This study evaluated the soil microbial communities by fatty acid methyl ester (FAME) method in soils (6 sites for immatured paddy, 9 sites for normal paddy, and 5 sites for sandy paddy) in Gyeongnam Province. The soil microbial biomass carbon content in normal and sandy paddy were 1,235 and $4...
This study evaluated the soil microbial communities by fatty acid methyl ester (FAME) method in soils (6 sites for immatured paddy, 9 sites for normal paddy, and 5 sites for sandy paddy) in Gyeongnam Province. The soil microbial biomass carbon content in normal and sandy paddy were 1,235 and $441mg\;kg^{-1}$, respectively, showing the soil microbial biomass carbon content in normal paddy was higher than that in sandy paddy. The soil organic matter contents $33g\;kg^{-1}$ of immatured and normal paddy were higher than sandy paddy $18g\;kg^{-1}$ (p<0.05). The communities of total bacteria and Gram-negative bacteria in normal paddy were significantly higher than those in sandy paddy (p<0.05). Total bacteria communities should be considered as a potential responsible factor for the obvious microbial community differentiation.
This study evaluated the soil microbial communities by fatty acid methyl ester (FAME) method in soils (6 sites for immatured paddy, 9 sites for normal paddy, and 5 sites for sandy paddy) in Gyeongnam Province. The soil microbial biomass carbon content in normal and sandy paddy were 1,235 and $441mg\;kg^{-1}$, respectively, showing the soil microbial biomass carbon content in normal paddy was higher than that in sandy paddy. The soil organic matter contents $33g\;kg^{-1}$ of immatured and normal paddy were higher than sandy paddy $18g\;kg^{-1}$ (p<0.05). The communities of total bacteria and Gram-negative bacteria in normal paddy were significantly higher than those in sandy paddy (p<0.05). Total bacteria communities should be considered as a potential responsible factor for the obvious microbial community differentiation.
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문제 정의
그러나 경남지역 논 토양에서 토양 유형에 따른 미생물 군집 변화에 대한 연구결과는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 경남지역 미숙답, 보통답, 사질답을 대상으로 FAME 분석을 통한 토양 미생물 군집을 검토하였으며 주성분분석에 의한 주요 변동요인을 해석하여 친환경 토양관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 수행하였다.
그리고 그람음성 세균과 그람양성 세균의 비율, 곰팡이와 총 세균의 비율을 구하였으며 cy17:0와 16:1ω7c 비율 및 cy19:0와 18:1ω7c 비율은 토양에서 미생물 스트레스 지표로 사용하였다 (Bossio and Scow, 1998).
미생물 군집은 개별적으로 미생물이 가지고 있는 고유 세포벽 지방산을 분석하는 FAME 방법을 이용하였다 (Schutter and Dick, 2000). 또한, 미생물의 정량은 internal standard 19:0을 이용하여 분석하였다. 미생물 군집 분석은 GC Agilent 6890N (Agilent Technologies, USA)과 HP-ULTRA 2 capillary column (25 m × 0.
유형별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 Tukey’s studentized range test를 하였다. 또한, 토양 화학성분과 미생물 군집은 주성분 분석을 통하여 토양 유형에 따른 차이를 비교 검토하였다.
미생물 군집 분석은 GC Agilent 6890N (Agilent Technologies, USA)과 HP-ULTRA 2 capillary column (25 m × 0.2 mm ×0.33 µm film thickness, Agilent Technologies, USA)을 이용하였다.
미생물 군집 분석을 위해 채취한 토양은 -20℃에 2일간 보관하여 동결건조 한 후 미생물 군집 분석에 사용하였다. 미생물 군집은 개별적으로 미생물이 가지고 있는 고유 세포벽 지방산을 분석하는 FAME 방법을 이용하였다 (Schutter and Dick, 2000).
칼럼 온도는 170℃에서 270℃가 될 때 까지 분당 5℃씩 가온하였고 마지막 270℃에서 2분간 유지하였다. 분석된 미생물 세포벽 지방산은 MIDI software program package (MIDI, Inc., Newark, DE)을 이용하여 각각의 지방산에 대한 미생물 군집을 분석하였다 (Hamel et al., 2006). 총 세균은 i15:0, a15:0, 15:0, i16:0, 16:1ω9, 16:1ω7, i17:0, a17:0, 17:0, cy17:0, 18:1ω7c 및 cy19:0 함량을 합산하여 분석하였다 (Macalady et al.
채취한 토양은 실험실에서 7일간 풍건하여 2 mm 체를 통과된 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 화학성분 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)을 적용하여 분석하였다.
총 세균은 i15:0, a15:0, 15:0, i16:0, 16:1ω9, 16:1ω7, i17:0, a17:0, 17:0, cy17:0, 18:1ω7c 및 cy19:0 함량을 합산하여 분석하였다 (Macalady et al., 1998; Schutter and Dick, 2000).
대상 데이터
경남지역 논 토양 미생물 군집을 분석하기 위하여 2011년에 미숙답 6개소, 보통답 9개소, 사질답 5개소를 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
경남지역 논 토양 미생물 군집을 분석하기 위하여 2011년에 미숙답 6개소, 보통답 9개소, 사질답 5개소를 선정하였다. 토양은 비료를 시용하기 전인 3월부터 4월 사이에 표토를 0-15 cm 깊이에서 500 g 정도를 3반복으로 채취하였다.
데이터처리
분석된 미생물 특성은 SAS 프로그램 9.1.3 버젼 (2006)을 사용하였다. 유형별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 Tukey’s studentized range test를 하였다.
유형별 토양 미생물 특성과 화학성은 5% 수준에서 Tukey’s studentized range test를 하였다.
이론/모형
미생물 군집 분석을 위해 채취한 토양은 -20℃에 2일간 보관하여 동결건조 한 후 미생물 군집 분석에 사용하였다. 미생물 군집은 개별적으로 미생물이 가지고 있는 고유 세포벽 지방산을 분석하는 FAME 방법을 이용하였다 (Schutter and Dick, 2000). 또한, 미생물의 정량은 internal standard 19:0을 이용하여 분석하였다.
채취한 토양은 실험실에서 7일간 풍건하여 2 mm 체를 통과된 것을 화학성분 분석에 사용하였다. 화학성분 분석은 농촌진흥청 농업과학기술원 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)을 적용하여 분석하였다.
성능/효과
경남지역 논 토양 미생물 함량 평균값은 보통답에서 총 FAME 함량이 514 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 170 nmol g-1, 그람음성 세균은 93 nmol g-1으로 사질답의 총 FAME 함량 333 nmol g-1, 총 세균 함량 98 nmol g-1, 그람음성 세균 49 nmol g-1 보다 유의적으로 많았다 (p< 0.05).
미숙답은 총 FAME 함량이 481 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 152 nmol g-1, 그람음성 세균은 74 nmol g-1으로 보통답 및 사질답과 유의적인 차이는 없었다. 그리고 그람양성 세균, 방선균, 곰팡이 및 내생균근균 함량은 토양 유형에 따른 차이가 없었다. 사질답에서 일반적으로 미생물 함량이 낮은 것은 Lee and Lee (2011)가 보고한 바와 같이 토양 유기물 함량이 낮은데 (Table 2) 기인된 것으로 판단되었다.
논 토양 평균 미생물 군집은 보통답이 총 세균이 33.0%, 그람음성 세균은 18.1%로서 사질답의 총 세균 29.4%, 그람음성 세균 14.8% 그리고 미숙답의 그람음성 세균 15.4%에 비해 유의적으로 많았다 (p< 0.05).
, 1997). 따라서 경남 논 토양에서 보통답은 미생물의 생육적응이 미숙답과 사질답에 비해 큰 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 시설고추 재배지 0.
05). 미생물 군집은 보통답이 총 세균 33.0%, 그람음성 세균 18.1%로서 사질답의 총 세균 29.4%, 그람음성 세균 14.8% 그리고 미숙답의 그람음성 세균 15.4%에 비해 유의적으로 많았다 (p< 0.05). 주성분 분석결과 토양 유기물 함량과 총 세균 군집 비율이 경남지역 논 토양의 보통답과 사질답의 특성을 구분할 수 있었다.
미숙답에서 치환성 K 함량은 0.54 cmolc kg-1, Na 함량이 0.54 cmolc kg-1으로 보통 답과 사질답에 비해 유의적으로 많았으며 (p< 0.05) 유효규산 함량도 248 mg kg-1으로 사질답 109 mg kg-1 보다 유의적으로 많았다 (p< 0.05).
05). 미숙답은 총 FAME 함량이 481 nmol g-1이었으며 총 세균 함량은 152 nmol g-1, 그람음성 세균은 74 nmol g-1으로 보통답 및 사질답과 유의적인 차이는 없었다. 그리고 그람양성 세균, 방선균, 곰팡이 및 내생균근균 함량은 토양 유형에 따른 차이가 없었다.
05). 제1주성분은 토양 유기물 함량 (1.96)이 가장 크게 기여하였으며 총 세균 (1.88), 탈수소효소 활성 (1.80), 미생물체량 (1.79), 글로말린 함량 (1.66), 양이온 치환용량 (1.46), 그람음성 세균 (1.40)과 방선균 (1.29) 비율 순으로 정의 기여를 하였으며 곰팡이 (-0.72)는 부의 기여를 하는 것으로 나타났다. 반면 제2주성분은 그람양성 세균 (1.
, 2011c). 주성분 분석결과 제1주성분이 40.9%, 제2주성분이 20.3%로서 전체 61.2%의 자료를 설명할 수 있었다. 주성분 분석결과 보통답과 사질답은 PC1에서 유의적인 차이를 나타냈다 (p< 0.
05). 주성분 분석결과 토양 유기물 함량과 총 세균 군집 비율이 경남지역 논 토양의 보통답과 사질답의 특성을 구분할 수 있었다.
토양 환경과 영양적인 스트레스 지표로 사용되는 cy19:0과 18:1ω7c 비율은 Fig. 1과 같이 보통답에서 0.95로 미숙답 0.55와 사질답 0.39 보다 유의적으로 높았다 (p< 0.05).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토양은 어떠한 공간을 말하는가?
토양은 미소동물을 포함한 다양한 미생물들이 살고 있는 공간이다 (Lee and Kim, 2011; Lee and Yun, 2011). 토양에서 미생물들은 유기물을 분해하여 영양분을 얻고, 다당류 물질을 분비하여 토양을 입단구조로 변화 시키며 항생물질을 분비하여 유해한 미생물로부터 작물을 지켜준다 (Altieri, 2002; Waldrop et al.
경남지역 밭 토양의 미생물 군집에서 세균이 몇 퍼센트를 나타냈는가?
58이었다 (Lee and Ha, 2011). 그리고 밭 토양의 미생물 군집은 세균이 30.3%, 그람음성 세균이 13.7%, 그람 양성 세균이 13.
최근 미생물의 다양성을 쉽게 분석하고 평가할 수 있는 방법으로 무엇이 주목받고 있는가?
, 2011b). 최근 미생물의 다양성을 쉽게 분석하고 평가할 수 있는 방법으로 Fatty acid methyl ester (FAME) 방법이 주목받고 있다 (Kim and Lee, 2011; Lee and Ha, 2011; Lee and Zhang, 2011; Lee et al., 2011c; Macalady et al.
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