The ecosystem of the Arctic region has been increasingly affected by global warming. Archaeal ammonia monooxygenase alpha subunit coding gene (amoA) which is a key enzyme for nitrification was used to investigate the effect of runoff water of ice melt on microbial community of nitrogen cycle. The archaeal amoA genes at coastal area of Svalbard, Arctic region were PCR-amplified and sequenced after clone library construction. Analysis of archaeal amoA gene clone libraries suggested that the station 188 which is in the vicinity to the area of runoff water harbor lower ammonia-oxidizing archaeal diversity than the station 176 and 184. The average amino acid sequence identity within all archaeal amoA gene clones was 94% (with 91% nucleotide sequence identity). While all the clones of the station 188 were affiliated with Nitrosoarchaeaum clade containing strains isolated from low-salinity and terrestrial environments, about 45% of total clones of the station 176 and 184 were related to marine Nitosopumilus clade. Interestingly, other typical archaeal amoA gene clones of thaumarchaeal I.1b clade frequently retrieved from terrestrial environments was identified at station 188. Microbial community of nitrogen cycle in marine sediment might be affected by input of sediments caused by runoff glacier melt waters.
Global warming will have far-reaching effects on our ecosystem. However, its effects on Antarctic soils have been poorly explored. To assess the effects of warming on microbial abundance and community composition, we sampled Antarctic soils from the King George Island in the Antarctic Peninsula and incubated these soils at elevated temperatures of $5^{\circ}C$ and $8^{\circ}C$ for 14 days. The reduction in total organic carbon and increase in soil respiration were attributed to the increased proliferation of Bacteria, Fungi, and Archaea. Interestingly, bacterial ammonia monooxygenase (amoA) genes were predominant over archaeal amoA, unlike in many other environments reported previously. Phylogenetic analyses of bacterial and archaeal amoA communities via clone libraries revealed that the diversity of amoA genes in Antarctic ammonia-oxidizing prokaryotic communities were temperature-insensitive. Interestingly, our data also showed that the amoA of Antarctic ammonia-oxidizing bacteria (AOB) communities differed from previously described amoA sequences of cultured isolates and clone library sequences, suggesting the presence of novel Antarctic-specific AOB communities. Denitrification-related genes were significantly reduced under warming conditions, whereas the abundance of amoA and nifH increased. Barcoded pyrosequencing of the bacterial 16S rRNA gene revealed that Proteobacteria, Acidobacteria, and Actinobacteria were the major phyla in Antarctic soils and the effect of short-term warming on the bacterial community was not apparent.
All known genomes (N=10) in the order Nitrosomonadales were analyzed to contain 9,808 and 908 gene clusters in their pan-genome and core genome, respectively. Analyses with reference genomes belonging to other orders in Betaproteobacteria revealed that sizes of pan-genome and core genome were dependent on the number of genomes compared and the differences of genomes within a group. The sizes of pan-genomes of the genera Nitrosomonas and Nitrosospira were 7,180 and 4,586 and core genomes, 1,092 and 1,600, respectively, which implied that similarity of genomes in Nitrosospira were higher than Nitrosomonas. The genomes of Nitrosomonas contributed mostly to the size of the pan-genome and core genomes of Nitrosomonadales. COG analysis of gene clusters showed that the J (translation, ribosomal structure and biogenesis) category occupied the biggest proportions (9.7-21.0%) among COG categories in core genomes and its proportion increased in the group which genetic distances among members were high. The unclassified category (-) occupied very high proportions (34-51%) in pan-genomes. Ninety seven gene clusters existed only in Nitrosomonadales and not in reference genomes. The gene clusters contained ammonia monooxygenase (amoA and amoB) and -related genes (amoE and amoD) which were typical genes characterizing the order Nitrosomonadales while they contained significant amount (16-45%) of unclassified genes. Thus, these exclusively-conserved gene clusters might play an important role to reveal genetic specificity of the order Nitrosomonadales.
Anaerobic ammonium oxidation (AMX) is a cost-efficient biological nitrogen removal process. The coexistence of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) in an AMX reactor is an interesting research topic as a nitrogen-related bacterial consortium. In this study, a sequencing batch reactor for AMX (AMX-SBR) was operated with a conventional activated sludge. The AOB in an AMX bioreactor were identified and quantified using terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) and real-time qPCR. A T-RFLP assay based on the ammonia monooxygenase subunit A (amoA) gene sequences showed the presence of Nitrosomonas europaea-like AOB in the AMX-SBR. A phylogenetic tree based on the sequenced amoA gene showed that AOB were affiliated with the Nitrosomonas europaea/mobilis cluster. Throughout the enrichment period, the AOB population was stable with predominant Nitrosomonas europaea-like AOB. Two OTUs of amoA_SBR_JJY_20 (FJ577843) and amoA_SBR_JJY_9 (FJ577849) are similar to the clones from AMX-related environments. Real-time qPCR was used to quantify AOB populations over time. Interestingly, the exponential growth of AOB populations was observed during the substrate inhibition of the AMX bacteria. The specific growth rate of AOB under anaerobic conditions was only 0.111 d-1. The growth property of Nitrosomonas europaea-like AOB may provide fundamental information about the metabolic relationship between the AMX bacteria and AOB.
SMMIAR (Submerged Moving Media Intermittent Aeration Reactor) Process is a very efficient system which remove ammonia to nitrogen gas in one reactor. In this study, we determined the diversity of ammonia oxidizing bacteria and denitrifying bacteria using specific PCR amplification and the clone library construction. An ammonia monooxygenase gene(amoA) was analyzed to investigate the diversity of nitrifiers. Most of amoA gene fragments (27/29, 93%) were same types and they are very similar (>99%) to the sequences of Nitrosomonas europaea and other clones isolated from anoxic ammonia oxidizing reactors. ANAMMOX related bacteria have not determined by specific PCR amplification. A nitrite reductase gene(nirK) was analyzed to investigate the diversity of denitrifying bacteria. About half (9/20, 45%) of denitrifiers were clustered with Rhodobacter and most of others were clustered with Mesorhizobium (6/20, 30%) and Rhizobium (3/20, 15%). All of these nirK gene clones were clustered in alpha-Proteobacteria and this result is coincide with other system which also operate nitrification and denitrification in one reactor. The molecular monitoring of the population of nitrifiers and denitrifiers would be helpful for the system stabilization and scale-up.
Hong, Sun Hwa;Jeong, Hyun Duck;Jung, Bongjin;Lee, Eun Young
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.22
no.9
/
pp.1193-1201
/
2012
The analysis and quantification of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) is crucial, as they initiate the biological removal of ammonia-nitrogen from sewage. Previous methods for analyzing the microbial community structure, which involve the plating of samples or culture media over agar plates, have been inadequate because many microorganisms found in a sewage plant are unculturable. In this study, to exclusively detect AOB, the analysis was carried out via denaturing gradient gel electrophoresis using a primer specific to the amoA gene, which is one of the functional genes known as ammonia monooxygenase. An AOB consortium (S1 sample) that could oxidize an unprecedented 100% of ammonia in 24 h was obtained from sewage sludge. In addition, real-time PCR was used to quantify the AOB. Results of the microbial community analysis in terms of carbon utilization ability of samples showed that the aeration tank water sample (S2), influent water sample (S3), and effluent water sample (S4) used all the 31 substrates considered, whereas the AOB consortium (S1) used only Tween 80, D-galacturonic acid, itaconic acid, D-malic acid, and $_L$-serine after 192 h. The largest concentration of AOB was detected in S1 ($7.6{\times}10^6copies/{\mu}l$), followed by S2 ($3.2{\times}10^6copies/{\mu}l$), S4 ($2.8{\times}10^6copies/{\mu}l$), and S3 ($2.4{\times}10^6copies/{\mu}l$).
Lim, Kyoung Jo;Hong, Soon Ho;Chung, Jin Suk;Yoo, Ik-Keun
Korean Chemical Engineering Research
/
v.47
no.6
/
pp.775-780
/
2009
The efficacy of nitrifying sludge existed in biological nutrient removal process was examined for possible removal of endocrine disrupting chemical(EDC) in the effluent of wastewater treatment plant. Some of ammonia oxidizing bacteria causes ammonia oxidation mediated by ammonia monooxygenase(AMO) activity, which has low substrate specificity resulting in cometablic degradation of several chemicals. In this study, the removal of three model EDCs such as bisphenol A(BPA), nonylphenol(NP) and dibutyl phthalate(DBP) was studied in batch cultures using nitrifying sludge, BOD-oxidizing sludge with low nitrifying activity, and sterilized sludge. Nitrifying sludge showed higher initial removal rates in all batches of three EDCs when it was fed with ammonium as an energy source. The acclimation time was required for the removal of EDCs in batches using BOD-oxidizing sludge or nitritefed nitrifying sludge. That retardation seemed to attribute to the slow growth of cells using the EDCs while ammonium-fed nitrifying sludge could degrade EDCs through simultaneous cooxidation with ammonia oxidation. Sterilized sludge was also tested under the same conditions in order to find the contribution of physical adsorption to the removal of EDCs. About 10~20% of initial EDCs dose was removed when using sterilized sludge. Thus the biological activity is likely to play major role for the degradation of BPA, NP, and DBP rather than the physical adsorption from wastewater.
Ammonia-oxidizing bacteria (AOB) are chemolithoautotrophs that play a key role in nitrogen removal from advanced wastewater treatment processes. Various AOB species inhabit and their community compositions vary over time in the wastewater treatment bioreactors. In this study, a hypothesis that operational and environmental conditions affect both the community compositions and the diversity of AOB in the bioreactors was proposed. To verify the hypothesis, the clone libraries based on ammonia monooxygenase subunit A were constructed using activated sludge samples from aerobic bioreactors at the Pohang, the Palo Alto, the Nine Springs, and the Marshall wastewater treatment plants (WWTPs). In those bioreactors, AOB within the Nitrosomonas europaea, N. oligotropha, N.-like, and Nitrosospira lineages were commonly found, while AOB within the N. communis, N. marina, and N. cryotolerans lineages were rarely detected in the samples. The AOB community structures were different in the bioreactors: AOB within the N. oligotropha lineage were the major microorganisms in the Pohang, the Palo Alto, and the Marshall WWTPs, while AOB within the N. europaea lineage were dominant in the Nine Springs WWTP. The correlations between the AOB community compositions of the wastewater treatment bioreactors and their operational (HRT, SRT, and MLSS) and environmental conditions (temperature, pH, COD, $NH_3$, and $NO_3{^-}$) were evaluated using a multivariate statistical analysis called the Redundancy Analysis (RDA). As a result, COD and $NO_3{^-}$ concentrations in the bioreactors were the statistically significant variables influencing the AOB community structures in the wastewater treatment bioreactors.
Bacillus subtilis SRCM 101269 having safety and amo gene isolated from Korean traditional fermented food and their investigated characterization to apply the cow manure such as cellulase and xylanase activities, 16S rRNA sequencing, and ability of removal of livestock manure odor. Cow manure application results for the removal of livestock manure odor, the ammonia gas was reduced more than two-folder compared to the control group after 6 days, and reduced to less than 10 ppm after 9 days. In the case of cow manure added fowl droppings and other wood-based mixture components, ammonia gas maintained constant after 3 days of fermentation. However, in the case of sample inoculated B. subtilis SRCM 101269, ammonia gas reduced in course of fermentation time, and concentration of hydrogen sulfide also reduced for 65 ppm. Changes of nitrite concentration according to fermentation time no showed different for cow manure, however nitrite concentration in mixed livestock manure increased when compared to control. And then sulfate concentration in cow manure decreased, and no showed different when compared to the initial fermentation. No apparent change of sulfate concentration in mixed livestock manure detected. Through the previously studies, B. subtilis SRCM 101269 has high potential in industrial application manufacturing the cow manure as removal of livestock manure odor.
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.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.