• 미생물학회지
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• 제51권3호
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• pp.209-220
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• 2015

목질 섭식 곤충에 관한 장내 세균 군집의 연구를 이용한 lignocellulose의 분해는 생명 공학적 응용에 있어 큰 잠재력을 갖는다. 본 연구에서 목질 섭식 곤충의 장내 세균 군집은 16S rRNA 유전자를 기반으로 한 파이로시퀀싱 방법을 이용하여 분석되었다. 분석된 모든 곤충에서 중장보다 후장에서 OTU수, 종 풍부도, 다양성 지수가 높았다. 세균 문 또는 강 수준의 다양성을 분석한 결과, 흰개미를 제외한 곤충의 장내 군집에는 Firmicutes, Bacteroidetes, ${\gamma}-Proteobacteria$가 우점하였다. PCoA (principal coordinates analysis)를 이용하여 세균의 군집 구조를 분석한 결과, 서식지보다는 곤충의 과별로 클러스터링 되는 경향이었다. CMC 분해 활성이 가장 높은 두 균주는 Bacillus toyonensis $BCT-7112^T$와 Lactococcus lactis subsp. hordniae $NCDO\;2181^T$과 유연관계가 높았다. 장 적출물의 섬유소 분해활성 실험 결과, 하늘소 후장에서 ${\beta}-1,4-glucosidase$, ${\beta}-1,4-endoglucanase$, ${\beta}-1,4-xylanase$의 효소활성이 가장 높았다. 본 연구에서는 목질 섭식 곤충의 장내에 다양하고 풍부한 세균이 서식하며, 섬유소를 분해하는 세균이 존재한다는 사실을 확인하였고, 이로부터 다양하고 유용한 섬유소 분해균을 분리할 수 있을 것으로 판단되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권5호
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• pp.644-651
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• 2013

The fermented manure derivative known as Preparation 500 is traditionally used as a field spray in biodynamic agriculture for maintaining and increasing soil fertility. This work aimed at characterizing the product from a microbiological standpoint and at assaying its bioactive properties. The approach involved molecular taxonomical characterization of the culturable microbial community; ARISA fingerprints of the total bacteria and fungal communities; chemical elemental macronutrient analysis via a combustion analyzer; activity assays for six key enzymes; bioassays for bacterial quorum sensing and chitolipooligosaccharide production; and plant hormone-like activity. The material was found to harbor a bacterial community of $2.38{\times}10^8$ CFU/g dw dominated by Gram-positives with minor instances of Actinobacteria and Gammaproteobacteria. ARISA showed a coherence of bacterial assemblages in different preparation lots of the same year in spite of geographic origin. Enzymatic activities showed elevated values of ${\beta}$-glucosidase, alkaline phosphatase, chitinase, and esterase. The preparation had no quorum sensing-detectable signal, and no rhizobial nod gene-inducing properties, but displayed a strong auxin-like effect on plants. Enzymatic analyses indicated a bioactive potential in the fertility and nutrient cycling contexts. The IAA activity and microbial degradation products qualify for a possible activity as soil biostimulants. Quantitative details and possible modes of action are discussed.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제33권1호
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• pp.166-176
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• 2020

Objective: An experiment was conducted to determine the effects of L-arginine (L-Arg) and N-carbamoylglutamic acid (NCG) on the growth, metabolism, immunity and community of cecal bacterial flora of weanling and young rabbits. Methods: Eighteen normal-grade male weanling Japanese White rabbits (JWR) were selected and randomly divided into 6 groups with or without L-Arg and NCG supplementation. The whole feeding process was divided into weanling stage (day 37 to 65) and young stage (day 66 to 85). The effects of L-Arg and NCG on the growth, metabolism, immunity and development of the ileum and jejunum were compared via nutrient metabolism experiments and histological assessment. The different communities of cecal bacterial flora affected by L-Arg and NCG were assessed using high-throughput sequencing technology and bioinformatics analysis. Results: The addition of L-Arg and NCG enhanced the growth of weanling and young rabbit by increasing the nitrogen metabolism, protein efficiency ratio, and biological value, as well as feed intake and daily weight gain. Both L-Arg and NCG increased the concentration of immunoglobulin A (IgA), IgM, and IgG. NCG was superior to L-Arg in promoting intestinal villus development by increasing villus height, villus height/crypt depth index, and reducing the crypt depth. The effects of L-Arg and NCG on the cecal bacterial flora were mainly concentrated in different genera, including Parabacteroides, Roseburia, dgA-11_gut_group, Alistipes, Bacteroides, and Ruminococcaceae_UCG-005. These bacteria function mainly in amino acid transport and metabolism, energy production and conversion, lipid transport and metabolism, recombination and repair, cell cycle control, cell division, and cell motility. Conclusion: L-Arg and NCG can promote the growth and immunity of weanling and young JWR, as well as effecting the jejunum and ileum villi. L-Arg and NCG have different effects in the promotion of nutrient utilization, relieving inflammation and enhancing adaptability through regulating microbial community.

• 미생물학회지
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• 제45권2호
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• pp.133-139
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• 2009

비점오염원 관리를 위하여 영양염류 농축장치를 개발하였다. 이 장치는 저농도 상태인 영양염류를 고농도로 전환시키며, 이 과정에서 세균이 중요한 역할을 하고 있다. 세균은 장치 내 여재에 생물막을 형성하면서 영양염류를 농축하였다. 총인의 농축효율을 확인하기 위해 장치로 유입되는 하천수와, 유출되는 공극수, 여재에서 총인과 용존무기인, 총세균수를 측정하였고 농축과정에서 미생물 군집이 어떻게 달라지는가를 파악하기 위해 DGGE를 수행한 후 염기서열을 분석하였다. 총인의 경우 하천수에서는 0.12~0.35 mg/L로 농도가 낮았지만 농축 후 유출수에서는 0.45~0.86 mg/L, 여재에서는 40.91~242.71 mg/kg로 매우 높았다. 그러나 용존무기인은 농축이 일어나지 않았다. 총세균수 역시 하천수에서는 $0.3\sim2.3\times10^6$ cells/ml이었으나 농축 후 유출수와 여재에서 각각 $0.4\sim4.4\times10^6$ cells/ml, $0.8\sim1.9\times10^9$ cells/g로 높게 나타났으며, 총인의 농도 변화와 비슷한 패턴을 보여 총인의 농도와 세균수 간에 밀접한 관계가 있음을 확인하였다. 또한 세균의 군집은 하천수에서는 Clostridium 속이 주로 나타났으나 여재에서는 Aquabacterium 속이 우점하다가 천이가 일어나서 Clostridium 속과 Enterococcus 속이 출현하였다. 결론적으로, 영양염류 농축장치의 여재에서 부착세균의 생장으로 인하여 총인의 농축이 일어났음을 확인하였다. 따라서 이 농축장치는 총인을 고농도로 회수함으로써, 저농도로 다량 유입되는 비점오염원의 관리를 용이하게 할 수 있으며, 회수된 농축수는 수계에 추가적인 부하로 작용하지 않는 자연비료로서 활용할 수 있다.

• 한국미생물학회:학술대회논문집
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• 한국미생물학회 2008년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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• pp.42-44
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• 2008

Bacterial biofilms are analogous to multi-cellular organisms or to clonal communities of higher organisms. In this respect, it can be demonstrated that biofilms display the type of genetic variation associated with macroorganisms. The formation of genetic variants from biofilms is the result of internally produced and regulated signals and the appearance of these variants coincides with dispersal from the biofilm. Moreover, the generation of such variation, has similar outcomes for the bacterial community, where diversification of phenotypic traits ensures that the bacterial community optimizes its chances of success when dispersing or surviving when challenged with environmental stress. These observations increase the complexity with which we view bacteria and also suggest that microbial systems can serve as models for the testing of eukaryotic ecological theories.

• 미생물학회지
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• 제52권3호
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• pp.365-374
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• 2016

고위도에서의 온도 상승은 $0.6^{\circ}C$/10 년으로, 이는 토양 유기 탄소에 대한 미생물의 분해 활성 증가를 유도한다. 게다가, 분해된 토양 유기 탄소는 이산화탄소 또는 메탄 같은 온실가스로 전환, 방출되어 기후 변화를 가속화시킨다. 따라서, 토양 유기 탄소 분해와 관련된 미생물의 다양성 및 기능 이해를 위한 토양 해동 모델 연구가 필요하다. 이러한 연구를 위하여 Alaska Council의 두 깊이의 토양(SPF와 PF라 각각 명명한 30-40와 50-60 cm 깊이의 토양)을 $0^{\circ}C$에서 108일 동안 배양하였다. 환경 모사 실험 동안 pyrosequencing을 수행하였고, metagenome을 분석하여 총 111,804개의 미생물 sequence를 얻었다. 이 중, 574-1,128개의 세균 operational taxonomic unit (OTU)과 30-57개의 고세균 OTU를 확인하였다. 토양 배양에 따라 두 토양 모두에서 Crenarchaeota phyla의 상대적 분포가 증가하였으며, Actinobacteria와 Firmicutes phyla의 분포가 SPF와 PF에서 각각 크게 증가하였다. 추출한 토양 유기 탄소에 대한 무게 측정 및 gel permeation chromatography를 통해, 환경 모사 실험이 진행되는 동안 토양 유기 탄소의 주요 구성 성분인 부식산(humic acids)이 중합화(humification)되는 것을 확인하였다. 결론적으로, 냉대 툰드라 동토의 해동은 Crenarchaeota, Actinobacteria 및 Firmicutes phyla의 증가를 야기시키며, 미생물에 의한 토양 유기 탄소 분해 및 이용을 야기시키는 것으로 예측된다.

• 한국식품과학회지
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• 제45권4호
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• pp.515-520
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• 2013

전통적인 방법으로 제조한 청국장과 볏짚시료로부터 배양방법과 비배양방법인 DGGE를 이용한 청국장의 발효미생물 군집을 분석하였다. 배양방법에서는 미륵산농원의 볏짚과 청국장 시료에서 P. agglomerans (65%)와 B. subtilis (60%)가 우점미생물로 나타내었고, 흥업토속 청국장의 볏짚과 청국장 시료에서는 B. amyloliquefaciens (57%와 52%)가 우점미생물로 확인하였다. DGGE 분석에서는 미륵산농원의 볏짚과 청국장 시료에서 P. agglomerans (Band intensity 20.6%)와 B. subtilis (Band intensity 25.7%)가 우점미생물로 나타내었고 흥업토속 청국장의 볏짚과 청국장 시료에서는 B. amyloliquefaciens (Band intensity 27.3%, 26.4%)가 우점미생물로 확인하였다. 그 외에도 볏짚에서는 Pantoea sp. Enterococcus durans, Enterobacter sp, P. ananatis, Bacillus sp., Rhodococcus sp. Pseudomonas fulva, Acinetobacter sp., B. licheniformis, B. amyloliquefaciens 등의 미생물을 확인하였고 청국장에서는 B. licheniformis, B. subtilis, Bacillus sp., B. circulans, Acinetobacter sp. 등의 미생물을 확인이 되었으며, 비배양 방법을 이용한 청국장 발효미생물 균총 조사는 배양이 불가능한 미생물을 확인할 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권2호
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• pp.253-261
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• 2007

Molecular and cultivation techniques were used to characterize the bacterial communities of biobead reactor biofilms in a sewage treatment plant to which an Aerated Up-Flow Biobead process was applied. With this biobead process, the monthly average values of various chemical parameters in the effluent were generally kept under the regulation limits of the effluent quality of the sewage treatment plant during the operation period. Most probable number (MPN) analysis revealed that the population of denitrifying bacteria was abundant in the biobead #1 reactor, denitrifying and nitrifying bacteria coexisted in the biobead #2 reactor, and nitrifying bacteria prevailed over denitrifying bacteria in the biobead #3 reactor. The results of the MPN test suggested that the biobead #2 reactor was a transition zone leading to acclimated nitrifying biofilms in the biobead #3 reactor. Phylogenetic analysis of 16S rDNA sequences cloned from biofilms showed that the biobead #1 reactor, which received a high organic loading rate, had much diverse microorganisms, whereas the biobead #2 and #3 reactors were dominated by the members of Proteobacteria. DGGE analysis with the ammonia monooxygenase (amoA) gene supported the observation from the MPN test that the biofilms of September were fully developed and specialized for nitrification in the biobead reactor #3. All of the DNA sequences of the amoA DGGE bands were very similar to the sequence of the amoA gene of Nitrosomonas species, the presence of which is typical in the biological aerated filters. The results of this study showed that organic and inorganic nutrients were efficiently removed by both denitrifying microbial populations in the anaerobic tank and heterotrophic and nitrifying bacterial biofilms well-formed in the three functional biobead reactors in the Aerated Up-Flow Biobead process.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제42권1호
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• pp.41-50
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• 2014

수소생산 유효세균을 유지하기 위해 열처리한 혐기소화슬러지를 접종원으로 하여 PVA 담체를 활용한 고정화와 비고정화 방법에 의한 수소생산능 및 세균 군집을 비교분석 하였다. 고정화에 의한 수소생산성은 비고정화 방법과 비교하여 수소생산성에 영향을 미치지 않았다. 그러나 고정화 방법은 유기물 분해결과 발생하는 유기산 축적 및 pH 강하 등의 환경변화에 있어 세균의 성장과 활성에 안정적 환경을 제공할 수 있는 가능성을 나타내었다. DGGE 분석에 의한 세균군집분석에서는 비고정화와 고정화 반응조간에 형성된 세균군집이 차이가 있는 것으로 나타났으며, 상대적으로 고정화 반응조내의 유효 수소생산 세균 군집이 좀 더 안정적으로 유지되는 것으로 확인되었다. Droplet digital PCR에 의한 6종의 유효한 수소생산 세균 절대정량 분석결과, encapsulation에 관계없이 두 반응기에서의 우점세균수는 유사하였다. Firmicutes, Clostridium, Enterobacter, Ruminococcus 및 Escherichia가 $1{\times}10^5-1{\times}10^6$ copy number of ml-sample 수준에서 존재하였다.

• 농업생명과학연구
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• 제50권1호
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• pp.117-124
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• 2016

토양 미생물 군집은 외부 환경변화에 있어 식물 군집보다 더 빨리 반응할 수 있다는 점에서 복원 과정의 초기 지표로 활용될 수 있다. 이런 측면에서 인위적인 교란에 대한 생태계 반응을 측정하고 생태계 복원의 지표를 제공하는 토양 미생물 군집 연구가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 2012년과 2013년 준공된 이화령과 육십령 백두대간 생태축 복원사업지와 주변 임분에서 각각 토양을 채취하여 16S rRNA 파이로시퀀싱 기법을 이용하여 토양 박테리아 군집을 분석하였다. 문(Phylum) 수준에서의 박테리아 다양성은 이화령이 평균 29.3, 육십령이 평균 32.3으로 나왔고 복원사업지와 주변 임분은 통계적으로 유의한 차이를 보였으나(p<0.01), 지리적 위치(이화령과 육십령 비교)나 토심(0~15cm, 16~30cm 비교)에 따른 유의한 영향은 나타나지 않았다. 검색된 토양 박테리아 중에서 Acidobacteria(37.3%)와 Proteobacteria(31.1%)가 가장 우점적으로 분포하는 것으로 나타났으며, 복원한 토양과 주변 임분에서 이 두 문의 박테리아 다양성 양상은 서로 상반되었다. 즉, 인공적으로 복원된 토양에서는 Proteobacteria가 높은 비율로 나타났고(38.1%, 인근 산림토양에서는 24.2%), 주변 임분에서는 Acidobacteria가 다양한 것으로 나타났다(55.4%, 복원 사업지는 19.2%). 이러한 경향은 토양의 영양상태에 따라 선호하는 박테리아 종류가 다르다는 기존의 연구 결과와 유사하였으며, 특히 Acidobacteria는 산성토양을 선호하는 등 토양산도와 밀접한 연관이 있을 것으로 생각된다. 따라서, 토양 박테리아 군집 특성은 연구지 위치나 토심에 따른 영향보다는 토양복원에 따른 영향이 더 크게 나타났고 이는 향후 토양복원의 성공여부를 정량적으로 모니터링하는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.