• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제31권12호
• /
• pp.1701-1708
• /
• 2021

Food safety is the most important global health issue due to foodborne pathogens after consumption of contaminated food. Foodborne bacteria such as Escherichia coli, Salmonella enterica, Staphylococcus aureus, Campylobacter spp., Bacillus cereus, Vibrio spp., Yersinia enterocolitica and Clostridium perfringens are leading causes of the majority of foodborne illnesses and deaths. These foodborne pathogens often come from the livestock feces, thus, we analyzed fecal microbial communities of three different livestock species to investigate the prevalence of foodborne pathogens in livestock feces using metagenomics analysis. Our data showed that alpha diversities of microbial communities were different according to livestock species. The microbial diversity of cattle feces was higher than that of chicken or pig feces. Moreover, microbial communities were significantly different among these three livestock species (cattle, chicken, and pig). At the genus level, Staphylococcus and Clostridium were found in all livestock feces, with chicken feces having higher relative abundances of Staphylococcus and Clostridium than cattle and pig feces. Genera Bacillus, Campylobacter, and Vibrio were detected in cattle feces. Chicken samples contained Bacillus, Listeria, and Salmonella with low relative abundance. Other genera such as Corynebacterium, Streptococcus, Neisseria, Helicobacter, Enterobacter, Klebsiella, and Pseudomonas known to be opportunistic pathogens were also detected in cattle, chicken, and pig feces. Results of this study might be useful for controlling the spread of foodborne pathogens in farm environments known to provide natural sources of these microorganisms.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.141-147
• /
• 2017

본 연구에서는 클로닝과 생어 염기서열 분석으로 획득된 16S rRNA 유전자 염기서열을 메타분석하여 반려견 분변 박테리아를 조사하였다. 이러한 메타분석을 위해서 RDP 데이터베이스(Release 11, Update 3)에 등록되어 있는 반려견 분변 박테리아 유래 16S rRNA 유전자 염기서열 검색하여 획득하였다. RDP 데이터베이스에서 총 420개의 반려견 분변 박테리아 유래 16S rRNA 유전자 염기서열이 확인되었고, 그 중에서 42개 유전자 염기서열이 배양가능한 박테리아에서 유래한 것으로 확인되었다. 이러한 420개의 유전자 염기서열은 박테리아 분류학상의 '문'(phylum)에서 총 5개(Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Fusobacteria, Proteobacteria)로 분류되었다. 그 중에서 Firmicutes가 가장 우점하는 '문'이었고, 총 420개 유전자 중에서 55.2%를 차지하였다. Bacteroidetes는 32.1%로 두 번째로 우점하는 '문'이였고, 다음으로 Actinobacteria(6.4%), Fusobacteria(3.8%), Proteobacteria(2.4%)가 우점하였다. 박테리아 분류학상의 '속'(genus)에서는 Bacteroidetes의 하위 단계인 Bacteroides가 가장 우점하였고 총 420개 유전자 중에서 30.0%를 차지하였다. 반면에 Firmicutes의 하위 단계인 Clostridium XI는 두 번째로 우점하는 '속'으로 총 420개 유전자 중에서 27.4%를 차지하였다. 추정상의 '종'(species)인 Operational taxonomic units의 수는 82개로 확인되었다. 본 연구의 결과는 반려견 분변 내 미생물 다양성을 이해하는데 도움을 줄 수 있을 것이고, 향후 반려견의 건강과 웰빙에 관한 연구에 활용될 수 있을 것이다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제31권8호
• /
• pp.1373-1380
• /
• 2018

Objective: This study was designed to investigate the effects of temperature and storage time on the evolution of bacterial communities in swine manure. Methods: Manure was stored at $-20^{\circ}C$, $4^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, or $37^{\circ}C$ and sampled at 7-day intervals over 28 days of storage, for a total of 5 time points. To assess the bacterial species present, 16S ribosomal RNA gene sequences were analyzed using pyrosequencing. Results: After normalization, 113,934 sequence reads were obtained, with an average length of $466.6{\pm}4.4bp$. The diversity indices of the communities reduced as temperature and storage time increased, and the slopes of rarefaction curves decreased from the second week in samples stored at $-20^{\circ}C$ and $4^{\circ}C$. These results indicate that the richness of the bacterial community in the manure reduced as temperature and storage time increased. Firmicutes were the dominant phylum in all samples examined, ranging from 89.3% to 98.8% of total reads, followed by Actinobacteria, which accounted for 0.6% to 7.9%. A change in community composition was observed in samples stored at $37^{\circ}C$ during the first 7 days, indicating that temperature plays an important role in determining the microbiota of swine manure. Clostridium, Turicibacter, Streptococcus, and Lactobacillus within Firmicutes, and Corynebacterium within Actinobacteria were the most dominant genera in fresh manure and all stored samples. Conclusion: Based on our findings, we propose Clostridium as an indicator genus of swine manure decomposition in an anaerobic environment. The proportions of dominant genera changed in samples stored at $20^{\circ}C$ and $37^{\circ}C$ during the fourth week. Based on these results, it was concluded that the microbial communities of swine manure change rapidly as storage time and temperature increase.

• Journal of Ecology and Environment
• /
• 제48권2호
• /
• pp.120-127
• /
• 2024

Bats serve as vectors and natural reservoir hosts for various infectious viruses, bacteria, and fungi. These pathogens have also been detected in bat feces and can cause severe illnesses in hosts, other animals, and humans. Because pathogens can easily spread into the environment through bat feces, determining the bacterial communities in bat guano is crucial to mitigate potential disease transmission and outbreaks. This study primarily aimed to examine bacterial communities in the feces of insectivorous bats living in South Korea. Fecal samples were collected after capturing 84 individuals of four different bat species in two regions of South Korea, and the bacterial microbiota was assessed through next generation sequencing of the 16S rRNA gene. The results revealed that, with respect to the relative abundance at the phylum level, Myotis bombinus was dominated by Firmicutes (47.24%) and Proteobacteria (42.66%) whereas Miniopterus fuliginosus (82.78%), Rhinolophus ferrumequinum (63.46%), and Myotis macrodactylus (78.04%) were dominated by Proteobacteria. Alpha diversity analysis showed no difference in abundance between species and a significant difference (p < 0.05) between M. bombinus and M. fuliginosus. Beta-diversity analysis revealed that Clostridium, Asaia, and Enterobacteriaceae_g were clustered as major factors at the genus level using principal component analysis. Additionally, linear discriminant analysis effect size was conducted based on relative expression information to select bacterial markers for each bat species. Clostridium was relatively abundant in M. bombinus, whereas Mycoplasma_g10 was relatively abundant in R. ferrumequinum. Our results provide an overview of bat guano microbiota diversity and the significance of pathogenic taxa for humans and the environment, highlighting a better understanding of preventing emerging diseases. We anticipate that this research will yield bioinformatic data to advance our knowledge of overall microbial genetic diversity and clustering characteristics in insectivorous bat feces in South Korea.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제34권6호
• /
• pp.1214-1221
• /
• 2024

The accumulating evidence substantiates the indispensable role of gut microbiota in modulating the pathogenesis of type 2 diabetes. Uncovering the intricacies of the mechanism is imperative in aiding disease control efforts. Revealing key bacterial species, their metabolites and/or metabolic pathways from the vast array of gut microorganisms can significantly contribute to precise treatment of the disease. With a high prevalence of type 2 diabetes in Inner Mongolia, China, we recruited volunteers from among the Mongolian population to investigate the relationship between gut microbiota and the disease. Fecal samples were collected from the Volunteers of Mongolia with Type 2 Diabetes group and a Control group, and detected by metagenomic analysis and untargeted metabolomics analysis. The findings suggest that Firmicutes and Bacteroidetes phyla are the predominant gut microorganisms that exert significant influence on the pathogenesis of type 2 diabetes in the Mongolian population. In the disease group, despite an increase in the quantity of most gut microbial metabolic enzymes, there was a concomitant weakening of gut metabolic function, suggesting that the gut microbiota may be in a compensatory state during the disease stage. β-Tocotrienol may serve as a pivotal gut metabolite produced by gut microorganisms and a potential biomarker for type 2 diabetes. The metabolic biosynthesis pathways of ubiquinone and other terpenoid quinones could be the crucial mechanism through which the gut microbiota regulates type 2 diabetes. Additionally, certain Clostridium gut species may play a pivotal role in the progression of the disease.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권7호
• /
• pp.503-508
• /
• 2013

본 연구의 목적은 가축사체 매몰지 토양의 침출수 오염에 따른 병원성 미생물에 의한 잠재적 위해성을 평가하기 위하여 미생물 군집을 조사하는 것이다. 경기도 지역에 위치한 가축사체 매몰지 세 군데(A, B, C) 토양을 대상으로 DNA를 추출하여, 16S rRNA 염기서열을 분석을 통해 미생물 군집을 조사하였다. 연구결과를 문(phylum)별로 구분해보면, A 토양은 전체 토양미생물이 Proteobacteria (100%) 1개의 문으로 동정되었으며, B 토양은 Actinobacteria (66.4%) > Proteobacteria (31.1%) > Bacteriodetes (2.1%) > Acidobacteria (0.3%) 순으로, C 토양은 Actinobacteria (63.1%) > Proteobacteria (36.9%) 순으로 분포하였다. 속(genus)별로 구분해보면, A 토양에서는 Pseudomonas가 98% 비율로 나타났고，B와 C 토양의 경우 Arthrobacter이 각각 68, 61%로 우점하였다. 세 군데(A, B, C) 토양 미생물 군집의 종 다양성을 Shannon 지수에 근거하여 분석한 결과, B 토양(3.45)과 C 토양(3.43)은 유사한 수준이었으나, A 토양(2.37)은 가장 낮게 계산되었다. 또한, 분석결과 Salmonella, Campylobacter 그리고 Clostridium perfringens과 같은 병원균도 발견되지 않았으나, 세균혈증을 일으키는 Ralstonia pickettii가 높은 농도로 관찰되었다. 본 연구에 사용된 가축 매몰지 토양은 침출수에 의한 미생물학적 오염도가 낮은 것으로 판단되지만, 가축매몰에 따른 병원성 미생물에 의한 토양의 잠재적 위해성을 평가하기 위하여 지속적인 모니터링이 필요하다.

• 생명과학회지
• /
• 제28권7호
• /
• pp.849-856
• /
• 2018

설사는 경제동물의 이유시기 폐사율을 일으키는 가장 높은 요인이다. 크레오소트는 전통 의약품으로 오랜 세월동안 지사제로 사용되어 왔다. 본 연구는 흰 쥐 모델에서 크레오소트 급여가 동물의 성장 효율 및 장내 미생물에 미치는 영향을 구명할 목적으로 수행되었다. 4주령의 수컷 흰쥐 24마리를 임의로 대조구, 항생제 그룹, 크레오소트 0.4% 그룹, 크레오소트 0.8% 그룹으로 배치하였다. 대조구는 기초사료, 항생제 그룹은 apramycin 0.5%, 크레오소트 그룹은 크레오소트 0.4%와 0.8% 수준으로 하여 예비시험 기간 1주일, 본시험 기간 4주일 동안 급여하였다. 일당증체량은 실험구간 차이가 없었으나, 사료 섭취량은 Creo 0.8 그룹에서 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 장내 미생물에 대한 문(phylum) 수준 분석 결과 Creo 0.8 그룹에서 Firmicutes가 감소하고 Bacteroidetes가 증가하여 F/B비율을 감소시키는 것으로 나타났다(p<0.05). 과(family) 수준에서는 Lachnospiraceae가 크레오소트 0.8% 수준에서 증가되었으며(p<0.01), 속(genus) 수준에서는 Turicibacter가 감소되었다(p<0.01). 종(species) 수준에서는 Clostridium disporicum이 감소되었다(p<0.01). 이상의 결과는 쥐에 크레오소트 급여는 사료 섭취량을 증가시키고 장내 미생물의 변화에 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다.

• 미생물학회지
• /
• 제50권4호
• /
• pp.308-312
• /
• 2014

연구에서는 차세대염기서열분석법(Next Generation Sequencing)을 이용하여 상업적으로 농가에 가장 많이 보급되어 있는 요크셔와 랜드레이스를 포함한 두 종의 장내미생물생태 분석을 실시하였다. 박테리아의 16S rRNA 유전자는 분변샘플로부터 추출한 DNA에서 V4 지역을 증폭할 수 있도록 디자인된 유니버설 프라이머 세트를 이용하여 증폭되었다. 두 종에 대한 장내미생물생태 비교분석은 성장단계에 따라 차이를 보이는 반면, 종에 따른 차이는 거의 없다는 것을 확인하였다. 하지만, 두 종간의 장내미생물생태 내에서 특정 미생물의 수가 차이가 있다는 것을 확인하였다. 요크셔는 특히 섬유질 소화를 통해 에너지 생산률을 높여준다고 보고된 바가 있는 Xylanibacter 속(Genus)의 미생물을 많이 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 랜드레이스는 숙주 내에서 면역에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 Clostridium_IV 종을 상당히 많이 포함하는 것으로 나타났으며, 반면 요크셔는 기회감염미생물들을 많이 포함하는 것으로 나타났다. 본 연구는 요크셔와 랜드레이스를 포함한 두 종간의 장내미 생물생태 비교분석을 통해 그 차이점이 종에 의한 차이보다는 성장단계에 따라 큰 차이가 있다는 것을 확인하였다. 하지만 두 종 사이에서 성장에 영향을 미칠 가능성이 있는 몇 장내미생물의 수가 차이가 있다는 것을 확인하였다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제64권4호
• /
• pp.383-389
• /
• 2021

비만은 숙주의 전신 염증 및 대사 기능 장애에 기여하는 장 상피 장벽 기능 저하와 관련이 있다. 한국의 전통 식품으로 식이섬유가 풍부한 콩 제품은 항염증 반응을 비롯한 다양한 생물학적 활성을 나타내어 왔으나 대장 건강에 대해서는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 고지방 식이(HFD)를 섭취한 비만 모델에서 콩(CSB)에 대한 장 건강 증진 효과를 조사하였다. SD 쥐에게 동물 실험 기간 동안 HFD 또는 10.6% CSB가 함유된 HFD (HFD + CSB)를 제공하였다. CSB의 섭취는 HFD로 유발된 체중과 지방 축적 증가를 현저하게 감소시켰다. 또한, CSB의 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 감소된 밀착 결합 지표(ZO-1, Claudin-1 및 Occludin-1)의 mRNA 발현을 개선시켰다. 또한, 조직병리학적 평가에서도 CSB 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 증가된 염증 세포 침윤과 대장 상피 조직 붕괴를 개선하는 것으로 나타났다. Genus 수준에서 HFD 섭취에 의해 Lactobacillus, Duncaniella, Alloprevotella 등 미생물 종의 abundance 차이는 확인되었으나, CSB 섭취로 인한 영향은 명확하게 나타나지 않았다. NMDS 분석에서 HFD 섭취에 의해 유의적인 장내미생물 생태 이동을 보여주었지만 CSB 섭취는 차이가 없었다. HFD와 CSB 간 유의적으로 차이가 나타나는 genera를 조사하기 위해 LEfSe를 수행한 결과, CSB는 Anaerotignum, Enterococcus, Clostridium sensu stricto 및 Escherichia/Shigella 속의 풍부함을 증가시킨 반면 Longicatena 및 Ligilactobacillus의 풍부함을 감소시켰다. 이러한 결과는 CSB 섭취는 긴밀한 접합 성분을 개선하여 HFD로 악화된 대장 건강을 개선하는 반면 장내미생물생태에 긍정적인 효과를 미치는지에 대해서는 명확하지 않았다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제34권3호
• /
• pp.516-524
• /
• 2024

This study aimed to investigate the effects of dietary spray-dried plasma (SDP) on the gut microbiota of lactating sows and their piglets. A total of 12 sows were randomly assigned to one of two dietary treatment groups in a completely randomized design. The treatments were a sow diet based on corn and soybean meal (CON), and a CON diet with an added 1% SDP. The sows were fed the dietary treatments from d 30 before farrowing to weaning (d 28). The fecal samples of three sows from each treatment and two of their randomly selected piglets were collected to verify their fecal microbiota. There were no differences in the alpha diversity and distinct clustering of the microbial communities in the sows and their piglets when SDP was added to the sow diets from late gestation to weaning. The fecal microbiota of the lactating sows and their piglets showed a higher relative abundance of the phylum Bacteroidota and genus Lactobacillus and Ruminococcus and showed a lower relative abundance of the phylum Bacillota and genus Bacteroides, Escherichia/Shigella, and Clostridium in the sows fed the SDP diet than those fed the CON diet. Overall, these results show that the addition of SDP to the sow diet during lactation altered the gut environment with positive microbial composition changes. These results were similar in the nursing piglets, suggesting that the control of the sow diets during lactation may contribute to the intestinal health and growth in piglets after weaning.