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KR102558660B1 - Primer set for the detection of geosmin synthase gene - Google Patents

Primer set for the detection of geosmin synthase gene Download PDF

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KR102558660B1
KR102558660B1 KR1020230020549A KR20230020549A KR102558660B1 KR 102558660 B1 KR102558660 B1 KR 102558660B1 KR 1020230020549 A KR1020230020549 A KR 1020230020549A KR 20230020549 A KR20230020549 A KR 20230020549A KR 102558660 B1 KR102558660 B1 KR 102558660B1
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water
geosmin
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predicting
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유미나
박루미
강태구
변명섭
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대한민국
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Abstract

The present invention relates to a primer set capable of detecting geosmin synthesis genes, and a composition or method using the same. The present invention provides a sensitive, specific, and rapid process for predicting odorants in water and can contribute to proper management of water sources through early and intensive detection.

Description

지오스민 합성 유전자 검출용 프라이머 세트 {Primer set for the detection of geosmin synthase gene}Primer set for the detection of geosmin synthase gene}

본 발명은 지오스민 합성 유전자 검출용 프라이머 세트 및 이를 포함하는 조성물 또는 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a primer set for detecting a geosmin synthesis gene and a composition or detection method comprising the same.

남조류, 방선균 및 일부 곰팡이를 포함한 다양한 미생물은 불쾌한 냄새가 나는 화합물을 생성한다(Zaitlin and Watson 2006). 그 중 남조류는 상수원에서 흙 냄새 또는 곰팡내를 내는 냄새 화합물의 주요 생산자이며, 이러한 냄새 물질은 남조류에 의해 합성되고 분비되는 2차 대사 산물이다(John et al. 2018, Westerhoff et al. 2005, Wood et al. 2001). 상수원수 내 주요 냄새물질은 지오스민(Juttner and Watson 2007)이며, 상수원수의 수질에 중요한 영향을 미친다. 지오스민은 임계값(< 10 ng/L)이 매우 낮아 많은 소비자들이 인지할 수 있고, 민감한 사람들은 5 ng/L 미만에서도 인지할 수 있다(Watson et al. 2008). 지오스민은 사람이나 수생 동물에게 심각한 건강상 영향을 미치지는 않지만, 사람들은 물에서 불쾌한 냄새가 날 때 이 물이 마시기에 안전하지 않다고 판단한다(Tsao et al. 2014). 전 세계적으로도 지오스민과 관련된 사례가 많이 보고되고 있으며, 30년 동안 점진적으로 증가하고 있는 추세다(Devi et al. 2021).A variety of microorganisms, including blue-green algae, actinomycetes and some fungi, produce compounds with unpleasant odors (Zaitlin and Watson 2006). Among them, cyanobacteria are the main producers of odorous compounds that produce earthy or musty odors in water sources, and these odorants are secondary metabolites synthesized and secreted by cyanobacteria (John et al. 2018, Westerhoff et al. 2005, Wood et al. al. 2001). The major odorant in source water is geosmin (Juttner and Watson 2007), which has a significant effect on the quality of source water. Geosmin has a very low threshold (< 10 ng/L), so many consumers can perceive it, and sensitive people can perceive it even at less than 5 ng/L (Watson et al. 2008). Geosmin does not cause serious health effects to humans or aquatic animals, but people judge the water to be unsafe to drink when it has an unpleasant odor (Tsao et al. 2014). Many cases related to geosmin have been reported worldwide, and the trend has been gradually increasing over the past 30 years (Devi et al. 2021).

한강 팔당호는 국내 최대(저수량 ~244×106톤) 상수원으로(Kim et al. 2013), 수도 서울 근처에 위치하고 있으며 2,500만 명(인구의 50% 이상)의 주요 식수원역할을 하고 있다. 환경부에서는 지오스민의 먹는 물 수질감시항목 감시기준을 20 ng/L로 설정하였고, 남조류 및 관련 냄새물질 관리를 위해 1998년부터 주 1회 모니터링을 하고 있다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 2012년 녹조 현상을 포함한 여러 녹조 현상이 보고되었으며, 최근 몇 년 동안 냄새물질에 대한 민원도 지속적으로 증가하고 있다(Lee et al. 2020). 지오스민을 생산하는 남조류는 성장이 빠르고 녹조 현상은 수일 내에 발생할 수 있다(Tsao et al. 2014). 또한 지오스민은 자연상태에서 매우 안정적이고 잘 분해되지 않으며, 끓여도 제거하기 어렵고, 염소, 오존, 응고-침전 및 급속 모래 여과와 같은 일반 정수처리 과정으로도 효과적인 제거가 어렵다(John et al. 2018, Koch et al. 1992, Lin et al. 2003, Watson et al. 2016). 따라서 상수원수의 적절한 관리를 위해서는 지오스민 생산 남조류를 조기에 정확하게 분석하는 것이 가장 중요하다.The Paldangho Lake in the Han River is the largest water supply (reservoir volume ~244 × 10 6 tons) in Korea (Kim et al. 2013), located near the capital, Seoul, and serves as a major drinking water source for 25 million people (more than 50% of the population). The Ministry of Environment has set the water quality monitoring standard for Geosmin to 20 ng/L, and has been monitoring once a week since 1998 to manage blue-green algae and related odorous substances. However, despite these efforts, several algal blooms have been reported, including the 2012 algal bloom, and complaints about odorous substances have been continuously increasing in recent years (Lee et al. 2020). Blue-green algae that produce geosmin are fast-growing and algal blooms can occur within days (Tsao et al. 2014). In addition, geosmin is very stable in nature, does not decompose well, is difficult to remove even by boiling, and is difficult to effectively remove even by general water treatment processes such as chlorine, ozone, coagulation-sedimentation, and rapid sand filtration (John et al. 2018, Koch et al. 1992, Lin et al. 2003, Watson et al. 2016). Therefore, it is most important to accurately analyze geosmin-producing blue-green algae early and accurately for proper management of water source water.

냄새물질 생산과 관련된 남조류의 일반적인 분석으로 현미경을 이용한 형태학적 분류 및 세포수 계수와, 가스 크로마토그래피(GC)를 이용한 냄새물질 농도 분석이 있다. 전자의 방법은 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 분석가마다 결과가 상이 할 수 있어, 특별히 훈련된 인력이 필요하며, 냄새물질 생산 종과 비생산종과의 구별도 어렵다(Chiu et al. 2016). 후자의 분석방법인 GC 방법은 물에 있는 냄새 물질을 확인하고 정량화 할 수 있지만 이 역시 생산자에 대한 정보를 알 수 없고, 고가의 특수 장비가 필요하다(Jttner and Watson 2007).Common analyzes of blue-green algae related to odorant production include morphological classification and cell counting using a microscope, and odorant concentration analysis using gas chromatography (GC). The former method is not only time-consuming, but also requires specially trained personnel as the results may differ from analyst to analyst, and it is difficult to distinguish odorant-producing species from non-producing species (Chiu et al. 2016). The latter analysis method, the GC method, can identify and quantify odorous substances in water, but this also requires unknown producer information and expensive special equipment (Jttner and Watson 2007).

최근에는 지오스민 생산에 관여하는 유전자가 발견되어 유전정보 표적 유전자를 이용한 정량적 PCR(qPCR)과 같은 분자생물학적 방법이 개발되고 있는데, 이 방법은 특이성, 냄새물질 생산 식별 능력, 저농도 유전자 검출, 신속한 측정 및 현장 조기 검출이 가능하여 관심이 증가하고 있다. 적절한 분자생물학적 분석을 위해서는 국제데이터베이스(NCBI GenBank)의 모든 지오스민 생산 관련 유전자(geo) 염기서열 정보를 포함하는 특정 프라이머를 잘 설계해야 하며, 데이터베이스에 등록된 염기서열의 지리적 차이를 고려해야한다(Devi et al. 2021). 현재 지오스민 생산 남조류에 대한 qPCR 분석법이 개발되었음에도 불구하고 현장 적용 연구는 전 세계적으로 부족한 실정이며, 국내에서는 전무한 상태이다. 따라서, 본 발명의 목적은 (i) 지오스민 생산 유전자를 정량화하는 분자생물학적 방법을 개발하고, ii) 상수원수 현장에 적용하여 냄새물질 유전자 모니터링 방법을 평가하는 것이다. Recently, genes involved in geosmin production have been discovered, and molecular biological methods such as quantitative PCR (qPCR) using genetic information target genes have been developed. and early on-site detection is possible, and interest is increasing. For proper molecular biological analysis, it is necessary to design specific primers that contain all the geosequence information related to geosmin production in the international database (NCBI GenBank), and consider geographical differences in the sequences registered in the database (Devi et al. 2021). Currently, despite the development of qPCR analysis methods for geosmin-producing blue-green algae, field application studies are lacking worldwide and non-existent in Korea. Therefore, the object of the present invention is to (i) develop a molecular biological method for quantifying geosmin production genes, and ii) evaluate odorant gene monitoring methods by applying them to source water sites.

Chang, H. (2008) Water Research 42(13), 3285-3304. Chang, H. (2008) Water Research 42(13), 3285-3304. Chiu, Y.-T., et al. (2016) Environmental Research 151, 618-627. Chiu, Y.-T., et al. (2016) Environmental Research 151, 618-627. Devi, A., et al. (2021) Water Research 188, 116478. Devi, A., et al. (2021) Water Research 188, 116478. Harris, T.D. and Graham, J.L. (2017) Lake and Reservoir Management 33(1), 32-48. Harris, T.D. and Graham, J.L. (2017) Lake and Reservoir Management 33(1), 32-48. Havens, K.E., et al. (2003) Environmental Science and Pollution Research 122(3), 379-390. Havens, K.E., et al. (2003) Environmental Science and Pollution Research 122(3), 379-390. Huang, X., et al. (2018) Environmental Science and Pollution Research 25(19), 19134-19142. Huang, X., et al. (2018) Environmental Science and Pollution Research 25(19), 19134-19142. John, N., et al. (2018) Water Research 136, 34-40. John, N., et al. (2018) Water Research 136, 34-40. Juttner, F. and Watson, S.B. (2007) Applied and Environmental Microbiology 73(14), 4395-4406. Juttner, F. and Watson, S.B. (2007) Applied and Environmental Microbiology 73(14), 4395-4406. Kim, J.Y., et al. (2013) Microbes and Environments 28(2), 187-194. Kim, J.Y., et al. (2013) Microbes and Environments 28(2), 187-194. Koch, B., et al. (1992) Water Science and Technology 25(2), 291-298. Koch, B., et al. (1992) Water Science and Technology 25(2), 291-298. Lee, J.E., et al. (2020) Occurrence of cyanobacteria, actinomycetes, and geosmin in drinking water reservoir in Korea: a case study from an algal bloom in 2012. Water Supply. Lee, J.E., et al. (2020) Occurrence of cyanobacteria, actinomycetes, and geosmin in drinking water reservoir in Korea: a case study from an algal bloom in 2012. Water Supply. Lee, J.E., et al. (2022) Environmental Microbiology Reports 14(2), 197-202. Lee, J.E., et al. (2022) Environmental Microbiology Reports 14(2), 197-202. Li, Z., et al. (2010) Harmful Algae 9(5), 481-488. Li, Z., et al. (2010) Harmful Algae 9(5), 481-488. Lin, T.-F., et al. (2003) Water Research 37(1), 21-26. Lin, T.-F., et al. (2003) Water Research 37(1), 21-26. Otten, T.G., et al. (2016) Applied and Environmental Microbiology 82(17), 5410-5420. Otten, T.G., et al. (2016) Applied and Environmental Microbiology 82(17), 5410-5420. Sotero-Santos, R.B., et al. (2008) Harmful Algae 7(5), 590-598. Sotero-Santos, R.B., et al. (2008) Harmful Algae 7(5), 590-598. Su, M., et al. (2013) Water Research 47(10), 3444-3454. Su, M., et al. (2013) Water Research 47(10), 3444-3454. Tsao, H.-W., et al. (2014) Water Research 49, 416-425. Tsao, H.-W., et al. (2014) Water Research 49, 416-425. Tung, S.-C., et al. (2008) Environmental Monitoring Assessment 145(1), 407-416. Tung, S.-C., et al. (2008) Environmental Monitoring Assessment 145(1), 407-416. Wang, Z., et al. (2016) Journal of applied phycology 28(1), 325-333. Wang, Z., et al. (2016) Journal of applied physiology 28(1), 325-333. Watson, S.B., et al. (2016) Harmful Algae 54, 112-127. Watson, S.B., et al. (2016) Harmful Algae 54, 112-127. Watson, S.B., et al. (2008) Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 65(8), 1779-1796. Watson, S.B., et al. (2008) Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 65(8), 1779-1796. Westerhoff, P., et al. (2005) Water Research 39(20), 4899-4912. Westerhoff, P., et al. (2005) Water Research 39(20), 4899-4912. Wood, S., et al. (2001) International Biodeterioration & Biodegradation 48(1), 26-40. Wood, S., et al. (2001) International Biodeterioration & Biodegradation 48(1), 26-40. Zaitlin, B. and Watson, S.B. (2006) Water Research 40(9), 1741-1753. Zaitlin, B. and Watson, S.B. (2006) Water Research 40(9), 1741-1753.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 지오스민 합성 유전자 검출용 프라이머 세트, 지오스민 합성 유전자 검출용 조성물 및 이를 이용한 지오스민 합성 유전자 검출 방법 또는 수중 냄새물질 예측 방법을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The present invention was derived from the above needs, and the present inventors identified a primer set for detecting a geosmin synthetic gene, a composition for detecting a geosmin synthetic gene, and a method for detecting a geosmin synthetic gene using the same or a method for predicting odorants in water completed the present invention.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머를 포함하는 지오스민 합성 유전자 검출용 프라이머 세트를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a primer set for detecting geosmin synthetic gene comprising the primers of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2.

본 발명의 일 예에서, 상기 프라이머 세트는 실시간 중합효소 연쇄반응(real-time PCR), 중첩 중합효소 연쇄반응(nested PCR), 액적 디지털 중합효소 연쇄반응(droplet digital PCR) 또는 재조합효소 중합효소 증폭(recombinase polymerase amplification)에 사용하기 위한 것일 수 있다. In one example of the present invention, the primer set is real-time polymerase chain reaction (real-time PCR), nested polymerase chain reaction (nested PCR), droplet digital polymerase chain reaction (droplet digital PCR) or recombinase polymerase amplification (recombinase polymerase amplification).

본 발명의 다른 예에서, 상기 프라이머 세트는 프로브를 포함하는 것일 수 있고, 상기 프로브는 5' 말단에 형광단이 표지되고, 3' 말단에 소광체가 표지된 것이고, 상기 형광단은 플루오레세인(fluorescein), 6-카르복시플루오레세인(FAM, 6-carboxyfluorescein), 헥사클로로-6-카르복시플루오레세인(HEX, hexachloro-6-carboxyfluorescein), 테트라클로로-6-카르복시플루오레세인(TET, tetrachloro-6-carboxyfluorescein), 2-클로로-7-페닐-1,4-디클로로-6-카르복시플루오레세인(VIC, 2-chloro-7-phenyl-1,4-dichloro-6-carboxyfluorescein), 2,7-디메톡시-4,5-디클로로-6-카르복시플루오레세인(JOE, 2,7-dimethoxy-4,5-dichloro-6-carboxyfluorescein), 5-((2-아미노에틸)아미노)나프탈렌-1-술폰산(5-((2-aminoethyl)amino)naphthalene-1-sulfonic acid), 쿠마린(coumarin) 및 쿠마린 유도체, 시아닌-5(Cy5, Cyanine-5), 루시퍼 옐로우(lucifer yellow), 텍사스 레드(texas red), 테트라메틸로다민(tetramethylrhodamine), 야키마 옐로우(YG, Yakima Yellow), 및 칼 플루오르 레드 610(CFR, Cal Fluor Red 610)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이며, 상기 소광체는 테트라메틸로다민(TAMRA, tetramethylrhodamine), 4-(4-디메틸아미노페닐아조)벤조산(4-(4-dimethylaminophenylazo)benzoic acid), 4-디메틸아미노페닐아조페닐-4-말레이미드(4-dimethylaminophenylazophenyl-4-maleimide), 카르복시테트라메틸로다민(carboxytetramethylrhodamine) 및 BHQ 염료(BHQ dyes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. In another example of the present invention, the primer set may include a probe, wherein the probe is labeled with a fluorophore at the 5' end and labeled with a quencher at the 3' end, and the fluorophore is fluorescein ( fluorescein), 6-carboxyfluorescein (FAM, 6-carboxyfluorescein), hexachloro-6-carboxyfluorescein (HEX), tetrachloro-6-carboxyfluorescein (TET, tetrachloro- 6-carboxyfluorescein), 2-chloro-7-phenyl-1,4-dichloro-6-carboxyfluorescein (VIC, 2-chloro-7-phenyl-1,4-dichloro-6-carboxyfluorescein), 2,7 -Dimethoxy-4,5-dichloro-6-carboxyfluorescein (JOE, 2,7-dimethoxy-4,5-dichloro-6-carboxyfluorescein), 5-((2-aminoethyl)amino)naphthalene-1 -sulfonic acid (5-((2-aminoethyl)amino)naphthalene-1-sulfonic acid), coumarin and coumarin derivatives, cyanine-5 (Cy5, Cyanine-5), lucifer yellow, Texas red ( texas red), tetramethylrhodamine, Yakima Yellow (YG), and at least one selected from the group consisting of Cal Fluor Red 610 (CFR), wherein the quencher is tetra Methylrhodamine (TAMRA, tetramethylrhodamine), 4-(4-dimethylaminophenylazo)benzoic acid, 4-dimethylaminophenylazophenyl-4-maleimide (4-dimethylaminophenylazophenyl-4 -maleimide), carboxytetramethylrhodamine, and BHQ dyes.

상기 프라이머 또는 프로브의 농도는 실험 조건에 따라 통상의 기술자가 다양하게 선택하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 각각 1 내지 1000 nM일 수 있고, 더욱 바람직하게는 각각 100 내지 500 nM일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The concentration of the primer or probe may be variously selected and used by a person skilled in the art according to experimental conditions, preferably 1 to 1000 nM each, more preferably 100 to 500 nM each, but limited thereto. it is not going to be

상기 실시간 중합효소 연쇄반응을 실시하는 단계는 30 내지 50 사이클, 30 내지 46 사이클, 30 내지 44 사이클, 33 내지 50 사이클, 33 내지 46 사이클, 33 내지 44 사이클, 36 내지 50 사이클, 36 내지 46 사이클, 36 내지 44 사이클, 38 내지 50 사이클 또는 38 내지 46 사이클, 예를 들어, 38 내지 44 사이클 조건으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The step of performing the real-time polymerase chain reaction is 30 to 50 cycles, 30 to 46 cycles, 30 to 44 cycles, 33 to 50 cycles, 33 to 46 cycles, 33 to 44 cycles, 36 to 50 cycles, 36 to 46 cycles , 36 to 44 cycles, 38 to 50 cycles or 38 to 46 cycles, for example, it may be performed under conditions of 38 to 44 cycles, but is not limited thereto.

본 발명은 상기 프라이머 세트를 포함하는 지오스민 합성 유전자 검출용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for detecting a geosmin synthetic gene comprising the primer set.

또한, 본 발명은 상기 프라이머 세트를 포함하는 수중 냄새물질 예측용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for predicting odorous substances in water containing the primer set.

본 발명의 일 예에서, 상기 조성물은 인터칼레이팅(intercalating) 형광염료를 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 SYBR 그린(SYBR Green), SYBR 블루(SYBR Blue), 복스토(Boxto), SYBR 골드(SYBR Gold), 에티듐 브로마이드(Ethidium Bromide), 에바그린(Eva Green), 프로피듐 아이오다이드(Propidium Iodide), SYTOX 오렌지 (SYTOX Orange), NG-DCS1, POPO-1, POPO-3, YOYO-1, YOYO-3, TOTO-1, TOTO-3, JOJO-1, LOLO-1, BOBO-1, BOBO-3, PO-PRO-1, PO-PRO-3, BO-PRO-1, BO-PRO-3, TO-PRO-1, TO-PRO-3, TO-PRO-5, JO-PRO-1, YO-PRO-1, YO-PRO-3, LO-PRO-1, 피코그린(PicoGreen), Pico 488, 리보그린(RiboGreen), SYBR 그린 Ⅰ, SYTO-40, SYTO-41, SYTO-42, SYTO-43, SYTO-44, SYTO-45, SYTO-13, SYTO-16, SYTO-24, SYTO-21, SYTO-23, SYTO-12, SYTO-11, SYTO-20, SYTO-22, SYTO-15, SYTO-14, SYTO-25, SYTO-81, SYTO-80, SYTO-82, SYTO-83, SYTO-84, SYTO-85, SYTO-64, SYTO-17, SYTO-59, SYTO-61, SYTO-62, SYTO-60, SYTO-63, Gelstar, Thiazole Orange 및 DRAQ5로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 SYBR 그린(SYBR Green)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one example of the present invention, the composition may include an intercalating fluorescent dye, preferably SYBR Green, SYBR Blue, Boxto, or SYBR Gold. (SYBR Gold), Ethidium Bromide, Eva Green, Propidium Iodide, SYTOX Orange, NG-DCS1, POPO-1, POPO-3, YOYO -1, YOYO-3, TOTO-1, TOTO-3, JOJO-1, LOLO-1, BOBO-1, BOBO-3, PO-PRO-1, PO-PRO-3, BO-PRO-1, BO -PRO-3, TO-PRO-1, TO-PRO-3, TO-PRO-5, JO-PRO-1, YO-PRO-1, YO-PRO-3, LO-PRO-1, Pico Green ( PicoGreen), Pico 488, RiboGreen, SYBR Green Ⅰ, SYTO-40, SYTO-41, SYTO-42, SYTO-43, SYTO-44, SYTO-45, SYTO-13, SYTO-16, SYTO- 24, SYTO-21, SYTO-23, SYTO-12, SYTO-11, SYTO-20, SYTO-22, SYTO-15, SYTO-14, SYTO-25, SYTO-81, SYTO-80, SYTO-82, In the group consisting of SYTO-83, SYTO-84, SYTO-85, SYTO-64, SYTO-17, SYTO-59, SYTO-61, SYTO-62, SYTO-60, SYTO-63, Gelstar, Thiazole Orange and DRAQ5 It may be selected, more preferably SYBR Green (SYBR Green), but is not limited thereto.

본 발명의 다른 예에서, 검출용 또는 예측용 시료 또는 상기 수중은 연못, 강, 계곡, 호수, 표층수, 담수, 염수, 지하수, 세류, 공정수, 공업 용수, 농업 용수 및 식수로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In another example of the present invention, the sample for detection or prediction or the water is selected from the group consisting of ponds, rivers, valleys, lakes, surface water, fresh water, salt water, ground water, trickle water, process water, industrial water, agricultural water and drinking water It may be, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 냄새물질은 지오스민인 것일 수 있다.In another example of the present invention, the odorant may be geosmin.

본 발명은 분리된 DNA 또는 RNA 시료를 준비하는 단계; 상기 프라이머 세트를 사용하여 중합효소 연쇄반응으로 증폭하는 단계; 및 증폭 결과를 획득하는 단계를 포함하는 지오스민 합성 유전자 검출 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of preparing an isolated DNA or RNA sample; Amplifying by polymerase chain reaction using the primer set; And it provides a geosmin synthetic gene detection method comprising the step of obtaining an amplification result.

또한, 본 발명은 DNA 또는 RNA 시료를 준비하는 단계; 상기 프라이머 세트를 사용하여 중합효소 연쇄반응으로 증폭하는 단계; 및 증폭 결과를 획득하는 단계를 포함하는 수중 냄새물질 예측 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of preparing a DNA or RNA sample; Amplifying by polymerase chain reaction using the primer set; and acquiring an amplification result.

본 발명의 지오스민 합성 유전자를 검출할 수 있는 프라이머 세트와 이를 이용한 조성물 또는 방법은 물에서 냄새물질을 검출할 수 있는 민감하고 구체적이며 신속한 프로세스를 제공하고 조기에 강력한 검출을 통해 상수원의 적절한 관리에 기여할 수 있을 것이다.The primer set capable of detecting the geosmin synthetic gene of the present invention and the composition or method using the same provides a sensitive, specific, and rapid process for detecting odorous substances in water, and enables proper management of water sources through early and powerful detection. will be able to contribute

도 1은 본 발명의 일 구현 예에 따른 대한민국 북한강 유역의 물 샘플링 위치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현 예에 따른 SYBR Green 실시간 qPCR 시스템을 사용한 geo 유전자의 실시간 qPCR에 대한 표준 곡선을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현 예에 따른 4개의 샘플링 사이트에서 geo 유전자 카피 수 및 지오스민 농도 및 남조류 세포수의 시간 경과 모니터링 결과를 나타낸 것이다. (▲, gene copy number by qPCR) (●, musty odor compound by GC/MS), (◆, Cyanobacteria cells by microscope).
도 4는 본 발명의 일 구현 예에 따른 서로 다른 4개의 샘플링 위치에 대한 geo 유전자 카피 수의 비교를 나타낸 것이다. 각 상자 내의 가로 점선은 평균을 나타낸다. 막대는 표준 편차를 나타낸다. Circle은 5번째/95번째 백분위수를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 구현 예에 따른 95% 신뢰 구간(점선)을 갖는 geo 유전자 카피 수와 지오스민 농도(A), 남조류 세포 수와 지오스민 농도(B) 간 관계를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 구현 예에 따른 geo 유전자와 환경요인의 Pearson 상관계수(R) 행렬을 나타낸 것이다. (* p < 0.05, ** p < 0.01)
1 shows a water sampling location in the basin of the Bukhangang River in Korea according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a standard curve for real-time qPCR of geo gene using the SYBR Green real-time qPCR system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the time course monitoring results of geo gene copy number, geosmin concentration, and blue-green algae cell number at four sampling sites according to an embodiment of the present invention. (▲, gene copy number by qPCR) (●, musty odor compound by GC/MS), (◆, Cyanobacteria cells by microscope).
4 shows a comparison of geo gene copy numbers for four different sampling locations according to an embodiment of the present invention. The horizontal dotted line within each box represents the mean. Bars represent standard deviations. Circles represent the 5th/95th percentile.
5 shows the relationship between geo gene copy number and geosmin concentration (A), and blue-green algae cell number and geosmin concentration (B) with a 95% confidence interval (dotted line) according to an embodiment of the present invention.
6 shows a Pearson correlation coefficient (R) matrix of geo genes and environmental factors according to an embodiment of the present invention. (* p < 0.05, ** p < 0.01)

이하, 본 발명의 바람직한 구현 예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정 사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, in the following description, many specific details such as specific components are shown, which are provided to help a more general understanding of the present invention, and it is common in the art that the present invention can be practiced without these specific details. It will be self-evident to those who have the knowledge of And, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

<실시예 1> Monitoring sites and water sampling<Example 1> Monitoring sites and water sampling

냄새물질 유전자 모니터링을 위한 샘플은 팔당호와 북한강에서 얻었다. 북한강은 팔당호로 유입되는 본류로서 팔당호 냄새물질 발생의 주요 원인이 되는 곳이다. 조사 대상지는 북한강 상류에 위치한 의암댐(UA)에서 청평댐(CP), 삼봉리(SB), 마지막으로 팔당호 팔당댐(P2)을 선정하였다(도 1). 2020년 7월부터 2020년 10월까지 매주 샘플링을 실시하고 남조류에서 냄새물질(지오스민) 생산 유전자(geo)와 함께 냄새물질(지오스민)을 관찰했다.Samples for odorant genetic monitoring were obtained from Paldang Lake and Bukhangang River. The Bukhangang River is the main stream flowing into Paldang Lake and is the main source of odorous substances in Paldang Lake. Uiam Dam (UA), Cheongpyeong Dam (CP), Sambong-ri (SB), and finally Paldang Lake Paldang Dam (P2) were selected as the study sites (Fig. 1). Sampling was conducted weekly from July 2020 to October 2020, and the odorant (geosmin) was observed along with the odorant (geosmin) production gene ( geo ) in cyanobacteria.

<실시예 2> Primers design for real-time qPCR<Example 2> Primers design for real-time qPCR

qPCR을 이용한 지오스민 합성 유전자의 정량화를 위한 프라이머는 NCBI 데이터베이스의 유전자 서열을 기반으로 설계되었다. Bioedit 소프트웨어를 사용하여 참조된 서열을 정렬하여 검출 가능성이 높은 영역을 선택했다(표 1). geosmin 검출을 위한 표적 DNA 절편은 Anabaena ucrainica의 지오스민 합성 오페론에 대해 (Tsao et al. 2014)에 의해 보고된 추정 geosmin synthase sequence인 gsy 1에 포함되었다. OligoCalc 프로그램(biotools.nubic.nothwastern.edu/Oligocalc.html)에서 선택한 영역의 GC 함량(%)과 2차 구조 형성 가능성을 확인했다.Primers for quantification of geosmin synthetic genes using qPCR were designed based on gene sequences from the NCBI database. The referenced sequences were aligned using Bioedit software to select regions with high detectability (Table 1). The target DNA fragment for geosmin detection was contained in gsy1, a putative geosmin synthase sequence reported by (Tsao et al. 2014) for the geosmin synthesis operon of Anabaena ucrainica . In the OligoCalc program (biotools.nubic.nothwastern.edu/Oligocalc.html), the GC content (%) and the possibility of secondary structure formation in the selected region were confirmed.

Target
(gene)
Target
(gene)
PrimersPrimers Sequences 5'→3'Sequences 5'→3' Product
size (bp)
Product
size (bp)
Tm
(℃)
Tm
(℃)
Geosmin
(gsy 1 a)
Geosmin
( gsy 1 a )
2014F2014F GCC CTT TTC GAC GAT TTC AA
(서열번호 1)
GCC CTT TTC GAC GAT TTC AA
(SEQ ID NO: 1)
150150 5959
2163R2163R GGA AGC ACT ATT ACG CAA TTC AAA
(서열번호 2)
GGA AGC ACT ATT ACG CAA TTC AAA
(SEQ ID NO: 2)

b gsy1(geo) - putative geosmin synthase gene b gsy1(geo) - putative geosmin synthase gene

<실시예 3> Quantification of geosmin synthase gene by qPCR<Example 3> Quantification of geosmin synthase gene by qPCR

geo 유전자의 정량화는 7500 소프트웨어 v2.3이 있는 7500 실시간 PCR(Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific) 장비를 사용하여 수행되었다. 실시간 PCR 분석에서 이중 가닥 DNA의 형광을 위한 인터칼레이터로 SYBR Green을 적용했다. PCR 반응은 3μL의 주형 DNA 샘플, 1μL의 10pM 특정 프라이머, 10μL의 PowerUpTM SYBRTM Green Master Mix(Applied Biosystems, USA) 및 5μL의 멸균 탈이온수를 포함하는 20μL 부피에서 수행되었다. Real-time PCR 조건은 95℃에서 10분 동안 사전 배양한 후 geo 반응에 대해 95℃에서 15초의 변성, 59℃에서 30초의 어닐링/연장을 40회 반복했다. 그런 다음 온도를 60℃에서 95℃로 올리고 PCR 산물의 용융 온도 분석을 수행하여 프라이머의 특이적 반응을 확인했다.Quantification of the geo gene was performed using a 7500 real-time PCR (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific) instrument with 7500 software v2.3. SYBR Green was applied as an intercalator for fluorescence of double-stranded DNA in real-time PCR analysis. The PCR reaction was performed in a 20 μL volume containing 3 μL of template DNA sample, 1 μL of 10 pM specific primer, 10 μL of PowerUp TM SYBR TM Green Master Mix (Applied Biosystems, USA) and 5 μL of sterile deionized water. Real-time PCR conditions were pre-incubated at 95 ° C for 10 minutes, followed by denaturation at 95 ° C for 15 seconds and annealing / extension at 59 ° C for 30 seconds 40 times for the geo reaction. Then, the temperature was raised from 60 °C to 95 °C, and melting temperature analysis of the PCR product was performed to confirm the specific reaction of the primer.

geo 유전자 정량을 위한 기준으로 Anabaena sp.의 2014F/2163R 프라이머에 대한 표적 단편을 TOPclonerTM TA kit(Enzynomics, 대한민국)를 사용하여 클로닝한 플라스미드를 사용하였다. qPCR 분석마다 클로닝된 플라스미드의 10배 연속 희석 용액으로 8개 지점으로 표준 곡선을 작성했다. 샘플의 geo 유전자는 표준 곡선을 사용하여 외부 표준 방법으로 정량화되었다. 표준 사본 수는 다음 방정식을 통해 계산되었다.As a reference for geo gene quantification, a plasmid cloned using the TOPcloner TM TA kit (Enzynomics, Republic of Korea) was used to target the target fragment for the 2014F/2163R primer of Anabaena sp. For each qPCR assay, an 8-point standard curve was prepared with a 10-fold serial dilution of the cloned plasmid. The geo genes in the samples were quantified with an external standard method using a standard curve. The canonical copy number was calculated through the following equation.

CDNA 및 AN은 각각 표준용액에서 NanoDrop One 분광광도계(Thermo Fisher Scientific, USA)를 사용하여 검출한 DNA 농도(g/μL) 및 Avogadro 수(bp/mole)이다. Lplasmid는 geosmin synthase 유전자가 삽입된 플라스미드의 길이(bp)로 3957bp이고 MWbp는 염기쌍의 분자량(660g/mole)을 나타낸다.C DNA and AN are the DNA concentration (g/μL) and Avogadro number (bp/mole) detected using a NanoDrop One spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, USA) in the standard solution, respectively. L plasmid is the length (bp) of the plasmid into which the geosmin synthase gene is inserted, 3957 bp, and MW bp represents the molecular weight of base pairs (660 g/mole).

<실시예 4> Extraction of water cyanobacteria DNA <Example 4> Extraction of water cyanobacteria DNA

0.45 μm 공극 크기의 멤브레인 필터(Merck Milipore, France)를 사용하여 100-300 ml의 현장 수질 시료를 여과하여 남조류를 농축했다. 여과된 남조류의 DNA는 제조사의 프로토콜에 따라 DNeasy PowerWater Kit(QIAGEN, Germany)를 사용하여 추출하였다. 65℃의 수조에서 10분 동안 세포 용해를 위한 추가 가열 절차를 포함하였고, 최종적으로 30 μL의 Solution EB(elution buffer)로 DNA를 추출하고 qPCR 분석 전까지 -70℃의 급속 냉동고에 보관했다.Cyanobacteria were concentrated by filtering 100–300 ml of field water samples using 0.45 μm pore size membrane filters (Merck Milipore, France). DNA of the filtered blue-green algae was extracted using the DNeasy PowerWater Kit (QIAGEN, Germany) according to the manufacturer's protocol. An additional heating procedure for cell lysis was included in a water bath at 65 °C for 10 minutes, and DNA was finally extracted with 30 μL of Solution EB (elution buffer) and stored in a deep freezer at -70 °C until qPCR analysis.

<실시예 5> Analysis of odorous compounds<Example 5> Analysis of odorous compounds

현장 샘플의 지오스민은 Agilent 5977B GC/MS와 결합된 헤드스페이스 고체상 미세 추출(HS-SPME)로 측정되었다. 3 g NaCl이 첨가된 10 mL 샘플을 70℃에서 400 rpm으로 교반하면서 30분 동안 활성화된 SPME 섬유(50/30 um DVB/CAR/PDMS, Supelco)에 흡착시켰다. 흡수 후, 섬유의 표적 성분을 270℃에서 4분 동안 탈착시키고 분석을 위해 DB-5MS 컬럼을 사용하여 GC/MS에 주입하였다. 시료 내 지오스민의 정량을 위한 표준혼합액(47525-U, Supelco)을 시료군과 동시에 분석하여 외부표준법으로 정량하였다.Geosmin of in situ samples was measured by headspace solid phase microextraction (HS-SPME) coupled to an Agilent 5977B GC/MS. A 10 mL sample to which 3 g NaCl was added was adsorbed to an activated SPME fiber (50/30 um DVB/CAR/PDMS, Supelco) for 30 min at 70° C. with stirring at 400 rpm. After absorption, the target component of the fiber was desorbed at 270° C. for 4 minutes and injected into GC/MS using a DB-5MS column for analysis. A standard mixture (47525-U, Supelco) for quantification of geosmin in the sample was analyzed simultaneously with the sample group and quantified by an external standard method.

<실시예 6> Statistical analysis<Example 6> Statistical analysis

냄새물질 유전자 카피수, 지오스민 화합물 농도, 남조류 세포수 사이의 관계는 회귀 분석(SigmaPlot,ver.10.0; Systat Software Inc., San Jose, CA, USA)을 사용하여 평가되었다. P-value는 Student t-test를 이용하여 분석하였고, p<0.05는 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다. 냄새물질 유전자 카피수와 환경 요인 간의 상관관계는 Student t-test를 사용하여 평가했다. Person 상관계수(r)는 선형관계를 나타낸다. (SPSS ver.20; IBM Corp, Armonk, New York, USA).The relationship between odorant gene copy number, geosmin compound concentration, and cyanobacteria cell number was evaluated using regression analysis (SigmaPlot, ver.10.0; Systat Software Inc., San Jose, CA, USA). P-value was analyzed using Student t-test, and p <0.05 was considered statistically significant. Correlations between odorant gene copy number and environmental factors were evaluated using Student t-test. The Person correlation coefficient (r) represents a linear relationship. (SPSS ver.20; IBM Corp, Armonk, New York, USA).

<시험예 1> Standard curves for real-time qPCR<Test Example 1> Standard curves for real-time qPCR

냄새물질 생산과 관련된 여러 남조류를 팔당호에서 분리하여 순수 배양한 후, 냄새물질 생산 유전자의 서열을 GenBank에 등록하고 GenBank 번호 MT360266, MT515744, ON365769 및 ON365771을 받았다. 이러한 남조류 중 지오스민 주요 생산자인 Anabaena crassa(#ON365770)를 사용하여 geo 유전자에 대한 SYBR Green 시스템의 실시간 qPCR을 확립했다. 이 균주에서 추출한 DNA를 사용하여 표준 검량선을 준비했다. DNA 추출 후 DNA를 설계된 프라이머(표 1)로 증폭하고 PCR 산물을 TOPclonerTM TA kit(Enzynomics, 대한민국)를 사용하여 클로닝하였다. 클로닝 후, 플라스미드의 중량을 측정하고, 카피 수를 계산하고, 10배 연속 희석 단계(10 내지 107 카피/μL)로 희석하고, 실시간 qPCR로 정량화하였다.Several blue-green algae related to odorant production were isolated from Lake Paldang and cultivated in pure water. The sequence of the odorant-producing gene was registered in GenBank and received GenBank numbers MT360266, MT515744, ON365769, and ON365771. Among these blue-green algae, Anabaena crassa (#ON365770), a major producer of geosmin, was used to establish real-time qPCR of the SYBR Green system for the geo gene. A standard calibration curve was prepared using DNA extracted from this strain. After DNA extraction, the DNA was amplified with the designed primers (Table 1), and the PCR product was cloned using TOPcloner TM TA kit (Enzynomics, Korea). After cloning, plasmids were weighed, copy number calculated, diluted in 10-fold serial dilution steps (10 to 10 7 copies/μL), and quantified by real-time qPCR.

도 2에 표시된 표준 곡선은 모두 높은 상관 계수 R2 = 0.9999로 높은 선형성을 보여준다. 실시간 qPCR 효율(E)은 방정식 E = (10 1/S -1) 및 S = 표준 곡선의 기울기를 기반으로 계산되었다(Chiu et al. 2016, Tsao et al. 2014). 실시간 qPCR 효율(E)은 geo 유전자에 대해 99.9%인 것으로 나타났다(도 2).All of the standard curves shown in Fig. 2 show high linearity with a high correlation coefficient R 2 = 0.9999. Real-time qPCR efficiency (E) was calculated based on the equation E = (10 1/S -1) and S = slope of the standard curve (Chiu et al. 2016, Tsao et al. 2014). The real-time qPCR efficiency (E) was found to be 99.9% for the geo gene (Fig. 2).

<시험예 2> Application of qPCR-based monitoring of drinking water reservoirs<Test Example 2> Application of qPCR-based monitoring of drinking water reservoirs

주요 상수원인 한강에서 지오스민을 생산하는 남조류의 유전자를 정량하기 위해 실시간 qPCR법을 적용하여 모니터링하였다. 2020년 남조류의 성장이 활발한 7월부터 10월까지 상류(사이트 UA, CP 및 SB)에서 하류(PD)까지의 수시료를 수집하였다. qPCR 분석을 통해 수시료에서 지오스민 생산 유전자(geo), 지오스민(GC-MS) 농도 및 남조류 세포수(현미경)를 분석하였다.In order to quantify the genes of blue-green algae that produce geosmin in the Han River, which is a major water source, real-time qPCR was applied and monitored. In 2020, samples were collected from upstream (sites UA, CP, and SB) to downstream (PD) from July to October, when blue-green algae growth was active. Geosmin production gene ( geo ), geosmin (GC-MS) concentration and the number of blue-green algae cells (microscopic) were analyzed in water samples through qPCR analysis.

도 3은 qPCR로 정량한 geo 유전자 카피수, GC-MS로 측정한 지오스민 농도, 현미경으로 측정한 남조류 세포수를 시간 경과에 따라 모니터링한 결과이다. geo 유전자와 지오스민 농도 사이의 유사성은 남조류 세포 수 에서보다 더 높았다. geo 유전자 카피수와 지오스민 농도는 전지점 모두에서 6월에서 7월까지 증가한 후 감소했으며, 3 × 102에서 6.5 × 105 copies mL-1 및 5에서 32 ng L-1 범위임을 보여주었다. 지오스민에 대한 본 발명의 측정은 Harris and Graham 2017에서 관찰한 것과 유사하며, 지오스민 농도는 14년에 걸친 상수원 연구 자료에서도 6월과 7월에 가장 높았고, 남조류 세포수도 가장 높게 나타났다. Tsao et al. 2014는 남호주 Myponga Reservoirs에서 지오스민 농도와 geo DNA 카피 수를 조사하였으며, geo 카피 수는 지오스민 농도와 밀접한 관련이 있으며 대략 102에서 105 mL-1 범위임을 나타냈다.3 shows the results of monitoring the geo gene copy number quantified by qPCR, the geosmin concentration measured by GC-MS, and the number of blue-green algae cells measured by a microscope over time. The similarity between geo gene and geosmin concentration was higher than that in cyanobacteria cell numbers. Geo gene copy numbers and geosmin concentrations increased from June to July and then decreased at all sites, ranging from 3 × 10 2 to 6.5 × 10 5 copies mL -1 and 5 to 32 ng L -1 . The measurement of geosmin of the present invention is similar to that observed in Harris and Graham 2017, and the concentration of geosmin was highest in June and July, and the number of blue-green algae cells was also the highest in water source research data over 14 years. Tsao et al. 2014 investigated geosmin concentration and geo DNA copy number in Myponga Reservoirs, South Australia, and found that geo copy number was closely related to geosmin concentration and ranged from approximately 10 2 to 10 5 mL -1 .

도 4는 샘플링 기간 동안 지점별 geo 유전자 카피 수 범위를 보여준다. 흥미롭게도, 4개 지점에서 유전자 카피수는 위치에 따라 농도가 달랐으며, 이는 상류에서 하류로 갈수록 유전자 카피수가 감소하였다. 도 4와 같이 상류인 UA와 CP에서 지오스민 유전자 카피수가 높았고(최대 log 5.82 copies mL-1) 하류로 갈수록 카피수 농도가 감소하는 경향을 보였다. 한강은 남한강과 북한강의 두 주요 지류가 팔당댐에서 합쳐진다. 다른 수질영향 연구에서는 한강 상류에서 하류로 갈수록 대부분의 매개변수 농도가 감소하는 경향을 나타낸다(Chang 2008). 특히 본 연구에서 가장 하류에 있는 팔당댐은 북한강과 남한강과의 합류로 인한 유입량의 증가로 수질관련 매개 변수가 희석될 수 있다.Figure 4 shows the geo gene copy number range for each point during the sampling period. Interestingly, the gene copy number at the four points had different concentrations depending on the location, which decreased from upstream to downstream. As shown in FIG. 4, the geosmin gene copy number was high in the upstream UA and CP (maximum log 5.82 copies mL -1 ), and the copy number concentration tended to decrease as it went downstream. The two main tributaries of the Han River, the Namhan River and the Bukhangang River, join at Paldang Dam. In other studies on water quality, concentrations of most parameters tend to decrease from the upper reaches of the Han River to the lower reaches of the Han River (Chang 2008). In particular, in Paldang Dam, which is the most downstream in this study, the water quality related parameters may be diluted due to the increase in inflow due to the confluence of the Bukhan River and the Namhan River.

<시험예 3> Regression analysis of gene copies, odorant compounds, and cyanobacteria cells<Test Example 3> Regression analysis of gene copies, odorant compounds, and cyanobacteria cells

세 가지 매개 변수인 유전자 카피 수, 냄새 물질 농도 및 남조류 세포 수 간의 관계를 평가했다. 도 5(A)에서 회귀 방정식(y = 0.199 x + 0.19)을 사용하여 geo 유전자 카피수와 지오스민 농도(R2 = 0.601, p < 0.001) 사이에 양의 관계를 확인 하였으며, 로그-로그 회귀 분석에 따라 지오스민 생산량은 geo 유전자 카피 수당 1~186 fg로 추정할 수 있다. Su et al. 2013은 지오스민 생산 잠재력은 지오스민 유전자 카피당 1-40 fg 범위의 농도라고 보고되기도 하였다. 또 다른 연구에서는 Anabaena의 평균 지오스민 생산량이 약 100 fg cell-1인 것으로 나타났다(Li et al. 2010). 이전 연구에서는 GSG 유전자 카피 수와 지오스민 농도를 비교한 결과가 유의미한 상관관계를 보였고(R2 = 0.694, p < 0.001), 환경 샘플은 넓은 분포 패턴을 보였다(Su et al. 2013). 남조류 세포 수와 지오스민 농도는 도 5(B)에서 상관관계가 낮았다(R2 = 0.2013, p = 0.05). 다른 연구에서는 qPCR에 의해 유전자와 세포수 간에 상관관계가 없음을 보여주었다(Otten et al. 2016). 남조류 중 Anabaena는 지오스민을 생산하는 종으로 잘 알려져 있으며 지오스민 발생의 46%를 차지하는 것으로 보고되었다(Sotero-Santos et al. 2008). 이전 연구에서는 지오스민 농도와 Anabaena 세포 밀도 사이의 관계가 좋은 상관관계(R2 = 0.97)를 보인다고 보고했다(Tsao et al. 2014). 그러나 본 발명은 지오스민 생산 및 비생산 종을 포함하는 총 남조류를 측정하였기 때문에 남조류 세포수와 지오스민 농도 사이의 상관관계는 지오스민 생산으로 잘 알려진 Anabaena sp.만 분석한 연구와 비교할 때 더 낮을 수 있다.The relationship between the three parameters gene copy number, odorant concentration and cyanobacteria cell number was evaluated. In Fig. 5(A), a positive relationship was confirmed between geo gene copy number and geosmin concentration (R 2 = 0.601, p < 0.001) using the regression equation (y = 0.199 x + 0.19), log-log regression Depending on the analysis, geosmin production can be estimated to be between 1 and 186 fg per geo gene copy number. Su et al. 2013 reported geosmin production potential at concentrations ranging from 1-40 fg per geosmin gene copy. Another study showed that the average geosmin production of Anabaena was about 100 fg cell-1 (Li et al. 2010). In a previous study, comparison of GSG gene copy number and geosmin concentration showed a significant correlation (R 2 = 0.694, p < 0.001), and environmental samples showed a broad distribution pattern (Su et al. 2013). The number of blue-green algae cells and the concentration of geosmin showed a low correlation in FIG. 5(B) (R 2 = 0.2013, p = 0.05). Another study showed no correlation between gene and cell number by qPCR (Otten et al. 2016). Among blue-green algae, Anabaena is well known as a geosmin-producing species and has been reported to account for 46% of geosmin generation (Sotero-Santos et al. 2008). A previous study reported that the relationship between geosmin concentration and Anabaena cell density showed a good correlation (R 2 = 0.97) (Tsao et al. 2014). However, since the present invention measured the total number of blue-green algae including geosmin-producing and non-producing species, the correlation between the number of blue-green algae cells and the concentration of geosmin would be lower compared to the study analyzing only Anabaena sp., which is known for producing geosmin. can

<시험예 4> Environmental factors<Test Example 4> Environmental factors

냄새물질 농도 및 유전자 카피수는 온도, 용존 산소, Chl-a, NH3-N 및 PO4-P를 포함한 환경 요인과 비교하였고, 이러한 환경요인을 상관관계를 분석하여 매트릭스로 나타냈다. The odorant concentration and gene copy number were compared with environmental factors including temperature, dissolved oxygen, Chl-a, NH 3 -N and PO 4 -P, and these environmental factors were correlated and expressed as a matrix.

도 6에서 geo 유전자 카피수는 지오스민 농도와 강한 양의 상관관계를 보였고(R = 0.94, ** p < 0.01), 환경 분석 결과에서는 수온만이 지오스민 유전자와 상관관계가 있었다(R = 0.46). 남조류의 성장과 그에 따른 냄새물질의 방출에 환경적 요인이 중요하지만(Huang et al. 2018), 지오스민 생산과 환경적 요인(빛, 온도, 영양분, 용존 산소) 사이에 명확한 패턴이 여전히 부족하다(Watson et al. 2016).In Figure 6, geo gene copy number showed a strong positive correlation with geosmin concentration (R = 0.94, ** p < 0.01), and in the environmental analysis result, only water temperature was correlated with geosmin gene (R = 0.46 ). Although environmental factors are important for the growth of blue-green algae and subsequent release of odorants (Huang et al. 2018), clear patterns between geosmin production and environmental factors (light, temperature, nutrients, dissolved oxygen) are still lacking. (Watson et al. 2016).

Claims (12)

서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머를 포함하는 지오스민 합성 유전자 검출용 프라이머 세트Primer set for detecting geosmin synthesis gene including the primers of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 제1항에 있어서, 상기 프라이머 세트는 실시간 중합효소 연쇄반응(real-time PCR), 중첩 중합효소 연쇄반응(nested PCR), 액적 디지털 중합효소 연쇄반응(droplet digital PCR) 또는 재조합효소 중합효소 증폭(recombinase polymerase amplification)에 사용하기 위한 것인 지오스민 합성 유전자 검출용 프라이머 세트The method of claim 1, wherein the primer set is real-time polymerase chain reaction (real-time PCR), nested polymerase chain reaction (nested PCR), droplet digital polymerase chain reaction (droplet digital PCR) or recombinase polymerase amplification ( Primer set for detection of geosmin synthesis gene for use in recombinase polymerase amplification) 삭제delete 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항의 프라이머 세트를 포함하는 지오스민 합성 유전자 검출용 조성물 Composition for detecting geosmin synthetic gene comprising the primer set of any one of claims 1 or 2 제4항에 있어서, 상기 조성물은 인터칼레이팅(intercalating) 형광염료를 포함하는 것인 지오스민 합성 유전자 검출용 조성물 According to claim 4, wherein the composition comprises intercalating (intercalating) fluorescent dye geosmin synthetic gene detection composition 제5항에 있어서, 상기 인터칼레이팅 형광염료는 SYBR 그린(SYBR Green)인 것인 지오스민 합성 유전자 검출용 조성물 The composition for detecting geosmin synthetic genes according to claim 5, wherein the intercalating fluorescent dye is SYBR Green. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항의 프라이머 세트를 포함하는 수중 냄새물질 예측용 조성물A composition for predicting odorous substances in water comprising the primer set of any one of claims 1 or 2 제7항에 있어서, 상기 냄새물질은 지오스민인 것을 특징으로 하는 수중 냄새물질 예측용 조성물 The composition for predicting odorous substances in water according to claim 7, wherein the odorant is geosmin. 제7항에 있어서, 상기 조성물은 인터칼레이팅(intercalating) 형광염료를 포함하는 것인 수중 냄새물질 예측용 조성물 The composition for predicting odorous substances in water according to claim 7, wherein the composition contains an intercalating fluorescent dye 제7항에 있어서, 상기 수중은 연못, 강, 계곡, 호수, 표층수, 담수, 염수, 지하수, 세류, 공정수, 공업 용수, 농업 용수 및 식수로 이루어진 군에서 선택된 것인 수중 냄새물질 예측용 조성물 The composition for predicting odorous substances in water according to claim 7, wherein the water is selected from the group consisting of ponds, rivers, valleys, lakes, surface water, fresh water, salt water, ground water, trickle water, process water, industrial water, agricultural water, and drinking water. 분리된 DNA 또는 RNA 시료를 준비하는 단계;
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항의 프라이머 세트를 사용하여 중합효소 연쇄반응으로 증폭하는 단계; 및
증폭 결과를 획득하는 단계를 포함하는 지오스민 합성 유전자 검출 방법
preparing an isolated DNA or RNA sample;
Amplifying by polymerase chain reaction using the primer set of any one of claims 1 or 2; and
Geosmin synthetic gene detection method comprising obtaining an amplification result
분리된 DNA 또는 RNA 시료를 준비하는 단계;
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항의 프라이머 세트를 사용하여 중합효소 연쇄반응으로 증폭하는 단계; 및
증폭 결과를 획득하는 단계를 포함하는 수중 냄새물질 예측 방법
preparing an isolated DNA or RNA sample;
Amplifying by polymerase chain reaction using the primer set of any one of claims 1 or 2; and
Method for predicting odorous substances in water comprising obtaining an amplification result
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019200318A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-17 Sean Raspet Modified organisms for improved flavor and aroma

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019200318A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-17 Sean Raspet Modified organisms for improved flavor and aroma

Non-Patent Citations (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chang, H. (2008) Water Research 42(13), 3285-3304.
Chiu, Y.-T., et al. (2016) Environmental Research 151, 618-627.
Devi, A., et al. (2021) Water Research 188, 116478.
Harris, T.D. and Graham, J.L. (2017) Lake and Reservoir Management 33(1), 32-48.
Havens, K.E., et al. (2003) Environmental Science and Pollution Research 122(3), 379-390.
Huang, X., et al. (2018) Environmental Science and Pollution Research 25(19), 19134-19142.
John, N., et al. (2018) Water Research 136, 34-40.
Juttner, F. and Watson, S.B. (2007) Applied and Environmental Microbiology 73(14), 4395-4406.
Kim, J.Y., et al. (2013) Microbes and Environments 28(2), 187-194.
Koch, B., et al. (1992) Water Science and Technology 25(2), 291-298.
Lee, J.E., et al. (2020) Occurrence of cyanobacteria, actinomycetes, and geosmin in drinking water reservoir in Korea: a case study from an algal bloom in 2012. Water Supply.
Lee, J.E., et al. (2022) Environmental Microbiology Reports 14(2), 197-202.
Li, Z., et al. (2010) Harmful Algae 9(5), 481-488.
Lin, T.-F., et al. (2003) Water Research 37(1), 21-26.
Otten, T.G., et al. (2016) Applied and Environmental Microbiology 82(17), 5410-5420.
Sotero-Santos, R.B., et al. (2008) Harmful Algae 7(5), 590-598.
Su, M., et al. (2013) Water Research 47(10), 3444-3454.
Tsao, H.-W., et al. (2014) Water Research 49, 416-425.
Tung, S.-C., et al. (2008) Environmental Monitoring Assessment 145(1), 407-416.
Wang, Z., et al. (2016) Journal of applied phycology 28(1), 325-333.
Water research. Vol. 188, pp1~15(2020.09.28.) *
Water research. Vol. 68, 56-66(2015) *
Watson, S.B., et al. (2008) Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 65(8), 1779-1796.
Watson, S.B., et al. (2016) Harmful Algae 54, 112-127.
Westerhoff, P., et al. (2005) Water Research 39(20), 4899-4912.
Wood, S., et al. (2001) International Biodeterioration & Biodegradation 48(1), 26-40.
Zaitlin, B. and Watson, S.B. (2006) Water Research 40(9), 1741-1753.

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