The Detection and a Quantitative Evaluation of Viable but Non-Culturable Soil Bacteria Using a Modified Direct Viable Count Method

변형된 DVC법을 이용한 난배양성 토양세균의 검출 및 정량적 평가

  • 황경숙 (목원대학교 생명과학부 미생물학과) ;
  • 양희찬 (목원대학교 생명과학부 미생물학과) ;
  • 염곡효 (좌하대학 농학부 응용생물과학과)
  • Published : 2003.09.01

Abstract

This study was performed to analyze quantitatively the number of living bacteria in forest soil samples collected from Mt. Keryong using improved direct viable count (DVC) and plate count (PC) methods. The number of living bacteria by DVC comprised 18~44% of the total direct count (TDC), whereas the number of living bacteria by PC was less than 1% of TDC. These results showed that viable but non-culturable (VBNC) bacteria existed in the soil with high percentages. Besides, DVC was proved to make it possible to make a quantitative detection of the VBNC bacteria. On the other hand, upon measuring the value from the conventional nutrient broth (NB) and $10^{-2}$ folded diluted nutrient broth (DNB), the values from the DNB showed 5 to 10 times higher than those from the conventional NB medium. These results indicate that oligotrophic bacterial groups, which could multiply in the low nutrient broth, abundantly exist in the soil ecosystem. It would also be possible to apply this kind of method to other substrate to make a quantitative detection of soil bacterial groups.

형광현미경을 이용한 기존의 직접생균수측정(DVC)법을 변형하여 산림토양의 각 층위에 분포하는 난배양성 토양세균의 정량적 평가를 시도하였다. 기존의 방법에서 사용된 DNA합성저해제(nalidixic acid; 100${\mu}g$/ml, pipemidic acid; 50 ${\mu}g$/ml, piromidic acid; 50 ${\mu}g$/ml)보다 5배 높은 농도를 사용한 결과 토양세균 군집의 세포분열이 배양24시간까지 분히 억제되어 기존의 DVC법보다 10배 이상 높은 계수치를 얻었다. 토양시료를 제균수로 원심 세척한 경우 DVC는 전균수(TDC)의 약 I% 미만을 나타내어 첨가된 기질의 이용능을 정확히 판정할 수 있었다. 형광현미경을 이용하여 DVC법에 의해 검출된 생균수는 전균수의 18-44%를 나타내었고, 평판법(PC)에 의해 계수된 생균수는 전균수의 1% 미만을 나타내어 DVC법이 평판법에 비해 100-2000배 이상 높은 계수치를 나타내었다. 이는 평판법으로는 배양할 수 없는 난배양성(VBNC)세균이 토양 내에 다수 존재해 있음으로 판단되었고, DVC법에 의해 난배양성 토양세균을 정량적으로 검출할 수 있는 가능성이 확인되었다. 영양기질로써 통상농도의 NB배지와 NB를 $10^{-2}$로 희석한 DNB배지를 사용하여 DVC법과 평판법에 의한 계수 결과를 비교한 결과 모든 시료에서 DNB배지에서의 생균수는 NB배지보다 5~10배 이상 높은 값을 나타내어 산림토양의 각 층위에 저영양세균(oligotrophic bacteria)이 다수 분포해 있음으로 추정되었다.

Keywords

References

  1. 한국 미생물학회지 v.21 유기영양분 농도에 따른 토양세균의 증식양상과 통성 및 편성 저영양세균의 분리 황경숙;유승헌
  2. Can. J. Microbiol. v.23 Isolation and distribution of oligotrophic marine bacteria Akagi,Y.;N.Taga;N.Simidu https://doi.org/10.1139/m77-146
  3. Microbiol. v.144 The viable but nonculturable phenomenon explained Bloomfield,S.F.;G.S.A.B.Stewart;C.E.R.Dodd;I.R.Booth;E.G.M.Power https://doi.org/10.1099/00221287-144-1-1
  4. Appl. Environ. Microbiol. v.57 Viable but nonculturable bacteria in drinking water Byrd,J.J.;H.S.Xu;R.R.Colwell
  5. Biotechnol. v.3 Viable bot non-culturable Vibrio cholera and related pathogens in the environment: Implications for release of genetically engineered microorganisms Colwell,R.R.;P.R.Brayton;D.J.Grimes;D.B.Roszak;S.A.Huq;L.M.Palmer https://doi.org/10.1038/nbt0985-817
  6. Soil. Sci. Plant Nutr. v.30 Microbial biomass in paddy soil, I. Microbial biomass calculated from direct count using fluorescent microscope Hasebe,J.E.;S.Kanazawa;Y.Takai https://doi.org/10.1080/00380768.1984.10434681
  7. Rep. Inst. Agric. Res. v.27 Plate count of bacteria in soil on a diluted nutrient broth as a culture medirm Hattori,T.
  8. Arch. Hydrobiol. v.12 A new method for enumeration of oligotrophic bacteria in lake water Ishida,Y.;H.Kadota
  9. Arch. Hydrobiol. v.102 An improved direct viable count method for aquatic bacteria Kogure,K.;U.Simidu;N.Taga
  10. Appl. Environ. Microbial v.53 Correlation of direct viable counts with heterotrophic activity for marine bacteria Kogure,K.;U.Simidu.;N.Taga;R.R.Colwell
  11. Soil. Sci. v.55 Qualitative studies of soil microorganisms. V.Nutritional requirements of the predominant flora Lochhead,A.G.;F.E.Chase https://doi.org/10.1097/00010694-194302000-00007
  12. Soil. Biol. Biochem. v.15 Oligotrophic Bacteria on organic debris and plant roots in a paddy field soil Ohta,H.;T.Hattori https://doi.org/10.1016/0038-0717(83)90111-6
  13. Limnol. Oceanogr. v.25 The use of DAPI for identifying and counting aquatic microflora Porter,K.G.;Y.S.Feig https://doi.org/10.4319/lo.1980.25.5.0943
  14. Soil. Biol. Biochem. v.15 Effects of sterilization and storage on respiration, nitrogen status and direct counts of soil bacteria using acridine orange Ramzay,A.J.;A.D.Bawden https://doi.org/10.1016/0038-0717(83)90069-X
  15. Soil. Biol. Biochem. v.12 Ethidium bromide: a general purpose fluorescent stain for nucleic acid in bacteria and eucaryotes and its use in microbial ecology studies Roser,D.J. https://doi.org/10.1016/0038-0717(80)90005-X
  16. 化學と生物 v.33 培養できなぃ土壤細菌の謎に挑む Someya,T.
  17. Antonie van Leewenhoek J. Microbiol. v.54 Oligotrophic bacteria in rendzina a forest soil Whang,K.;T.Hattori https://doi.org/10.1007/BF00393955