• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권7호
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• pp.1320-1332
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• 2016

Light hydrocarbons accumulated in subsurface soil by long-term microseepage could favor the anomalous growth of indigenous hydrocarbon-oxidizing microorganisms, which could be crucial indicators of underlying petroleum reservoirs. Here, Illumina MiSeq sequencing of the 16S rRNA gene was conducted to determine the bacterial community structures in soil samples collected from three typical oil and gas fields at different locations in China. Incubation with n-butane at the laboratory scale was performed to confirm the presence of "universal microbes" in light-hydrocarbon microseepage ecosystems. The results indicated significantly higher bacterial diversity in next-to-well samples compared with background samples at two of the three sites, which were notably different to oil-contaminated environments. Variation partitioning analysis showed that the bacterial community structures above the oil and gas fields at the scale of the present study were shaped mainly by environmental parameters, and geographic location was able to explain only 7.05% of the variation independently. The linear discriminant analysis effect size method revealed that the oil and gas fields significantly favored the growth of Mycobacterium, Flavobacterium, and Pseudomonas, as well as other related bacteria. The relative abundance of Mycobacterium and Pseudomonas increased notably after n-butane cultivation, which highlighted their potential as biomarkers of underlying oil deposits. This work contributes to a broader perspective on the bacterial community structures shaped by long-term light-hydrocarbon microseepage and proposes relatively universal indicators, providing an additional resource for the improvement of microbial prospecting of oil and gas.

• 대한안전경영과학회지
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• 제11권3호
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• pp.189-198
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• 2009

This thesis studies two imputation methods, the MCMC method and the EM algorithm, that take care of the problem. The performance of the two methods for the linear (or quadratic) discriminant analysis are evaluated under various types of incomplete observations. Based on simulated experiments, the effect of the imputation using the EM algorithm and the MCMC method are evaluated and compared in terms of the probability of misclassification and the RMSE. This is done for the various cases of incomplete observations. The cases are differentiated by missing rates, sample sizes, and distances between two classification groups. The studies show that the probability of misclassification and the RMSE of the EM algorithm method is lower than the MCMC method. Therefore the imputation using the EM algorithm is more efficient than the MCMC method. And the probability of misclassification of the method that all vectors of observations with missing values are omitted from analysis is lower than the EM algorithm and the MCMC method when the samples size is small and the rate of missing values is extremely big.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제65권5호
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• pp.971-988
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• 2023

This study evaluated the effects of supplementing solubles from shredded, steam-exploded pine particles (SSPP) on growth performances, plasma biochemicals, and microbial composition in broilers. The birds were reared for 28 days and fed basal diets with or without the inclusion of SSPP from 8 days old. There were a total of three dietary treatments supplemented with 0% (0% SSPP), 0.1% (0.1% SSPP) and 0.4% (0.4% SSPP) SSPP in basal diets. Supplementation of SSPP did not significantly affect growth or plasma biochemicals, but there was a clear indication of diet-induced microbial shifts. Beta-diversity analysis revealed SSPP supplementation-related clustering (ANOSIM: r = 0.31, p < 0.01), with an overall lower (PERMDISP: p < 0.05) individual dispersion in comparison to the control group. In addition, the proportions of the Bacteroides were increased, and the relative abundances of the families Vallitaleaceae, Defluviitaleaceae, Clostridiaceae, and the genera Butyricicoccus and Anaerofilum (p < 0.05) were significantly higher in the 0.4% SSPP group than in the control group. Furthermore, the linear discriminant analysis effect size (LEfSe) also showed that beneficial bacteria such as Ruminococcus albus and Butyricicoccus pullicaecorum were identified as microbial biomarkers of dietary SSPP inclusion (p < 0.05; | LDA effect size | > 2.0). Finally, network analysis showed that strong positive correlations were established among microbial species belonging to the class Clostridia, whereas Erysipelotrichia and Bacteroidia were mostly negatively correlated with Clostridia. Taken together, the results suggested that SSPP supplementation modulates the cecal microbial composition of broilers toward a "healthier" profile.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권11호
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• pp.1640-1650
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• 2020

Colorectal cancer (CRC) is the leading cause of common malignant neoplasm worldwide. Many studies have analyzed compositions of gut microbiota associated with various diseases such as inflammatory bowel diseases (IBD) and colon cancer. One of the most representative bacteria involved in CRC is enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF), a species belonging to phylum Bacteroidetes. We used ETBF colonized mice with azoxymethane (AOM)/dextran sulphate sodium (DSS) and zerumbone, a compound with anti-bacterial effect, to determine whether zerumbone could restore intestinal microbiota composition. Four experimental groups of mice were used: sham, ETBF colonized AOM/DSS group, ETBF colonized AOM/DSS group zerumbone 60 mg kg-1 (ETBF/AOM/DSS + Z (60)), and only zerumbone (60 mg kg^-1)-treated group. We performed reversible dye terminators-based analysis of 16S rRNA gene region V3-V4 for group comparison. Microbiota compositions of ETBF/AOM/DSS + Z (60) group and ETBF colonized AOM/DSS group not given zerumbone were significantly different. There were more Bacteroides in ETBF/AOM/DSS + Z (60) group than those in ETBF colonized AOM/DSS group, suggesting that B. fragilis could be a normal flora activated by zerumbone. In addition, based on linear discriminant analysis of effect size (LEfSe) analysis, microbial diversity decreased significantly in the ETBF colonized AOM/DSS group. However, after given zerumbone, the taxonomic relative abundance was increased. These findings suggest that zerumbone not only influenced the microbial diversity and richness, but also could be helpful for enhancing the balance of gut microbial composition. In this work, we demonstrate that zerumbone could restore the composition of intestinal microbiota.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권8호
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• pp.1013-1022
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• 2023

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are widespread soil endophytic fungi, forming mutualistic relationships with the vast majority of land plants. Biochar (BC) has been reported to improve soil fertility and promote plant growth. However, limited studies are available concerning the combined effects of AMF and BC on soil community structure and plant growth. In this work, a pot experiment was designed to investigate the effects of AMF and BC on the rhizosphere microbial community of Allium fistulosum L. Using Illumina high-throughput sequencing, we showed that inoculation of AMF and BC had a significant impact on soil microbial community composition, diversity, and versatility. Increases were observed in both plant growth (the plant height by 8.6%, shoot fresh weight by 12.1%) and root morphological traits (average diameter by 20.5%). The phylogenetic tree also showed differences in the fungal community composition in A. fistulosum. In addition, Linear discriminant analysis (LDA) effect size (LEfSe) analysis revealed that 16 biomarkers were detected in the control (CK) and AMF treatment, while only 3 were detected in the AMF + BC treatment. Molecular ecological network analysis showed that the AMF + BC treatment group had a more complex network of fungal communities, as evidenced by higher average connectivity. The functional composition spectrum showed significant differences in the functional distribution of soil microbial communities among different fungal genera. The structural equation model (SEM) confirmed that AMF could improve the microbial multifunctionality by regulating the rhizosphere fungal diversity and soil properties. Our findings provide new information on the effects of AMF and biochar on plants and soil microbial communities.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제61권1호
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• pp.42-52
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• 2023

The genus Babesia includes parasites that can induce human and animal babesiosis, which are common in tropical and subtropical regions of the world. The gut microbiota has not been examined in hamsters infected by Babesia duncani. Red blood cells infected with B. duncani were injected into hamsters through intraperitoneal route. To evaluate the changes in gut microbiota, DNAs were extracted from small intestinal contents, acquired from hamsters during disease development. Then, the V4 region of the 16S rRNA gene of bacteria was sequenced using the Illumina sequencing platform. Gut microbiota alternation and composition were assessed according to the sequencing data, which were clustered with >97.0% sequence similarity to create amplicon sequence variants (ASVs). Bacteroidetes and Firmicutes were made up of the major components of the gut microbiota in all samples. The abundance of Bacteroidetes elevated after B. duncani infection than the B. duncani-free group, while Firmicutes and Desulfobacterota declined. Alpha diversity analysis demonstrated that the shown ASVs were substantially decreased in the highest parasitemia group than B. duncani-free and lower parasitemia groups. Potential biomarkers were discovered by Linear discriminant analysis Effect Size (LEfSe) analysis, which demonstrated that several bacterial families (including Muribaculaceae, Desulfovibrionaceae, Oscillospiraceae, Helicobacteraceae, Clostridia UGG014, Desulfovibrionaceae, and Lachnospiraceae) were potential biomarkers in B. duncani-infected hamsters. This research demonstrated that B. duncani infectious can modify the gut microbiota of hamsters.

• 생명과학회지
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• 제31권10호
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• pp.922-928
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• 2021

본 연구는 우리나라 전통 장류인 된장과 청국장의 미생물 분포와 시료간의 미생물학적 차이에 대해 차세대 염기서열 분석법(NGS)을 이용하여 분석하였다. α-diversity 분석 결과 된장에서 종 추정치와 풍부도가 통계학적으로 유의한 수준으로 높은 것으로 나타났다. 세균 분포를 분석한 결과 문 수준에서 Firmicutes가 된장에서 97.02%, 청국장에서 99.67%를 차지하여 공통적으로 가장 우점하는 것으로 나타났으며, 속 수준에서는 된장과 청국장에서 Bacillus가 각각 71.70%, 59.87%를 차지하여 가장 우점하는 것으로 확인되었다. 된장과 청국장의 미생물 분포에 차이가 있는지 분석하기 위해 PERMANOVA 분석을 수행한 결과 된장과 청국장의 미생물 분포에 통계학적으로 유의한 수준으로 차이가 나는 것으로 나타났다. 각 된장과 청국장 미생물 군집을 대표하는 biomarker를 분석하기 위해 LEfSe분석을 수행한 결과 된장에서 Bacillus subtilis, Tetragenococcus halophilus, Clostridium arbusti가 상대적으로 많이 분포하였으며, 청국장에서는 Bacillus thermoamylovorans, Enterococcus faecium, Lactobacillus sakei가 상대적으로 많이 분포하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 콩을 주원료로 하는 우리나라 대표 전통장류인 된장과 청국장의 시료별 유사성과 차이점에 대한 미생물 분포를 정의하고 전통장류의 생화학적, 생리학적 특성과 미생물 분포의 상관관계를 규명하기 위한 기초 연구자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제64권4호
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• pp.383-389
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• 2021

비만은 숙주의 전신 염증 및 대사 기능 장애에 기여하는 장 상피 장벽 기능 저하와 관련이 있다. 한국의 전통 식품으로 식이섬유가 풍부한 콩 제품은 항염증 반응을 비롯한 다양한 생물학적 활성을 나타내어 왔으나 대장 건강에 대해서는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 고지방 식이(HFD)를 섭취한 비만 모델에서 콩(CSB)에 대한 장 건강 증진 효과를 조사하였다. SD 쥐에게 동물 실험 기간 동안 HFD 또는 10.6% CSB가 함유된 HFD (HFD + CSB)를 제공하였다. CSB의 섭취는 HFD로 유발된 체중과 지방 축적 증가를 현저하게 감소시켰다. 또한, CSB의 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 감소된 밀착 결합 지표(ZO-1, Claudin-1 및 Occludin-1)의 mRNA 발현을 개선시켰다. 또한, 조직병리학적 평가에서도 CSB 섭취는 대장 조직에서 HFD에 의해 증가된 염증 세포 침윤과 대장 상피 조직 붕괴를 개선하는 것으로 나타났다. Genus 수준에서 HFD 섭취에 의해 Lactobacillus, Duncaniella, Alloprevotella 등 미생물 종의 abundance 차이는 확인되었으나, CSB 섭취로 인한 영향은 명확하게 나타나지 않았다. NMDS 분석에서 HFD 섭취에 의해 유의적인 장내미생물 생태 이동을 보여주었지만 CSB 섭취는 차이가 없었다. HFD와 CSB 간 유의적으로 차이가 나타나는 genera를 조사하기 위해 LEfSe를 수행한 결과, CSB는 Anaerotignum, Enterococcus, Clostridium sensu stricto 및 Escherichia/Shigella 속의 풍부함을 증가시킨 반면 Longicatena 및 Ligilactobacillus의 풍부함을 감소시켰다. 이러한 결과는 CSB 섭취는 긴밀한 접합 성분을 개선하여 HFD로 악화된 대장 건강을 개선하는 반면 장내미생물생태에 긍정적인 효과를 미치는지에 대해서는 명확하지 않았다.

• 생명과학회지
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• 제33권4호
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• pp.325-333
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• 2023

본 연구에서는 김치와 묵은지의 미생물 군집 구조와 이화학적 특성을 비교 분석하였다. 김치와 묵은지의 이화학적 특성 분석 결과 묵은지 시료들의 pH가 김치보다 더 낮았으며, 산도는 더 높은 것으로 나타났다. 김치와 묵은지 간의 염도에는 차이가 없는 것으로 나타났으며, 김치에서 당도가 묵은지보다 높은 것으로 나타났다. α-diversity 분석 결과 김치와 묵은지 사이에 종 추정치와 종 풍부도 지수는 차이가 없는 것으로 나타났으나, 계통발생학적 차이를 반영한 phylogenetic diversity 지수는 묵은지에서 김치보다 유의한 수준으로 높은 것으로 나타났다. 김치와 묵은지의 미생물 군집을 생물학적 분류수준에 따라 분석한 결과 두 그룹 모두 공통적으로 과(family) 수준에서 Lactobacillaceae가 가장 우점하였으나, 높은 내산성을 갖거나 김치 내에서 높은 성장 경쟁력을 갖는 것으로 알려진 Pediococcus 속과 Lactobacillus 속 유산균의 상대적인 분포가 묵은지에서 높은 것으로 나타났다. 김치와 묵은지의 전체 미생물 군집 구조에 통계학적으로 차이가 있는지 분석하기 위해 beta set-significance 분석을 수행한 결과 김치와 묵은지 두 그룹의 전체 미생물 군집구조가 통계학적으로 신뢰수준에서 매우 다른 것으로 나타났으며, 김치에서 상대적으로 높은 Weissella kandleri의 분포와 묵은지에서 상대적으로 높은 Pediococcus inopinatus의 높은 분포가 김치와 묵은지의 전체 미생물 군집 구조 차이에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제32권10호
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• pp.803-811
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• 2022

우리나라 전통 콩 발효식품은 탄수화물을 주식으로 하는 한국인의 식생활에 중요한 단백질 급원임에도 불구하고 콩 발효식품의 미생물 다양성과 군집 구조에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 본 연구는 16S rDNA 유전자 서열 분석 기반의 차세대 염기서열 분석법을 이용하여 한국 전통 발효식품인 된장과 간장의 미생물 군집 구조를 밝히고자 하였다. Alpha-diversity 분석 결과 미생물 다양성 지표인 Shannon과 Simpson에서 된장과 간장의 미생물 다양성에 통계학적인 차이가 있는 것으로 나타났으나, 종 풍부도 지표인 ACE, CHAO, Jackknife에서는 차이가 없는 것으로 나타났다. 된장과 간장의 미생물 분포 분석 결과 된장과 간장의 공통적인 우점균은 Firmicutes로 나타났으나, 속 수준에서의 미생물 분포를 분석한 결과 된장에서 Bacillus, Kroppenstedtia, Clostridium, Pseudomonas가 간장보다 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 나타났으며, 간장에서는 Tetragenococcus, Chromhalobacter, Lentibacillus, Psychrobacter와 같은 호염성 또는 내염성 세균이 된장보다 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 된장과 간장의 미생물 군집구조에 통계학적인 차이가 있는지 확인하기 위해 paired-PERMANOVA 분석을 수행하였으며, 그 결과 통계학적으로 매우 유의한 수준의 차이가 있는 것으로 나타났다. 된장과 간장의 미생물 군집구조 차이에 큰 영향을 미치는 biomarker를 분석하기 위해 LEfSe 분석을 수행하였으며, 그 결과 Bacillus와 Tetragenococcus가 된장과 간장의 미생물 군집 구조에 차이를 나타내는 biomarker로 분석되었다.