Journal of Korean Society of Forest Science (한국산림과학회지)

Korean Society of Forest Science (한국산림과학회)
권호 표지

Effect of Soil Environment on Diversity and Population of Aerobic Soil Bacteria from Baekdudaegan Mountain Forests in Gyeongsangbuk-do, Korea

경상북도 산림지역의 토양 환경이 호기성 토양 세균의 다양성과 밀도에 미치는 영향

  • Park, Chul Yeong (Department of Forest Environment Protection, Kangwon National University) ;
  • Lee, Sun Keun (Department of Forest Environment Protection, Kangwon National University) ;
  • Kim, Ji Hong (Department of Forest Management, Kangwon National University) ;
  • Lee, Sang Yong (Department of Forest Environment Protection, Kangwon National University) ;
  • Lee, Jong Kyu (Department of Forest Environment Protection, Kangwon National University)
  • 박출영 (강원대학교 산림환경보호학과) ;
  • 이선근 (강원대학교 산림환경보호학과) ;
  • 김지홍 (강원대학교 산림경영학과) ;
  • 이상용 (강원대학교 산림환경보호학과) ;
  • 이종규 (강원대학교 산림환경보호학과)
  • Published : 2012.09.30
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This study was carried out to compare species diversity of soil bacteria from Baekdudaegan mountain forests (Bonghwa-gun, Mungyeong-si and Sangju-si) in Gyeongsangbuk-do and to analyze the effects of soil environments on diversity and population of soil bacteria. Soil bacteria were isolated from soil samples by streak plate method, and identified by DNA extaction and 16S rDNA sequence analyses. The population of soil bacteria from the soil samples of Bonghwa-gun was the highest with $5.1{\times}10^5cfu/g$, and followed by those from Mungyeong-si and Sangju-si with $1.9{\times}10^5cfu/g$ and $1.1{\times}10^5cfu/g$, respectively. The population of soil bacteria from surface layer soil was the highest, and then gradually decreased according to soil depth. The increase in population of soil bacteria from soil samples of different sites was correlated with the increase of the altitude of soil sampling site, depth of A horizon, liquid phase among three phases of soil, water content and bulk density of soil. Two hundreds and sixty eight bacterial colonies from Bonghwa-gun were classified into 10 species, 8 genera. One hundred and thirty four bacterial colonies from Mungyeong-si were classified into 15 species, 9 genera. Forty four bacterial colonies from Sangju-si were classified into 5 species, 2 genera. The dominant species (occupancy rate) from Bonghwa-gun and Mungyeong-si were Bacillus weihenstephanensis (36% and 40%, respectively), and Sangju-si was Bacillus cereus (39%). The relationships between soil environment and community structure of soil bacteria were analyzed statistically by using ecological indices. The diversity, evenness and dominance indices of soil bacteria were 6.30, 2.04 and 0.59 in Bonghwa-gun, 9.09, 2.94 and 0.51 in Mungyeong-si, and 4.55, 2.34 and 0.71 in Sangju-si, respectively. The diversity and evenness indices were increased by the increase of water content, drainage condition and gravel content of soil, while the dominance index was decreased.

본 연구는 경상북도 봉화군, 문경시 및 상주시에 위치한 백두대간 산림지역에서 토양 시료를 채취하여 도말 평판법으로 세균을 분리 배양하고 DNA추출 및 염기배열 분석에 의하여 동정하여 지역별 토양 세균의 다양성을 비교하고, 토양환경이 토양 세균의 다양성과 밀도에 미치는 영향을 분석하였다. 지역별 세균 밀도는 봉화군에서 $5.1{\times}10^5cfu/g$로 가장 높았고, 다음으로 문경시에서 $1.9{\times}10^5cfu/g$, 상주시에서 $1.1{\times}10^5cfu/g$ 순으로 조사되었다. 토양 깊이별로 는 모든 지역의 시료에서 표토층에서 밀도가 가장 높았고 깊어질수록 밀도가 감소하였다. 각 지역 site별로 토양 세균의 밀도를 비교하였을 때, 고도, A층위의 깊이, 토양 3상 중 액상, 수분함량 및 용적밀도가 높을수록 세균의 밀도는 증가하였다. 토양 세균을 동정한 결과, 봉화군에서는 8속, 10종의 268개 균주가, 문경시에서는 9속, 15종의 134개 균주가, 상주시에서는 2속, 5종의 44개 균주가 동정되었다. 봉화군 및 문경시의 우점종은 Bacillus weihenstephanensis (36%, 40%)였으며, 상주시의 우점종은 Bacillus cereus(39%)로 확인되었다. 각 지역별 다양도, 균등도 및 우점도 지수는 봉화군의 경우 각각 6.30, 2.04, 0.59이고, 문경시는 각각 9.09, 2.94, 0.51이었으며, 상주시는 4.55, 2.34, 0.71이었다. 지역별 토양 세균 군집구조의 안정성과 토양환경과의 유의성을 비교 분석한 결과, 수분함량, 배수상태 및 석량 함량이 높을수록 토양세균의 다양도 및 균등도 지수는 증가하였고, 우점도 지수는 감소하였다.

Keywords

References

  1. 강원대. 2011. 백두대간 산림생물다양성 사업단 1차년도 연차 실적.계획서. pp. 108-135.
  2. 경상북도. 2010. 경상북도 2010년 통계연보.
  3. 김남규. 2006. 오대산 국립공원내 임상별 토양미생물 및 고등 균류상에 대한 연구. 농학석사학위논문. 강원대학교.
  4. 김성욱, 황인규, 박병근, 황의일, 김영태, 이재준, 이향복, 김나래. 2000. 항진균성 생물농약 소재를 개발하기 위한 길항미생물 Bacillus의 육종. 과학기술부.
  5. 김태훈, 정진현, 구교상, 김규훈, 차순형, 김준섭, 이충화, 구창덕. 1988. 산림토양분석에 관한 연구. 임업연구원 연구보고 37: 19-34.
  6. 문경시. 2010. 문경시 연보.
  7. 봉화군. 2010. 봉화군 2010년 통계연보.
  8. 산림청. 2008. 백두대간 2008년도 현지조사정보.
  9. 상주시. 2010. 상주시 2010년 통계연보(토지기후).
  10. 성치남, 백근식, 김종홍. 1998. 백두산의 식생에 따른 토양 미생물의 분포 및 특성. 한국생태학회지 21(5-2): 575-583.
  11. 손희성, 한송이, 황경숙. 2007. DNA 직접추출법에 따른 산림토양 부식층 내 세균군집의 계통학적 다양성 비교. 미생물학회지 43(3): 210-216.
  12. 양창술 외. 2002. 토양미생물실험법. 월드사이언스. 서울. pp.453.
  13. 한송이, 김윤지, 황경숙. 2006. 16S rDNA-ARDRA법을 이용한 소나무림과 상수리나무림 토양 내 VBNC 세균군집의 계통학적 특성 비교. 미생물학회지 42(2): 116-124.
  14. Anderson, J.P.E. and Domsch, K.H. 1978. A physiological method for the quantitative measurement for microbial biomass in soil. Soil Biology & Biochemistry 10: 210-221.
  15. Bavykin, S.G., Lysov, Y.P., Zakhariev, V., Kelly, J.J., Jackman, J., Stahl, D.A. and Cherni, A. 2004. Use of 16S rRNA, 23S rRNA, and gyrB Gene sequence analysis to determine phylogenetic relationships of Bacillus cereus group microorganisms. Journal of Clinical Microbiology 42(8): 3711-3730. https://doi.org/10.1128/JCM.42.8.3711-3730.2004
  16. Dommergues, Y.R., Belser, L.W. and Schmidt, E.L. 1978. Limiting factors for microbial growth and activity in soil. In Alexander, M. (ed.), Advences in Microbial Ecology. Plenum Press, N.Y.
  17. Ekelund, F., Ronn, R. and Christensen, S. 2001. Distribution with depth of protozoa, bacteria and fungi in soil profiles from three Danish forest sites. Soil Biology & Biochemistry 33: 475-481. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00188-7
  18. Goris, J., Vos, P.D., Caballero-mellado, J., Park, J.H., Falsen, E., Quensen, III J.F., Tiedje, J.M. and Vandamme, P. 2004. Classification of the biphenyl- and polychlorinated biphenyl-degrading strain LB400T and relatives as Burkholderia xenovorans sp. nov.. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 54: 1677-1681. https://doi.org/10.1099/ijs.0.63101-0
  19. Groot, M.N., Nieboer, F. and Abee, T. 2008. Enhanced transformation efficiency of recalcitrant Bacillus cereus and Bacillus weihenstephanensis isolates upon in vitro methylation of plasmid DNA. Applied and Environmental Microbiology 74(24): 7817-7820. https://doi.org/10.1128/AEM.01932-08
  20. Hill, T.C.J., Walsh, K.A., Harris, J.A. and Moffett, B.F. 2003. Using ecological diversity measures with bacterial communities. Microbiology Ecology 43: 1-11. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2003.tb01040.x
  21. Mandelbaum, R.T., Allam, D.L. and Wackett, L.P. 1995. Isolation and characterization of a Pseudomonas sp. that mineralizes the s-Triazine Herbicide Atrazine. Applied and Environmental Microbiology 61(4): 1451-1457.
  22. Smit, E., Leeflang, P., Gommans, S., Broek, J.V.D., Mil, S.V. and Wernars, K. 2001. Diversity and seasonal fluctuations of the dominant members of the bacterial soil community in a wheat field as determined by cultivation and molecular methods. Applied and Environmental Microbiology 67(5): 2284-2291. https://doi.org/10.1128/AEM.67.5.2284-2291.2001
  23. Stephan, A., Meyer, A.H. and Schmid, B. 2000. Plant diversity affects culturable soil bacteria in experimental grassland communities. Journal of Ecology 88: 988-998. https://doi.org/10.1046/j.1365-2745.2000.00510.x
  24. Troussellier, M. and Legendre, P. 1981. A functional evenness index for microbial ecology. Microbial Ecology 7: 283-296. https://doi.org/10.1007/BF02341423
  25. Tuazon, C.U., Murray, H.W., Levi, C., Solny, M.N., Curtin, J.A. and Sheagren, J.N. 1979. Serious infection from Bacillus sp.. The Journal of the American Medical Association 241(11): 1137-1140. https://doi.org/10.1001/jama.1979.03290370041026