In this study, two soybean genotypes, i.e., aluminum-tolerant Baxi 10 (BX10) and aluminumsensitive Bendi 2 (BD2), were used as plant materials and acidic red soil was used as growth medium. The soil layers from the inside to the outside of the root are: rhizospheric soil after washing (WRH), rhizospheric soil after brushing (BRH) and rhizospheric soil at two sides (SRH), respectively. The rhizosphere bacterial communities were analyzed by high-throughput sequencing of V4 hypervariable regions of 16S rRNA gene amplicons via Illumina MiSeq. The results of alpha diversity analysis showed that the BRH and SRH of BX10 were significantly lower in community richness than that of BD2, while the WRH exhibited no significant difference between BX10 and BD2. Among the three sampling compartments of the same soybean genotype, WRH had the lowest community richness and diversity while showing the highest coverage. Beta diversity analysis results displayed no significant difference for any compartment between the two genotypes, or among the three different sampling compartments for any same soybean genotype. However, the relative abundance of major bacterial taxa, specifically nitrogen-fixing and/or aluminum-tolerant bacteria, was significantly different in the compartments of the BRH and/or SRH at phylum and genus levels, indicating genotype-dependent variations in rhizosphere bacterial communities. Strikingly, as compared with BRH and SRH, the WRH within the same genotype (BX10 or BD2) always had an enrichment effect on rhizosphere bacteria associated with nitrogen fixation.
Actinomycetes, Gram positive soil bacteria, are valuable microorganisms which produce useful secondary metabolites including antibiotics, antiparasitic substances, anti-cancer drugs, and immunosuppressants. Although a major family of actinomycetes, known as streptomycetes, has been intensively investigated at the molecular level for several decades, a potentially valuable and only recently isolated non-streptomycetes rare actinomycetes (NSRA) family has been poorly characterized due to lack of proper genetic manipulation systems. Here we report that a PCR-based genome screening strategy was performed with approximately 180 independently isolated actinomycetes strains to isolate potentially valuable NSRA strains. Thanks to this simple PCR-based genome screening strategy we were able to identify only seven NSRA strains, followed by 16S rRNA sequencing for confirmation. Through further bioassays, one potentially valuable NSRA strain (tentatively named Nocardiopsis species MMBL010) was identified which possessed both antifungal and antibacterial activities, along with the presence of polyketide synthase and non-ribosomal peptide synthase genes. Moreover, Nocardiopsis species MMBL010, which was intrinsically recalcitrant to genetic manipulation, was successfully transformed via E. coli-driven conjugation. These results suggest that PCR-based genome screening, followed by the establishment of an E. coli-driven conjugation system, is an efficient strategy to maximize potentially valuable compounds and their biosynthetic genes from NSRA strains isolated from various environments.
One bacterium, which showed strong antagonistic activity against H. pylori KCCM 41756, was isolated from kimchi. The strain NO1 was designated as Lactobacillus plantarum NO1 based on Gram staining, biochemical properties, and 16S rRNA gene sequencing. The culture medium $(2{\sim}4{\mu}g/ml)$ of Lb. plantarum NO1 reduced $(40{\sim}60%)$ the urease activity of H. pylori KCCM 41756. Lb. plantarum NO1 inhibited the binding of H. pylori to human gastric cancer cell line, AGS cells, by more than 33%. Lb. plantarum NO1 exhibited high viability (maintained initial viable cell count of $10^9CFU/ml$) in 0.05 M sodium phosphate buffer (pH 3.0) for 2 h, in artificial gastricjuice for 2 h and in 0.3%, 0.5% oxgall for 24 h. Hemolysis phenomena did not observed when Lb. plantarum NO1 was incubated in the blood agar media. We concluded that Lb. plantarum NO1 can be a good candidate as a probiotic, harboring anti-H. pylori activity.
Soybean is well known to be originated from Korea and far-east Asian countries, and studies of many root nodule bacteria associated with soybean have mainly-focused on nitrogen fixation, but much less study was carried out on bacterial community in the rhizosphere of soybean. In this study, we analyzed the bacterial community in rhizosphere of Korean soybean, Daepungkong using the pyrosequencing method based on the 16S rRNA gene to characterize the change of the rhizosphere community structure according to the growth stages of soybeans and to elucidate bacterial core community in rhizosphere of soybean. Our results revealed that bacterial community of rhizosphere soil differed from that of bulk soil and was composed of a total of 21 bacterial phyla. The predominant phylum in the rhizosphere of soybean was Proteobacteria (36.6-42.5%) and followed by Acidobacteria (8.6-9.4%), Bacteroidetes (6.1-10.9%), Actinobacteria (6.4-9.8%), and Firmicutes (5.7-6.3%). The bacterial core community in soybean rhizosphere was mainly composed of the operational taxonomic units (OTUs) belonging to the phylum Proteobacteria throughout all growth stages. The OTU00006 belonged to the genus Bradyrhizobium had the highest abundance and Steroidobacter, Streptomyces, Devosia were followed. These results show that bacterial core community in soybean rhizosphere was mainly composed of OTUs associated with plant growth promotion and nutrient cycles.
The purpose of this study is to investigate the antioxidative and antimicrobial activities of sourdough fermented with the lactic acid bacteria (LAB) isolated from sliced radish kimchi. According to 16S rRNA gene sequence analysis, the isolated lactic acid bacteria were categorized as Leuconostoc dextranicum SRK03, Lactobacillus brevis SRK15, Pediococcus halophilus SRK22, Lactobacillus acidophilus SRK30, Lactobacillus plantarum SRK38, Leuconostoc citreum SRK 42, and Lactobacillus delbrueckii SRK60 with sequence similarity of 99%. After fermentation with L. dextranicum SRK03, L. acidophilus SRK30, L. plantarum SRK38 or L. delbrueckii SRK60 and Saccharomyces cerevisiae KCTC 7246 at $30^{\circ}C$ for 24 h LAB and yeast in sourdough were present at levels of $10^9$ and $10^7CFU/g$, respectively. In particular, the titratable acidity and ethanol and exopolysaccharide contents of sourdough fermented with L. dextranicum SRK03 were also significantly (P < 0.05) higher than those of sourdough fermented with L. acidophilus SRK30, L. plantarum SRK38, or L. delbrueckii SRK60. The sourdough fermented with L. dextranicum SRK03 and L. acidophilus SRK30 showed not only good DPPH radical-scavenging capacity but anti-lipid peroxidation activity. In addition, the viable counts of Bacillus cereus ATCC 11778 and Staphylococcus aureus ATCC 6538 in sourdough during storage for 5 days at $25^{\circ}C$ were significantly (P < 0.05) lower than those of pathogenic bacteria in the control group due to the organic acids and bacteriocin produced by L. acidophilus SRK30 strain.
Lactic acid bacteria (LAB) are industrially important microorganisms for probiotics. The recent widespread application of LAB for preparation of functional food is attributable to the accumulating scientific evidence showing their beneficial effects on human health. In this study, we isolated and characterized plant-derived LAB that show angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitory and antioxidant activities. The selected strain K2 was isolated from Kimchi, and identified as Lactobacillus plantarum by 16S rRNA gene analysis. The strain grew under static and shaking culture systems. They were also able to grow in different culture conditions like $25^{\circ}C{\sim}37^{\circ}C$ temperature, 4~10 pH range and ~6% NaCl concentration. L. plantarum K2 was highly resistant to acid stress; survival rate of the strain at pH 2.5 and 3 were 80% and 91.6%, respectively. The strain K2 also showed high bile resistance to 0.3% bile bovine and 0.3% bile extract with more than 74% of survival rate. The cell grown on MRS agar plate containing bile extract formed opaque precipitate zones around the colonies, indicating they have bile salt hydrolase activity. The strain showed an inhibitory activity against pathogenic bacteria such as Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes; antibacterial activity was probably due to the lactic acid. The K2 strain showed relatively higher autoaggregation values, antihypertensive and antioxidant activities. These results suggest that L. plantarum K2 could be not only applied as a pharmabiotic for human health but also is also starter culture applicable to fermentative products.
Yang, Seung Hak;Ahn, Hee Kwon;Kim, Bong Soo;Chang, Sun Sik;Chung, Ki Yong;Lee, Eun Mi;Ki, Kwang Seok;Kwon, Eung Gi
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.30
no.11
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pp.1660-1666
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2017
Objective: Burial is associated with environmental effects such as the contamination of ground or surface water with biological materials generated during the decomposition process. Therefore, bacterial communities in leachates originating from the decomposing bovine carcasses were investigated. Methods: To understand the process of bovine (Hanwoo) carcass decomposition, we simulated burial using a lab-scale reactor with a volume of $5.15m^3$. Leachate samples from 3 carcasses were collected using a peristaltic pump once a month for a period of 5 months, and bacterial communities in samples were identified by pyrosequencing of the 16S rRNA gene. Results: We obtained a total of 110,442 reads from the triplicate samples of various sampling time points (total of 15 samples), and found that the phylum Firmicutes was dominant at most sampling times. Differences in the bacterial communities at the various time points were observed among the triplicate samples. The bacterial communities sampled at 4 months showed the most different compositions. The genera Pseudomonas and Psychrobacter in the phylum Proteobacteria were dominant in all of the samples obtained after 3 months. Bacillaceae, Clostridium, and Clostridiales were found to be predominant after 4 months in the leachate from one carcass, whereas Planococcaceae was found to be a dominant in samples obtained at the first and second months from the other two carcasses. The results showed that potentially pathogenic microbes such as Clostridium derived from bovine leachate could dominate the soil environment of a burial site. Conclusion: Our results indicated that the composition of bacterial communities in leachates of a decomposing bovine shifted continuously during the experimental period, with significant changes detected after 4 months of burial.
Traditional soybean paste from Shandong Liangshan and Tianyuan Jiangyuan commercial soybean paste were chosen for analysis and comparison of their bacterial and fungal dynamics using denaturing gel gradient electrophoresis and 16S rRNA gene clone libraries. The bacterial diversity results showed that more than 20 types of bacteria were present in traditional Shandong soybean paste during its fermentation process, whereas only six types of bacteria were present in the commercial soybean paste. The predominant bacteria in the Shandong soybean paste were most closely related to Leuconostoc spp., an uncultured bacterium, Lactococcus lactis, Bacillus licheniformis, Bacillus spp., and Citrobacter freundii. The predominant bacteria in the Tianyuan Jiangyuan soybean paste were most closely related to an uncultured bacterium, Bacillus licheniformis, and an uncultured Leuconostoc spp. The fungal diversity results showed that 10 types of fungi were present in the Shandong soybean paste during the fermentation process, with the predominant fungi being most closely related to Geotrichum spp., an uncultured fungal clone, Aspergillus oryzae, and yeast species. The predominant fungus in the commercial soybean paste was Aspergillus oryzae.
Chung, Eu Jin;Hossain, Mohammad Tofajjal;Khan, Ajmal;Kim, Kyung Hyun;Jeon, Che Ok;Chung, Young Ryun
The Plant Pathology Journal
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v.31
no.2
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pp.152-164
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2015
Biological control of major rice diseases has been attempted in several rice-growing countries in Asia during the last few decades and its application using antagonistic bacteria has proved to be somewhat successful for controlling various fungal diseases in field trials. Two novel endophytic Bacillus species, designated strains YC7007 and $YC7010^T$, with antimicrobial, plant growth-promoting, and systemic resistance-inducing activities were isolated from the roots of rice in paddy fields at Jinju, Korea, and their multifunctional activities were analyzed. Strain YC7007 inhibited mycelial growth of major rice fungal pathogens strongly in vitro. Bacterial blight and panicle blight caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (KACC 10208) and Burkholderia glumae (KACC 44022), respectively, were also suppressed effectively by drenching a bacterial suspension ($10^7cfu/ml$) of strain YC7007 on the rhizosphere of rice. Additionally, strain YC7007 promoted the growth of rice seedlings with higher germination rates and more tillers than the untreated control. The taxonomic position of the strains was also investigated. Phylogenetic analyses based on 16S rRNA gene sequences indicated that both strains belong to the genus Bacillus, with high similarity to the closely related strains, Bacillus siamensis KACC $15859^T$ (99.67%), Bacillus methylotrophicus KACC $13105^T$ (99.65%), Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum KACC $17177^T$ (99.60%), and Bacillus tequilensis KACC $15944^T$ (99.45%). The DNA-DNA relatedness value between strain $YC7010^T$ and the most closely related strain, B. siamensis KACC $15859^T$ was $50.4{\pm}3.5%$, but it was $91.5{\pm}11.0%$ between two strains YC7007 and $YC7010^T$, indicating the same species. The major fatty acids of two strains were anteiso-$C_{15:0}$ and iso $C_{15:0}$. Both strains contained MK-7 as a major respiratory quinone system. The G+C contents of the genomic DNA of two strains were 50.5 mol% and 51.2 mol%, respectively. Based on these polyphasic studies, the two strains YC7007 and $YC7010^T$ represent novel species of the genus Bacillus, for which the name Bacillus oryzicola sp. nov. is proposed. The type strain is $YC7010^T$ (= KACC $18228^T$). Taken together, our findings suggest that novel endophytic Bacillus strains can be used for the biological control of rice diseases.
Cho Min-Hye;Han Sang-Mi;Baek Ha-Ju;Whang Kyung-Sook
Korean Journal of Environmental Biology
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v.24
no.1
s.61
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pp.38-45
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2006
Ecological characteristics of microbial populations inhabiting heavy metal polluted soil were investigated. The samples were collected from 293 sites around an factory and industry at Gyeoungsangbuk-do. We measured the contents of seven heavy metal elements (Cd, Cu, As, Hg, Pb, $Cr^{6+}$, CN), seven sites have been seriously contaminated by mercury and chrome. A quantitative evaluation of microbial populations in mercury and chrome contaminated soil was examined by using plate count method. Bacterial numbers in polluted soil samples ranged from $7.4X10^5\;to\;9.3X10^7\;cfu\;g^{-1}$, about $10\sim100$ fold less than the count for the unpolluted soil. Moulds were not detected in chrome polluted soil. The log values of actinomycetes of each contaminated soil samples were log ranged from 6.18 to 7.52. The ratio of actinomycetes was similar to unpolluted soil. The investigation showed actinomycetes to be the major microbial population inhabiting the mercury and chrome polluted soil. Thirty-one isolates among the total isolates were examined for antibacterial activity. These isolates were identified based on a phylogenetic analysis using 16S rRNA gene nucleotide sequences, they were categorized in three major phylogenetic groups, belong to the Streptomyces (6 strains), Saccharopolyspora (3 strains), Nocardiodes (1 strain). On the phylogenetic tree, the clade consisting of five isolates were distantly related to all of the established Streptomycetes genera, indicating the possibility as members of new species.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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