Kim, Hye-Sook;Sang, Mee-Kyung;Myung, Inn-Shik;Chun, Se-Chul;Kim, Ki-Deok
The Plant Pathology Journal
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v.25
no.1
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pp.62-69
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2009
In this study, we characterized the bacterial strain KJ2C12 in relation with its biocontrol activity against Phytophthora capsici on pepper, and identified this strain using morphological, physiological, biochemical, fatty acid methyl ester, and 16S rRNA gene sequence analyses. Strain KJ2C12 significantly (P=0.05) reduced both final disease severity and areas under the disease progress curves of 5-week-old pepper plants inoculated with P. capsici compared to buffer-treated controls. As for the production of antibiotics, biofilms, biosurfactant, extracellular enzyme, HCN, and swarming activity, strain KJ2C12 produced an extracellular enzyme with protease activity, but no other productions or swarming activity. However, Escherichia coli produced weak biofilm only. Strain KJ2C12 could colonize pepper roots more effectively in a gnotobiotic system using sterile quartz sand compared to E. coli over 4 weeks after treatments. However, no bacterial populations were detected in 10 mM $MgSO_4$ buffer-treated controls. Strain KJ2C12 produced significantly higher microbial activity than the $MgSO_4$-treated control or E. coli over 4 weeks after treatments. Bacterial strain KJ2C12 was identified as Bacillus luciferensis based on morphological, physiological, and biochemical characteristics as well as FAME and 16S rRNA gene sequence analyses. In addition, these results suggested that B. luciferensis strain KJ2C12 could reduce Phytophthora blight of pepper by protecting infection courts through enhanced effective root colonization with protease production and an increase of soil microbial activity.
Kim, Yeong-Kwan;Park, Sung-Gu;Lee, Dong-Hun;Choi, Sung-Chan
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.26
no.6
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pp.767-777
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2012
Annular Biofilm Reactor (ABR) equipped with coupons of three different pipe materials (STS 304, PVC, PE) was used to generate drinking water biofilm samples. The level of assimilable organic carbon (AOC) during the sample generation period was $37.3{\mu}g/L$, and this level did not seem to be low enough to limit the formation of biofilm in this study. Terminal-restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analyses determined T-RF profile as early as 3 h of exposure on PVC coupons. Average surface roughness ($R_a$) measured by atomic force microscopic analyses was 125.7 nm for PVC, and this value was higher than for STS (71.6 nm) and PE (74.0 nm). However, biofilm formation was faster on STS (6 h) than on PE (12 h), which indicated that surface roughness might not be the only factor that controlled the initiation of biofilm development. Upon detection of the T-RF peaks, richness (S) and diversity indices such as Shannon (H) and Simpson (1/D) demonstrated a rather slow increase until 48 h followed by rapid increase regardless of the pipe materials. Differences of microbial community structures among the biofilm samples were determined based on the cluster analysis using Jaccard coefficients (Sj). Biofilm communities could be divided into two distinct groups according to the exposure time regardless of the pipe materials. First group contained a young (< 48 h) biofilm samples (10 out of 11) but second group contained a mature (${\geq}$ 48 h) samples (11 out of 14). Results suggested that, due to the complexity of biofilm, the targeting of the first group of cluster was crucial for optimizing the management of drinking water distribution systems and controlling microbial growth.
Kim Chang-Beom;Rho Jong-Bok;Lee Hyun-Kyung;Choi Sang Ho;Lee Dong-Hun;Park Soon-Jung;Lee Kyu-Ho
Microbiology and Biotechnology Letters
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v.33
no.1
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pp.1-8
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2005
Since Anton van Leeuwenhoek first observed a surface-associated multicellular structure of bacterial cells in the 17th century, it has been shown to exhibit an ability to form a biofilm by numerous bacterial species. The biofilm formation is composed of distinct developmental stages, which include an attachment/adhesion of a single cell, a proliferation toward monolayered coverage, a propagation to aggregated microcolony, a maturation to 3-dimensional structure, and subsequently a local degradation. Investigation to identify the essential factors for bacterial biofilm formation has been performed via classical genetic approaches as well as recently developed technologies. The initial stage requires bacterial motility provided by a flagellum, and outermembrane components for surface signal interaction. Type IV-pilus and autoaggregation factors, e.g., type I-fimbriae or Ag43, are necessary to reach the stages of monolayer and micro colony. The mature biofilm is equipped with extracellular polymeric matrix and internal water-filled channels. This complex architecture can be achieved by differential expressions of several hundred genes, among which the most studied are the genes encoding exopolysaccharide biosyntheses and quorum-sensing regulatory components. The status of our knowledge for the biofilms found in humans and natural ecosystems is discussed in this minireview.
CHO BONG-GUM;KIM CHEORL-HO;LEE BOK KWON;CHO SEUNG-HAK
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.15
no.4
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pp.728-733
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2005
To elucidate the question of whether biofilm formed by the intercellular adhesion (ica) gene cluster has influences on antibiotic resistance in Staphylococcus epidermidis, we compared 124 skin strains with strains isolated from 50 blood cultures that cause septicemic diseases. The results revealed that the blood culture isolates were more resistant to the antibiotics tested than the saprophytic isolates. Moreover, antibiotic multiresistance was more prevalent in the clinical isolates. In the blood culture isolates, $46\%$ of the strains were resistant to three or more antibiotics, whereas only $12\%$ of the saprophytic isolates were resistant to three or more antibiotics. Interestingly, these characteristics were highly correlated with the biofilm formed by the ica gene cluster. In biofilm-producing strains, $84\%$ of the blood culture isolates and $44\%$ of the saprophytic isolates were antibiotic multiresistant, whereas only $22\%=;and\;9\%$, respectively, were antibiotic multiresistant in biofilm-nonproducing strains. Additionally, in the biofilm-producing ica-positive strains, $89\%$ of the blood culture isolates and $57\%$ of the saprophytic isolates were antibiotic multiresistant. However, the rate of the antibiotic multiresistance in the ica-negative strains was very low, thus indicating that the biofim formed by the lea gene cluster in S. epidermidis is an important pathogenic factor in association with the antibiotic multiresistance.
Kim, Byung-Hyuk;Kim, Dong-Ho;Choi, Jung-Woon;Kang, Zion;Cho, Dae-Hyun;Kim, Ji-Young;Oh, Hee-Mock;Kim, Hee-Sik
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.25
no.9
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pp.1547-1554
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2015
The potential of microalgae biofuel has not been realized because of the low productivity and high costs associated with the current cultivation systems. In this study, a new low-cost and transparent attachment material was tested for cultivation of a filamentous algal strain, Stigeoclonium sp., isolated from wastewater. Initially, the different materials tested for Stigeoclonium cultivation in untreated wastewater were nylon mesh, polyethylene mesh, polypropylene bundle (PB), polycarbonate plate, and viscose rayon. Among the materials tested, PB led to a firm attachment, high biomass (53.22 g/m2, dry cell weight), and total lipid yield (5.8 g/m2) with no perceivable change in FAME profile. The Stigeoclonium-dominated biofilm consisted of bacteria and extracellular polysaccharide, which helped in biofilm formation and for effective wastewater treatment (viz., removal efficiency of total nitrogen and total phosphorus corresponded to ~38% and ~90%, respectively). PB also demonstrated high yields under multilayered cultivation in a single reactor treating wastewater. Hence, this system has several advantages over traditional suspended and attached systems, with possibility of increasing areal productivity three times using Stigeoclonium sp. Therefore, multilayered attached growth algal cultivation systems seem to be the future cultivation model for large-scale biodiesel production and wastewater treatment.
Microorganisms that live in the rhizosphere play a pivotal role in the functioning and maintenance of soil ecosystems. The study of rhizospheric cyanobacteria has been hampered by the difficulty to culture and maintain them in the laboratory. The present work investigated the production of the plant hormone indole-3-acetic acid (IAA) and the potential of biofilm formation on the rhizoplane of pea plants by two cyanobacterial strains, isolated from rice rhizosphere. The unicellular cyanobacteria Chroococcidiopsis sp. MMG-5 and Synechocystis sp. MMG-8 that were isolated from a rice rhizosphere, were investigated. Production of IAA by Chroococcidiopsis sp. MMG-5 and Synechocystis sp. MMG-8 was measured under experimental conditions (pH and light). The bioactivity of the cyanobacterial auxin was demonstrated through the alteration of the rooting pattern of Pisum sativum seedlings. The increase in the concentration of L-tryptophan and the time that this amino acid was present in the medium resulted in a significant enhancement of the synthesis of IAA (r > 0.900 at p = 0.01). There was also a significant correlation between the concentration of IAA in the supernatant of the cyanobacteria cultures and the root length and number of the pea seedlings. Observations made by confocal laser scanning microscopy revealed the presence of cyanobacteria on the surface of the roots and also provided evidence for the penetration of the cyanobacteria in the endorhizosphere. We show that the synthesis of IAA by Chroococcidiopsis sp. MMG-5 and Synechocystis sp. MMG-8 occurs under different environmental conditions and that the auxin is important for the development of the seedling roots and for establishing an intimate symbiosis between cyanobacteria and host plants.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.28
no.1
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pp.26-33
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2006
This study investigated the characteristics of the biofilm removal by free chlorine or monochloramine. The simulated drinking water distribution pipes on which biofilms had been formed were supplied with tap water containing 0.5, 1.0, 2.0 mg/L of free chlorine or monochloramine residuals. The biofilm removal was characterized by measurement of attached HPC and biomass on pipe surfaces. Chlorine was more effective in both inactivation of attached viable heterotrophic bacteria and removal of biofilm biomass compared to monochloramine. Biofilm matrix was not much eliminated from the surfaces by monochloramine disinfection. Free chlorine residual of 2.0 mg/L was found to be effective in biomass removal. However, biofilm level as low as $10CFU/cm^2$ of attached HPC and $5{\mu}g/cm^2$ of biomass still remained on the surfaces at 2.0 mg/L of chlorine residual. The measurement of biomass appeared to be a useful means in evaluating the characteristics of biofilm removal.
El Khoury, Pamela;Salameh, Carell;Younes, Samer;Awad, Andy;Said, Yana;Khalaf, Roy A.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.29
no.11
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pp.1806-1816
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2019
Candida albicans is an opportunistic fungus possessing multiple virulence factors controlling pathogenicity. Cell wall proteins are the most important among these factors, being the first elements contacting the host. Ddr48 is a cell wall protein consisting of 212 amino acids. A DDR48 haploinsufficient mutant strain was previously found necessary for proper oxidative stress response and drug resistance. In this study, we aimed to further elucidate the role of Ddr48 by performing additional phenotypic characterization assays. A combinatory proteomic and bioinformatics approach was also undertaken to determine differentially expressed cell wall proteins. Results showed that the mutant strain exhibited a 10% decrease in adhesion mirrored by a 20% decrease in biofilm formation, and slight sensitivity to menadione, diamide, and SDS. Both strains showed similar hyphae formation, virulence, temperature tolerance, and calcofluor white and Congo red sensitivities. Furthermore, a total of 8 and 10 proteins were identified exclusively in the wild-type strain grown under filamentous and non-filamentous conditions respectively. Results included proteins responsible for superoxide stress resistance (Sod4 and Sod6), adhesion (Als3, Hyr4, Pmt1, and Utr2), biofilm formation (Hsp90, Ece1, Rim9, Ipp1, and Pra1) and cell wall integrity (Utr2 and Pga4). The lack of detection of these proteins in the mutant strain correlates with the observed phenotypes.
To understand the effects of acclimation schemes on the formation of anode biofilms, different electrical performances are characterized in this study, with the roles of suspended and attached bacteria in single-chamber microbial fuel cells (MFCs). The results show that the generation of current in single-chamber MFCs is significantly affected by the development of a biofilm matrix on the anode surface containing abundant immobilized microorganisms. The long-term operation with suspended microorganisms was demonstrated to form a dense biofilm matrix that was able to reduce the activation loss in MFCs. Also, a Pt-coated anode was not favorable for the initial or long-term bacterial attachment due to its high hydrophobicity (contact angle = $124^{\circ}$), which promotes easy detachment of the biofilm from the anode surface. Maximum power ($655.0\;mW/m^2$) was obtained at a current density of $3,358.8\;mA/m^2$ in the MFCs with longer acclimation periods. It was found that a dense biofilm was able to enhance the charge transfer rates due to the complex development of a biofilm matrix anchoring the electrochemically active microorganisms together on the anode surface. Among the major components of the extracellular polymeric substance, carbohydrates ($85.7\;mg/m^2_{anode}$) and proteins ($81.0\;mg/m^2_{anode}$) in the dense anode biofilm accounted for 17 and 19%, respectively, which are greater than those in the sparse anode biofilm.
Park, Bog-Im;Jung, Yeon-Woo;Kim, Young-Hoi;Lee, Sang-Moo;Kwon, Lee-Seong;Kim, Kang-Ju;An, So-Youn;Choi, Na-Young;You, Yong-Ouk
International Journal of Oral Biology
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v.41
no.4
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pp.253-262
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2016
Streptococcus mutans (S. mutans) is one of the most important bacteria in the formation of dental plaque and dental caries. S. mutans adheres to an acquired pellicle formed on the tooth surface, and aggregates with many oral bacteria. It initiates plaque formation by synthesizing glucan from sucrose, which is catalyzed by glucosyltransferases. Propolis is a resinous mixture produced by honeybees, by mixing saliva and beeswax with secretions gathered from wood sap and flower pollen. Bees prevent pathogenic invasions by coating the propolis to the outer and inner surface of the honeycomb. Propolis has traditionally been used for the treatment of allergic rhinitis, asthma and dermatitis. We investigated the inhibitory effects of propolis ethanol extract on biofilm formation and gene expression of S. mutans. The biofilm formation of S. mutans was determined by scanning electron microscopy (SEM) and safranin staining. We observed that the extract of propolis had an inhibitory effect on the formation of S. mutans biofilms at concentrations higher than 0.2 mg/ml. Real-time PCR analysis showed that the gene expression of biofilm formation, such as gbpB, spaP, brpA, relA and vicR of S. mutans, was significantly decreased in a dose dependent manner. The ethanol extract of propolis showed concentration dependent growth inhibition of S. mutans, and significant inhibition of acid production at concentrations of 0.025, 0.05, 0.1 and 0.2 mg/ml, compared to the control group. These results suggest that the ethanol extract of propolis inhibits gene expression related to biofilm formation in S. mutans.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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