• Journal of Ecology and Environment
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• 제34권4호
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• pp.401-410
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• 2011

We assayed the effects of simulated acid rain on the mass loss, $CO_2$ evolution, dehydrogenase activity, and microbial biomass-C of decomposing Sorbus alnifolia leaf litter at the microcosm. The dilute sulfuric acid solution composed the simulated acid rain, and the microcosm decomposition experiment was performed at 23$^{\circ}C$ and 40% humidity. During the early decomposition stage, decomposition rate of S. alnifolia leaf litter, and microbial biomass, $CO_2$ evolution and dehydrogenase activity were inhibited at a lower pH; however, during the late decomposition stage, these characteristics were not affected by pH level. The fungal component of the microbial community was conspicuous at lower pH levels and at the late decomposition stage. Conversely, the bacterial community was most evident during the initial decomposition phase and was especially dominant at higher pH levels. These changes in microbial community structure resulting from changes in microcosm acidity suggest that pH is an important aspect in the maintenance of the decomposition process. Litter decomposition exhibited a positive, linear relationship with both microbial respiration and microbial biomass. Fungal biomass exhibited a significant, positive relationship with $CO_2$ evolution from the decaying litter. Acid rain had a significant effect on microbial biomass and microbial community structure according to acid tolerance of each microbial species. Fungal biomass and decomposition activities were not only more important at a low pH than at a high pH but also fungal activity, such as $CO_2$ evolution, was closely related with litter decomposition rate.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제36권4호
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• pp.223-233
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• 2013

Acid deposition is one of the most serious environmental problems in ecosystems. The present study surveyed the effects of simulated acid rain on leaf litter mass loss and microbial community in the decomposing leaf litter of Sorbus anifolia in a microcosm at $23^{\circ}C$ and 40% humidity. Microbial biomass was measured by substrate-induced respiration (SIR) and phospholipid fatty acids (PLFAs), and the microbial community structures were determined by composition of PLFAs at each interval of decomposition in litter sample and at each pH treatment. The microbial biomass showed peaks at mid-stage of decomposition, decreasing at the late stage. The leaf litter mass loss of S. anifolia decreased with decreasing pH during early and mid-decomposition stages; however the mass loss becomes similar between pH treatments at late-decomposition stage. The acidification remarkably lowers the microbial biomass of bacteria and fungi; however, microbial diversity was unchanged between pH treatments at each stage of litter decomposition. With changes of decomposition stage and pH treatment there were considerable differences in replacement and compensation of microbial species. Fungi/bacteria ratio was considerably changed by pH treatment. The PLFA profile showed significantly larger fungi/bacteria ratio at pH 5 than pH 3 at the early stage of decomposition, and the difference becomes smaller at the later decomposition stage. At low pH, pH 3 and pH 4, the fungi/bacteria ratios were stable according to the litter decomposition stages. Simulated acid rain caused decreases of 10Me17:0, 16:1${\omega}$7c, 18:1${\omega}$7, 15:0, but increase of 24:0. In addition, litter mass loss showed significant positive correlation with microbial biomass measured by SIR and PLFA on the decomposing leaf litter.

• 한국환경생태학회지
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• 제25권6호
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• pp.887-892
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• 2011

본 연구는 충남 청양의 폐광산 지역과 인근 대조구에 분포하는 Artenmisia princeps var. orientalis(쑥), Equisetum arvense(쇠뜨기)를 이용하여 식물체 내 중금속 함량이 미생물의 활성에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 낙엽 회수시 측정한 호흡량은 처음 회수시 가장 높은 값을 나타내었으며, 시간이 지날수록 발생량은 감소하는 경향을 나타내었으며, 중금속의 함량이 높은 낙엽에서 미생물의 호흡량이 낮았으며 대조구에서 채집하여 대조구에서 분해시킨 쑥과 쇠뜨기에서 가장 빠른 분해를 보인 것으로 나타났다. 쑥과 쇠뜨기 모두 중금속 함량이 적은 낙엽에서 높은 미생물량을 나타내었다. 낙엽의 분해율과 누적호흡량, 낙엽의 분해율과 미생물량사이에는 각각 뚜렷한 양의 상관관계를 나타내었다. 따라서 본 연구결과 식물체 내의 중금속이 분해과정에 관여하는 미생물의 생장과 활성에 부정적인 영향을 미친 결과라 할 수 있다.

• 환경생물
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• 제27권4호
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• pp.353-362
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• 2009

This study attempted to compare the litter decomposition rate of Arundinella hirta and Miscanthus sinensis var. purpurascens which collected from serpentine soil acting potentially toxic concentration of heavy metals and non-serpentine soil by using the microcosm method for 192 days under constant humidity and $23^{\circ}C$. The contents of Ni, Fe, Mg and Cr in the serpentine and nonserpentine soil originated litter showed high differences between them. The litter samples from serpentine site have lower C/N than non-serpentine litter, but the soluble carbohydrate content was shown almost similar between two plant litter. The mass loss rates of leaf litter from serpentine area were slower than those from non-serpentine site. During the experimental period, the remained dry weight of A. hirta and M. sinensis var. purpurascens litter collected from serpentine site were 64.7%, 65.0% of initial dry weight and litter samples from non-serpentine site showed 54.2%, 50.7%, respectively. K and Na were leached rapidly at the initial decomposition periods, but Ca showed immobilization and other metal elements reserved at the decomposing litter for a long time. The decomposing A. hirta litter from non-serpentine soil showed higher values of $CO_2$ evolution, microbial biomass-C, and microbial biomass-N than those in serpentine soil originated litter acting nutrient stresses and exhibited rapid decay rate. The microbial biomass and microbial respiration of decaying litter were positively correlated with litter decomposition rate, and these relationships showed more rapid slope in non-serpentine soil originated litter than that in serpentine soil.

• 생태와환경
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• 제46권2호
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• pp.276-288
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• 2013

본 연구는 질소 시비에 의해 증가된 토양 질소가 식물의 성장 및 식물체의 화학적 조성에 미치는 영향과 이로 인한 분해에서의 변화를 확인하고자 야외성장실험과 분해실험을 진행하였다. 온실에서 질소 시비구와 비시구 토양에 각각 벼를 재배하였으며 식물이 성숙한 뒤 수확하여 C, N, lignin, cellulose 함량을 측정하였다. 대조구와 질소 처리구 토양에서 재배된 식물의 개체 당 평균 건중량은 각각 0.70 g, 1.32 g로 질소 시비에 의해 1.9배 증가하였다. 식물체의 N 및 C 함량은 질소 시비에 의해 증가하였고 lignin, C/N, lignin/N, cellulose/N은 감소하였다. 이후, 수확된 식물의 지상부는 microcosm 분해실험에 이용되었으며, 분해 식물체에서 건중량의 변화, microbial biomass C와 microbial biomass N, 그리고 dehydrogenase와 urease 활성을 측정하고, 분해과정 중 발생하는 $CO_2$의 양을 정량하였다. 대조구 토양에서 분해시킨 대조구 식물체와 질소 처리구 식물체, 그리고 질소를 처리한 토양에서 분해시킨 질소 처리구 식물체의 잔존량은 각각 초기 건중량의 53.0%, 47.1%, 53.6%를 나타내었다. 질소 시비는 식물체에서 N 함량을 높이고 C/N 및 lignin/N을 낮추어 식물체의 분해를 촉진하였으나, 분해 과정에서의 토양 질소처리는 분해를 억제하였다. 질소 시비에 의해 토양에서 microbial biomass C와 dehydrogenase 활성은 감소하였고, 반면에 microbial biomass N과 urease 활성은 증가하였다. 분해 중 발생한 $CO_2$의 양은 30일 이후부터 질소 시비에 의해 감소하였다. 분해 식물체에서 측정된 microbial biomass C는 질소 처리에 의해 초기에 증가하였으나 이후 저해되는 양상을 나타냈으며 microbial biomass N은 유의한 차이를 보이지 않았다. 질소 시비에 의해 분해 식물체에서 dehydrogenase 활성은 저해되었으며 urease는 분해 초기에 가장 높은 활성을 보였으나 분해 후기에 현저한 감소를 나타냈다. 본 실험에서 질소 시비는 식물의 성장을 증가시키고 식물체의 N 함량을 높여 화학적 조성의 변화를 일으키며 분해율을 증가시키나 분해 단계에서 질소의 시비는 미생물의 활성을 억제시켜 분해를 저해하는 결과를 나타내었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제33권4호
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• pp.302-309
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• 2000

미생물제의 퇴비부숙효과를 검토하기 위하여 국내에 유통되고있는 Lacto외 4종 미생물제에 대한 퇴비부숙 촉진 효과를 보면 볏짚에서는 락토 및 천보, 생력등 일부 미생물(微生物)제의 처리에 의하여 초기에 부숙촉진경향이 관찰되었으나 초기에 부숙이 촉진되었던 처리는 후기에 부숙속도가 늦어지고 초기에 부숙속도가 늦었던 처리는 후기에 부숙속도가 빨라짐으로서 결국 미생물제처리 40일경에는 미생물제 사이에 뚜렷한 차이가 인정되지 않았다. 또한 미생물제를 시용하면 볏짚부숙중에 사상균수의 증가가 현저하였으며 볏짚의 부숙과 사상균수의 변동과 일치하는 경향을 보였으나, 계분톱밥부숙에 미치는 미생물제의 영향을 보면 퇴적초기에는 세균, 방선균, 사상균 모두 균수가 극히 적었으며 세균수만이 시간이 경과함에 따라 균수의 증가가 현저한 점으로 미루어 볼 때 세균이 계분톱밥퇴비의 부숙에 밀접한 관련이 있는 것으로 판단되었다.

• Animal Bioscience
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• 제36권9호
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• pp.1453-1464
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• 2023

Objective: This study investigated the changes in bacterial communities within decomposing swine microcosms, comparing soil with or without intact microbial communities, and under aerobic and anaerobic conditions. Methods: The experimental microcosms consisted of four conditions: UA, unsterilized soil-aerobic condition; SA, sterilized soil-aerobic condition; UAn, unsterilized soil-anaerobic condition; and San, sterilized soil-anaerobic condition. The microcosms were prepared by mixing 112.5 g of soil and 37.5 g of ground carcass, which were then placed in sterile containers. The carcass-soil mixture was sampled at day 0, 5, 10, 30, and 60 of decomposition, and the bacterial communities that formed during carcass decomposition were assessed using Illumina MiSeq sequencing of the 16S rRNA gene. Results: A total of 1,687 amplicon sequence variants representing 22 phyla and 805 genera were identified in the microcosms. The Chao1 and Shannon diversity indices varied in between microcosms at each period (p<0.05). Metagenomic analysis showed variation in the taxa composition across the burial microcosms during decomposition, with Firmicutes being the dominant phylum, followed by Proteobacteria. At the genus level, Bacillus and Clostridium were the main genera within Firmicutes. Functional prediction revealed that the most abundant Kyoto encyclopedia of genes and genomes metabolic functions were carbohydrate and amino acid metabolisms. Conclusion: This study demonstrated a higher bacteria diversity in UA and UAn microcosms than in SA and SAn microcosms. In addition, the taxonomic composition of the microbial community also exhibited changes, highlighting the impact of soil sterilization and oxygen on carcass decomposition. Furthermore, this study provided insights into the microbial communities associated with decomposing swine carcasses in microcosm.

• 한국환경생태학회지
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• 제24권4호
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• pp.426-435
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• 2010

본 연구는 사문암 토양의 화학적 성질과 토양미생물량 및 토양효소 등 토양의 생물학적 활성을 대조구의 비사문암 토양과 비교하고, 사문암과 비사문암에서 공통으로 서식하는 새(Arundinella hirta)와 억새(Miscanthus sinensis var. purpurascens)의 낙엽이 입지가 다른 사문암지역과 비사문암 지역에서 분해될 때 분해율의 차이가 어떻게 유발되는지 9개월 동안 야외에서 교차 실험하였다. 사문암 토양은 비사문암 토양에 비하여 높은 pH, 낮은 dehydrogenase 와 urease활성을 나타내었으며 alkaliphosphatase의 활성은 높았다. 두 토양에서 microbial biomass-C와 N의 차이는 유의하지 않았으나 사문암 토양에서 microbial biomass-N함량이 더 높게 나타나 비사문암 토양에서 보다 낮은 토양의 C/N을 나타내는 원인이 되었다. 사문암지역에서의 낙엽분해실험에서는 사문암지역에서 획득한 새와 억새 낙엽이 각각 39.8%, 38.5%의 중량감소를 보였으며, 비사문암 토양에서 획득한 낙엽은 각각 41.1%, 41.7%의 중량감소를 나타내었다. 비사문암지역에서의 낙엽분해실험에서는 사문암낙엽이 46.8%, 42.2% 그리고 비사문암낙엽은 44.8%, 37.4%의 중량감소를 각각 보였다. 이러한 결과는 중금속을 포함하는 토양의 영향보다는 낙엽의 질적 차이가 분해율에 더 큰 영향을 미쳤음을 나타내준다. 일반적으로 낮은 C/N을 갖는 낙엽이 더 빨리 분해된다는 결과와는 달리 낮은 C/N을 갖는 사문암낙엽의 분해가 느린 것은 낙엽에 포함된 중금속의 저해가 낙엽의 C/N이나 lignin/N과 같은 낙엽의 질적 차이에서 유발되는 낙엽분해의 저해보다 큰 영양을 미친다는 결과를 보여주었다. 또한 낙엽분해가 진행되는 동안 낙엽내의 Cr, Ni과 Mg, Fe의 농도는 점차 증가하였으며 이러한 경향은 사문암지역에서 현저하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권10호
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• pp.1330-1335
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• 2012

Foot and mouth disease (FMD) is one of the acute infectious diseases in hoofed and even-toed mammals, including pigs, and it occurs via acute infection by Aphthovirus. When FMD is suspected, animals around the location of origin are typically slaughtered and buried. Other methods such as rendering, composting, and incineration have not been verified in practice in Korea. After the FMD incident, the regular monitoring of the microbial community is required, as microorganisms greatly modify the characteristics of the ecosystem in which they live. This is the result of their metabolic activities causing chemical changes to take place in the surrounding environment. In this study, we investigated changes in the microbial community during a 24 week period with DNA extracts from leachate, formed by the decomposition of buried pigs at a laboratory test site, using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) with a genomic DNA. Our results revealed that Bacteroides coprosuis, which is common in pig excreta, and Sporanaerobacter acetigenes, which is a sulfur-reduced microbe, were continuously observed. During the early stages (0~2 weeks) of tissue decomposition, Clostridium cochlearium, Fusobacterium ulcerans, and Fusobacterium sp., which are involved in skin decomposition, were also observed. In addition, various microbes such as Turicibacter sanguinis, Clostridium haemolyticum, Bacteroides propionicifaciens, and Comamonas sp. were seen during the later stages (16~24 weeks). In particular, the number of existing microbial species gradually increased during the early stages, including the exponential phase, decreased during the middle stages, and then increased again during the later stages. Therefore, these results indicate that the decomposition of pigs continues for a long period of time and leachate is created continuously during this process. It is known that leachate can easily flow into the neighboring environment, so a long-term management plan is needed in burial locations for FMD-infected animals.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제30권3_4호
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• pp.379-387
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• 2003

다수의 미생물 유전체 프로젝트들이 완료되면서 엄청난 양의 유전체 핵산 염기서열 데이터들이 양산되고 있다. 이러한 상황에서 전산 기법을 이용하여 유전체 DNA 염기서열 상에서 유전자의 프로모터 영역을 규명하는 문제는 최근에 상당한 연구의 관심대상으로 떠오르고 있다. 본 논문에서는 전사조절의 핵심 역할을 하는 -10 영역과 전사개시 부위를 포함한 원핵생물의 핵심 프로모터 영역에 대한 의존성 반영 분해모델 (Dependency-Reflecting Decomposition Model)을 제안한다. 이 모델은 인접한 위치에 존재하는 핵산 염기들 사이의 의존성뿐만 아니라 인접하지 않은 위치의 핵산 염기들간의 의존성까지 고려함으로써 핵산 염기서열 상에 내포되어있는 중요한 생물학적 의존성들을 함축하고 있다. DRDM 모델은 우수한 성능평가 결과를 보였으며. 미생물 유전체 Contig들 상에서 임의의 유전자 프로모터를 예측하는데 효과적으로 이용될 수 있다.