• Ocean and Polar Research
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• 제32권3호
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• pp.309-319
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• 2010

To assess community structure and diversity of archaea, a clone sequencing analysis based on an archaeal 16S rRNA gene was conducted at three sediment depths of the continental slope and Ulleung Basin in the East Sea. A total of 311 and 342 clones were sequenced at the slope and basin sites, respectively. Marine Group I, which is known as the ammonia oxidizers, appeared to predominate in the surface sediment of both sites (97.3% at slope, 88.5% at basin). In the anoxic subsurface sediment of the slope and basin, the predominant archaeal group differed noticeably. Marine Benthic Group B dominated in the subsurface sediment of the slope. Marine Benthic Group D and Miscellaneous Crenarchaeotal Group were the second largest archaeal group at 8-9 cm and 18-19 cm depth, respectively. Marine Benthic Group C of Crenarchaeota occupied the highest proportion by accounting for more than 60% of total clones in the subsurface sediments of the basin site. While archaeal groups that use metal oxide as an electron acceptor were relatively more abundant at the basin sites with manganese (Mn) oxide-enriched surface sediment, archaeal groups related to the sulfur cycle were more abundant in the sulfidogenic sediments of the slope. Overall results indicate that archaeal communities in the Ulleung Basin show clear spatial variation with depth and sites according to geochemical properties the sediment. Archaeal communities also seem to play a significant role in the biogeochemical carbon (C), nitrogen (N), sulfur (S), and metal cycles at each site.

• Journal of Microbiology
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• 제43권2호
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• pp.144-151
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• 2005

During the past ten years, Archaea have been recognized as a widespread and significant component of marine picoplankton assemblages. More recently, the presence of novel archaeal phylogenetic lineages has been discovered in coastal marine environments, freshwater lakes, polar seas, and deep-sea hydrothermal vents. Therefore, we conducted an investigation into the archaeal community existing in tidal flat sediment collected from Ganghwa Island, Korea. Phylogenetic analysis of archaeal 16S rDNA amplified directly from tidal flat sediment DNA revealed the presence of two major lineages, belonging to the Crenarchaeota ($53.9\%$) and Euryarchaeota ($46.1\%$) phyla. A total of 102 clones were then sequenced and analyzed by comprehensive phylogenetic analysis. The sequences determined in our samples were found to be closely related to the sequences of clones which had been previously obtained from a variety of marine environments. Archaeal clones exhibited higher similarities ($83.25 - 100\%$) to sequences..from other environments in the public database than did those ($75.22 - 98.46\%$) of previously reported bacterial clones obtained from tidal flat sediment. The results of our study suggest that the archaeal community in tidal flat sediment is remarkably diverse.

• 미생물학회지
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• 제50권2호
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• pp.164-168
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• 2014

북극지역은 지구온난화로 인하여 생태계에 큰 영향을 받고 있다. 본 연구는 북극 Svalbard 지역에서 육지 빙하의 해빙(ice melt)의 영향을 받는 해양퇴적층에서 질산화 과정에 핵심역할을 하는 고세균의 질산화유전자(ammonia monooxygenase, AMO)의 공간적 분포의 변화를 조사하였다. 해빙으로 인한 퇴적물 퇴적속도와 고세균 AMO의 alpha subunit를 코딩하는 amoA 유전자와의 관계를 클론라이브러리 분석을 통하여 분석하였다. 육지와 근접하여 퇴적속도가 가장 빠른 정점(188)에서 고세균 amoA 유전자의 다양성이 육지에서 비교적 먼 지역의 정점(176과 184)에 비해 현저히 낮음을 알 수 있었다. 3 정점의 고세균 amoA 유전자 클론들의 평균 아미노산 서열의 상동성은 94%(염기서열 91%)로 나타났다. 176과 184 정점에서 분석된 고세균 amoA 유전자 클론들 중 약 45%가 Nitosopumilus clade와 근연관계에 있는 반면, 188 지역의 경우 낮은 염농도에서 발견되는 Nitrosoarchaeaum clade와 근연관계에 있는 클론들이 발견되었다. 토양 고세균유래 amoA 유전자는 육지에 근접하여 해빙에 의한 영향을 가장 많이 받는 188정점에서만 발견이 되었다. 본 연구를 통하여, 해빙으로 인하여 육지로부터 운반되는 퇴적물의 량이 증가함에 따라, 해양퇴적층의 질소순환관련 미생물 군집에 변화가 유발되는 것으로 추정되며, 고세균의 amoA 유전자가 해양퇴적층 질소순환생태계 변화의 지표로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제43권3호
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• pp.232-235
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• 2007

해양 및 토양에서의 암모니아 산화는 세균에 비해 Crenarchaeota 그룹의 archaea에 의해 우세하게 일어나고 있음이 알려졌다. 서해 갯벌에서, 배양에 의존하지 알고, 특정 암모니아 산화유전자(amoA)를 가진 archaea을 동정하고자 디지털 PCR법을 응용한 nested PCR법을 개발하였다. amoA와 16S rRNA유전자가 동시에 증폭된 샘플의 분석결과, 16S rRNA유전자에 비해 amoA 유전자의 다양성 이 높았으며, I.1a 그룹의 crenarchaea가 I.1b 그룹의 crenarchaea보다 갯벌지역에서 암모니아 산화에 우점적으로 기여하고 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 시도된, 디지털 PCR과 multiplex-nested PCR을 접목한 접근법을 이용하면 특정 기능유전자를 가진 미생물을 환경에서 검증하는데 응용할 수 있을 것이다.

• 한국기후변화학회지
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• 제5권3호
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• pp.249-256
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• 2014

Permafrost is frozen soil below $0^{\circ}C$ for two or more years. Surface of permafrost is called as active layer that seasonally thaws during the summer. Although the thawing of permafrost may deepen the active layer and consequently increase the microbial activity, the microbial community structure in this habitat has not yet been well described. In this study, we presented bacterial and archaeal diversity in the active layer soil from Resolute, Canada using pyrosequencing analysis. The soil sample was collected from the surface of the marsh covered with moss and Carex. A total of 7,796 bacterial reads for 40 phyla and 245 archaeal reads for 4 phyla were collected, reflecting the high diversity of bacteria. Predominant bacterial groups were Proteobacteria (37.7%) and Bacteroidetes (30.0%) in this study. Major groups in Archaea were Euryarchaeota (51.4%) and Thaumarchaeota (46.1%). Both methane producing archaea and consuming bacteria were detected in this study. Although it might be difficult to characterize microbial community with only one sample, it could be used for the basis of assessing the relative importance of the specific groups with a high resolution on the bacterial and archaeal community in this habitat.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권5호
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• pp.867-875
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• 2016

Archaea substantially contribute to global geochemical cycling and energy cycling and are impacted by land-use change. However, the response of archaeal communities to a change from upland field to paddy field has been poorly characterized. Here, soil samples were collected at two depths (0-20 cm and 20-40 cm) from one upland field and six paddy fields that were established on former upland fields at different times (1, 5, 10, 20, 30, and 40 years before the study). Barcoded pyrosequencing was employed to assess the archaeal communities from the samples at taxonomic resolutions from phylum to genus levels. The total archaeal operational taxonomic unit (OTU) richness showed a significant positive correlation with the land-use change duration. Two phyla, Euryarchaeota and Crenarchaeota, were recorded throughout the study. Both the relative abundance and OTU richness of Euryarchaeota increased at both depths but increased more steadily at the subsurface rather than at the surface. However, these data of Crenarchaeota were the opposite. Additionally, the archaeal composition exhibited a significant relationship with C/N ratios, total phosphorus, soil pH, Olsen phosphorus, and the land-use change duration at several taxonomic resolutions. Our results emphasize that after a change from upland fields to paddy fields, the archaeal diversity and composition changed, and the duration is an important factor in addition to the soil chemical properties.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.674-684
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• 2020

하수의 종류(생활하수, 축산폐수) 및 다양한 처리 공정에 따른 미생물군집구조를 비교하기 위해 A2O공법으로 운영되는 생활하수처리시설(안심·서부·신천)의 10개 생물학적 반응조와 축산폐수처리시설의 활성슬러지를 채취해 DNA 유전체를 추출한 후 세균은 프라이머 27F/518R, 고세균의 경우, 프라이머 Arch519F/A958R를 이용해 유전체를 증폭시켰고 그 염기서열을 Roche 454 GS-FLX Titanium을 이용한 pyrosequencing 법으로 분석하였다. 그 결과, 생활하수와 축산폐수에 따른 미생물 군집구조의 차이는 컸지만 A2O공법에 따른 산소 유무 등의 환경 변화와 관련된 군집구조의 변화는 크지 않았다. 혐기조 및 무산소조 반응조들에서만 분석한 고세균 군집 결과에서는 동일 하수처리시설의 반응조들의 고세군군집들끼리만 모이는 하수처리시설별 집괴현상을 나타냈다. 세균다양성 및 종 풍부도가 높은 서부처리시설이 다른 시설보다 더 높은 질소 및 인 제거율을 나타냈다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권9호
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• pp.1187-1196
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• 2013

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.

• 미생물학회지
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• 제48권2호
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• pp.125-133
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• 2012

혐기성 소화는 음식물 쓰레기와 같은 폐기물로부터 재생 가능한 에너지원으로 메탄을 생성하는 공정이다. 본 연구에서는 음식물 쓰레기와 폐수를 동시에 처리하는 3단계 메탄생산 공정을 이용한 혐기성 소화공정의 bacteria와 archaea 군집 변화를 조사하였다. 3단계 메탄생산 공정은 음식물 쓰레기 및 폐수를 메탄과 이산화탄소로 전환하는 반혐기성 가수분해/산생성, 혐기성 산생성과 혐기성 메탄생성조로 구성되어있으며, 16 rRNA 유전자 라이브러리의 염기서열 분석과 정량 PCR 등의 분자생물학적 방법으로 주요 미생물 군집을 조사하였다. 메탄생산 공정의 주요 미생물 군집은 VFA-산화 박테리아와 Methanoculleus 속에 속하는 hydrogenotrophic methanogen의 두 종(species)이었다. 또한, 소수의 Picrophilaceae 과(Thermoplasmatales 목)의 archaea도 확인하였다. 음식물을 이용한 3단계 메탄생산 공정은 acetogenesis를 기반으로 하는 고전적 메탄생성 공정과 달리 주로 hydrogenotrophic methanogen의 분해 경로에 의해 이루어 짐을 알 수 있다. 이들 균주의 우점은 중온 소화공정, 중성 pH, 높은 암모니아 농도, 짧은 HRT, Tepidanaerobacter 속 등과 같은 VFA 산화세균과의 상호작용 등에서 기인한 것으로 생각된다.

• 미생물학회지
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• 제47권3호
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• pp.209-217
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• 2011

결론적으로 본 연구에서는 16S rRNA 유전자 기반의 454 pyrosequencing을 통해 혐기성 소화조에 존재하는 다양한 아케아를 규명할 수 있었으며, 지금까지 그 중요성이 잘 알려지지 않은 Methanococcales 목에 속하는 아케아가 소화조에 공통적으로 존재함을 확인할 수 있었다. 또한, 소화조의 운전조건은 아케아의 다양성과 군집구조를 결정하는데 영향을 미치는 중요한 인자라는 것을 알 수 있었다. 실규모 6개 혐기성 소화조를 대상으로 11개 소화 슬러지 시료를 채취해, 16S rRNA 유전자 기반의 454 pyrosequencing을 이용하여 아케아 군집구조를 조사하였다. 아케아 16S rRNA 유전자 염기서열로부터 측정된 observed operational taxanomic units (OTUs)는 13-55 OTUs이었으며(3% cutoff), 이는 Chao1 richness estimate로 계산된 값의 29-89%에 해당하였다. 소화조에는 메탄생성에 직접적으로 관련이 있다고 알려진 Methanomicrobiales, Methanobacteriales, Methanococcales, Methanosarcinales, Methanocellales 목에 속하는 아케아 뿐만 아니라, Thermoproteales, Thermoplasmatales, Desulfurococcales목에 속하는 아케아도 함께 발견되었다. 이 중 수소를 기질로 해서 메탄을 생성한다고 알려진 Methanoacoccales가 전체 염기서열의 51.8-99.7%를 차지해 가장 많이 발견된 분류군으로 나타났다. Heat map 분석결과 각 시료들의 아케아 군집구조는 1개 시료를 제외한 나머지 10개 시료가 매우 비슷한 군집구조를 가지고 있었다(Pearson 상관지수=0.99). 또한, 아케아 군집구조와 환경변수들의 상관성을 분석한 canonical correspondence analysis를 통해 혐기성 소화조의 아케아 군집구조에 영향을 미치는 중요 환경변수는 소화조의 온도와 총고형물 제거율임을 확인하였다. 모든 결과들을 종합해 볼 때 소화조의 운전조건은 아케아의 다양성과 군집구조를 결정하는데 영향을 미치는 중요한 인자라고 사료된다.