• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권3호
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• pp.391-402
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• 2021

Earthworms play an important role in soil fertilization, interacting continually with microorganisms. This study aims to demonstrate the existence of beneficial microorganisms living in the earthworm's immune system, the coelomic fluid. To achieve this goal, a molecular identification technique was performed, using cytochrome c oxidase I (COI) barcoding to identify abundant endogenic earthworms inhabiting the temperate zone of Rabat, Morocco. Then, 16S rDNA and ITS sequencing techniques were adopted for bacteria and fungi, respectively. Biochemical analysis, showed the ability of bacteria to produce characteristic enzymes and utilize substrates. Qualitative screening of plant growth-promoting traits, including nitrogen fixation, phosphate and potassium solubilization, and indole acetic acid (IAA) production, was also performed. The result of mitochondrial COI barcoding allowed the identification of the earthworm species Aporrectodea molleri. Phenotypic and genotypic studies of the sixteen isolated bacteria and the two isolated fungi showed that they belong to the Pseudomonas, Aeromonas, Bacillus, Buttiauxella, Enterobacter, Pantoea, and Raoultella, and the Penicillium genera, respectively. Most of the isolated bacteria in the coelomic fluid showed the ability to produce β-glucosidase, β-glucosaminidase, Glutamyl-β-naphthylamidase, and aminopeptidase enzymes, utilizing substrates like aliphatic thiol, sorbitol, and fatty acid ester. Furthermore, three bacteria were able to fix nitrogen, solubilize phosphate and potassium, and produce IAA. This initial study demonstrated that despite the immune property of earthworms' coelomic fluid, it harbors beneficial microorganisms. Thus, the presence of resistant microorganisms in the earthworm's immune system highlights a possible selection process at the coelomic fluid level.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권8호
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• pp.967-975
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• 2022

Kombucha mutualistic community (KMC) is composed by acetic acid bacteria and yeasts, producing fermented tea with health benefits. As part of the BIOlogy and Mars EXperiment (BIOMEX) project, the effect of Mars-like conditions on the KMC was analyzed. Here, we analyzed metagenome-assembled genomes (MAGs) of the Komagataeibacter, which is a predominant genus in KMC, to understand their roles in the KMC after exposure to Mars-like conditions (outside the International Space Station) based on functional genetic elements. We constructed three MAGs: K. hansenii, K. rhaeticus, and K. oboediens. Our results showed that (i) K. oboediens MAG functionally more complex than K. hansenii, (ii) K. hansenii is a keystone in KMCs with specific functional features to tolerate extreme stress, and (iii) genes related to the PPDK, betaine biosynthesis, polyamines biosynthesis, sulfate-sulfur assimilation pathway as well as type II toxin-antitoxin (TA) system, quorum sensing (QS) system, and cellulose production could play important roles in the resilience of KMC after exposure to Mars-like stress. Our findings show the potential mechanisms through which Komagataeibacter tolerates the extraterrestrial stress and will help to understand minimal microbial composition of KMC for space travelers.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제64권5호
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• pp.937-949
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• 2022

Health concern of dogs is the most important issue for pet owners. People who have companied the dogs long-term provide the utmost cares for their well-being and healthy life. Recently, it was revealed that the population and types of gut microbiota affect the metabolism and immunity of the host. However, there is little information on the gut microbiome of dogs. Hericium erinaceus (H. erinaceus; HE) is one of the well-known medicinal mushrooms and has multiple bioactive components including polyphenol, β-glucan, polysaccharides, ergothioneine, hericerin, erinacines, etc. Here we tested a pet food that contained H. erinaceus for improvement in the gut microbiota environment of aged dogs. A total of 18 dogs, each 11 years old, were utilized. For sixteen weeks, the dogs were fed with 0.4 g of H. erinaceus (HE-L), or 0.8 g (HE-H), or without H. erinaceus (CON) per body weight (kg) with daily diets (n = 6 per group). Taxonomic analysis was performed using metagenomics to investigate the difference in the gut microbiome. Resulting from principal coordinates analysis (PCoA) to confirm the distance difference between the groups, there was a significant difference between HE-H and CON due to weighted Unique fraction metric (Unifrac) distance (p = 0.047), but HE-L did not have a statistical difference compared to that of CON. Additionally, the result of Linear discriminate analysis of effect size (LEfSe) showed that phylum Bacteroidetes in HE-H and its order Bacteroidales increased, compared to that of CON, Additionally, phylum Firmicutes in HE-H, and its genera (Streptococcus, Tyzzerella) were reduced. Furthermore, at the family level, Campylobacteraceae and its genus Campylobacter in HE-H was decreased compared to that of CON. Summarily, our data demonstrated that the intake of H. erinaceus can regulate the gut microbial community in aged dogs, and an adequate supply of HE on pet diets would possibly improve immunity and anti-obesity on gut-microbiota in dogs.

• 환경생물
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• 제40권1호
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• pp.54-69
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• 2022

동해 연근해 해역에서 식물플랑크톤 군집의 분포 특성을 파악하기 위해 2018년부터 2020년까지 계절적으로 13개 정점을 대상으로 조사를 실시하였다. 그 결과 동계에는 규조류인 Chaetoceros curvisetus가 최우점종으로 출현하고 있었으며, 동계를 제외한 전 계절에에 미동정 미소편모조류가 우점하는 것으로 나타났다. 식물플랑크톤의 크기별 구성에서도 연간 계절별 평균 범위는 소형 20.6~26.2%, 미소 27.1~35.9%와 초미소 40.8~49.9%를 나타내었다. 성층이 형성되는 시기인 춘계, 하계 및 추계 표층 혼합층 내에서 미소와 초미소식물플랑크톤의 구성비가 높았다. 특히, 하계 표층 수온 상승이 예년에 비해 높아짐에 따라 수괴 안정도는 증가하고 있었으며 이로 인하여 성층이 강화됨에 따라 저층으로부터 표층으로의 영양염 유입이 감소하여 표층 혼합층 내 미소와 초미소식물플랑크톤의 구성비가 77.9%로 가장 높은 특징을 나타내었다. 동해 연근해 해역의 식물플랑크톤 군집의 크기 구조는 상당히 소형화가 진행되었으며, 이로 인하여 복잡한 미세먹이망 구조를 형성하며 상위 소비자 단계로의 총 탄소량 전달을 낮춰 전체적인 생산력은 낮아질 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권1호
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• pp.44-57
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• 2003

경기만 수역의 표영 생태계에서 박테리아 생물량과 생산력 그리고 종속영양 미소 편모류의 계절 변동 및 박테리아에 대한 종속영양 미소편모류의 섭식률를 조사하기 위하여, 고정 정점에서 1997년 12월부터 1998년 11월까지 한달 간격으로 조사하였다. 박테리아 생물량과 이차 생산력은 각각 0.38$\times$$10^{9}$ ~ 3.25$\times$$10^{9}$ cells 1$^{-1}$(평균 1.19$\pm$ 0.69$\times$ $10^{9}$ cells 1$^{-1}$)와 1.51~ 20.4 cells 1$^{-1}$h$^{-1}$(평균 6.04$\pm$ 1.88$\times$$10^{6}$cells 1$^{-1}$h$^{-1}$)로 변하였으며, 5월과 9월에 가장 높게 분포하였다. 박테리아 생물량과 생산력은 간조와 만조에 따른 큰 차이를 보이지 않았으며. 특히 박테리아 생물량은 수직분포에 차이를 보이지 않았으나 박테리아 생산력은 저층으로 갈수록 다소 감소하는 양상을 보였다. 박테리아 생물량과 생산력의 계절적 분포는 용존 유기탄소의 농도와 유사한 분포 특성을 보였다. 또한 종속영양 미소 편모류의 현존량 분포는 388~4,374 cells ml$^{-1}$(평균 1,344$\pm$130 cells ml$^{-1}$)로 변하였으며, 3월, 4월과 7월, 8월에 가장 높은 분포를 보였다. 종속영양 미소 편모류는 간조와 만조에 따른 차이를 보이지 않았으며, 수직적 분포 특성에도 차이를 보이지 않았다. 박테리아에 대한 종속영양 미소 편모류의 개체군 섭식률은 1.0x$10^{6}$~6.3$\times$$10^{6}$ bacteria 1$^{-1}$h$^{-1}$(평균 3.12$\pm$0.55$\times$$10^{6}$ bacteria 1$^{-1}$h$^{-1}$)로 나타났으며, 종속영양 미소 편모류의 개체군 섭식은 박테리아 이차생산의 19.4~141.4% (평균 62.3$\pm$12.0%)를 제거하는 것으로 나타났다. 박테리아에 대한 종속영양 미소 편모류의 섭식률과 박테리아 이차 생산력에 대한 제거율은 종속영양 미소 편모류의 현존량과 높은 상관을 보였다. 조사수역의 박테리아 생물량과 생산력은 일차적으로 엽록소-a와 용존 유기탄소에 의해 크게 영향을 받았으나, 3월에는 식물플랑크톤의 대량증식이 있었음에도 불구하고 낮은 용존 유기탄소와 낮은 수온으로 인하여 박테리아 생물량과 생산력이 낮아 식물플랑크톤과 상관관계가 없는 것으로 나타났으며, 동계를 제외한 시기에는 종속영양 미소 편모류의 섭식압에 의해 영향을 받은 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제23권6호
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• pp.796-803
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• 2013

전통막걸리들에서 순수분리한 효모균주 5종을 이용하여 각각 막걸리를 제조하면서 발효 시일에 따른 막걸리의 물성 변화와 PCR-DGGE를 이용하여 미생물 군집구조 변화를 조사하였다. 막걸리의 pH는 0일째 pH 6에서 발효 2일째 pH 3 정도의 큰 감소를 보였고 이후 큰 변화가 없었다. 발효일별로는 차이를 보였지만(ANOVA, p<0.001) 균주별로는 차이가 없었다(p=0.60). 산도는 0.19~1.04% 범위였으며 발효 2일째부터 증가하였고 발효일자별(p<0.001) 및 균주별(p=0.006) 모두 차이가 있었다. C 균주의 산도 증가가 가장 컸으며 S 균주의 산도 증가가 가장 적었다. 아미노태 질소는 S 균주가 8일째 0.442%로 높은 값을 보였지만 다른 균주들은 모두 0.150% 이하를 나타내었다. 발효일자별(p=0.4558) 및 균주별(p=0.3513) 모두 큰 차이를 보이지 않았다. 당도는 빵효모균주인 C가 발효 4일 째부터 다른 균주들에 비해 높았고 발효일자별(p<0.0001) 및 균주별(p=0.007) 모두 유의미한 차이를 보였다. 알코올 함량은 모든 효모균주에서 발효 2일째 10%의 급격한 증가를 보였으며 그 이후에 큰 차이가 없었다. 발효일자별(p<0.0001)로는 차이를 보였지만 균주별로는 차이는 없는 것으로 나타났다(p=0.1464). DGGE 밴드로 검출된 우점세균은 산성물질을 생산하며 기능성을 보이는 Lactobacillus fermentum와 Pediococcus pentosaceus였고, 우점진균은 Saccharomyces cerevisiae였는데 이는 효모균주 첨가에 의한 결과로 판단된다.

• 환경생물
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• 제35권2호
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• pp.198-206
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• 2017

수환경요인이 미소생물 그룹 박테리아와 종속영양편모류의 계절적 분포에 미치는 영향을 파악하기 위해서 2007년 6월에서 2008월 5월 사이에 경기만에서 그들의 동태 및 환경요인을 조사하였다. 조사기간 동안 수온과 염분은 $1.9^{\circ}C{\sim}29.0^{\circ}C$와 31~35.1 psu로 변화하였으며, 하계에 현저한 수온 증가와 함께 표층 염분이 상대적으로 낮게 관찰되었다. 영양염 중 암모니아의 농도는 $0.01{\sim}3.22{\mu}M$로, 질산염+아질산염의 농도는 $2.03{\sim}15.34{\mu}M$로, 인산염의 농도는 $0.06{\sim}1.82{\mu}M$로, 규산염은 $0.03{\sim}18.3{\mu}M$로 각각 변동하였다. Chl. a농도는 $0.86{\mu}g\;L^{-1}{\sim}37.70{\mu}g\;L^{-1}$로 관찰되었으며, 각 수심별 Chl. a농도의 연평균은 표층에서 $10.35{\pm}8.54{\mu}g\;L^{-1}$로 가장 높았고, 수심증가와 더불어 감소하였다. 박테리아와 종속영양미소편모류는 $0.29{\times}10^6cells\;mL^{-1}{\sim}7.62{\times}10^6cells\;mL^{-1}$와 $1.00{\times}10cells\;mL^{-1}{\sim}1.26{\times}10^3cells\;mL^{-1}$로 변동하였고, 계절적으로는 하계 박테리아의 생물량이 현저하게 높게 관찰되었을 때 종속영양편모류 또한 높게 나타났다. 결과적으로, 시화호에서 단 주기로 개방되는 배수갑문의 영향으로 경기만 내만일대에 일정의 높은 유 무기물이 공급되면, 이들 탄소원으로 박테리아의 현저한 증식이 하계를 중심으로 일어나며, 이는 미소생물고리로 연결되는 종속영양편모류의 증식에 중요한 역할을 할 것이다.

• 환경생물
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• 제34권4호
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• pp.304-313
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• 2016

현재 전 세계적으로 원자력 발전소가 직면하고 있는 문제 중 가장 큰 문제는 방사성 핵종($^{134}Cs$, $^{135}Cs$, $^{137}Cs$)에 오염된 핵 폐기물 저장 및 처리시설 확충이다. 원자력 발전소의 꾸준한 증가율에 비하여 방사성 폐기물을 처리할 수 있는 처리시설의 공간적 한계에 직면하고 있기 때문이다. 이에 환경 친화적이면서 효율적인 폐기물 처리방법의 개발이 시급하다. 이에 따라, 경제적이면서 높은 회수율을 가지는 균주와 세슘 이온의 상호 작용을 통한 방사성 세슘 생물학적 흡착에 대한 연구가 각광받고 있다. 하지만, 현재 세슘 저항성을 지닌 균주는 많이 보고되어 있지 않은 상태이다. 본 연구는 한국원자력연구원 첨단방사선 연구소 주변에서 샘플을 채취하여 세슘 저항성을 지닌 균주를 선별하였다. 세슘 저항성 균주 선별 방법은 다음과 같다. 샘플 및 100 mM CsCl을 R2A 액체 배지에 첨가한 뒤, 72시간 후에 살아남은 균주들을 16S rRNA 염기서열을 NCBI's BlastN의 database의 균주들의 염기서열과 비교/분석을 하여 균주를 동정 분석하였다. 동정 분석 결과, B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2 균주들이 세슘 저항성 우점종 균주인 것을 확인할 수 있었다. B. cereus Roh-2 균주가 B. anthracis Roh-1 균주보다 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 본 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 특히 50 mM CsCl 환경에서 B. cereus Roh-2 균주는 B. anthracis Roh-1 균주보다 최대 30% 이상 세슘에 대해 저항성을 가지는 것을 확인하였다. 또한, $0.2mg\;L^{-1}$ $Cs^+$가 함유된 R2A 배지를 24시간 동안 처리하였을 때, B. anthracis Roh-1 균주는 g당 최대 $2.01mg\;L^{-1}$의 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 분석을 통해 확인하였다. 본 세슘 저항성 균주 스크리닝 기술 및 선별된 균주들은 차후에 방사성 오염지역 생물학적 환경 정화 및 제염해체를 위한 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권4호
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• pp.260-266
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• 2008

질산과 인산의 수직이동성에 대한 토양특성의 영향을 구명하고자 비가림 하우스에서 소형라이시메터(지름 300 mm, 토양깊이 450 mm) 시험을 수행하였다. 대상토양은 농경지 세 지점으로부터 표토 0~20cm를 채취한 후 이 토양의 풍건세토분획을 이용하여 수행하였다: mesic family of Typic Dystrudepts (토양 A, 사양토, 유기물함량 1.4%); mixed, mesic family of Typic Udifluvents (토양 B, 양토, 유기물함량 2.6%); 시설재배토양(토양 C, 사양토, 유기물함량 5.6%). 2주 동안 안정화시킨 토양의 표면에 질소와 인을 $150kg\;urea-N\;ha^{-1}$ 과 $100kg\;KH_2PO_4-P_2O_5\;ha^{-1}$ 만큼 처리하고, 65일 동안 7번 관수(총관수량 213 mm, 약 1 pore volume)하며 주기적으로 깊이 10, 20, 30 cm의 토양용액과 용탈액을 채취하여 질산과 인산농도를 분석하였다. 총 용탈액량은 토양 C > 토양 A > 토양 B 순으로 질산 용탈량, 토양 B > 토양 A > 토양 C 과 역의 관계를 가졌다. 토양 A와 B에서는 요소처리 후 깊이 10 cm에서 토양용액 중 질산 농도 증가가 뚜렷이 나타난 반면, 토양 C에서는 나타나지 않았다. 토양 B의 높은 질산이동성은 상대적으로 높은 점토함량으로 음전하를 띤 교질의 음이온배척과 느린 수분흐름으로 물의 머무름시간이 길어 토양매트릭스 질산의 추출을 촉진하기 때문으로 볼 수 있었다. 반면 토양 C는 질산의 이동성이 낮게 나타났다. 이는 유기물 함량이 높아 생기는 발수성으로 선택류와 질산의 미생물 부동화 때문으로 추정할 수 있었다. 인산용탈은 질산과 달리 인포화도가 가장 높은 토양 C에서만 검출되었다. 토양용액 중 인산농도는 인포화도의 순서와 동일하게 토양 C > 토양 B의 순서였고 토양 A에서는 검출되지 않았다. 따라서 인산의 이동성은 인포화도에 의해 크게 영향을 받으며, 일정 수준으로 축적될 때 까지는 용탈손실은 나타나지 않는다고 판단할 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제31권6호
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• pp.920-926
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• 1998

본 연구는 C. polykrikoides 적조 구제로 살포한 황토가 저층에 퇴적된 후, 적조생물이 분해되는 동안 미생물군집과 호흡 전자전달계 활성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 마산만과 진해만의 퇴적물로 배양실험을 행한 결과이다. 종속영양세균수는 두 개 정점의 실험구 모두 황토첨가와 무관하게 $10^7$ cells/dry g의 범위로 12시간만에 최고 치에 도달하였고 유사한 변동을 보여주었다. 종조성의 변동 또한 황토첨가로 인한 뚜렷한 영향을 보여주지 않았으며, Vibrio spp.는 배양기간 동안 계속 출현하였다. 그러나 황산염환원세균은 배양 8일째 마산만의 황토를 첨가하지 않은 퇴적물에서 $3.8\times10^7$cells/dry g로 1:1(1:2) 비율의 황토첨가 실험구에 비하여 120 (350)배 정도 높았고, 진해만의 퇴적물에서는 $5.5\times10^6$cells/dry g로 1:1 (1 : 2) 비율의 황토첨가 실험구보다 160(420)배 정도 높았다. 또한, ETA는 두 개의 정점 모두 호기적 조건에서는 각 실험구의 평균치가 6.8$\~$7.6 $\mu$g formazan $h^{-1}$ dry $g^{-1}$ 의 범위로서 황토의 첨가와 무관하게 비슷한 활성을 나타내었지만, 혐기적조건의 정점 A의 퇴적물에서 황토를 첨가하지 않은 실험구는 평균 10.4$\mu$g formazan $h^{-1}$ dry $g^{-1}$ 로 황토첨가 비율이 높을수록 7.3 (1:1), 3.4(1 : 2) $\mu$g formazan $h^{-1}$ dry $g^{-1}$으로 낮은 활성을 나타내었고, 정점 B의 퇴적물도 황토를 첨가한 비율이 높을수록 활성이 낮았다. 따라서 황토첨가가 해양환경에 나쁜 영향을 미치는 혐기적분해 및 황산염환원세균의 성장을 저지하는 효과가 있는 것으로 사료된다. 본 실험 결과는 모델실험에 의한 것으로 보다 자세한 황토의 영향을 알기 위해서는 현장에서 미생물군집의 변동과 활성의 조사가 필요할 것이다.