The differences in microbial community structures between planktonic microorganism and biofilm in rivers were investigated using respiratory quinone profiles. The compositions of microbial quinone for 4 tributaries of the Kyongan Stream located in/flowing through Yongin City, Gyeonggi-Do were analyzed. Ubiquinone(UQ)-8, UQ-9, menaquinone(MK)-6 and Plastoquinone(PQ)-9 were observed in all samples of planktonic microorganism and biofilm for the sites investigated, Most planktonic microorganism and biofilm had UQ-8(15 to 30%) and PQ-9(over 30%) as the dominant quinone type. These results indicated that oxygenic phototrophic microbes(cyanobacteria and/or eukaryotic phytoplankton) and UQ-8 containing proteobacteria constituted major microbial populations in the river. The quinone concentration in the river waters tested, which reflects the concentration of planktonic microorganisms, increases with increasing DOC. Further research into this is required. The microbial diversities of planktonic microorganism and biofilm calculated based on the composition of all quinones were in the range from 4.2 to 7.5, which was lower than those for activated sludge(ranging from 11 to 14.8) and soils(ranging from 13.4 to 16.8). The use of quinone profile appears to be a useful tool for the analysis of microbial community structure in river.
Daquiado, Aileen Rose;Kim, Tae Young;Lee, Yong Bok
한국토양비료학회지
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제46권6호
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pp.474-481
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2013
Understanding the microbial community structure of agricultural soils is important for better soil management in order to improve soil quality. Phospholipid fatty acid analysis has been popularly used in determining the microbial community structure in different ecosystems. The microbial community structure of paddy soil under long-term fertilizer treatments was investigated after 45 years using PLFA analysis. Treatments were control (no fertilization, Con), compost (COM), NPK, NPK+compost (NPKC), PK, NK, and NP. Soil chemical properties were mainly affected by the addition of compost and inorganic P fertilizer. Total nitrogen and organic matter contents were significantly higher in treatments with compost while available $P_2O_5$ and exchangeable calcium were significantly higher in treatments with added inorganic P fertilizer. It was found that microbial communities were responsive to the different fertilizer treatments. PLFA results showed that the soils were dominated by gram-negative bacteria, followed by the actinomycetes, then gram-positive bacteria, and fungi. Principal component analysis of the soil chemical properties and PLFA composition proved to be a more reliable tool because it was more responsive to the changes in soil chemical properties.
Thermophilic anaerobic digestion (TAD) is characterized by higher biogas production rates as a result of assumedly faster microbial metabolic conversion rates compared to mesophilic AD. It was hypothesized that the thermophilic microbiome with its lower diversity than the mesophilic one is more susceptible to disturbances introduced by alterations in the operating factors, as an example, the supply of nitrogen-rich feedstock such as poultry manure (PM). Laboratory scaled TAD experiments using cattle slurry and increasing amounts of PM were carried out to investigate the (in-) stability of the process performance caused by the accumulation of ammonium and ammonia with special emphasis on the microbial community structure and its dynamic variation. The results revealed that the moderate PM addition, i.e., 25% (vol/vol based on volatile substances) PM, resulted in a reorganization of the microbial community structure which was still working sufficiently. With 50% PM application, the microbial community was further stepwise re-organized and was able to compensate for the high cytotoxic ammonia contents only for a short time resulting in consequent process disturbance and final process failure. This study demonstrated the ability of the acclimated thermophilic microbial community to tolerate a certain amount of nitrogen-rich substrate.
Recent sequencing technology development has revolutionized fields of microbial ecology. MiSeq-based microbial community analysis allows us to sequence more than a few hundred samples at a time, which is far more cost-effective than pyrosequencing. The approach, however, has not been preferably used owing to computational difficulties of processing huge amounts of data as well as known Illumina-derived artefact problems with amplicon sequencing. The choice of assembly software to take advantage of paired-end sequencing and methods to remove Illumina artefacts sequences are discussed. The protocol we suggest not only removed erroneous reads, but also dramatically reduced computational workload, which allows even a typical desktop computer to process a huge amount of sequence data generated with Illumina sequencers. We also developed a Web interface (http://biotech.jejunu.ac.kr/ ~abl/16s/) that allows users to conduct fastq-merging and mothur batch creation. The study presented here should provide technical advantages and supports in applying MiSeq-based microbial community analysis.
Cardenas, Erick;Cole, James R.;Tiedje, James M.;Park, Joon-Hong
Environmental Engineering Research
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제14권1호
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pp.3-9
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2009
Microorganisms play an important role in the geochemical cycles, industry, environmental cleanup, and biotechnology among other fields. Given the high microbial diversity, identification of the microorganism is essential in understanding and managing the processes. One of the most popular and powerful method for microbial identification is comparative 16S rRNA gene analysis. Due to the highly conserved nature of this essential gene, sequencing and later comparison of it against known rRNA databases can provide assignment of the bacteria into the taxonomy, and the identity of its closest relatives. Isolation and sequencing of 16S rRNA genes directly from natural environments (either from DNA or RNA) can also be used to study the structure of the whole microbial community. Nowadays, novel sequencing technologies with massive outputs are giving researchers worldwide the chance to study the microbial world with a depth that was previously too expensive to achieve. In this article we describe commonly used research approaches for the study of individual microorganisms and microbial communities using the tools provided by Ribosomal Database Project website.
인지질 지방산을 분석하여 특정 미생물군의 수직적 분포와 토층간 미생물 군집 패턴을 조사하였다. 경북 농업기술원에 위치하고, 질소, 인산, 가리의 화학비료만 장기 연용한 논과 밭 포장에서 15 cm 깊이까지 토양을 채취하였다. 인지질 지표 지방산을 주요인 분석으로 분석하여 토양 미생물 군집을 분석한 결과 논과 밭 토양의 미생물 군집은 뚜렷하게 구분되었으며, 토층간 차이보다 논과 밭의 차이가 더 컸다. 논보다 밭은 토층이 깊어짐에 따라 미생물 군집이 급격하게 변하였는데, 미생물 군집 측면에서 밭보다 논의 표층이 더 두껍다고 볼 수 있다. cyclopropyl/monoenoic precursor 비율과 전체 포화지방산/전체 불포화 지방산 비율은 토심이 깊어짐에 따라 증가하였는데, 이는 토심이 깊어질수록 탄소원과 통기가 부족하기 때문에 일어나는 현상으로 보인다. 대체로 표토는 그램음성균, 곰팡이 등의 상대적 비율이 높고 토심이 깊어질수록 세균과 방선균의 상대적 비율이 높아졌다.
BACKGROUND: This study investigated the effects of rice genetically modified to be resistant against rice blast and rice bacterial blight on the soil microbial community. A comparative analysis of the effects of rice genetically modified rice choline kinase (OsCK1) gene for disease resistance (GM rice) and the Nakdong parental cultivar (non-GM rice) on the soil microbial community at each stage was conducted using rhizosphere soil of the OsCK1 and Nakdong rice. METHODS AND RESULTS: The soil chemistry at each growth stage and the bacterial and fungal population densities were analyzed. Soil DNA was extracted from the samples, and the microbial community structures of the two soils were analyzed by pyrosequencing. No significant differences were observed in the soil chemistry and microbial population density between the two soils. The taxonomic analysis showed that Chloroflexi, Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, and Acidobacteria were present in all soils as the major phyla. Although the source tracking analysis per phylogenetic rank revealed that there were differences in the bacteria between the GM and non-GM soil as well as among the cultivation stages, the GM and non-GM soil were grouped according to the growth stages in the UPGMA dendrogram analysis. CONCLUSION: The difference in bacterial distributions between Nakdong and OsCK1 rice soils at each phylogenetic level detected in microbial community analysis by pyrosequencing may be due to the genetic modification done on GM rice or due to heterogeneity of the soil environment. In order to clarify this, it is necessary to analyze changes in root exudates along with the expression of transgene. A more detailed study involving additional multilateral soil analyses is required.
Lee, Chang Hoon;Kang, Seong Soo;Jung, Ki Youl;Kim, Pil Joo
한국토양비료학회지
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제46권6호
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pp.487-493
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2013
The effects of long-term fertilization on soil biological properties and microbial community structure in the plough layer in a rice paddy soil in southern Korea were investigated in relation to the continuous application of chemical fertilizers (NPK), straw based compost (Compost), combination these two (NPK + Compost) for last 40 years. No fertilization plot (Control) was installed for comparison. Though fertilization significantly improved rice productivity over control, the long-term fertilization of NPK and compost combination was more effective on increasing rice productivity and soil nutrient status than single application of compost or chemical fertilizer. All fertilization treatments had shown significant improvement in soil microbial properties, however, continuous compost fertilization markedly increased soil enzyme and microbial activities as compared to sole chemical fertilization. Results of microbial community structure, evaluated by EL-FAME (ester-linked fatty acid methyl esters) method, revealed big difference among Control, NPK, and Compost. However, both Compost and Compost+NPK treatments belonged to the same cluster after statistical analysis. The combined application of chemical fertilizer and organic amendments could be more rational strategy to improve soil nutrient status and promote soil microbial communities than the single chemical fertilizer or compost application.
Microbial dysbiosis in the gut is associated with human diseases, and variations in mucus alter gut microbiota. Therefore, we explored the effects of mucin on the gut microbiota using a community of 19 synthetic gut microbial species. Cultivation of these species in modified Gifu anaerobic medium (GAM) supplemented with mucin before synthetic community assembly facilitated substantial growth of the Bacteroides, Akkermansia, and Clostridium genera. The results of 16S rRNA microbial relative abundance profiling revealed more of the beneficial microbes Collinsella, Bifidobacterium, Ruminococcus, and Lactobacillus. This increased acetate levels in the community cultivated with, rather than without (control), mucin. We identified differences in predicted cell function and metabolism between microbes cultivated in GAM with and without mucin. Mucin not only changed the composition of the gut microbial community, but also modulated metabolic functions, indicating that it could help to modulate microbial changes associated with human diseases.
It is vital to understand the changing characteristics of interphase microbial communities and interspecies synergism during the fermentation of Chinese liquors. In this study, microbial communities in the three indispensable phases (pit mud, zaopei, and huangshui) of Luzhou-flavored liquor manufacturing pits and their shifts during cellars use were first investigated by polyphasic culture-independent approaches. The archaeal and eubacterial communities in the three phases were quantitatively assessed by combined phospholipid ether lipids/phospholipid fatty acid analysis and fluorescence in situ hybridization. In addition, qualitative information regarding the microbial community was analyzed by PCR-denaturing gradient gel electrophoresis. Results suggested that the interphase microbial community profiles were quite different, and the proportions of specific microbial groups evolved gradually. Anaerobic bacteria and gram-positive bacteria were dominant and their numbers were higher in pit mud ($10^9$ cells/g) than in huangshui ($10^7$ cells/ml) and zaopei ($10^7$ cells/g). Hydrogenotrophic methanogenic archaea were the dominant archaea, and their proportions were virtually unchanged in pit mud (around 65%), whereas they first increased and then decreased in zaopei (59%-82%-47%) and increased with pit age in huangshui (82%-92%). Interactions between microbial communities, especially between eubacteria and methanogens, played a key role in the formation of favorable niches for liquor fermentation. Furthermore, daqu (an essential saccharifying and fermentative agent) and metabolic regulation parameters greatly affected the microbial community.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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