BACKGROUND: Soil carbon sequestration has been investigated for a long time because of its potential to mitigate the greenhouse effect. No- or reduced tillage, crop rotations, or cover crops have been investigated and practiced to sequester carbon in soils but the roles of soil biota, particularly microorganisms, have been mostly ignored although they affect the amount and stability of soil organic matters. METHODS AND RESULTS: In this study we analyzed the organic matter and microbial community in organically cultivated corn field soils where no-tillage (NT) or conventional tillage (CT) had been practiced for about three years. The amounts of organic matter and recalcitrant carbon pool were 18.3 g/kg dry soil and 4.1 g C/kg dry soil, respectively in NT soils, while they were 12.4 and 2.5, respectively in CT soils. The amounts of RNA and DNA, and the copy numbers of bacterial 16S rRNA genes and fungal ITS sequences were higher in NT soils than in CT soils. No-tillage treatment increased the diversities of soil bacterial and fungal communities and clearly shifted the bacterial and fungal community structures. In NT soils the relative abundances of bacterial phyla known as copiotrophs, Betaproteobacteria and Bacteroidetes, increased while those known as oligotrophs, Acidobacteria and Verrucomicrobia, decreased compared to CT soils. The relative abundance of a fungal phylum, Glomeromycota, whose members are known as arbuscular mycorrhizal fungi, was about two time higher in NT soils than in CT soils, suggesting that the higher amount of organic matter in NT soils is related to its abundance. CONCLUSION: This study shows that no-tillage treatment greatly affects soil microbial abundance and community structure, which may affect the amount and stability of soil organic matter.
In this study, eight-month-old ectomycorrhizae of Tuber borchii with Corylus avellana were synthesized to explore the influence of T. borchii colonization on the soil properties and the microbial communities associated with C. avellana during the early symbiotic stage. The results showed that the bacterial richness and diversity in the ectomycorrhizae were significantly higher than those in the control roots, whereas the fungal diversity was not changed in response to T. borchii colonization. Tuber was the dominant taxon (82.97%) in ectomycorrhizae. Some pathogenic fungi, including Ilyonectria and Podospora, and other competitive mycorrhizal fungi, such as Hymenochaete, had significantly lower abundance in the T. borchii inoculation treatment. It was found that the ectomycorrhizae of C. avellana contained some more abundant bacterial genera (e.g., Rhizobium, Pedomicrobium, Ilumatobacter, Streptomyces, and Geobacillus) and fungal genera (e.g., Trechispora and Humicola) than the control roots. The properties of rhizosphere soils were also changed by T. borchii colonization, like available nitrogen, available phosphorus and exchangeable magnesium, which indicated a feedback effect of mycorrhizal synthesis on soil properties. Overall, this work highlighted the interactions between the symbionts and the microbes present in the host, which shed light on our understanding of the ecological functions of T. borchii and facilitate its commercial cultivation.
Continuous cropping obstacles have become a serious factor restricting sustainable development in modern agriculture, while companion planting is one of the most common and effective methods for solving this problem. Here, we monitored the effects of companion planting on soil fertility and the microbial community distribution pattern in pepper monoculture and companion plantings. Soil microbial communities were analyzed using high-throughput sequencing technology. Companion plants included garlic (T1), oat (T2), cabbage (T3), celery (T4), and white clover (T5). The results showed that compared with the monoculture system, companion planting significantly increased the activities of soil urease (except for T5) and sucrase, but decreased catalase activity. In addition, T2 significantly improved microbial diversity (Shannon index) while T1 resulted in a decrease of bacterial OTUs and an increase of fungal OTUs. Companion planting also significantly changed soil microbial community structures and compositions. Correlation analysis showed that soil enzyme activities were closely correlated with bacterial and fungal community structures. Moreover, the companion system weakened the complexity of microbial networks. These findings indicated that companion plants can provide nutrition to microbes and weaken the competition among them, which offers a theoretical basis and data for further research into methods for reducing continuous cropping obstacles in agriculture.
Mealybugs (Hemiptera: Coccomorpha: Pseudococcidae) harbor diverse microbial symbionts that play essential roles in host physiology, ecology, and evolution. In this study we aimed to reveal microbial communities associated with two different mealybugs, papaya mealybug (Paracoccus marginatus) and two-tailed mealybug (Ferrisia virgata) collected from the same host plant. Comparative analysis of microbial communities associated with these mealybugs revealed differences that appear to stem from phylogenetic associations and different nutritional requirements. This first report on both bacterial and fungal communities associated with these mealybugs provides a preliminary insight on factors affecting the endomicrobial communities.
Hong, Jin Young;Kim, Young Hee;Lee, Jeong Min;Kim, Soo Ji;Park, Ji Hee
Journal of Conservation Science
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v.38
no.1
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pp.64-71
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2022
Many investigations have been conducted on the biological damage and environmental conditions necessary to preserve the Janggyeong Panjeon and Daejanggyeongpan (woodblocks). We performed a survey on the concentration and diversity of airborne fungi in the Janggyeong Panjeon and compared them with the results of a survey from 2012. The temperature of the Beopbojeon building was slightly lower, while the relative humidity was higher than those found at the Sudarajang building. The concentration of airborne fungi in the Beopbojeon was 1.44-fold that of the Sudarajang. It was confirmed that the concentration and diversity of airborne fungi in the Janggyeong Panjeon differed depending on the sampling site. In total, 23 fungal genera were identified from the air samples, and 11 fungal and 1 bacterial genera were identified from the surface of the woodblocks. Among these, only five types of fungi were commonly distributed in the indoor air and surface of the Daejanggyeongpan; however, 58.3% of the fungi identified on the surface of the woodblocks were not observed in the in the air samples. The surface-dwelling fungi may accumulate dust to form microbial communities over time.
Nam, Ki Jung;Kim, Hyo-Jeong;Nam, Kyong-Hee;Pack, In Soon;Kim, Soo Young;Kim, Chang-Gi
Journal of Ecology and Environment
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v.41
no.3
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pp.99-106
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2017
Background: Plants over-expressing Arabidopsis ABF3 (abscisic acid-responsive element-binding factor 3) have enhanced tolerance to various environmental stresses, especially drought. Using terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis, we compared the rhizosphere-associated structures of microbial communities for transgenic potato containing this gene and conventional "Jopoong" plants. Results: During a 2-year field experiment, fungal richness, evenness, and diversity varied by year, increasing in 2010 when a moderate water deficit occurred. By contrast, the bacterial richness decreased in 2010 while evenness and diversity were similar in both years. No significant difference was observed in any indices for either sampling time or plant line. Although the composition of the microbial communities (defined as T-RF profiles) changed according to year and sampling time, differences were not significant between the transgenic and control plants. Conclusions: The results in this study suggest that the insertion of ABF3 into potato has no detectable (by current T-RFLP technique) effects on rhizosphere communities, and that any possible influences, if any, can be masked by seasonal or yearly variations.
Yoo, Sung-Je;Lee, Shin Ae;Weon, Hang-Yeon;Song, Jaekyeong;Sang, Mee Kyung
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.40
no.1
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pp.49-59
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2021
BACKGROUND: Soil salinity causes reduction of crop productivity. Rhizosphere microbes have metabolic capabilities and ability to adaptation of plants to biotic and abiotic stresses. Plant growth-promoting bacteria (PGPB) could play a role as elicitors for inducing tolerance to stresses in plants by affecting resident microorganism in soil. This study was conducted to demonstrate the effect of selected strains on rhizosphere microbial community under salinity stress. METHODS AND RESULTS: The experiments were conducted in tomato plants in pots containing field soil. Bacterial suspension was inoculated into three-week-old tomato plants, one week after inoculation, and -1,000 kPa-balanced salinity stress was imposed. The physiological and biochemical attributes of plant under salt stress were monitored by evaluating pigment, malondialdehyde (MDA), proline, soil pH, electrical conductivity (EC) and ion concentrations. To demonstrate the effect of selected Bacillus strains on rhizosphere microbial community, soil microbial diversity and abundance were evaluated with Illumina MiSeq sequencing, and primer sets of 341F/805R and ITS3/ITS4 were used for bacterial and fungal communities, respectively. As a result, when the bacterial strains were inoculated and then salinity stress was imposed, the inoculation decreases the stress susceptibility including reduction in lipid peroxidation, enhanced pigmentation and proline accumulation which subsequently resulted in better plant growth. However, bacterial inoculations did not affect diversity (observed OTUs, ACE, Chao1 and Shannon) and structure (principle coordinate analysis) of microbial communities under salinity stress. Furthermore, relative abundance in microbial communities had no significant difference between bacterial treated- and untreated-soils under salinity stress. CONCLUSION: Inoculation of Bacillus strains could affect plant responses and soil pH of tomato plants under salinity stress, whereas microbial diversity and abundance had no significant difference by the bacterial treatments. These findings demonstrated that Bacillus strains could alleviate plant's salinity damages by regulating pigments, proline, and MDA contents without significant changes of microbial community in tomato plants, and can be used as effective biostimulators against salinity stress for sustainable agriculture.
A systematic investigation was performed on the bacterial, Bacillus, fungal, and yeast communities of the three types of Daqu (mechanically prepared, manually prepared, and mixed prepared) used in Baiyunbian Company by reconditioning PCR-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE). The DGGE results showed that the microbes in the three types of Daqu were mainly thermotolerant and thermophilic microbes, and the most dominant bacterial species were Bacillus and Virgibacillus, followed by Lactobacillus and Trichococcus. Furthermore, the dominant fungi were found to be molds, such as Rasamsonia, Penicillium, Aspergillus, and Monascus, and the dominant yeasts were Saccharomyces cerevisiae, Saccharomycopsis fibuligera, Pichia anomala, and Debaryomyces hansenii. In general, the three types of Daqu showed slight differences in microbial communities, and the Shannon indexes (H') of the manually prepared and mechanically prepared Daqu were similar. The results suggest that mechanically prepared Daqu can replace manually prepared Daqu in liquor production, and this research provides useful information for liquor production and process improvement.
Background: Glomus intraradices is a species of arbuscular mycorrhizal fungi that, as an obligate endomycorrhiza, can form mutually beneficial associations with plants. Panax ginseng is a popular traditional Chinese medicine; however, problems associated with ginseng planting, such as pesticide residues, reduce the ginseng quality. Methods: In this experiment, we studied the effect of inoculating G. intraradices on several physiological properties and microbial communities of ginseng. UV-Visible Spectrum method was used to detect physical properties. Denaturing gradient gel electrophoresis method was used to analyze microbial communities. Results: The results indicated that inoculation with G. intraradices can improve the colonization rate of lateral ginseng roots, increase the levels of monomeric and total ginsenosides, and improve root activity as well as polyphenol oxidase and catalase activities. We also studied the bacterial and fungal communities in ginseng rhizospheric soil. In our study, G. intraradices inoculation improved the abundance and Shannon diversity of bacteria, whereas fungi showed a reciprocal effect. Furthermore, we found that G. intraradices inoculation might increase some beneficial bacterial species and decreased pathogenic fungi in rhizospheric soil of ginseng. Conclusion: Our results showed that G. intraradices can benefit ginseng planting which may have some instructive and practical significance for planting ginseng in farmland.
Two typical microbial communities from Chinese rice wine fermentation collected in Yichang city and Suzhou city in China were investigated. Both communities could ferment glutinous rice to rice wine in 2 days. The sugar and ethanol contents were 198.67 and 14.47 mg/g, respectively, for rice wine from Yichang city, and 292.50 and 12.31 mg/g, respectively, for rice wine from Suzhou city. Acetic acid and lactic acid were the most abundant organic acids. Abundant fungi and bacteria were detected in both communities by high-throughput sequencing. Saccharomycopsis fibuligera and Rhizopus oryzae were the dominant fungi in rice wine from Suzhou city, compared with R. oryzae, Wickerhamomyces anomalus, Saccharomyces cerevisiae, Mucor indicus, and Rhizopus microsporus in rice wine from Yichang city. Bacterial diversity was greater than fungal diversity in both communities. Citrobacter was the most abundant genus. Furthermore, Exiguobacterium, Aeromonas, Acinetobacter, Pseudomonas, Enterobacter, Bacillus, and Lactococcus were highly abundant in both communities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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