• 제목/요약/키워드: microbial succession

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북극 스발바르 군도 중앙로벤 빙하 해안 지역의 토양 시료 내 메타지놈 기반 미생물 군집분석 (Microbial Community of the Arctic Soil from the Glacier Foreland of Midtre Lovénbreen in Svalbard by Metagenome Analysis)

  • 석윤지;송은지;차인태;이현진;노성운;정지영;이유경;남영도;서명지
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제44권2호
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    • pp.171-179
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    • 2016
  • 최근 빙하의 융해로 인해 빙하 해안지역에 다양한 토양 미생물과 초목들이 드러나고있다. 본 연구에서는 북극 스발바르 군도 중앙로벤 빙하 해안 지역으로부터 Ion Torrent Personal Genome Machine(PGM)을 활용한 메타지놈 분석을 통해 세균(bacteria), 고균(archaea), 및 진핵생물(eukaryotes)를 포함하는 다양한 미생물 군집을 분석하였다. 연구에 사용된 토양시료는 빙하 후퇴에 따른 토양의 노출 시기에 따라 2개 지역(ML4 및 ML7)으로부터 수집하였다. ML4 및 ML7 시료의 메타지놈 염기서열을 기반으로 총 2,798,108 및 1,691,859 reads가 각각 미생물 군집 분석에 활용되었다. Domain (계) 수준에서 미생물 군집의 상대 빈도를 분석한 결과 2개 시료 모두 세균(86−87%)이 높은 반면 고균과 진핵생물은 1% 미만으로 존재하는 것으로 나타났다. 또한 약 12%의 염기서열은 기존에 분류되지 않은(unclassified) 서열로 분석되었다. 세균의 경우 Proteobacteria(40.3% for ML4 and 43.3% for ML7)와 Actinobacteria(22.9% and 24.9%)가 우점하는 것으로 분석되었다. 고균의 경우에는 Euryarchaeota(84.4% and 81.1%) 및 Crenarchaeota(10.6% and 13.1%), 그리고 진핵생물의 경우에는 Ascomycota(33.8% and 45.0%)가 우점하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 Ion Torrent PGM 플랫폼을 활용한 메타지놈 분석이 북극의 중앙로벤 빙하 해안 지역의 전체 미생물 군집 구조를 파악하는데 충분히 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

참나무 톱밥을 이용한 표고 지면재배 과정의 주요 미생물 군집 분석 (Microbial community structures in the ground bed cultivation of Lentinula edodes using oak sawdust)

  • 신지혜;윤서연;남지현;구창덕;이동훈
    • 미생물학회지
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    • 제51권3호
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    • pp.221-230
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    • 2015
  • 톱밥발효를 이용한 표고버섯의 지면재배방법은 적은 노동력을 소요하고 표고의 생산력을 증대시킬 수 있는 방법이다. 이 방법은 미생물에 의한 참나무 톱밥의 발효과정과 표고균사를 접종하고 생장시키는 과정의 두 단계로 나누어진다. 본 연구에서는 참나무 톱밥을 이용한 표고 지면재배과정의 각 단계에서 우점하는 주요 미생물을 확인하고 효율적인 표고버섯 재배를 위한 정보를 제공하고자 하였다. 발효과정이 진행되며 온도가 상승함에 따라 톱밥의 고온 세균의 비율은 10%에서 80%까지 증가하여 중온성 세균에서 고온성 세균으로 군집의 천이가 확인되었다. 16S rRNA 유전자를 이용한 T-RFLP 방법과 염기서열 분석 방법으로 참나무 톱밥 지면재배과정의 단계별 미생물 군집의 변화를 확인했다. 발효 전 참나무 톱밥시료에서는 중온성 세균인 Enterobacteriaceae 과의 세균이 우점(100%)하였고, 발효가 진행되며 Amycolatopsis (49.0%), Saccharopolyspora (26.5%) 등의 고온성 방선균으로 미생물 군집의 천이가 발생되었다. 특히, Amycolatopsis 속이 최고온도가 유지되는 발효과정 중에도 항상 우점한 결과를 고려하면 발효를 주도하는 미생물이라고 생각된다. 균사생장시기에서는 저온성 세균인 Leuconostoc이 우점(75.0%)하였다. 표고 균사의 활발한 성장을 위해서는 참나무 톱밥의 발효과정이 매우 중요하기 때문에 발효과정에서 우점한 고온성 방선균인 Amycolatopsis 속에 관한 다양한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

Diversity of bacterial community during ensiling and subsequent exposure to air in whole-plant maize silage

  • Hu, Zongfu;Chang, Jie;Yu, Jianhua;Li, Shuguo;Niu, Huaxin
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제31권9호
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    • pp.1464-1473
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    • 2018
  • Objective: To describe in-depth sequencing, the bacterial community diversity and its succession during ensiling of whole-plant maize and subsequent exposure to air. Methods: The microbial community dynamics of fermented whole-plant maize for 60 days (sampled on day 5, 10, 20, 40, 60) and subsequent aerobic exposure (sampled on day 63 after exposure to air for 3 days) were explored using Illumina Miseq sequence platform. Results: A total of 227,220 effective reads were obtained. At the genus level, there were 12 genera with relative abundance >1%, Lactobacillus, Klebsiella, Sporolactobacillus, Norank-c-cyanobacteria, Pantoea, Pediococcus, Rahnella, Sphingomonas, Serratia, Chryseobacterium, Sphingobacterium, and Lactococcus. Lactobacillus consistently dominated the bacterial communities with relative abundance from 49.56% to 64.17% during the ensiling process. Klebsiella was also an important succession bacterium with a decrease tendency from 15.20% to 6.41% during the ensiling process. The genus Sporolactobacillus appeared in late-ensiling stages with 7.70% abundance on day 40 and 5.32% on day 60. After aerobic exposure, the Lactobacillus decreased its abundance from 63.2% on day 60 to 45.03% on d 63, and Klebsiella from 5.51% to 5.64%, while Sporolactobacillus greatly increased its abundance to 28.15%. These bacterial genera belong to 5 phyla: Firmicutes (relative abundance: 56.38% to 78.43%) was dominant, others were Proteobacteria, Bacteroidetes, Cyanobacteria, and Actinobacteria. The bacterial communities clearly clustered into early-ensiling (d 5), medium-ensiling (d 10, d 20), late-ensiling (d 40, d 60), and aerobic exposure (d 63) clusters, with early- and late-ensiling communities more like each other than to the aerobic exposure communities. Conclusion: High-throughput sequencing based on 16S rRNA genes proved to be a useful method to explore bacterial communities of silage. The results indicated that the bacterial communities varied during fermentation and more dramatically during aerobic exposure. The study is valuable for understanding the mechanism of population change and the relationship between bacteria and ensilage characteristics.

Fermentation Characteristics and Lactic Acid Bacteria Succession of Total Mixed Ration Silages Formulated with Peach Pomace

  • Hu, Xiaodong;Hao, Wei;Wang, Huili;Ning, Tingting;Zheng, Mingli;Xu, Chuncheng
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제28권4호
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    • pp.502-510
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    • 2015
  • The objective of this study was to assess the use of peach pomace in total mixed ration (TMR) silages and clarify the differences in aerobic stability between TMR and TMR silages caused by lactic acid bacteria (LAB). The TMR were prepared using peach pomace, alfalfa hay or Leymus chinensis hay, maize meal, soybean meal, cotton meal, limestone, a vitamin-mineral supplement, and salt in a ratio of 6.0:34.0:44.4:7.0:5.0:2.5:1.0:0.1 on a dry matter (DM) basis. Fermentation quality, microbial composition, and the predominant LAB were examined during ensiling and aerobic deterioration. The results indicated that the TMR silages with peach pomace were well fermented, with low pH and high lactic acid concentrations. The aerobic stability of TMR silages were significantly higher than that of TMR. Compared with TMR silages with alfalfa hay, TMR silage with Leymus chinensis hay was much more prone to deterioration. Although the dominant LAB were not identical in TMR, the same dominant species, Lactobacillus buchneri and Pediococcus acidilactici, were found in both types of TMR silages after 56 d of ensiling, and they may play an important role in the aerobic stability of TMR silages.

Culture-Independent Analysis of Microbial Succession During Composting of Swine Slurry and Mushroom Cultural Wastes

  • Cho, Kye-Man;Lee, Sun-Mi;Math, Renukaradhya K.;Islam, Shah Md. Asraful;Kambiranda, Devaiah M.;Kim, Jong-Min;Yun, Myoung-Geun;Cho, Ji-Joong;Kim, Jong-Ok;Lee, Young-Han;Kim, Hoon;Yun, Han-Dae
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제18권12호
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    • pp.1874-1883
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    • 2008
  • Bacterial diversity and the composition of individual communities during the composting process of swine and mushroom cultural wastes in a field-scale composter (Hazaka system) were examined using a PCR-based approach. The composting process was divided into six stages based on recorded temperature changes. Phylogenetic analysis of eighty 16S rRNA sequences from uncultured composting bacterial groups revealed the presence of representatives from three divisions, including plant pathogenic bacteria, high-molecule-degrading bacteria and spore-forming bacteria. The plant pathogen A. tumefaciens gradually decreased in abundance during the composting process and eventually disappeared during the thermophilic and cooling stage. A bacterium homologous to Bacillus humi first appeared at the early thermophilic stage and was established at the intermediate thermophilic, post-thermophilic, and cooling stages. It was not possible to isolate the B. humi during any of the stages using general culture techniques.

온도를 달리한 누룩 발효 기간별 배양 유산균 변화 및 분리 유산균들의 효소 활성 (Change in the composition and enzyme activity of culturable lactic acid bacteria in Nuruk during fermentation at different temperatures)

  • 남강;이남근;염은지;김용식;김대혁;여수환;정용섭
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.920-925
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    • 2015
  • 발효 온도를 달리한 전통방식으로 제조된 두 가지 형태(TN-A와 TN-B)의 누룩들로부터 발효 기간별 배양된 유산균 총균수, 유산균 종들의 변화 및 분리된 유산균들의 효소활성을 비교하였다. TN-A의 유산균 총균수는 $10^4{\sim}10^5$ log CFU/mL로 발효 3일차부터 발효 기간에 관계없이 유지되었고, TN-B에서는 발효 6일차까지 $10^2$ log CFU/mL로 유지되다가 6일차 이후 유산균이 검출되지 않는 특징을 보였다. 유산균 종들의 변화에 있어서, TN-A는 발효 3일차에 우점종 유산균으로 나타난P. pentosaceus 종이 발효 종료 시점이 30일차 까지 우점하고 있음을 확인할 수 있었고, TN-B는 발효 3일차와 6일차에 각각 P. pentosaceus와 E. hirea로 나타나 유산균이 검출된 발효 기간까지 TN-A 보다는 많은 변화를 보였다. TN-A와 TN-B으로부터 분리된 유산균들의 효소 활성은 단백질분해효소와 당화효소 활성을 분석하였다. 단백질분해효소평가는 티로신 생성량으로, 당화효소 활성은 아밀로스 분해에 따른 아밀로스 잔여 함량으로 평가한 결과, 분리된 유산균(9종)들은 0.49~0.89 mg/mL의 티로신 생성 범위의 단백질분해 활성과 0.64~0.79 mg/mL의 아밀로스 분해 활성 범위를 보였고, 유산균들 중 가장 높은 단백질분해효소와 당화효소 활성을 보이는 균주는 각각 P. acidilactici와 L. sakei로 확인되었다. 이상의 결과들은 온도를 달리하여 전통적인 방법으로 누룩을 제조하였을 시 누룩 내에 유산균들을 조절할 수 있음을 시사한다. 이를 토대로 향후 많은 연구들이 진행된다면, 누룩관련 제품에 유산균들에 의해 만들어지는 산미와 풍미를 향상 시킬 수 있는 전통적인 누룩제조가 가능할 것으로 판단된다.

아황산 및 당 내성을 가진 토착형 Saccharomyces cerevisiae 효모에 의한 캠벨얼리 포도주의 발효 특성 (Fermentation characteristics of Campbell Early wine by indigenous Saccharomyces cerevisiae yeasts with resistance to potassium metabisulfite and a high sugar concentration)

  • 김미선;여수환;박희동
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.744-750
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    • 2013
  • 우리나라 캠벨얼리 포도주의 발효 중 효모 천이단계에서 분리된 아황산 및 당 내성 토착형 효모 균주 S. cerevisiae S13과 D8 균주를 이용하여 캠벨얼리 포도주를 발효하여 그 특성을 산업용 포도주 효모 W-3 균주와 비교하였다. 토착형 효모 두 균주는 초기 발효 중 알코올 생성이 다소 지연되었으나 발효 4~5일 후부터 알코올의 생성량이 대조균주의 경우보다 높아졌다. 발효 종료 후 S13 포도주는 12.6%, D8 포도주는 13.2%로서 대조균주 W-3 포도주의 12.0%보다 높은 알코올 함량을 나타내었다. 발효 후 제성한 적포도주의 잔존 가용성 고형분의 함량, pH 등에는 큰 차이가 없었지만 S13 포도주와 D8 포도주는 총산 및 malic acid, lactic acid 함량이 높게 나타났다. 특히 lactic acid 함량에 있어서 W-3 포도주에 비하여 S13 포도주는 8.9배, D8 포도주는 약 6.0배의 높은 수준을 나타내었다. 토착형 효모 포도주는 W-3 포도주보다 아세트알데히드 함량이 다소 높았으나 매우 낮은 메탄올 함량을 나타내어 W-3 포도주의 72%, 식품공전상 기준치의 약 11% 수준을 나타내었다. n-Propanol과 iso-amyl alcohol의 함량에는 W-3 포도주와 큰 차이가 없었으나iso-butanol의 함량이 W-3 포도주보다 다소 낮게 나타났다. 관능검사 결과 토착형 효모 포도주는 색, 향, 맛, 전반적 기호도에서 모두 W-3 포도주에 비하여 높은 점수를 얻었으며 특히 색에 있어서는 D8 포도주가 3.66점, 향에 있어서는 S13 포도주가 3.42점으로서 W-3 포도주의 색 3.08, 향 2.92보다 매우 높은 점수를 얻었다.