Soil is a dynamic biological system, in which it is difficult to determine the composition of microbial communities. Knowledge of microbial diversity and function in soils are limited because of the taxonomic and methodological limitations associated with studying the organisms. In this review, approaches to measure microbial diversity in soil were discussed. Research on soil microbes can be categorized as structural diversity, functional diversity and genetic diversity studies, and these include cultivation based and cultivation independent methods. Cultivation independent technique to evaluate soil structural diversity include different techniques such as Phospholipid Fatty Acids (PLFA) and Fatty Acid Methyl Ester (FAME) analysis. Carbon source utilization pattern of soil microorganisms by Community Level Physiological Profiling (CLPP), catabolic responses by Substrate Induced Respiration technique (SIR) and soil microbial enzyme activities are discussed. Genetic diversity of soil microorganisms using molecular techniques such as 16S rDNA analysis Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) / Temperature Gradient Gel Electrophoresis (TGGE), Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP), Single Strand Conformation Polymorphism (SSCP), Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) / Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis (ARDRA) and Ribosomal Intergenic Spacer Analysis (RISA) are also discussed. The chapter ends with a final conclusion on the advantages and disadvantages of different techniques and advances in molecular techniques to study the soil microbial diversity.
Adhikari, Mahesh;Kim, Sang Woo;Kim, Hyun Seung;Kim, Ki Young;Park, Hyo Bin;Kim, Ki Jung;Lee, Youn Su
The Plant Pathology Journal
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제37권6호
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pp.521-532
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2021
Knowledge and better understanding of functions of the microbial community are pivotal for crop management. This study was conducted to study bacterial structures including Acidovorax species community structures and diversity from the watermelon cultivated soils in different regions of South Korea. In this study, soil samples were collected from watermelon cultivation areas from various places of South Korea and microbiome analysis was performed to analyze bacterial communities including Acidovorax species community. Next generation sequencing (NGS) was performed by extracting genomic DNA from 92 soil samples from 8 different provinces using a fast genomic DNA extraction kit. NGS data analysis results revealed that, total, 39,367 operational taxonomic unit (OTU), were obtained. NGS data results revealed that, most dominant phylum in all the soil samples was Proteobacteria (37.3%). In addition, most abundant genus was Acidobacterium (1.8%) in all the samples. In order to analyze species diversity among the collected soil samples, OTUs, community diversity, and Shannon index were measured. Shannon (9.297) and inverse Simpson (0.996) were found to have the highest diversity scores in the greenhouse soil sample of Gyeonggi-do province (GG4). Results from NGS sequencing suggest that, most of the soil samples consists of similar trend of bacterial community and diversity. Environmental factors play a key role in shaping the bacterial community and diversity. In order to address this statement, further correlation analysis between soil physical and chemical parameters with dominant bacterial community will be carried out to observe their interactions.
Population genetic assessment is essential for the conservation and management of endangered and rare plants. Neofinetia falcata is endangered epiphyte orchid and protected by law in Korea. In Korea, this species is only found on islands in the South Sea of Korea (including Jeju-do) and the southern coast of the Korean Peninsula. We developed nine microsatellite makers to assess the genetic diversity and population genetic structure of three populations of N. falcata. The genetic diversity at the species level was low, which can be attributed to inbreeding or fragmentation into small, isolated populations. A recent bottleneck was detected in one population, likely due to overcollection. N. falcata exhibited moderated levels of differentiation among populations, with the three populations were divided into two clusters based on genetic structure. The genetic diversity and structure of N. falcata are affected by restricted gene flow by pollen or seeds due to isolation and geographic distance. Strategies for in situ and ex situ conservation of this species are been proposed based on the results of our study.
Carabid beetle community changes in paddy fields, abandoned paddy fields, and mountains were investigated to understand differences in species diversity and composition of different habitat types in small agricultural landscapes in South Korea. A total of 2,938 individuals from 37 species were identified and classified from the studied habitats. Diversity in the mountains was higher than that in abandoned paddy fields. As the number of years since abandonment increased, the diversity and stability of the carabid beetle community also increased. Abandoned paddy fields in some paddy field areas and adjoining mountainous areas, left with preconditions for management and control, have provided the opportunity to improve the diversity and habitat of small agricultural landscapes. Species composition changed continuously from the paddy fields to the mountains, in accordance with individual species habitat preferences. Abandoned paddy fields in small agricultural landscapes are believed to play an important role as transitional buffer zones between paddy fields and the adjacent mountainous areas.
Park, Myung Soo;Yoo, Shinnam;Cho, Yoonhee;Park, Ki Hyeong;Kim, Nam Kyu;Lee, Hyi-Seung;Lim, Young Woon
Mycobiology
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제49권6호
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pp.551-558
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2021
The Federated States of Micronesia (FSM) is an island country in the western Pacific and is a known biodiversity hotspot. However, a relatively small number of fungi (236 species) have been reported till July 2021. Since fungi play major ecological roles in ecosystems, we investigated the fungal diversity of FSM from various sources over 2016 and 2017 and constructed a local fungal inventory, which also included the previously reported species. Fruiting bodies were collected from various host trees and fungal strains were isolated from marine and terrestrial environments. A total of 99 species, of which 78 were newly reported in the FSM, were identified at the species level using a combination of molecular and morphological approaches. Many fungal species were specific to the environment, host, or source. Upon construction of the fungal inventory, 314 species were confirmed to reside in the FSM. This inventory will serve as an important basis for monitoring fungal diversity and identifying novel biological resources in FSM.
생물다양성협약에서 국가 생물유전자원의 주권을 인정함에 따라 국가별로 생물유전자원의 관리에 대한 법적인 체계를 갖추어야 할 시기가 도래하였다. 생물유전자원의 관리에 있어서 가장 중요한 단계가 접근과 생물자원에서 파생하는 이익공유이다. 제6차 생물다양성협약 당사국 회의에서 채택된 본 지침은 접근과 이익공유과정에서 필수적인 상호합의조건과 사전통보승인제도를 포함하고 있다. 상호합의조건은 원산국과 이용 실체간의 계약 협정이고 사전통보승인제도는 생물자원 접근 전에 승인하는 것과 관련된 생물유전자원 관련 특이 제도이다. 아울러 국가연락기관과 국가책임기관의 책임, 유인조치 등에 관한 내용을 포함하고 있다. 우리나라의 생물유전자원 접근 관련 법률을 분석해 볼 때, 생물유전자원에 대한 이익공유와 특허권 문제가 고려되어 있지 않다. 생물유전자원 접근규제와 체계적인 관리를 위해서 정보 유용화 및 공개, 지적재산권을 조절하는 기관과 기타 이해관계자의 조정을 위한 국가관할기관의 역할이 중요하다. 다만, 이런 국가적 접근규제가 생물다양성관련 연구를 저해하지 않아야 하고 생물다양성협약의 목적인 생물다양성의 보존과 지속 가능한 이용에 위배되어서는 안 될 것이다.
An, Sung Min;Choi, Dong Han;Lee, Howon;Lee, Jung Ho;Noh, Jae Hoon
ALGAE
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제33권2호
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pp.167-180
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2018
Benthic diatoms are ubiquitous in tidal flats and play major roles in maintaining coastal ecosystems. Spatio-temporal variations in diatom diversity have not been well-studied, mainly because of difficulties in morphological identification and the lack of appropriate genetic tools. To overcome these problems, we used the gene encoding the ribulose bisphosphate carboxylase large-subunit (rbcL) as a molecular marker, and sequenced these genes with the aid of the MiSeq platform. In this manner, we explored the genetic diversity of benthic diatoms in tidal flats of Guenso Bay on the west coast of Korea; differences in the spatial distributions of benthic diatoms were evident. The diatom communities were dominated by Nitzschia, Navicula, and Amphora; their relative distributions were affected by the sand proportion, grain size, and air exposure time. Our results suggest that meta-barcoding of the rbcL gene and next-generation sequencing can be used to explore the diversity of benthic diatoms.
Cho, Hae Jin;Park, Ki Hyeong;Park, Myung Soo;Cho, Yoonhee;Kim, Ji Seon;Seo, Chang Wan;Oh, Seung-Yoon;Lim, Young Woon
Mycobiology
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제49권5호
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pp.461-468
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2021
The genus Laccaria (Hydnangiaceae, Agaricales) plays an important role in forest ecosystems as an ectomycorrhizal fungus, contributing to nutrient cycles through symbiosis with many types of trees. Though understanding Laccaria diversity and distribution patterns, as well as its association with host plants, is fundamental to constructing a balanced plant diversity and conducting effective forest management, previous studies have not been effective in accurately investigating, as they relied heavily on specimen collection alone. To investigate the true diversity and distribution pattern of Laccaria species and determine their host types, we used four different approaches: specimen-based analysis, open database search (ODS), NGS analysis, and species-specific PCR (SSP). As a result, 14 Laccaria species have been confirmed in Korea. Results regarding the species distribution pattern were different between specimen-based analysis and SSP. However, when both were integrated, the exact distribution pattern of each Laccaria species was determined. In addition, the SSP revealed that many Laccaria species have a wide range of host types. This study shows that using these four different approaches is useful in determining the diversity, distribution, and host of ECM fungi. Furthermore, results obtained for Laccaria will serve as a baseline to help understand the role of ECM fungi in forest management in response to climate change.
Bora Nam;Thuong T. T. Nguyen;Hyang Burm Lee;Sang Kyu Park;Young-Joon Choi
Mycobiology
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제50권5호
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pp.326-344
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2022
The fungal-like family Saprolegniaceae (Oomycota), also called "water mold," includes mostly aquatic saprophytes as well as notorious aquatic animal pathogens. Most studies on Saprolegniaceae have been biased toward pathogenic species that are important to aquaculture rather than saprotrophic species, despite the latter's crucial roles in carbon cycling of freshwater ecosystems. Few attempts have been made to study the diversity and ecology of Saprolegniaceae; thus, their ecological role is not well-known. During a survey of oomycetes between 2016 and 2021, we investigated the diversity and distribution of culturable Saprolegniaceae species in freshwater ecosystems of Korea. In the present study, members of Saprolegniaceae were isolated and identified at species level based on their cultural, morphological, and molecular phylogenetic analyses. Furthermore, substrate preference and seasonal dynamics for each were examined. Most of the species were previously reported as animal pathogens; however, in the present study, they were often isolated from other freshwater substrates, such as plant debris, algae, water, and soil sediment. The relative abundance of Saprolegniaceae was higher in the cold to cool season than that in the warm to hot season of Korea. This study enhances our understanding of the diversity and ecological attributes of Saprolegniaceae in freshwater ecosystems.
Boso, Susana;Gago, Pilar;Santiago, Jose-Luis;de la Fuente, Maria;Martinez, Maria-Carmen
The Plant Pathology Journal
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제35권2호
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pp.125-136
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2019
Vitis vinifera is very susceptible to downy mildew (Plasmopara viticola). A number of authors have suggested different genetic populations of this fungus exist in Europe, each showing a different degree of virulence. Work performed to date indicates this diversity to be the result of different factors. In areas where gene flow is greater and recombination more frequent, the diversity of P. viticola appears to be wider. In vineyards isolated by geographic barriers, a race may become dominant and produce clonal epidemics driven by asexual reproduction. The aim of the present work was to identify the conditions that influence the genetic diversity of P. viticola populations in the vineyards of northwestern Spain, where the climatic conditions for the growth of this fungus are very good. Vineyards situated in a closed, narrow valley of the interior, in more open valleys, and on the coast were sampled and the populations of P. viticola detected were differentiated at the molecular level through the examination of microsatellite markers. The populations of P. viticola represented in primary and secondary infections were investigated in the same way. The concentration of airborne sporangia in the vegetative cycle was also examined, as was the virulence of the different P. viticola populations detected. The epidemiological characteristics of the fungus differed depending on the degree of isolation of the vineyard, the airborne spore concentration, and on whether the attack was primary or secondary. Strong isolation was associated with the appearance of dominant fungal races and, therefore, reduced populational diversity.
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