Salinity and pH are important environmental parameters with direct and indirect impacts on viability and metabolism of microorganisms. In this study, the effects of salt and alkaline stress on the kinetic balance between $N_2O$ production and consumption in the denitrification pathway of Dechloromonas aromatica strain RCB were examined. $N_2O$ accumulated transiently only in insignificant amounts at low salinity (≤0.5% NaCl) and circumneutral pH (7.0 and 7.5). Incubation at 0.7% salinity resulted in substantially longer lag phase and slower growth rate, along with the increase in the amounts of transiently accumulated $N_2O$ (15.8±2.8 µmoles $N_2O$-N/vessel). Incubation at pH 8.0 severely inhibited growth and resulted in permanent accumulation of 29.9±1.3 µmoles $N_2O$-N/vessel from reduction of 151±20 µmoles $NO_3^-$. The transcription analyses observed decreased nosZ/($nirS_1+nirS_2$) ratios coinciding with $N_2O$ accumulation. The $N_2O$ consumption rates of resting D. aromatica cells subjected to the salt and or alkaline stress conditions were significantly lower than the rates of $N_2O$ production from $NO_2^-$ reduction at $N_2O$ / $NO_2^-$ concentration of 0.1 mM, but not at a higher concentration (1.0 mM). Thus, alteration in $N_2O$ consumption kinetics was another reason for enhanced $N_2O$ production observed under the stress conditions. The findings in this study suggest that canonical denitrifiers may be a significant $N_2O$ source when faced with abrupt environmental changes.
염도와 pH는 미생물의 생존과 대사에 큰 영향을 미치는 환경적 요인이다. 본 실험에서는 하수처리장,강, 토양 환경에서 다량 존재하는 주요 탈질균인 Dechloromonas aromatic strain RCB를 대상으로 염 농도 및 pH가 탈질 반응 중 발생되는 $N_2O$의 생성 및 분해 속도에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 다양한 NaCl 농도와 pH 하에서 배양한 결과 NaCl 0.5% 이하와 pH 7.5 이하에서는 $N_2O$ 축적현상이 거의 발생하지 않았다. 하지만, 염 농도 0.7% 의 조건에서 대조군에 비해 미생물의 성장 속도가 7배 가량 느려지고 정체기가 길어졌고, 탈질화 반응 중 최대 $N_2O$ 축적량은 15.8±2.83 µmoles $N_2O$-N/vessel로 측정되었다. 그리고 pH 8.0 조건에서는 151±20 µmoles $NO_3^-$ 이 환원되어 29.88±1.28 µmoles $N_2O$-N/vessel이 축적되었으며 생성된 $N_2O$는 제거되지 않았다. RT-qPCR 방법을 이용하여 스트레스 조건에서 $N_2O$가 축적될 때 nosZ / ($nirS_1+nirS_2$)의 발현량 비율이 유의적으로 감소하는 것을 확인하였다. 또한 위의 염 농도 및 pH 조건에서 $N_2O$ 생성 및 분해 속도를 비교하는 실험을 통해서 $N_2O$ 축적 메커니즘을 규명하였다. $N_2O$ 생성 속도는 스트레스에 의한 영향을 거의 받지 않았으나 $N_2O$의 소비 속도는 유의적으로 저하되어 $N_2O$의 축적현상을 설명할 수 있는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 염도 및 pH 등 환경 요인으로 인한 스트레스가 탈질 반응으로부터의 $N_2O$ 발생에 큰 영향을 끼칠 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 본 실험 결과는 급격한 환경 스트레스가 가해지면 하수처리장, 농지 등에서 탈질균에 의해 발생되는 $N_2O$량이 증가할 수 있는 가능성을 제시하고 있다.
