Allyl isothiocyanate (AITC), as a fumigant, plays an important role in soil control of nematodes, soil-borne pathogens, and weeds, but its effects on soil microorganisms are unclear. In this study, the effects of AITC on microbial diversity and community composition of Capsicum annuum L. soil were investigated through Illumina high-throughput sequencing. The results showed that microbial diversity and community structure were significantly influenced by AITC. AITC reduced the diversity of soil bacteria, stimulated the diversity of the soil fungal community, and significantly changed the structure of fungal community. AITC decreased the relative abundance of dominant bacteria Planctomycetes, Acinetobacter, Pseudodeganella, and RB41, but increased that of Lysobacter, Sphingomonas, Pseudomonas, Luteimonas, Pseudoxanthomonas, and Bacillus at the genera level, while for fungi, Trichoderma, Neurospora, and Lasiodiplodia decreased significantly and Aspergillus, Cladosporium, Fusarium, Penicillium, and Saccharomyces were higher than the control. The correlation analysis suggested cellulase had a significant correlation with fungal operational taxonomic units and there was a significant correlation between cellulase and fungal diversity, while catalase, cellulose, sucrase, and urease were the major contributors in the shift of the community structure. Our results will provide useful information for the use of AITC in the assessment of environmental and ecological security.
We examined the relationships among community composition, microbial population, and microbial biomass to determine whether different land use leads to differences in microbial community composition. And also the relationships between soil characteristics and microbial community composition were investigated. There was no difference in pH between uncultivated and cultivated soils, but electrical conductivity, and contents of organic matter, available P and exchangeable cations were greater in the cultivated soil compared to the uncultivated soil. A linear correlation ($r^2=0.557$, n=18, p<0.01) was found between biomass-C estimated with fumigation extraction technique and total amount of fatty acids. An increase of fatty acid methyl esters (FAMEs) for bacteria, actinomycetes, fungi and protozoa was observed in cultivated soil.
Jo, Sung Jun;Kwon, Hyeokpil;Jeong, So-Yeon;Lee, Sang Hyun;Oh, Hyun-Suk;Yi, Taewoo;Lee, Chung-Hak;Kim, Tae Gwan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.26
no.9
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pp.1593-1604
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2016
Recently, bacterial quorum quenching (QQ) has been proven to have potential as an innovative approach for biofouling control in membrane bioreactors (MBRs) for advanced wastewater treatment. Although information regarding the microbial community is crucial for the development of QQ strategies, little information exists on the microbial ecology in QQ-MBRs. In this study, the microbial communities of biofilm were investigated in relation to the effect of QQ on anoxic/oxic MBRs. Two laboratory-scale MBRs were operated with and without QQ-beads (QQ-bacteria entrapped in beads). The transmembrane pressure increase in the QQ-MBRs was delayed by approximately 100-110% compared with conventional- and vacant-MBRs (beads without QQ-bacteria) at 45 kPa. In terms of the microbial community, QQ gradually favored the development of a diverse and even community. QQ had an effect on both the bacterial composition and change rate of the bacterial composition. Proteobacteria and Bacteroidetes were the most dominant phyla in the biofilm, and the average relative composition of Proteobacteria was low in the QQ-MBR. Thiothrix sp. was the dominant bacterium in the biofilm. The relative composition of Thiothrix sp. was low in the QQ-MBR. These findings provide useful information that can inform the development of a new QQ strategy.
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.
Bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum is considered one of the most harmful diseases of pepper plants. Recently, research on plant disease control through the rhizosphere microbiome has been actively conducted. In this study, the relationship with disease occurrence between the neighboring plant confirmed by analyzing the physicochemical properties of the rhizosphere soil and changes in the microbial community. The results confirmed that the microbial community changes significantly depending on the organic matters, P2O5, and clay in the soil. Despite significant differences in microbial communities according to soil composition, Actinobacteriota at the phylum level was higher in healthy plant rhizosphere (mean of relative abundance, D: 8.05 ± 1.13; H: 10.06 ± 1.59). These results suggest that Actinobacteriota may be associated with bacterial wilt disease. In this study, we present basic information for constructing of healthy soil in the future by presenting the major microbial groups that can suppress bacterial wilt.
Chauhan, Puneet Singh;Shagol, Charlotte C.;Yim, Woo-Jong;Tipayno, Sherlyn C.;Kim, Chang-Gi;Sa, Tong-Min
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.44
no.1
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pp.127-145
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2011
Various environmental ecosystems are valuable sources for microbial ecology studies, and their analyses using recently developed molecular ecological approaches have drawn significant attention within the scientific community. Changes in the microbial community structures due to various anthropogenic activities can be evaluated by various culture-independent methods e.g. ARISA, DGGE, SSCP, T-RFLP, clone library, pyrosequencing, etc. Direct amplification of total community DNA and amplification of most conserved region (16S rRNA) are common initial steps, followed by either fingerprinting or sequencing analysis. Fingerprinting methods are relatively quicker than sequencing analysis in evaluating the changes in the microbial community. Being an efficient, sensitive and time- and cost effective method, T-RFLP is regularly used by many researchers to access the microbial diversity. Among various fingerprinting methods T-RFLP became an important tool in studying the microbial community structure because of its sensitivity and reproducibility. In this present review, we will discuss the important developments in T-RFLP methodology to distinguish the total microbial diversity and community composition in the various ecosystems.
Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are widespread soil endophytic fungi, forming mutualistic relationships with the vast majority of land plants. Biochar (BC) has been reported to improve soil fertility and promote plant growth. However, limited studies are available concerning the combined effects of AMF and BC on soil community structure and plant growth. In this work, a pot experiment was designed to investigate the effects of AMF and BC on the rhizosphere microbial community of Allium fistulosum L. Using Illumina high-throughput sequencing, we showed that inoculation of AMF and BC had a significant impact on soil microbial community composition, diversity, and versatility. Increases were observed in both plant growth (the plant height by 8.6%, shoot fresh weight by 12.1%) and root morphological traits (average diameter by 20.5%). The phylogenetic tree also showed differences in the fungal community composition in A. fistulosum. In addition, Linear discriminant analysis (LDA) effect size (LEfSe) analysis revealed that 16 biomarkers were detected in the control (CK) and AMF treatment, while only 3 were detected in the AMF + BC treatment. Molecular ecological network analysis showed that the AMF + BC treatment group had a more complex network of fungal communities, as evidenced by higher average connectivity. The functional composition spectrum showed significant differences in the functional distribution of soil microbial communities among different fungal genera. The structural equation model (SEM) confirmed that AMF could improve the microbial multifunctionality by regulating the rhizosphere fungal diversity and soil properties. Our findings provide new information on the effects of AMF and biochar on plants and soil microbial communities.
Xueqin Xu;Qianqian Wang;Longyan Yang;Zhiyan Chen;Yun Zhou;Hui Feng;Peng Zhang;Jie Wang
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.34
no.8
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pp.1727-1737
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2024
The quality of tobacco is directly affected by macromolecular content, fermentation is an effective method to improve biochemical properties. In this study, we utilized CBHA (cellobiohydrolase A) glycosylase, which was expressed by Pichia pastoris, as an additive for fermentation. The contents of main chemical components of tobacco leaves after fermentation were determined, and the changes of microbial community structure and abundance in tobacco leaves during fermentation were analyzed. The relationship between chemical composition and changes in microbial composition was investigated, and the function of bacteria and fungi in fermentation was predicted to identify possible metabolic pathways. After 48 h of CBHA fermentation, the contents of starch, cellulose and total nitrogen in tobacco leaf decreased by 17.60%, 28.91% and 16.05%, respectively. The microbial community structure changed significantly, with Aspergillus abundance decreasing significantly, while Filobasidum, Cladosporium, Bullera, Komagataella, etc., increased in CBHA treated group. Soluble sugar was most affected by microbial community in tobacco leaves, which was negatively correlated with starch, cellulose and total nitrogen. During the fermentation process, the relative abundance of metabolism-related functional genes increased, and the expressions of cellulase and endopeptidase also increased. The results showed that the changes of bacterial community and dominant microbial community on tobacco leaves affected the content of chemical components in tobacco leaves, and adding CBHA for fermentation had a positive effect on improving the quality of tobacco leaves.
Soil samples were collected from new-developed wetland soil ecosystem of Tamarix chinesis plantation in Chinese Yellow River Delta in different months of 2003. Soil characteristics, temporal change and spatial distribution of microbial community composition and their relationship with nitrogen turnover and circling were investigated in order to analyze and characterize the role of microbial diversity and functioning in the specific soil ecosystem. The result showed that the total population of microbial community in the studied soil was considerably low, compared with common natural ecosystem. The amount of microorganism followed as the order: bacteria> actinomycetes>fungi. Amount of actinomycetes were higher by far than that of fungi. Microbial population remarkably varied in different months. Microbial population of three species in top horizon was corrected to that in deep horizon. Obvious rhizosphere effect was observed and microbial population was significantly higher in rhizosphere than other soils due to vegetation growth, root exudation, and cumulative dead fine roots. Our results demonstrate that microbial diversity is low, while is dominated by specific community in the wetland ecosystem of Tamarix chinesi.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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