• 한국환경과학회지
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• 제30권5호
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• pp.379-389
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• 2021

Soil microorganism activity in an agricultural field is affected by various factors including climate conditions, soil chemical properties, and crop cultivation. In this study, we elucidate the correlation between microorganism activity and agricultural environment factors using the dehydrogenase activity (DHA) value, which is one of the indicators of soil microbial activity. As a result, the various factors noted above were related to the DHA value. Annual rainfall, soil Mg2+, bacterial and fungal diversities, types of crops, developmental stages, seasons, and cultivation status were highly correlated with the DHA value. Furthermore, next-generation sequencing (NGS) analysis was used to identify that the type of crop affected soil microbial compositions of both bacteria and fungi. Soil used for soybean cultivation showed the highest relative abundance for Verrucomicrobia, Planctomycetes, and Acidobacteria but Actinobacteria and Firmicutes had the lowest relative abundance. In the case of soil used for potato cultivation, Actinobacteria had the highest relative abundance but Proteobacteria had the lowest relative abundance. Armatimonadetes showed the highest relative abundance in soil used for cabbage cultivation. Among the fungal communities, Mortierellomycota had the highest relative abundance for soybean cultivation but the lowest relative abundance for cabbage cultivation; further, Rozellomycota, Chytridiomycota, and Cercozoa had the highest relative abundance for cabbage cultivation. Basidiomycota had the highest relative abundance for potato cultivation but the lowest relative abundance for soybean cultivation.

• 대한한의학회지
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• 제44권1호
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• pp.38-55
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• 2023

Objectives: The purpose of this study was to provide direction for future research in the field of Korean medicine by analyzing microbiome based technologies emerging as a new diagnostic and treatment paradigm. Methods: To achieve the purpose of the study intellectual property data was used. After establishing citation network from registered microbiome-related US patents, citation network was analyzed by knowledge persistence-based main path approach to understanding technological trajectories. Furthermore, community detection algorithms were used to quantitatively identifying specific technological domain in a particular time period. Results: Results shows that early technologies in livestock industry contribute most to the recent patents. Knowledge in the patents flow through the path of food and beverage technological domain, and finally are inherited to the recent development of diagnosis, treatment and prevention technic. Conclusions: This study indicate that developing diagnostic tools which can link the composition of microbiome to specific diseases should be given high priority. Researches should lead to novel therapeutic strategies. Specifically, improving reliability of pattern identification and finding effective therapeutic compositions based on principles of Korean medicine is necessary.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권2호
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• pp.219-227
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• 2023

Lettuce is one of the most consumed vegetables worldwide. However, it has potential risks associated with pathogenic bacterial contamination because it is usually consumed raw. In this study, we investigated the changes in the bacterial community on lettuce (Lactuca sativa L.) in Chungcheong-do, South Korea, and the prevalence of foodborne pathogens on lettuce in different seasons using 16S rRNA gene-based sequencing. Our data revealed that the Shannon diversity index showed the same tendency in term of the number of OTUs, with the index being greatest for summer samples in comparison to other seasons. Moreover, the microbial communities were significantly different between the four seasons. The relative abundance of Actinobacteriota varied according to the season. Family Micrococcaceae was most dominant in all samples except summer, and Rhizobiaceae was predominant in the microbiome of the summer sample. At the genus level, the relative abundance of Bacillus was greatest in spring samples, whereas Pseudomonas was greatest in winter samples. Potential pathogens, such as Staphylococcus and Clostridium, were detected with low relative abundance in all lettuce samples. We also performed metagenome shotgun sequencing analysis on the selected summer and winter samples, which were expected to be contaminated with foodborne pathogens, to support 16S rRNA gene-based sequencing dataset. Moreover, we could detect seasonal biomarkers and microbial association networks of microbiota on lettuce samples. Our results suggest that seasonal characteristics of lettuce microbial communities, which include diverse potential pathogens, can be used as basic data for food safety management to predict and prevent future outbreaks.

• 생명과학회지
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• 제33권7호
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• pp.565-573
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• 2023

숙주 동물과 동물의 장내 미생물의 건강 또는 생산성에 대한 연구결과를 미루어 볼 때, 가축 동물의 장내 미생물에 대한 연구는 매우 중요하다. 본 연구는 국내에서 사육되는 젖소 중 홀스타인 종과 저지종 젖소의 장내 미생물을 분석하고 차세대 염기서열 분석을 통해 젖소 종에 따른 장내 미생물 군집 구조의 차이를 규명하고자 하였다. 젖소의 원유 생산과 관련있는 것으로 알려진 종 풍부도와 종 다양성 지수 분석 결과 대부분의 풍부도 및 다양성 지수가 홀스타인 종 보다 저지 종에서 유의한 수준으로 높은 것으로 나타났으나, 종 간의 계통학적 거리를 합산하여 산출되는 phylogenetic diversity 지수는 낮은 것으로 나타났다. 미생물 분포 분석 결과 홀스타인과 저지 종의 두 집단 장내 미생물 군집 구조가 다른 것으로 나타났다. 두 종의 젖소에서 과(family) 수준의 다양한 장내 미생물간의 분포에 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 특히 저지 종의 장내 미생물은 다양한 미생물 분포 사이에 매우 유의한 수준의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 두 종의 젖소 장내 미생물 구조에 차이가 있는지 확인하기 위해 beta-diversity 분석을 수행하였으며, PCoA 분석과 UPGMA clustering 분석 결과 두 그룹의 cluster가 명확히 분리되는 것을 시각적으로 확인하였으며, PERMANOVA 분석 결과 두 종의 장내 미생물 군집 구조가 통계적으로 매우 유의한 수준의 차이가 있는 것으로 나타났다. 두 젖소 종의 장내 미생물 군집 구조 차이에 기여하는 미생물을 확인하기 위해 LEfSe 분석을 수행하였으며, 그 결과 Firmicutes, Bacilli, Moraxellaceae, Pseudomonadales 등의 상대적인 미생물 분포 차이가 두 그룹간 장내 미생물 군집 구조 차이에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권4호
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• pp.389-395
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• 2012

배양 비의존적 미생물 군집분석법의 하나로 활발하게 이용되고 있는 T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) 분석과 실험동물을 이용한 생균제의 장관 정착 평가를 시도해 보았다. 장관 정착 평가를 위한 생균제는 cinnamoyl esterase 활성 보유 유산균을 발효 침채류로부터 분리하였고, 16S ribosomal RNA 유전자 염기서열 분석을 통해 동정하였다. 분리 균주 중, cinnamoyl esterase에 의한 chlorogenic acid 분해활성이 높고, 내산성 및 담즙산 내성의 평가 결과가 우수한 Lactobacillus plantarum KK3 균주를 생균제로 선정하였다. 배양 후, 냉동건조하여 제조한 생균제를 생쥐에게 투여한 다음, T-RFLP 분석을 이용하여 생쥐 분변의 미생물상을 모니터링하였다. 생균제 투여에 따라 검출되기 시작한 L. plantarum의 T-RF가 투여 중지 후 24일까지 지속됨을 확인하여 T-RFLP 분석법이 생균제로 사용한 L. plantarum의 장관 정착 평가에 유용한 것으로 나타났다. 생균제 투여 전 생쥐의 분변에서 검출되지 않았던 cinnamoyl esterase 활성 보유 L. plantarum이 투여 중지 후 24일차 분변에서 배양법으로 검출되어 L. plantarum KK3 균주의 생쥐 장관 정착이 확인되었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제65권1호
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• pp.132-148
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• 2023

Ruminants are the main contributors to methane (CH₄), a greenhouse gas emitted by livestock, which leads to global warming. In addition, animals experience heat stress (HS) when exposed to high ambient temperatures. Organic trace minerals are commonly used to prevent the adverse effects of HS in ruminants; however, little is known about the role of these minerals in reducing enteric methane emissions. Hence, this study aimed to investigate the influence of dietary organic trace minerals on rumen fermentation characteristics, enteric methane emissions, and the composition of rumen bacteria and methanogens in heat-stressed dairy steers. Holstein (n=3) and Jersey (n=3) steers were kept separately within a 3×3 Latin square design, and the animals were exposed to HS conditions (Temperature-Humidity Index [THI], 82.79 ± 1.10). For each experiment, the treatments included a Control (Con) consisting of only basal total mixed rations (TMR), National Research Council (NRC) recommended mineral supplementation group (NM; TMR + [Se 0.1 ppm + Zn 30 ppm + Cu 10 ppm]/kg dry matter), and higher concentration of mineral supplementation group (HM; basal TMR + [Se 3.5 ppm + Zn 350 ppm + Cu 28 ppm]/kg dry matter). Higher concentrations of trace mineral supplementation had no influence on methane emissions and rumen bacterial and methanogen communities regardless of breed (p > 0.05). Holstein steers had higher ruminal pH and lower total volatile fatty acid (VFA) concentrations than Jersey steers (p < 0.05). Methane production (g/d) and yield (g/kg dry matter intake) were higher in Jersey steers than in Holstein steers (p < 0.05). The relative abundances of Methanosarcina and Methanobrevibacter olleyae were significantly higher in Holstein steers than in Jersey steers (p < 0.05). Overall, dietary organic trace minerals have no influence on enteric methane emissions in heat-stressed dairy steers; however, breed can influence it through selective alteration of the rumen methanogen community.

• 한국유기농업학회지
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• 제27권4호
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• pp.479-499
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• 2019

본 연구는 제주지역 무 주산지에서 재배 방법(유기 vs. 관행)과 토양 종류(화산회토 vs. 비화산회토)에 따른 토양의 화학적 특성, 미생물 활성 그리고 미생물 군집 조성을 분석하고 요인간 연관성을 구명하기 위하여 수행하였다. 전반적으로 유기와 관행의 재배 방식에 따른 토양 화학성은 처리간 뚜렷한 경향을 보이지는 않았으나 토양 미생물체량, 효소 활성, 종 풍부도와 다양성 그리고 미생물 군집 분포 등은 유의한 차이를 보였다. 반면에 토양 종류에 따른 화학성과 미생물 군집 분포 등 미생물학적 특성은 뚜렷한 차이를 보였다. 특히 유기재배 토양에서 관행 대비 토양의 세균, 방선균 및 사상균 그리고 미생물체량이 증가하였으며, Org-NA 토양에서 탈수소효소 활성, 종 풍부도(Chao 1) 그리고 종 다양성(Phyrogenetic diversity) 지수가 가장 높았다. 무 재배 토양에 분포하고 있는 주요 세균 문은 Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi, Firmicutes 그리고 Actinobacteria 등 5종이었으며 재배 방법 및 토양 종류에 관계없이 Proteobacteria 문이 화산회토에서 25.9%, 비화산회토에서 21.9~24.9%로 가장 높은 분포를 보였다. 그리고 대체로 화산회토와 비화산회토 토양 종류별로 유사한 군집 조성을 보였으며, 화산회토에서는 재배 방법별 주요 문의 군집 조성은 큰 차이가 없었으나 비화산회토에서는 차이를 보였다. 특히, Firmicutes는 Org-NA 토양에서 21.0%, Acidobacteria는 Con-A에서 21.6%로 가장 높은 분포를 보였는데 대체로 화산회토와 관행재배 토양에서 높은 경향을 보였다. 또한 재배 방법 및 토양 종류별 미생물 군집을 대표하는 바이오마커를 찾기 위하여 LEfSe 분석을 실시한 결과, Firmicutes 문의 분포가 비화산회토와 유기재배 토양에서 유의하게 증가하였다. 그리고 토양 화학성 중에서 총유기탄소 함량, 유효인산 그리고 치환성칼륨 함량은 Firmicutes 등 주요 세균 문과 유의한 상관관계를 보였다.

• 미생물학회지
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• 제55권3호
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• pp.268-273
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• 2019

장 내에 존재하는 microbiome은 생활환경, 나이와 섭취하는 음식물에 따라 변하게 된다. 본논문에서는 모유를 섭취한 영아와 분유를 섭취한 영아들에 대한 장내미생물 군집의 변화를 비교하였다. 미생물의 군집변화를 차세대 염기서열 분석기법을 이용하여 분석하였으며 총 80개의 영아 분변을 통해 미생물 군집변화를 확인하였다. 모유그룹(BIG)과 분유그룹(FIG-A, FIG-B, FIG-C)간의 장내세균의 군집을 비교한 결과 BIG에서는 Actinobacteria 문이 전체 군집의 $74.22{\pm}3.48%$로 우점을 차지하였다. 분유그룹의 Actinobacteria 문을 비교하였을 때 FIG-A는 $73.46{\pm}4.12%$였지만 FIG-B와 FIG-C는 $66.52{\pm}5.80%$와 $68.88{\pm}4.33%$로 BIG와 FIG-A에 비해 낮은 비율을 보였다. 속(genus) 수준에서 살펴보면 Bifidobacterium이 전체 미생물군집에서 가장 높은 비율로 분포하고 있었으며 BIG가 $73.09{\pm}2.31%$로 가장 높았고 FIG-A, FIG-B 및 FIG-C는 각각 $72.25{\pm}4.93%$, $63.81{\pm}6.05%$ 및 $67.42{\pm}5.36%$를 차지하였다. Bifidobacterium 종의 경우 모든 그룹에서 Bifidobacterium longum이 우점을 차지하고 있었으며 BIG와 FIG-A가 전체 군집의 $68.77{\pm}6.07%$와 $66.85{\pm}5.80%$를 차지하였다. 이에 반해 FIG-B와 FIG-C는 각각 $58.94{\pm}6.20%$와 $61.86{\pm}5.31%$로 BIG와 FIG-A보다 낮은 비율로 분포하는 것을 분석하였다. FIG-A가 섭취한 분유는 Bifidobacterium의 선택적 증식이 우수하다고 알려진 갈락토올리고당, 갈락토실락토스, 시너지올리고당, 비피도올리고 및 장내균총개선소재를 혼합한 5-Bifidus factor 복합물이 포함되어 있다. 이와 같은 5-Bifidus factor라는 유산균에 대한 증식능이 우수한 프리바이오틱스를 혼합하였기 때문에 모유를 섭취한 영아의 장내에 존재하는 Bifidobacterium 속의 군집과 유사하게 나타난 것으로 판단된다.