[학위논문]Root-Microbiome influenced by Quorum-Sensing Signal Molecules on Continuous Cropping Soils of Ginseng : 인삼 연작토양에 쿼럼센싱 신호전달 물질을 처리하였을 때 근권 미생물상의 변화원문보기
인삼(Panax ginseng C.A Meyer)은 전통적으로 널리 쓰이는 약재로 잘 알려져 있다. 1900년대부터 인삼의 수요가 급증하여 본격적으로 재배되기 시작되었고, 현재 세계적으로 약 8만 여 톤의 인삼이 생산되고 있다. 하지만 인삼은 5~7년간의 장기간 재배기간이 요구되고 연작 피해가 극심하여 연작 피해를 줄일 수 있는 방법의 모색이 필요하다. 연작 피해는 곰팡이에 의한 것으로 알려져 있고 현재까지의 연구들은 곰팡이를 분리하여 미생물상을 간접적으로 유추하는 보고들은 있으나 전체의 미생물상의 구성에 대한 연구는 미비하다. Quorum-sensing (...
인삼(Panax ginseng C.A Meyer)은 전통적으로 널리 쓰이는 약재로 잘 알려져 있다. 1900년대부터 인삼의 수요가 급증하여 본격적으로 재배되기 시작되었고, 현재 세계적으로 약 8만 여 톤의 인삼이 생산되고 있다. 하지만 인삼은 5~7년간의 장기간 재배기간이 요구되고 연작 피해가 극심하여 연작 피해를 줄일 수 있는 방법의 모색이 필요하다. 연작 피해는 곰팡이에 의한 것으로 알려져 있고 현재까지의 연구들은 곰팡이를 분리하여 미생물상을 간접적으로 유추하는 보고들은 있으나 전체의 미생물상의 구성에 대한 연구는 미비하다. Quorum-sensing (QS)신호전달 물질은 세균의 세포 밀집도를 조절하는 물질로 잘 알려져 있다. 그 중 아실호모세린락톤은 그람음성균의 세포 밀집도를 조절하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구는 경상북도 영주시 지역의 2010년도에 이식되어 5년이상 연작이 되었고, 연작피해가 이미 발생한 지역의 토양 시료를 채취하였다. 또한 QS 신호전달 물질이 세균의 세포밀집도를 조절한다는데 착안하여 병해가 든 토양에 인삼을 재배함과 동시에 QS 신호전달 물질을 처리하여 전체적인 미생물 상의 변화를 보고자 하였다. QS 신호전달 물질을 처리한 곳에서는 병해가 발생하지 않았고, 물만 준 처리구 토양을 멸균한 처리구에서는 병해가 발생하였다. 전체 미생물상은 차세대 염기서열 분석 장비 Ion PGM 을 이용하여 분석하였다. 미생물상의 분석을 위해 세균은 16S rRNA gene 영역의 V4-V5 영역을 이용하였고, 진균은 ITS2 영역을 이용하였다. 세균은 SILVA data base를, 진균은 UNITE data base를 활용하였고, 진균의 경우에는 아직까지 세계적으로도 연구가 잘 되어있지 않아 Ion PGM 시퀀싱을 통해 얻어진 결과들을 NCBI 상의 blastn 을 이용하여 97%이상의 상동성을 기준으로 동정하여 자체적인 data base를 구축하였다. 그 결과 세균의 경우 Acidobacteria 문과 Gemmatimonadetes 문이 상대적으로 많은 것으로 나타났다. 또한 진균의 경우 지금까지 알려진 바와는 다르게 병해발생에 Fusarium 속의 곰팡이들의 우점도는 큰 영향이 없는 것을 밝혔다. 또한 새로이 구축한 data base를 이용한 결과에 따라 Botrytis 속 곰팡이를 발견할 수 있었고, 병해가 발생한 곳에서는 이 Botrytis 속 곰팡이가 많은 것을 관측하였다. 또한 미생물 생태에 대한 이해를 위하여 3가지의 다양성 지수를 도입하였고 복합적으로 계산하여 총 다양성 지수를 측정하였다. 이 총 다양성 지수의 결과로 세균은 다양성 지수가 떨어진 곳에 병해가 발생하지 않는 것을 확인하였고, 진균은 다양성 지수가 높아진 곳에 병해가 발생하지 않는 것을 확인하였다.
인삼(Panax ginseng C.A Meyer)은 전통적으로 널리 쓰이는 약재로 잘 알려져 있다. 1900년대부터 인삼의 수요가 급증하여 본격적으로 재배되기 시작되었고, 현재 세계적으로 약 8만 여 톤의 인삼이 생산되고 있다. 하지만 인삼은 5~7년간의 장기간 재배기간이 요구되고 연작 피해가 극심하여 연작 피해를 줄일 수 있는 방법의 모색이 필요하다. 연작 피해는 곰팡이에 의한 것으로 알려져 있고 현재까지의 연구들은 곰팡이를 분리하여 미생물상을 간접적으로 유추하는 보고들은 있으나 전체의 미생물상의 구성에 대한 연구는 미비하다. Quorum-sensing (QS)신호전달 물질은 세균의 세포 밀집도를 조절하는 물질로 잘 알려져 있다. 그 중 아실호모세린락톤은 그람음성균의 세포 밀집도를 조절하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구는 경상북도 영주시 지역의 2010년도에 이식되어 5년이상 연작이 되었고, 연작피해가 이미 발생한 지역의 토양 시료를 채취하였다. 또한 QS 신호전달 물질이 세균의 세포밀집도를 조절한다는데 착안하여 병해가 든 토양에 인삼을 재배함과 동시에 QS 신호전달 물질을 처리하여 전체적인 미생물 상의 변화를 보고자 하였다. QS 신호전달 물질을 처리한 곳에서는 병해가 발생하지 않았고, 물만 준 처리구 토양을 멸균한 처리구에서는 병해가 발생하였다. 전체 미생물상은 차세대 염기서열 분석 장비 Ion PGM 을 이용하여 분석하였다. 미생물상의 분석을 위해 세균은 16S rRNA gene 영역의 V4-V5 영역을 이용하였고, 진균은 ITS2 영역을 이용하였다. 세균은 SILVA data base를, 진균은 UNITE data base를 활용하였고, 진균의 경우에는 아직까지 세계적으로도 연구가 잘 되어있지 않아 Ion PGM 시퀀싱을 통해 얻어진 결과들을 NCBI 상의 blastn 을 이용하여 97%이상의 상동성을 기준으로 동정하여 자체적인 data base를 구축하였다. 그 결과 세균의 경우 Acidobacteria 문과 Gemmatimonadetes 문이 상대적으로 많은 것으로 나타났다. 또한 진균의 경우 지금까지 알려진 바와는 다르게 병해발생에 Fusarium 속의 곰팡이들의 우점도는 큰 영향이 없는 것을 밝혔다. 또한 새로이 구축한 data base를 이용한 결과에 따라 Botrytis 속 곰팡이를 발견할 수 있었고, 병해가 발생한 곳에서는 이 Botrytis 속 곰팡이가 많은 것을 관측하였다. 또한 미생물 생태에 대한 이해를 위하여 3가지의 다양성 지수를 도입하였고 복합적으로 계산하여 총 다양성 지수를 측정하였다. 이 총 다양성 지수의 결과로 세균은 다양성 지수가 떨어진 곳에 병해가 발생하지 않는 것을 확인하였고, 진균은 다양성 지수가 높아진 곳에 병해가 발생하지 않는 것을 확인하였다.
Ginseng (Panax ginseng C.A Meyer) is traditionally well known as a widely used medicinal product. Since the 1900s, the demand for ginseng has soared, and the plant has been cultivated in earnest. Currently, about 80,000 tons of ginseng are produced worldwide. However, ginseng requires long - term cu...
Ginseng (Panax ginseng C.A Meyer) is traditionally well known as a widely used medicinal product. Since the 1900s, the demand for ginseng has soared, and the plant has been cultivated in earnest. Currently, about 80,000 tons of ginseng are produced worldwide. However, ginseng requires long - term cultivation period of 5 ~ 7 years, and it is necessary to search for a way to reduce the damage due to extreme damage. Although the series damage is known to be caused by fungi, there have been reports to indirectly deduce the microorganism by isolating the fungi, but the study on the microbial composition of the whole is insufficient. Quorum-sensing (QS) signaling materials are well known for regulating bacterial cell density. Among them, N-acyl homoserine lactones (AHL) is known to control the cell density of Gram-negative bacteria. In this study, continuous ginseng cultivated sites were located in the Yeongju-si, Republic of Korea. The soil samples were collected with 5 years over continuous cropping history. In addition, we observed that the QS signaling (QSS) molecules regulate bacterial cell density, and we tried to cultivate ginseng in the diseased soil and to treat the QSS molecules to change the microorganism. The disease did not occur in the place where the QSS molecules were treated, and the disease occurred in the treatment field in which the soil was sterilized and only treated the water. Microbiome analyzed using the next generation sequencing instrument, Ion PGM. The V4-V5 region and ITS2 region used for bacteria and fungi community analysis. The SILVA data base and the UNITE data base used for microbiome analysis. In the case of fungi, the results were not well studied globally so that the results obtained using NCBI blastn were more than 97% homologous to establish its own data base. As a result, Acidobacteria and Gemmatimonadetes were relatively frequent in bacterial community. In addition, the fungal community showed no tendency in the dominance of Fusarium spp. Botrytis fungi were also detected according to the results of the newly constructed data base, and it was observed that Botrytis fungi were present in the diseased areas. Biodiversity analyzed with Shannon-Wiever index (Pielou, 1969), Margalef’s richness (Margalef, 1958), and Pielou’s evenness (Pielou, 1975). The changes of fungal community were analyzed by the diversity index because there was no particular tendency. The total diversity results showed the bacterial total diversity was decreased in the healthy soils and fungal total diversity was increased in the healthy soils.
Ginseng (Panax ginseng C.A Meyer) is traditionally well known as a widely used medicinal product. Since the 1900s, the demand for ginseng has soared, and the plant has been cultivated in earnest. Currently, about 80,000 tons of ginseng are produced worldwide. However, ginseng requires long - term cultivation period of 5 ~ 7 years, and it is necessary to search for a way to reduce the damage due to extreme damage. Although the series damage is known to be caused by fungi, there have been reports to indirectly deduce the microorganism by isolating the fungi, but the study on the microbial composition of the whole is insufficient. Quorum-sensing (QS) signaling materials are well known for regulating bacterial cell density. Among them, N-acyl homoserine lactones (AHL) is known to control the cell density of Gram-negative bacteria. In this study, continuous ginseng cultivated sites were located in the Yeongju-si, Republic of Korea. The soil samples were collected with 5 years over continuous cropping history. In addition, we observed that the QS signaling (QSS) molecules regulate bacterial cell density, and we tried to cultivate ginseng in the diseased soil and to treat the QSS molecules to change the microorganism. The disease did not occur in the place where the QSS molecules were treated, and the disease occurred in the treatment field in which the soil was sterilized and only treated the water. Microbiome analyzed using the next generation sequencing instrument, Ion PGM. The V4-V5 region and ITS2 region used for bacteria and fungi community analysis. The SILVA data base and the UNITE data base used for microbiome analysis. In the case of fungi, the results were not well studied globally so that the results obtained using NCBI blastn were more than 97% homologous to establish its own data base. As a result, Acidobacteria and Gemmatimonadetes were relatively frequent in bacterial community. In addition, the fungal community showed no tendency in the dominance of Fusarium spp. Botrytis fungi were also detected according to the results of the newly constructed data base, and it was observed that Botrytis fungi were present in the diseased areas. Biodiversity analyzed with Shannon-Wiever index (Pielou, 1969), Margalef’s richness (Margalef, 1958), and Pielou’s evenness (Pielou, 1975). The changes of fungal community were analyzed by the diversity index because there was no particular tendency. The total diversity results showed the bacterial total diversity was decreased in the healthy soils and fungal total diversity was increased in the healthy soils.
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