• 제목/요약/키워드: 세균 군집구조

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목질섭식곤충의 장내 세균 다양성 분석 및 섬유소 분해균 탐색 (Analysis of gut bacterial diversity and exploration of cellulose-degrading bacteria in xylophagous insects)

  • 최민영;안재형;송재경;김성현;배진우;원항연
    • 미생물학회지
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    • 제51권3호
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    • pp.209-220
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    • 2015
  • 목질 섭식 곤충에 관한 장내 세균 군집의 연구를 이용한 lignocellulose의 분해는 생명 공학적 응용에 있어 큰 잠재력을 갖는다. 본 연구에서 목질 섭식 곤충의 장내 세균 군집은 16S rRNA 유전자를 기반으로 한 파이로시퀀싱 방법을 이용하여 분석되었다. 분석된 모든 곤충에서 중장보다 후장에서 OTU수, 종 풍부도, 다양성 지수가 높았다. 세균 문 또는 강 수준의 다양성을 분석한 결과, 흰개미를 제외한 곤충의 장내 군집에는 Firmicutes, Bacteroidetes, ${\gamma}-Proteobacteria$가 우점하였다. PCoA (principal coordinates analysis)를 이용하여 세균의 군집 구조를 분석한 결과, 서식지보다는 곤충의 과별로 클러스터링 되는 경향이었다. CMC 분해 활성이 가장 높은 두 균주는 Bacillus toyonensis $BCT-7112^T$와 Lactococcus lactis subsp. hordniae $NCDO\;2181^T$과 유연관계가 높았다. 장 적출물의 섬유소 분해활성 실험 결과, 하늘소 후장에서 ${\beta}-1,4-glucosidase$, ${\beta}-1,4-endoglucanase$, ${\beta}-1,4-xylanase$의 효소활성이 가장 높았다. 본 연구에서는 목질 섭식 곤충의 장내에 다양하고 풍부한 세균이 서식하며, 섬유소를 분해하는 세균이 존재한다는 사실을 확인하였고, 이로부터 다양하고 유용한 섬유소 분해균을 분리할 수 있을 것으로 판단되었다.

토양과 작물근계의 미생물군집 구조 해석 II. MIDI 및 DNA 분석에 의한 토양환경별 미생물 군집 해석 (Analysis of Microbial Community Structure in Soil and Crop Root System II. Analysis of soil microbial community structure in different soil Environmental conditions by MIDI and DNA analyses)

  • 류진창;권순우;김종식;서장선;정병간;최선식
    • 한국토양비료학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.118-126
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    • 2002
  • 토양의 특성과 재배 환경이 상이한 13개 토양을 대상으로 미생물의 다양성을 분석하여 토양 환경별 미생물상 지표의 기준을 설정하기 위해서 실험한 결과는 다음과 같다. 희석 평판법에 의한 토양별 미생물의 군집은 호기성 세균은 $2{\sim}27{\times}10^6$, 형광성 Pseudomonas는 $1{\sim}1364{\times}10^5$, 그람 음성 세균은 $1{\sim}126{\times}10^4$, 중온성 Bacillus는 $1{\sim}110{\times}10^5$ 범위로 토양간에 현저한 차이를 보였다. 특히 그람 음성 세균은 충북 음성 고추 재배지 (4번 토양)과 충북 괴산 고추 재배지 (6번) 토양이 현저히 많았고, 형광성 Pseudomonas는 경남 진주의 시설재배지 (7번 토양)에서 현저히 높은 군락을 형성하였고, 이 들 토양은 작물의 생육이 양호한 토양이었다. 따라서 시설재배인 토양에서는 그람 음성 형광성 Pseudomonas 및 mesophillic bacillus의 군집이 토양 환경 및 작물 생육과 미생물의 지표로서 가능성을 제시하였다. 13개 토양에서 분리한 579 균주 중 호기성 세균은 Agrobacterium 102 isolates, Bacillus 112 isolates, Pseudomonas 32 isolates, Kocuria 44 isolates, Paenibacillus 34 isolates 등의 다양한 군집을 이루고 있었고, 또한 624균주의 그람 음성 세균은 Pseudomonas 속이 51%로 제일 많은 군집을 이루고 있었는데 이 들 속내에는 Pseudomonas putica, Pseudomonas fluorescens 등이 많았고 그 다음으로는 Senotrophomonas maltophilia, Bukhodenis cepacia 순으로 다양한 군집을 이루고 있었다. RAPD 분석에 의한 Pseudomonas의 종 다양성은 토양에 따라서 4-31개의 균주 types을 보였으며 특히 4, 6번 토양에서 균주의 다양성이 높게 나타났다. 특히 형광성 Pseudomonas의 군집을 많이 이루었던 7번 토양에서는 26균주에서 5개 균주 types을 보여 종 다양성이 단수하였다. 토양 환경별 미생물 군집은 논 토양에서 신규 세균으로 추정되는 다수의 새로운 분리균이 출현되어 새로운 지표 미생물의 가능성을 제시 하였으며, 또한 MIDI 분석에서 no match 되는 분리균에 대한 미생물 자원의 이용성이 높이 평가되었다.

파이로시퀀싱을 이용한 비료 장기 연용지의 벼 뿌리 내생세균의 군집 분석 (Comparative Analysis of Endophytic Bacterial Communities in the Roots of Rice Grown under Long-term Fertilization Practice using Pyrosequencing Method)

  • 김병용;안재형;송재경;김명숙;원항연
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권6호
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    • pp.1100-1107
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    • 2012
  • 화학비료의 장기 시용이 벼 내생 세균 군집에 미치는 영향을 조사하기 위해서 국립농업과학원의 장기 비료 연용 포장에서 재배한 벼 뿌리의 내생균의 군집을 파이로시퀀싱 기법으로 분석하였다. 3요소구 (APK)와 무비구 (NF) 시료에서 직접 DNA를 추출하여 세균에 특이적인 barcode PCR을 수행한 후 454 파이로시퀀싱을 하였다. 두 시료 (3요소구, 무비구)에서 1,900개의 염기서열을 얻었으며, 각각 177개와 72개의 OTU로 분류하였다. 두 시료는 22개의 OTU를 공유하였으며, 이들 OTU는 두 시료에서 모두 우점하였다. 특히 Pseudomonas속에 속하는 OTU의 비율이 매우 높았다. 문 (phylum) 수준에서 우점하는 내생균은 두 시료 모두 Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Actinobacteria 등 이었다. 처리구별로 계산한 다양성 지수는 3요소구 시료에서 더 높았다. 본 연구를 통해 장기간 비료 시용은 식물체내 존재하는 내생균 군집 구조에 영향을 주며, 벼 뿌리의 내생 세균의 군집 다양성을 증가시키는 것을 알 수 있었다.

한국 시화호와 중국 Aha호 저질토에 분포하는 이화성 아황산염 환원효소 유전자의 비교 분석 (Comparative Analysis of Dissimilatory Sulfite Reductase (dsr) Gene from Sediment of Lake Sihwa, Korea and Lake Aha, China)

  • 김인선;김옥선;전선옥;;안태석
    • 미생물학회지
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    • 제44권2호
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    • pp.147-155
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    • 2008
  • 한국의 시화호와 중국의 Aha호 저질토에서 서식하는 황산염 환원세균(sulfate reducing bacteria, SRB)의 깊이에 따른 군집구조를 비교하기 위하여, 이화성 아황산염 환원효소(EC 1.8.99.1; dissimilatory sulfite reductase, dsr) 유전자를 대상으로, polymerase chain reaction (PCR), denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) 및 클론 라이브러리를 이용하여 미생물의 군집구조를 분석하였다. DGGE band 양상을 분석한 결과, Aha호 보다는 시화호에서 더 맡은 밴드를 보여 다양성이 높았고, 깊이별 차이는 나타나지 않았다. 두 서식지에서 얻은총68개 클론의 염기서열을 가지고 계통학적 분석을 한 결과 시화호에서는 Deltaproteobacteria 그룹, Firmicutes 그룹에 속해있는 Desulfotomaculum 종과 archaeal thermophilic SRB 그룹에 속해있는 Archaeoglobus 종이, Aha호에서는 Desulfotomaculum 그룹과 유사성이 높았다. 분리된 대부분의 클론들(59%)은 배양된 황산염 환원세균과는 매우 낮은 유사도를 보였고, 환경에서 분리된 클론들과도90% 이하의 유사도를 나타냈다. 총 클론을 88% 유사도를 기준으로 9그룹으로 나뉘었을 때 시하호와 Aha호의 각 클론은 서로 다른 그룹으로 존재하였다. 이러한 결과는 두 서식지의 이화성 아황산염 환원효소를 가지고 있는 미생물의 군집구조는 확연히 다르고 각 서식지에 특이적인 황산염 환원 미생물이 존재함을 시사한다.

유류 분해 근권세균 Rhodococcus sp. 412와 옥수수를 활용한 유류 오염 토양의 정화 (Bioremediation of Oil-Contaminated Soil Using an Oil-Degrading Rhizobacterium Rhodococcus sp.412 and Zea mays.)

  • 홍선화;박혜림;고우리;유재준;조경숙
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.150-157
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    • 2007
  • 디젤 오염 토양 정화를 위해 식물과 미생물의 상호관계를 활용하는 생물복원에 관한 연구를 수행하였다. 디젤을 분해하는 근권 세균인 Rhodococcus sp. 412와 디젤에 내성을 가지고 있는 식물인 옥수수(Zea mays)를 이용하여 디젤로 오염되어진 토양의 디젤 제거능과 미생물 군집변화를 조사하였다. 실험 개시 30일 후, 디젤 오염 토양에서 Rhodococcus sp. 412를 접종한 토양의 옥수수의 성장이 412균주를 접종하지 않은 토양에서의 옥수수 성장보다 약간 우수하였다. 또한 식물을 식재하거나 412균주를 접종한 토양에서 존재하는 토양에서 디젤의 잔류농도도 낮게 나타났다. 이러한 결과를 디젤 오염 토양 정화를 위해 옥수수와 Rhodococcus sp. 412를 동시에 활용하는 것이 유리함을 의미한다. 토양세균 군집 변화를 16S rDNA-PCR과 DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis) fingerprinting 방법을 이용하여 분석하였다. 비오염 토양 시료와 디젤 오염토양 시료의 DGGE fingerprint의 유사도는 $20.8{\sim}39.3%$이었다. 또한, 비오염 토양 시료 사이의 DGGE fingerprint의 유사도는 $21.9{\sim}53.6%$, 그리고 디젤 오염 토양 시료 사이의 유사도는 $31.6{\sim}50.0%$이었다. 이러한 결과는 디젤 오염으로 인해 토양 세균 군집구조가 영향을 받았음을 시사한다.

부여 큰독골 유적 출토 인골 조직 및 외부 토양의 세균 군집의 비교연구 (Comparative Study of Soil Bacterial Populations in Human Remains and Soil from Keundokgol Site at Buyeo)

  • 김윤지;김수훈;권은실;조은민;강소영
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제47권4호
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    • pp.92-105
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    • 2014
  • 인골과 인골 주변 토양에 분포하는 세균의 군집구조를 비교하기 위해 부여 오수리 큰독골 유적에서 발굴된 조선시대 회곽묘 인골 중 상대적으로 시료 상태가 좋지 않은 4호 인골과 상태가 양호한 5호 인골 및 주변 토양에서 DNA를 추출하였다. 추출한 DNA의 16S rDNA 염기서열 분석을 수행한 결과, 4호 인골에서 구축된 319개 클론은 ${\alpha}$, ${\beta}$, ${\gamma}$-Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Chloroflexi, Chlorobi, Bacteroidetes, Firmicutes 그리고 novel gene group 등 총 11개의 계통군이 확인되었다. 인골 주변 토양에서 구축된 462개 콜론은 ${\alpha}$, ${\beta}$, ${\gamma}$, ${\delta}$-Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Planctomycetes, Chloroflexi, Chlorobi, Firmicutes, Thermodesulfobacteria, Fibrobacteres, Gemmatimonadetes, Verrucomicrobia 그리고 novel gene group 등 총 16개 계통군이 확인되었다. 5호 인골에서 구축된 271개 클론은 ${\alpha}$, ${\gamma}$-Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Chloroflexi, Bacteroidetes, Firmicutes 그리고 novel gene group 등 총 10개의 계통군이 확인되었으며, 인골 주변 토양에서 구축된 497개 클론은 ${\alpha}$, ${\beta}$, ${\gamma}$-Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi, Firmicutes, Gemmatimonadetes, Planctomycetes, Bacteroidetes 그리고 Verrucomicrobia 등 총 11개 계통군으로 확인되었다. 4호, 5호의 모든 시료에서 Actinobacteria 계통군이 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, ${\alpha}$-Proteobacteria 계통군 또한 높은 비율을 차지하는 것으로 분석되었다. 인골은 주변 토양 세균의 군집에 의해 광범위하게 오염되어 있다는 것이 확인되었으며, 본 결과는 인골의 보존과 관리를 위한 중요 자료로 활용될 것이다.

독도서식 식물근권에서 분리한 포자형성세균과 질소고정세균의 군집구조 분석 (Analysis of Endospore-forming Bacteria or Nitrogen-fixing Bacteria Community Isolated from Plants Rhizosphere in Dokdo Island)

  • 전선애;성혜리;박유미;박재홍;김사열
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제37권3호
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    • pp.189-196
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    • 2009
  • Bacteria were isolated from roots of plants belonging to family Solanaceae and Gramineae, inhabited in Dokdo island. Fifty six endospore-forming bacteria grown on tryptic soy broth (TSB) agar medium and 23 nitrogen-fixing bacteria (NFB) grown on nitrogen free agar medium were isolated, respectively. The isolates were partially identified by analyzing the 16S rDNA and categorized into phylogenetic groups. The 16S rDNA sequences of each identified isolates were compared with sequences of each type strains to analyze phylogenetic relationship by phylogenetic tree. As a result, endospore-forming bacteria and nitrogen-fixing bacteria were classified into 4 and 6 lineage groups, respectively. Among these isolated, 18 were presumed to be novel species candidates based on the similarity (lower than 98%) analysis of the l6S rDNA sequences.

아미노산 액비를 처리한 들잔디 토양 미생물 군집구조 및 다양성 (Bacterial Community Structure and Diversity of the Zoysia japonica Soil Treated with Liquid Fertilizer Containing Amino Acids)

  • 김동일;김동훈
    • 미생물학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.103-110
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    • 2006
  • 들잔디(zoysia japonica)에 제초제를 살포 한 다음, 아미노산을 포함한 액비(LFcAA)를 처리한 들잔디 토양의 미생물 군집구조 및 다양성을 비교하기 위하여 16S rDNA서열에 기초한 T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism)분식과 클론의 염기서열 분석을 실시하였다. 제한효소 HaeIII을 이용한 T-RFLP 분석결과 아미노산 액비를 처리한 실험구 KD3과 KD4에서, 32, 38개의 유효한 피크를 가진 T-RFs가 나타났다. 23개를 나타낸 아미노산 무처리구인 KD2가 KD3,4에 비해 미생물군집구조가 단순한 것으로 조사되었다. 네 개의 실험구 KDl (대조구), KD2 (무처리구), KD3 (LFcAA 1X)., KD4 (LFcAA 2X)에서 각각 110개의 클론의 16S rDNA부분 염기서열 분석결과 대부분이 $91{\sim}99%$ 유사도 수준에서 GeneBank에 등록된 염기서열 중 대부분 uncultured bacterium으로 BLAST결과 조사되었다. 이외의 대부분의 클론들은 Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Sphingobacteria, Planctomycetes 그룹들의 클론들이 조사되었고, 특히 LEcAA 2X 처리구인 KD4에서는 KD2에서와는 다르게 Alphaproteobacteria의 Rhizobiales, Shigomonadales,그리고 Caulobacterales목에 속하는 미생물들의 클론이 조사되었으며, Gammaproteobactetia의 Pseudomonas 속의 세균들이 주로 나타났으며, Betaproteobaderia 의 Nitrosomonadales 목의 Nitrosospira 속들이 주로 조사되었다. 이 외에도 Acidobacteria 그룹, Actinobacteria 그룰, Planctomycetacia, Sphingobacteria 그룹들이 다양하게 조사되었다. 이러한 결과는 제초제를 살포한 미생물 군집구조가 LFcAA 첨가로 들잔디의 미생물 군집 구조에 큰 영향을 주고 있음을 시사하였다.

차세대 염기서열 분석법을 이용한 된장과 간장의 미생물 분포 및 바이오마커 분석 (Comparative Microbiome Analysis of and Microbial Biomarker Discovery in Two Different Fermented Soy Products, Doenjang and Ganjang, Using Next-generation Sequencing)

  • 하광수;정호진;노윤정;김진원;정수지;정도연;양희종
    • 생명과학회지
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    • 제32권10호
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    • pp.803-811
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    • 2022
  • 우리나라 전통 콩 발효식품은 탄수화물을 주식으로 하는 한국인의 식생활에 중요한 단백질 급원임에도 불구하고 콩 발효식품의 미생물 다양성과 군집 구조에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 본 연구는 16S rDNA 유전자 서열 분석 기반의 차세대 염기서열 분석법을 이용하여 한국 전통 발효식품인 된장과 간장의 미생물 군집 구조를 밝히고자 하였다. Alpha-diversity 분석 결과 미생물 다양성 지표인 Shannon과 Simpson에서 된장과 간장의 미생물 다양성에 통계학적인 차이가 있는 것으로 나타났으나, 종 풍부도 지표인 ACE, CHAO, Jackknife에서는 차이가 없는 것으로 나타났다. 된장과 간장의 미생물 분포 분석 결과 된장과 간장의 공통적인 우점균은 Firmicutes로 나타났으나, 속 수준에서의 미생물 분포를 분석한 결과 된장에서 Bacillus, Kroppenstedtia, Clostridium, Pseudomonas가 간장보다 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 나타났으며, 간장에서는 Tetragenococcus, Chromhalobacter, Lentibacillus, Psychrobacter와 같은 호염성 또는 내염성 세균이 된장보다 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 된장과 간장의 미생물 군집구조에 통계학적인 차이가 있는지 확인하기 위해 paired-PERMANOVA 분석을 수행하였으며, 그 결과 통계학적으로 매우 유의한 수준의 차이가 있는 것으로 나타났다. 된장과 간장의 미생물 군집구조 차이에 큰 영향을 미치는 biomarker를 분석하기 위해 LEfSe 분석을 수행하였으며, 그 결과 Bacillus와 Tetragenococcus가 된장과 간장의 미생물 군집 구조에 차이를 나타내는 biomarker로 분석되었다.

UV 전처리 유무에 따른 입상활성탄의 세균 생체량 및 군집 구조 비교 (Comparison of Bacterial Biomass and Community of Granular Activated Carbon with or without UV Pre-treatment Process)

  • 임재원;김서용;김정용;김태우
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제17권12호
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    • pp.64-76
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    • 2017
  • 생물활성탄 공정은 수처리 과정에서 유기 오염물질을 효과적으로 제거하는 것으로 알려져 있으며, 활성탄에 부착된 세균의 생체량과 종은 오염물질 제거 과정에서 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 입상활성탄 공정에서 활성탄조의 깊이와 가동 기간에 따른 세균 생체량의 변화에 대해 확인해 보았다. 또한 입상활성탄공정 전단에 자외선 (UV) 공정 전처리를 하였을 때 세균 생체량의 변화를 확인하였다. 결과를 살펴보면 활성탄조의 깊이가 깊어질수록 세균 생체량이 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 UV 공정 전처리를 한 경우, 공정 기간이 증가할수록 세균 생체량이 감소하는 것을 확인하였다. 그러나, UV 공정 전처리를 하지 않은 경우에는 공정 기간에 따른 세균 생체량의 변화가 나타나지 않았다. 본 연구 결과를 토대로 수처리 실공정에서 생물활성탄 공정 관리에 대한 유용한 정보를 제공할 것이라 여겨진다.