• 한국축산식품학회지
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• 제26권3호
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• pp.402-409
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• 2006

Although microorganisms are, in fact, the most diverse and abundant type of organism on Earth, the ecological functions of microbial populations remains poorly understood. A variety of bacteria including marine Vibrios encounter numerous ecological challenges, such as UV light, predation, competition, and seasonal variations in seawater including pH, salinity, nutrient levels, temperature and so forth. In order to survive and proliferate under variable conditions, they have to develop elaborate means of communication to meet the challenges to which they are exposed. In bacteria, a range of biological functions have recently been found to be regulated by a population density-dependent cell-cell signaling mechanism known as quorum-sensing (QS). In other words, bacterial cells sense population density by monitoring the presence of self-produced extracellular autoinducers (AI). N-acylhomoserine lactone (AHL)-dependent quorum-sensing was first discovered in two luminescent marine bacteria, Vibrio fischeri and Vibrio harveyi. The LuxI/R system of V. fischeriis the paradigm of Gram-negative quorum-sensing systems. At high population density, the accumulated signalstrigger the expression of target genes and thereby initiate a new set of biological activities. Several QS systems have been identified so far. Among them, an AHL-dependent QS system has been found to control biofilm formation in several bacterial species, including Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophila, Burkholderia cepacia, and Serratia liquefaciens. Bacterial biofilm is a structured community of bacterial cells enclosed in a self-produced polymeric matrix that adheres to an inert or living surface. Extracellular signal molecules have been implicated in biofilm formation. Agrobacterium tumefaciens strain NT1(traR, tra::lacZ749) and Chromobacterium violaceum strain CV026 are used as biosensors to detect AHL signals. Quorum sensing in lactic acid bacteria involves peptides that are directly sensed by membrane-located histidine kinases, after which the signal is transmitted to an intracellular regulator. In the nisin autoregulation process in Lactococcus lactis, the NisK protein acts as the sensor for nisin, and NisR protein as the response regulator activatingthe transcription of target genes. For control over growth and survival in bacterial communities, various strategies need to be developed by which receptors of the signal molecules are interfered with or the synthesis and release of the molecules is controlled. However, much is still unknown about the metabolic processes involved in such signal transduction and whether or not various foods and food ingredients may affect communication between spoilage or pathogenic bacteria. In five to ten years, we will be able to discover new signal molecules, some of which may have applications in food preservation to inhibit the growth of pathogens on foods.

• KSBB Journal
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• 제21권2호
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• pp.144-150
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• 2006

본 연구는 메타게놈 유전자 특성과 E. coli에서 정상적으로 발현되는 유전자 특성을 생물정보학 기법으로 비교 분석하고 그 결과를 메타게놈 선별 연구에 활용하고자 하는데 그 목적을 두었다. 이를 위하여 메타게놈 유래의 URF 와 숙주세포로 이용되는 E. coli이 ORF에 대한 염기구조, 발현되는 단백질의 크기 및 분자량, 아미노산의 구성 및 코돈사용은 물론 전사와 번역에 관여하는 프로모터 부위와 리보솜 결합부위의 보존서열 특성을 비교 분석하였다. 메타게놈과 E. coli가 합성하는 단백질의 크기와 분자량은 매우 비슷한 경향을 보였으나, 아미노산의 조성비, G+C 함량 및 코돈사용에서는 매우 다른 경향을 나타내었다. 특히 전사와 번역에 직접적으로 관여하는 프로모터와 RBS 영역에서의 DNA 보존서열이 상당부분 부합되지 않아 E. coli에서 메타게놈의 발현율이 현저히 낮을 것으로 예측할 수 있었다. RBS와 같이 유전자 발현에 필수적인 조절인자가 메타게놈과 E. coli에서 큰 차이를 나타내는 문제점은 메타게놈으로부터 유용한 유전자원을 탐색하는 연구에서 심도있게 개선하여야 할 사항이다. 부분적으로는 라이브러리 구축에 사용되는 벡터 및 숙주의 개량을 통하여 위의 문제를 극복할 수도 있을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권2호
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• pp.38-44
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• 2006

본 연구에서는 독립영양 황탈질반응을 이용한 질산성 질소 처리 반응 벽체의 탈질능과 미생물학적 안정성을 확인하기 위하여 황/석회석과 독립영양 황탈질 미생물을 이용한 칼럼 반응기를 상향식으로 500일간 운전하여 시간과 깊이에 따른 질산성 질소의 제거 효율을 분석하였으며, 반응기 내부의 미생물 군집 변화를 16S rDNA-cloning 염기서열 분석법 및 DGGE 기법으로 분석하였다. 실험 결과, 미생물의 대사 활동에 따라 칼럼 깊이 별로 질산성 질소 제거율 및 미생물 군집 분포의 큰 차이가 나타났다. 칼럼 반응기의 질산성 질소 제거율은 99%에 달하였으며, 특히 칼럼 아래쪽에서 질산성 질소 제거율이 매우 높게 나타났다. 시간에 따른 제거율은 칼럼 운전 100일 후부터 큰 차이를 나타내지 않았다. 초기 접종원에서는 독립영양 황탈질 미생물인 OTU DE-1, Thiobacillus denitrificans의 비율이 15%에 불과하였으며 반응기 운전 초기에는 접종원 및 100일 운전 후 반응기의 윗부분에서 종속영양 탈질 미생물인 OTU DE-2, Cenibacterium arsenioxidans와 DE-3, Geothrix fermentans가 78%와 90%로 높은 비율을 차지하여 종속영양탈질 미생물들이 우점종을 차지하였다. 그러나 OTU DE-1은 100일 후에 칼럼 아래쪽에서 94%의 비율을 차지하여 우점종이 되었으며, 500일 운전 후 분석한 결과 칼럼 전체에서 86%를 차지하여 독립영양 황탈질 미생물이 안정적으로 적응하였음을 알 수 있었다.

• The Plant Pathology Journal
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• 제31권3호
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• pp.259-268
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• 2015

This study investigated the chemical characteristics and microbial population during incubation of four kinds of aerated compost teas based on oriental medicinal herbs compost, vermicompost, rice straw compost, and mixtures of three composts (MOVR). It aimed to determine the effects of the aerated compost tea (ACT) based on MOVR on the growth promotion of red leaf lettuce, soybean and sweet corn. Findings showed that the pH level and EC of the compost tea slightly increased based on the incubation time except for rice straw compost tea. All compost teas except for oriental medicinal herbs and rice straw compost tea contained more ${NO^-}_3-N$ than ${NH^+}_4-N$. Plate counts of bacteria and fungi were significantly higher than the initial compost in ACT. Microbial communities of all ACT were predominantly bacteria. The dominant bacterial genera were analyzed as Bacillus (63.0%), Ochrobactrum (13.0%), Spingomonas (6.0%) and uncultured bacterium (4.0%) by 16S rDNA analysis. The effect of four concentrations, 0.1%, 0.2%, 0.4% and 0.8% MOVR on the growth of red leaf lettuce, soybean and sweet corn was also studied in the greenhouse. The red leaf lettuce with 0.4% MOVR had the most effective concentration on growth parameters in foliage part. However, 0.8% MOVR significantly promoted the growth of root and shoot of both soybean and sweet corn. The soybean treated with higher MOVR concentration was more effective in increasing the root nodule formation by 7.25 times than in the lower MOVR concentrations Results indicated that ACT could be used as liquid nutrient fertilizer with active microorganisms for culture of variable crops under organic farming condition.

• 미생물학회지
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• 제49권4호
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• pp.353-359
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• 2013

본 연구의 목표는 압축공기분사시스템을 이용하여 원유로 유출이 된 해안을 정화함에 있어서 그 정화효율성과 정화 전후의 총석유탄화수소(total petroleum hydrocarbon; TPH) 농도 및 미생물군집변화를 관찰함으로써 그 최적 정화과정을 이해하기 위한 기초자료를 얻고자 하는 것이다. 압축공기제트시스템을 2-5회 연속적용 시 오염지의 TPH가 약 66%까지 저감이 된 반면에 대조구인 해수를 펌핑한 경우에는 40% 정도의 저감효과가 관찰이 되었다. 압축공기의 분사 후 PCR-DGGE에 의한 미생물군집분석 결과에서는 유류분해미생물의 군집은 확인이 되지 않았다. 이는 정화에 의한 낮은 TPH 농도(약 100 mg/kg 수준, 탄소원), 처리환경에 내재적인 제한적인 질소 및 인의 농도에 기이한 것으로 판단된다. 따라서 잔여분의 유류는 에어제트시스템을 적용시 제한적 영양염류(질소 및 인 등)를 적절한 방식과 농도로 투여할 경우 거의 완전하게 제거가 가능할 것으로 사료된다. 향후 본 기술은 고농도의 유류 및 유기물로 오염된 다양한 수질환경 및 토양환경의 효율적이고 환경친화적인 정화에 활용이 될 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제28권8호
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• pp.955-961
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• 2018

불가사리를 이용하여 다양한 생리활성에 대한 연구가 많이 진행되었지만, 다른 천연물 연구에 비해 불가사리로 부터 분리한 미생물에 대한 연구는 부족하다. 이에 본 연구에서는 제주도에서 채집한 극피동물인 빨강불가사리(Certonardoa semiregularis)의 내장으로부터 Marine Agar와 R2A를 이용하여 총 103개의 균주를 분리하여 세균군집에 대해 조사하였다. 분리된 균주들은 16S rRNA유전자를 이용하여 염기서열을 분석 및 동정하였다. 그 결과 주요 계통군은 Proteobacteria (Alpha-proteobacteria 24%, Beta-proteobacteria 4%, Gamma-proteobacteria 65%) 93%, Bacteroidetes 4%, Actinobacteria 2%, Firmicutes 1%로 4개의 문이 확인되었고, 7개의 강(Actinobacteria, Flavobacteria, Bacilli, Sphingobacteria, Alpha-proteobacteria, Beta-proteobacteria, Gamma-proteobacteria), 15개의 목, 19개의 과, 24속이 관찰되었다. 또한 계통 분석 결과 2개의 균주(Lysobacter sp., Pedobacter sp.)가 각각 97.55%, 97.58%로 상동성이 98% 이하로 나타나 새로운 속 또는 종으로 분류될 가능성이 있다고 여겨지며, 표준 균주와 함께 신종 후보 균주에 대한 생화학적, 형태학적 등의 추가적인 신종실험을 향후 진행해야 할 것으로 사료 된다.

• 미생물학회지
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• 제47권3호
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• pp.275-280
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• 2011

전통 방식으로 된장을 만드는 과정 동안 세균군집의 다양성과 변화를 관찰하기 위하여 16S rRNA 유전자 서열을 기반으로 하는 pyrosequencing을 수행하였다. 전통 된장 제조에 가장 중요한 접종원으로서 볏짚에 존재하는 세균 군집을 문수준에서 확인했을 때, 상대적 군집 비율로 1% 이상의 분포를 보였던 4종류는 Proteobacteria (71%), Actinobacteria (20.6%), Bacteroidetes (4.2%), Firmicutes (1.3%) 문이었다. 그러나 볏짚 세균 군집구조 결과와 달리 메주의 군집구조에서는 99.1%가 Firmicutes 문이었다. 문 수준에서 숙성 전 된장의 군집분포를 보면 Firmicutes 문 비율이 99.85%로 메주와 비슷한 수준이었다. 그러나 종 수준의 군집구조에서는 메주에서 32.54%의 가장 높은 군집빈도를 보였던 Bacillus siamensis는 0.1%로 거의 사라진 반면 B. amyloliquefaciens가 63.64%로 가장 높은 우점종이 되었다. 숙성 후 된장의 세균군집구조를 보면 숙성 전에 비해 Bacillus 비율이 증가되었으며 이들 중 군집의 상대밀도가 가장 높았던 우점종은 B. amyloliquefaciens (67.3%)였고, 5위까지 모두 Bacillus 종들(전체 군집분포의 92.2%)이 차지했다. 또한 메주 내 상위 11 위까지 우점을 이루던 세균 종들 중 10종이 숙성 후 된장에서도 우점종을 형성하여, 메주 미생물들이 숙성 후 된장 발효까지 영향을 준다는 것을 보였다. 이 결과들로부터 전통 장류에서 발효 주 세균은 Bacillus 종이며 이들은 기본적으로 볏짚으로부터 기원되어 메주에서 우점종을 형성한 것으로 추정되었다. 따라서 풍미와 위생성이 동시에 요구되는 전통 장류의 제조를 위해서는 볏짚 표면에 이 기능을 가진 Bacillus 종들의 군집 분포가 필요할 것으로 예상되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권1호
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• pp.141-148
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• 2017

The oxidation ditch (OD) is one of the most widely used processes for treating municipal wastewater. However, the microbial communities in the OD systems have not been well characterized, and little information about the shift of bacterial community during the startup process of the OD systems is available. In this study, we investigated the bacterial community changes during the startup period (over 100 days) of a full-scale OD. The results showed that the bacterial community dramatically changed during the startup period. Similar to the activated sludge samples in other studies, Proteobacteria (accounting for 26.3%-48.4%) was the most dominant bacterial phylum in the OD system, but its relative abundance declined nearly 40% during the startup process. It was also found that Planctomycetes proliferated greatly (from 4.79% to 13.5%) and finally replaced Bacteroidetes as the second abundant phylum in the OD system. Specifically, some bacteria affiliated with genus Flavobacterium exhibited remarkable decreasing trends, whereas bacterial species belonging to the OD1 candidate division and Saprospiraceae family were found to increase during the startup process. Despite of the bacterial community shift, the organic matter, nitrogen, and phosphorus in the effluent were always in low concentrations, suggesting the functional redundancy of the bacterial community. Moreover, by comparing with the bacterial community in other municipal wastewater treatment bioreactors, some potentially novel bacterial species were found to be present in the OD system. Collectively, this study improved our understandings of the bacterial community structure and microbial ecology during the startup of a full-scale wastewater treatment bioreactor.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권5호
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• pp.1087-1093
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• 2005

The population diversity and seasonal changes of bacterial communities in rice soils were monitored using both culture-dependent approaches and molecular methods. The rice field plot consisted of twelve subplots planted with two genetically-modified (GM) rice and two non-GM rice plants in three replicates. The DGGE analysis revealed that the bacterial community structures of the twelve subplot soils were quite similar to each other in a given month, indicating that there were no significant differences in the structure of the soil microbial populations between GM rice and non-GM rice during the experiment. However, the DGGE profiles of June soil after a sudden flooding were quite different from those of the other months. The June profiles exhibited a few intense DNA bands, compared with the others, indicating that flooding of rice field stimulated selective growth of some indigenous microorganisms. Phylogenetic analysis of l6S rDNA sequences from cultivated isolates showed that, while the isolates obtained from April soil before flooding were relatively evenly distributed among diverse genera such as Arthrobacter, Streptomyces, Terrabacter, and Bacillus/Paenibacillus, those from June soil after flooding mostly belonged to the Arthrobacter species. Phylogenetic analysis of 16S rDNA sequences obtained from the soil by cloning showed that April, August, and October had more diverse microorganisms than June. The results of this study indicated that flooding of rice fields gave a significant impact on the indigenous microbial community structure; however, the initial structure was gradually recovered over time after a sudden flooding.

• 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.