When quicklime is added into soil for various purposes, abrupt changes in soil chemistry may affect essential ecological functions played by indigenous bacterial communities in soil. The magnitude of influence was estimated by observing changes in abundance and diversity of soil bacteria after quicklime treatment. When several soil samples were treated up to 20% (w/w) quicklime, plate count of viable cells ranged $10^2{\sim}10^3$ CFU $g^{-1}$, showing a reduction of more than $10^4$ times from viable counts of the untreated sample. Diversity of the bacterial isolates that survived after quicklime treatment was analyzed by conducting $GTG_5$ rep-PCR fingerprinting. There were only two types of fingerprints common to both 5% and 20% quicklime samples, implying that bacteria surviving at different strength of quicklime treatment differed depending on their tolerance to quicklime-treated condition. Isolates surviving the quicklime treatments were further characterized by Gram staining and endospore staining. All isolates were found to be Gram positive bacteria, and 85.4% of them displayed endospores state. In conclusion, most bacteria surviving quicklime treatment appear to be endospores. This finding suggests that most of ecological functions of bacteria in soil are lost with quicklime treatment.
Soil condition, total number of bacteria, soil amylase activity and microbial biomass $(CO_2-C)$ were measured at soil of different forest types. And the difference of the allelopathic effect was determined between fresh leaf extract of Quercus acutissima and Pinus rigida to the bacteria isolated from soil of different forest types. 1. Total number of bacteria in Carpinus laxiflora forest soil was 4~7 times larger than that in pinus desiflora forest soil. 2. Soil amylase activity was positively correlated with total number of soil bacteria and soil organic matter content. The amylase activity at F layer was 4~5 times larger than that at H layer, and that at H layer was 2~4 times larger than that at A layer. 3. Seasonal changes of microbial biomass showed a peak in summer, and vertical distribution of microbial biomass decreased with increasing soil depth. The microbial biomass in Pinus densiflora forest soil was larger than that in Quercus serrata forest soil. 4. Fresh leaf extract of Pinus rigida and Quercus acutissima showed an acceleration or inhibition effect on the growth of soil bacteria, and that of !. acutissima inhibited larger number of soil bacterial strains than that of P. rigida. 4.2% and 25% of soil bacterial strains isolated from soil of P. rigida and Q. acutissima forests were inhibited by fresh leaf extract of P. rigida and Q. acutissima, respectively.
Cement or lime is generally used to improve the strength of soil. However, bacteria were utilized to produce cementation of loose soils in this study. The microo rganism called Bacillus, and $CaCl_2$ was introduced into loose sand and soft silt and $CaCO_3$ in the voids of soil particles were produced, leading to cementation of soil particles. In this study, loose sand and soft silt typically encountered in Korea were bio-treated with 3 types of bacteria concentration. The cementation (or calcite precipitation) in the soil particles induced by the high concentration bacteria treatment was investigated at 7 days after curing. Based on the results of Scanning Electron Microscope (SEM) tests and EDX analyses, high concentration bacteria treatment for loose sand was observed to produce noticeable amount of $CaCO_3$, implying a significant cementation of soil particles. It was observed that higher calcium carbonate depositions were observed in poorly graded distribution as compared to well graded distribution. In addition, effectiveness of biogrouting has also been found to be feasible by bio-treatment without any cementing agent.
This review describes the characteristics of various unculturable soil bacteria, successfully-cultivating examples of those bacteria, and the diverse factors to be considered for successful cultivation. Most importantly, the selection of proper media is very important because unculturable bacteria demand different types of nutrients at various concentrations of substrates, nitrogens and phosphorus. To develop a new medium to successfully culture unculturable bacteria from soil, molecular ecological studies should be combined together. The inoculum size on a plate is also important: less than 50 bacterial cells are recommended to be plated on a single culture plate. The environmental factors such as pH and salt concentration of the medium need to be adjusted as similar as possible to mimic the original soil environments, and the trial of the various temperatures and extended period of cultivation are better. Since one cannot simply tell about which one was unculturable among a great number of colonies grown on a newly developed medium, some suitable detection methods and fast identification methods are required. Many soil bacteria live with cooperation one another in their communities, so that enrichment such as coculture of using other bacterial metabolites and subsequent pure cultures can also guarantee successful cultivation of the previously uncultured bacteria in soil. Here, this review will discuss for the future perspectives to culture the unculturable soil bacteria.
Kim, Min Keun;Sonn, Yeon-Kyu;Weon, Hang-Yeon;Heo, Jae-Young;Jeong, Jeong-Seok;Choi, Yong-Jo;Lee, Sang-Dae;Shin, Hyun-Yul;Ok, Yong Sik;Lee, Young Han
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.48
no.2
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pp.81-86
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2015
Soil management for orchard depends on the effects of soil microbial activities. The present study evaluated the soil microbial community of 25 orchard (5 sites for sandy loam, 7 sites for silt loam, and 13 sites for loam) in Gyeongnam Province by fatty acid methyl ester (FAME) method. The average values for 25 orchard soil samples were $270nmol\;g^{-1}$ of total FAMEs, $72nmol\;g^{-1}$ of total bacteria, $34nmol\;g^{-1}$ of Gram-negative bacteria, $34nmol\;g^{-1}$ of Gram-positive bacteria, $6nmol\;g^{-1}$ of actinomycetes, $49nmol\;g^{-1}$ of fungi, and $7nmol\;g^{-1}$ of arbuscular mycorrhizal fungi. In addition, silt loam soils had significantly low ratio of cy17:0 to $16:1{\omega}7c$ and cy19:0 to $18:1{\omega}7c$ compared with those of loam soils (p < 0.05), indicating that microbial activity increased. The average soil microbial communities in the orchard soils were 26.7% of bacteria, 17.9% of fungi, 12.6% of Gram-negative bacteria, 12.5% of Gram-positive bacteria, 2.5% of arbuscular mycorrhizal fungi, and 2.2% of actinomycetes. The soil microbial community of Gram-negative bacteria in silt loam soils was significantly higher than those of sandy loam and loam soils (p < 0.05).
BACKGROUND: Soil bacteria play important roles in organic matter decomposition and nutrient cycling during the non-growing season. The purpose of this study was to investigate the effects of soil management and chemical properties on the utilization of carbon sources by soil bacteria in paddy fields. METHODS AND RESULTS: The Biolog EcoPlate was used for analyzing community-level carbon substrate utilization profiles of soil bacteria. Soils were collected from the following three types of areas: plain, interface and mountain areas, which were tested to investigate the topology effect. The results of canonical correspondence analysis and Kendall rank correlation analysis showed that soil C/N ratio and NH4+ influenced utilization of carbon sources by bacteria. The utilization of carbohydrates and complex carbon sources were positively correlated with NH4+ concentration. Cultivated paddy fields were compared with adjacent abandoned fields to investigate the impact of cultivation cessation. The level of utilization of putrescine was lower in abandoned fields than in cultivated fields. Monoculture fields were compared with double cropping fields cultivated with barley to investigate the impact of winter crop cultivation. Cropping system altered bacterial use of carbon sources, as reflected by the enhanced utilization of 2-hydroxy benzoic acid under monoculture conditions. CONCLUSION: These results show that soil use intensity and topological characteristics have a minimal impact on soil bacterial functioning in relation to carbon substrate utilization. Moreover, soil chemical properties were found to be important factors determining the physiological profile of the soil bacterial community in paddy fields.
The number of aerobic free-living nitrogen fixation bacteria and factors in soil at different stands covered with Pinus rigida, Quercus acutissima and Zoysia japonica in Cheongju area were investigated from Feb. to Sept 1981. 1. The numbers of $N_2-fixation$ bacteria, according to the seasonal changes, increased gradually from winter to spring and summer. But the growth pattern revealed some differences in accordance with plant cover stands : the numbers increased abruptly in May at Pinus, May-June at Quercus and Apr. May at Zoysia stand. The pick of numbers represented in Aug. Sept, at Pinus, Jul-Aug. at Quercus and May-Jun. at Zoysia stand, respectively. 2. The interrelationship between the monthly changes of enviotnmental factors and numbers of $N_2-fixation$ bacteria at different stands, mainly depends upon the soil temperature than other soil factors (r=0.71-0.84). The numbers of $N_2-fixation$ bacteria may increase 5-7 times according to increase $10^{\circ}C$ of soil temperature, and optimal range was $20{\sim}30^{\circ}C$ for growth. Equation of the interrelation between soil temperature and numbers could be stated as follows : log y=ax+b. 3. In the case of high soil temperature, the bacterial numbers presented high level in drought periods. Therefore, the $N_2-fixation$ bacterial species in these soil seem to consist of resistant to desication. 4. The influence of soil organic matter for growth of $N_2-fixation$ bacteria indicated low conrelation. The reason may seen the content of organic matter in these soil existed abundantly above the quantities of limitation for growth. 5. In artifical gradients, the $N_2-fixation$ bacteria were predominated at $20{\sim}30^{\circ}C$ same as natural condition, pH7-8, and 20-30% of soil water contents. 6. The vertical distribution of bacteria marked decreasing trends from surface to lower layers, and the decreasing degree was shown well in Zoysia, Quercus and Pinus stand in order. But in the trees, the numbers increased at 30cm layer estimated the region of root than 20cm layer. 7. Both catalase megative and positive group of $N_2-fixation$ bacteria in soil increased according to the rise of the soil temperature. Catalase positive group was revealed as dominant group in winter, and catalase negative group revealed in summer. The change of dominant pattern was shown during Feb. to Apr.
Saline or alkaline condition in soil inhibits growth of most crop plants and limits crop yields in many parts of the world. Augmenting an alkaline soil with alkali-tolerant bacteria capable of promoting plant growth can be a promising approach in expanding fertile agricultural land. Near-shore environments of Dokdo Island, a remote island located in the middle of the East Sea, appear to have patches of seawater-influenced haloalkaline soil that is unsupportive for growth of conventional plants. To exploit metabolic capacities of alkali-tolerant bacteria for promoting plant growth in saline or alkaline soils, we isolated of alkali-tolerant bacteria from near-shore soil samples in Dokdo and investigated properties of the isolates. Alkali-tolerant bacteria were selectively cultivated by inoculating suspended and diluted soil samples on a plate medium adjusted to pH 10. Fifty colonies were identified based on their $GTG_5$-PCR genomic fingerprints and 16S rRNA gene sequences. Most isolates were affiliated to alkali-tolerant and/or halotolerant genera or species of the phyla Firmicutes (68%), Proteobacteria (30%) and Actinobacteria (2%). Unlike the typical soil bacterial flora in the island, alkali-tolerant isolates belonged to only certain taxa of terrestrial origin under the three phyla, which have traits of plant growth promoting activities including detoxification, phytohormone production, disease/pest control, nitrogen-fixation, phosphate solubilization or siderophore production. However, Firmicutes of marine origin generally dominated the alkali-tolerant community. Results of this study suggest that haloalkaline environments like Dokdo shore soils are important sources for plant growth promoting bacteria that can be employed in bio-augmentation of vegetation-poor alkaline soils.
The aerobic heterotrophic bacteria in the histosphere associated with grasses (Gramineae, Caryphyllaceae, Crucifereae) and rice cultivars in saline and reclaimed saline paddy soils were varied with species and rice cultivars. The fraction of aerobic heterotrophic $N_2$-fixing bacteria to the total aerobic heterotrophic bacteria were averaged to eighteen percent in the histosphere of grasses and rice. Acetylene reducing activity of these bacteria were ranged from 1 to 24 n mole/tube/hr. Most of the bacteria strains were predominated of hydrogen utilizing bacteria. The majority of these bacteria were closed to Pseudomonas, Azospirillum, Klebsiella and Agrobacter.
For more convenient and rapidly isolation of Bacillus thuringiensis subsp. israelensis(Bti), 1) heat treatment spore forming bacteria, 2) growth in enrichment culture media for Bacillus sp. and 3) selection of bacteria producing a lecithinase for Bacillus thuringiensis subsp. israelensis, were performed. Spore forming bacteria were counted 4.8 $\times $ 10$^{8}$cells/g soil on NAPGCY media, 9.2 $\times $ 10$^{7}$cells/g soil on NA media, and 3.6 $\times $ 10$^{8}$cells/g soil on NAAC media, respectively. Bacteria producing only a lecithinase were reached at 25.2% on medium contained egg york, bacteria only producing a delta-endotoxin were reached at 23.2% by phase contrast microscope, and bacteria producing a lecithinase & a delta-endotoxin simultaneously were reached at 13.7%. Bacillus thuringiensis which producing a lecithinase and a delta-endotoxin simultaneously among bacteria producing a lecithinase, were reached at 56.5%; A half of Bacillus thuringiensis was produced a delta-endotoxin, but not produced a lecithinase. Among 8 isolates of Bacillus thuringiensis, two strain of Bti which has a mosquito-cidal toxin, were detected by PCR using a specific primer of $\delta $-endotoxin gene from Bti.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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