• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제16권10호
• /
• pp.1561-1569
• /
• 2006

Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) is one of the most frequently used methods for analysis of soil microbial community structure. Unbiased PCR amplification of target DNA templates is crucial for efficient detection of multiple microbial populations mixed in soil. In this study, DGGE profiles were compared using different pairs of primers targeting different hypervariable regions of thirteen representative soil bacteria and clones. The primer set (1070f-1392r) for the E. coli numbering 1,071-1,391 region could not resolve all the 16S rDNA fragments of the representative bacteria and clones, and moreover, yielded spurious bands in DGGE profiles. For the E. coli numbering 353-514 region, various forward primers were designed to investigate the efficiency of PCR amplification. A degenerate forward primer (F357IW) often yielded multiple bands for a certain single 16S rDNA fragment in DGGE analysis, whereas nondegenerate primers (338f, F338T2, F338I2) differentially amplified each of the fragments in the mixture according to the position and the number of primer-template mismatches. A forward primer (F352T) designed to have one internal mismatch commonly with all the thirteen 16S rDNA fragments efficiently produced and separated all the target DNA bands with similar intensities in the DGGE profiles. This primer set F352T-519r consistently yielded the best DGGE banding profiles when tested with various soil samples. Touchdown PCR intensified the uneven amplification, and lowering the annealing temperature had no significant effect on the DGGE profiles. These results showed that PCR amplification bias could be much improved by properly designing primers for use in fingerprinting soil bacterial communities with the DGGE technique.

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

• 생명과학회지
• /
• 제15권6호
• /
• pp.1013-1021
• /
• 2005

미생물 메타게놈은 특이한 생체촉매의 다양한 원료로 제공된다. 한우의 반추위에서 게놈 DNA를 분리한 후 메타게놈 은행을 구축하고 $\alpha$-amlylase를 암호화하는 유전자를 클로닝하여 DNA 및 아미노산 서열을 밝히고 생화적 특징을 조사하였다. amyA유전자는 1,893 bp로 631개의 아미노산 잔기를 가진 단백질을 암호화였으며 효소의 분자량은 단백질 전기영동 결과 약 71,000 Da으로 확인되었다. 이 효소를 다른 아밀라제와 비교한 결과 $21-59\%$의 상동성을 보였다. AnyA는 pH $6.40\%$에서 최적 활성을 나타내었고, pl값은 5.87이었다. E. coliDH5$\alpha$에서 발현된 AmyA의 활성은 $\Mg^{2+}$(20mM), $Ca^{2+}$ (30 mM) 존재 시 그 활성이 증가하였고, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$ 존재 시 저해되었다. amyA 유전자의 internal primer를 사용하여 인공적으로 배양할 수 있는 49종의 반추세균에서 분리한 게놈 DNA을 주형으로 PCR분석한 결과 해당하는 벤드를 확인할 수 없었다. AmyA는 현재로 배양할 수 없는 반추 미생물에서 온 것으로 추정된다.

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

• 한국습지학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.41-50
• /
• 2024

식물 미생물 연료전지(P-MFC)는 식물과 근계의 미생물 군집에서 전기를 생성하는 바이오매스 활용 에너지 기술로 지속가능한 환경을 고려하는 자연기반해법의 적정기술이다. 국내 수변공간에 적합한 P-MFC 기술 개발을 위해서는 국제적인 연구 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Web of Science에서 조회되는 P-MFC 관련 연구논문 총 700편을 대상으로 동시 출현단어 분석 프로그램인 VOSviewer을 사용해 핵심 키워드를 도출하고 연구 동향을 분석하였다. 분석 결과, 첫째, P-MFC 관련 연구는 1998년부터 지속적으로 증가하고 있으며 특히 2010년대 중후반부터 크게 증가 추세에 있다. 국가별 논문 투고 수는 '중국'-'미국'-'인도' 순으로 가장 많았으며 2010년대 이후 P-MFC에 관해 관심이 커지기 시작해 수변공간과 습지 환경이 풍부한 필리핀, 우크라이나, 멕시코 등의 나라에서도 게재 수가 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 기간별 연구 경향의 경우, 1998년~2015년에는 다양한 환경에서 미생물 연료전지의 성능 검증에 대한 연구가 주를 이루었다. 2016년~2020년에는 미생물 연료전지 사용의 구체적인 조건, P-MFC의 구조 및 발전 방식과 관련된 연구가 주를 이루었다. 2021년~2023년에는 P-MFC 발전 과정의 제약 요소와 효율성 향상을 위한 구체적인 연구가 주로 진행되었다. 본 연구를 통해 파악된 P-MFC 관련 국제적 연구 동향은 향후 국내 수변공간에 적합한 기술 개발 시 유용한 자료로 사용될 수 있을 것이다. 향후 본 연구 외에 세부 분야별 연구 동향 및 수준에 대해서도 추가적인 연구가 필요하며 국내에서 P-MFC 기술의 발전과 활성화를 위해서는 현장 적용성에 대한 연구 확대와 정책, 제도적 개선도 병행되어야 할 것이다.

• 한국양식학회:학술대회논문집
• /
• 한국양식학회 2003년도 추계학술발표대회 논문요약집
• /
• pp.132-133
• /
• 2003

The marine dinoflagellate genus Alexandrium comprise PSP producing A. acatenella, A. angustitabuzatum, A. catenella, A. fundyense, A. minutum, A. ostenfezdii, A. tamiyavanichii and A. tamarense. In monitoring toxic Alexandrium, rapid and exact species identification is one of the significant prerequisite work, however we have suffered confusion of species definition in Alexandrium. To surmount this problem, we chose DNA probing, which has long been used as an alternative for conventional identification methods, primarily relying on morphological approaches using microscope in microbial field. Oligonucleotide DNA probes targeting rRNA or rDNA have been commonly used in diverse studies to detect and enumerate cells concerned as a culture-indetendent powerful tool. Despite of the massive literature on the HAB species containing Alexandrium, application of DNA probing for species identification and detection has been limited to a few documents. DNA probes of toxic A. tamarense, A. catenella and A. tamiyavanichii, and non-toxic A. affine, A. fraterculus, A. insuetum and A. pseudogonyaulax were designed from LSU rDNA D1-D2, and applied to whole cell-FISH. Each DNA probes reacted only the targeted Alexandrium cells with very high species-specificity within Alexandrium. The probes could detect each targeted cells obtained from the natural sea water samples without cross-reactivity. Labeling intensity varied in the growth stage, this showed that the contents of probe-targeted cellular rRNA decreased with reduced growth rate. Double probe TAMID2S1 achieved approximately two times higher fluorescent intensity than that with single probe TAMID2. This double probe did not cross-react with any kinds of microorganisms in the natural sea waters. Therefore we can say that in whole-cell FISH procedure this double DNA probe successfully labeled targeted A. tamiyavanichii without cross-reaction with congeners and diverse natural bio-communities.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제27권10호
• /
• pp.1744-1752
• /
• 2017

Myeolchi jeotgals (MJs) were prepared with purified salt (PS), solar salt aged for 1 year (SS), and bamboo salt (BS) melted 3 times at 10% and 20% (w/w) concentrations, and fermented for 28 weeks at $15^{\circ}C$. BS MJ showed higher pH and lower titratable acidities than the other samples because of the alkalinity of bamboo salt. Lactic acid bacteria counts increased until 4-6 weeks and then decreased gradually, and were not detected after 20 weeks from MJs with 10% salt. Yeast counts of PS MJs were higher than those of BS and SS MJs. Bacilli were detected in relatively higher numbers throughout the 28 weeks, like marine bacteria, but archae were detected in lower numbers during the first 10 weeks. When 16S rRNA genes were amplified from total DNA from PS MJ (10% salt) at 12 weeks, Tetragenococcus halophilus was the major species. However, Staphylococcus epidermidis was the dominant species for BS MJ at the same time point. In SS MJ, T. halophilus was the dominant species and S. epidermidis was the next dominant species. BS and SS MJs showed higher amino-type nitrogen, ammonia-type nitrogen, and volatile basic nitrogen contents than PS MJs. SS and BS were better than PS for the production of high-quality MJs.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제27권10호
• /
• pp.1808-1819
• /
• 2017

Knowledge on the functional characteristics and temporal variation of anaerobic bacterial populations is important for better understanding of the microbial process of two-stage anaerobic reactors. However, owing to the high diversity of anaerobic bacteria, close attention should be prioritized to the frequently abundant bacteria that were defined as core bacteria and putatively functionally important. In this study, using MiSeq sequencing technology, the core bacterial community of 98 operational taxonomic units (OTUs) was determined in a two-stage upflow blanket filter reactor treating pharmaceutical wastewater. The core bacterial community accounted for 61.66% of the total sequences and accurately predicted the sample location in the principal coordinates analysis scatter plot as the total bacterial OTUs did. The core bacterial community in the first-stage (FS) and second-stage (SS) reactors were generally distinct, in that the FS core bacterial community was indicated to be more related to a higher-level fermentation process, and the SS core bacterial community contained more microbes in syntrophic cooperation with methanogens. Moreover, the different responses of the FS and SS core bacterial communities to the temperature shock and influent disturbance caused by solid contamination were fully investigated. Co-occurring analysis at the Order level implied that Bacteroidales, Selenomonadales, Anaerolineales, Syneristales, and Thermotogales might play key roles in anaerobic digestion due to their high abundance and tight correlation with other microbes. These findings advance our knowledge about the core bacterial community and its temporal variability for future comparative research and improvement of the two-stage anaerobic system operation.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제25권5호
• /
• pp.569-578
• /
• 2015

Cold water paddy field soils are relatively unproductive, but can be ameliorated by supplementing with inorganic fertilizer from animal waste-based composts. The yield of two rice cultivars was significantly raised by providing either chicken manure or cow dung-based compost. The application of these composts raised the soil pH as well as both the total nitrogen and ammonium nitrogen content, which improved the soil's fertility and raised its nitrification potential. The composts had a measurable effect on the abundance of nitrogencycling-related soil microbes, as measured by estimating the copy number of various bacterial and archaeal genes using quantitative real-time PCR. The abundance of ammonia oxidizing archaea and bacteria was markedly encouraged by the application of chicken manure-based compost. Supplementation with the composts helped promote the availability of soil nitrogen in the cold water paddy field, thereby improving the soil's productivity and increasing the yield of the rice crop.

• 미생물학회지
• /
• 제34권3호
• /
• pp.132-136
• /
• 1998

자연환경의 미생물군집을 분자생태학적 방법으로 분석하기 위해서는 오염되지 않은 순수한 핵산의 분리가 필요하다. 해양퇴적물에서 핵산을 추출할 때 같이 추출되는 부식물질(humic substances)은 핵산중폭반응을 저해하기 때문에, 이를 제거하기 위한 네 가지의 방법, 아가로즈젤 전기영동후 용출, Sephadex G-75 젤, Hydroxyapatite 젤, 그리고 PVPP(poluvinylpolypyrrolidone) microspin column 방법에 대해 그 효율성을 비교하였다. 조산된 방법 중에서 PVPP microspin column을 이용하면 건조 퇴적물 1g당 $4.8{\mu}g$의 순수한 DNA를 신속하고 간편하게 얻을 수 있었고, 이 방법으로 분리된 DNA를 PCR의 주형으로 사용한 결과 16S rRNA 유전자의 거의 전 범위에 해당하는 1.5 kb 크기의 PCR 산물을 얻을 수 있었다.