[논문]논과 밭 토양의 황산염 환원세균 군집 구조 비교

이중배; 박경량

doi:10.7845/kjm.2015.5006

논과 밭 토양의 황산염 환원세균 군집 구조 비교
Comparison of community structure of sulfate reducing bacteria in rice paddy and dry farming soils 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.51 no.1, 2015년, pp.21 - 30

이중배 (한남대학교 대덕밸리캠퍼스 생명시스템과학과) , 박경량 (한남대학교 대덕밸리캠퍼스 생명시스템과학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 논과 밭 토양의 황산염 환원세균의 군집구조와 T-RFLP 패턴을 조사한 논문으로, 유기 농법 토양과 관행 농법 토양 그리고 밭 토양 총 3종류의 토양을 8월과 11월에 채집하여 실험하였다. 토양 성분 분석 결과 총 질소, 총 탄소, 총 인의 값은 모든 토양이 비슷하게 나타났고 계절별로는 수분의 함량은 8월에, 총 탄소는 11월에 가장 높게 나타났다. 황산염 환원세균은 초산보다 젖산을 기질로 이용하는 황산염 환원세균이 더 많이 분포하고, 유기 농법 토양에 황산염 환원세균이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다. 각 토양에서 얻은 총 181개 클론으로 계통학적 분석을 한 결과, 대부분의 클론들은 배양 가능한 황산염 환원세균과는 매우 낮은 상동성을 보였으나, 자연계에서 확인되는 클론들과는 90% 이상의 높은 상동성을 나타내었다. T-RFLP 분석 결과 91, 357, 395, 474 bp의 분포가 가장 높았고, 계절에 따라 황산염 환원세균의 군집 구조가 달라지는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The goal of this study was to identify relationships between the composition of sulfate reducing bacterial assemblages and terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) patterns in rice paddy and dry farming soils. Samples of organic farming soils, conventional farming soils, and dry field farming soils were collected in August and November. Analyses of the soil chemical composition revealed similar total nitrogen, total carbon and total inorganic phosphorus levels; however, the moisture content and total carbon were higher than in the other soils in both August and November, respectively. Sulfate reducing bacteria utilizing lactic acid were more widely distributed than those that used acetic acid, and the number of sulfate reducing bacteria in organic farming soil was most abundant. Phylogenetic analysis based on 181 clones revealed that most showed low similarity with cultured sulfate reducing bacteria, but more than 90% similarity with an uncultured sulfate reducing bacteria isolated from the environment. T-RFLP analysis revealed that fragments of 91, 357, 395, and 474 bp were most common, and the community structure of sulfate reducing bacteria changed seasonally.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 친환경 농업에 대한 관심이 증가하고 있는 현 시점에서 친환경 논 농사인 유기 농법과 농약을 사용하는 관행농법 논 토양, 그리고 비료와 농약을 사용하는 고추 밭 토양에 존재하는 황산염 환원세균의 분포와 다양성 차이를 확인한 연구로, 작물의 생장이 가장 왕성한 8월과 추수 후인 11월에 토양을 채취하여 계절에 따라 논과 밭 토양에 분포하는 황산염 환원세균의 군집 구조 변화를 이화성 황산염 환원효소를 이용하여 조사하였다.

제안 방법

PCR 반응이 끝난 후 5 µl PCR products를 0.7% agarose gel(0.5 x TBE buffer)에서 전기영동 하여 PCR 산물을 확인하였다.
T-RFLP 분석 결과 밭 토양 시료 하나가 다른14개의 시료들과는 큰 차이를 나타내 이 시료의 data는 제거 후 분석하였다. 그 결과 8월과 11월의 유기 농법, 관행 농법 그리고 밭 토양의 황산염 환원세균이 분리되어 나타나는 것을 확인하였다(Fig.
T-RFLP의 분석은 제한효소 RsaI을 사용하여 처리한 후, Genetic Analyzer (ABI PRISM® 3100; Applied Biosystems)로 분석하였고, T-RFLP분석을 통해 얻은 signal data는 Genotyper(version 3.7NT, Applid Biosystem)로 peak area를 계산하였다.
Ultra Clean Soil DNA kit (MoBio)을 이용하여 토양세균의 DNA를 분리한 후, GeneAmp PCR system 9700 (PerkinElmer)을 사용하여 약 1.9 kb 크기의 황산염 환원 유전자를 증폭 하였다. 이때 primer는 DSR 1F (5'-ACS CAC TGG AAG CAC G-3')와 DSR 4R (5'-GTG TAG CAG TTA CCG CA-3')을 사용하였으며, PCR 반응은 initial denaturation (95℃, 15min)을 시행 후, denaturation (94℃, 30 sec), annealing (58℃, 30 sec), elongation (72℃, 90 sec)을 30회 반복한 후 최종적으로 elongation (72℃, 5 min)을 실시하였다(Castro, 2002).
그리고 terminal restriction fragment length polymorphism (TRFLP) 실험은 5' 위치에 6-FAM (carboxyfluorescein) 형광을 표지한 DSR 1F을 사용하였고(Wagner et al., 1998), 이때 PCR은 annealing 온도를 58℃ 대신 54℃로 낮추어 수행하였다.
논과 밭 토양의 화학적 성분을 분석하고, 미생물이 가지고 있는 functional gene 중 이화성 황산염 환원효소를 대상으로 클론 라이브러리를 구축하고, RFLP (restriction fragment length polymorphism)와 T-RFLP 패턴을 분석하여 황산염 환원세균의 분포와 다양성 그리고 군집구조를 파악하였다.
여기서 얻어진 ligate는 1 ml X-gal (20 mg/ml)과 100 µl IPTG (20 mg/ml) 그리고 1ml ampicillin (20 mg/ml)이 포함된 LB plate에 도말하여 blue-white colony 선별법으로 선별하였다. 선별된 colony는 DSR 1F와 DSR 4R primer를 이용하여 direct PCR을 통해 insert를 확인하고, insert가 확인된 clone의 PCR product를 HhaⅠ(Promega) 제한효소로 처리하고 4% agarose gel (0.5 x TBE buffer)로 각 clone의 유의성을 비교하였다. 이중 1% 이상의 빈도를 차지하는 group을 선정한 후 ABI3730-XL Capillary DNA Sequencer (Applied Biosystems)로 염기서열을 분석하고, 이를 GenBank (http://ncbi.
5 x TBE buffer)로 각 clone의 유의성을 비교하였다. 이중 1% 이상의 빈도를 차지하는 group을 선정한 후 ABI3730-XL Capillary DNA Sequencer (Applied Biosystems)로 염기서열을 분석하고, 이를 GenBank (http://ncbi.nlm.nih.gov)와 비교한 후 BLASTN 프로그램으로 상동성 검색을 수행하였다. 이때 sequence alignment는 Bioedit (version 5.
001 NH₂SO₄로 적정하였다. 총 탄소(total carbon; TC)는 0.05 g의 시료를 탄소 측정기(SSM-500A, Shimadzu)를 이용하여 측정하였고, 총 무기인(total inorganic phosphorus; TPi)은 1 g의 시료를 처리하여 1-amino-2-naphtol-4-sulfonic acid로 발색 시킨 후 440 nm에서 분광기(Lambda EZ201, Perkinelmer)로 측정하였다.

대상 데이터

채취한 토양 시료는 4℃를 유지하여 실험실로 운반하였고, DNA를 분리하기 위한 토양은 –80℃에서, 나머지 토양은 4℃로 보관하여 사용하였다. 그리고 혐기 배양은 basal carbonate-yeast extract-trypticase (BCYT) 배지(Touzel and Albagnac, 1983)를 기본 배지로 하여 실온에서 배양하였다.
본 연구는 논과 밭 토양의 황산염 환원세균의 군집구조와 T-RFLP 패턴을 조사한 논문으로, 유기 농법 토양과 관행 농법 토양 그리고 밭 토양 총 3종류의 토양을 8월과 11월에 채집하여 실험하였다. 토양 성분 분석 결과 총 질소, 총 탄소, 총 인의 값은 모든 토양이 비슷하게 나타났고 계절별로는 수분의 함량은 8월에, 총 탄소는 11월에 가장 높게 나타났다.
전환기를 2년이상 경과하여 친환경 농법으로 인증 받고, 생물농약은 사용하지 않으면서 우렁이를 이용하여 농사를 하고 있는 유기 농법 토양과 농약과 비료를 사용하여 농사를 하고 있는 관행 농법 토양, 그리고 고추를 재배하는 밭 토양 등 총 3종류 토양 시료를 본 실험에 사용하였다. 토양은 작물이 성장하는 시기와 추수한 후인 8월과 11월, 총 2회에 걸쳐 충북 오창면 가곡리, 석우리, 탑리, 신평리 등에서 채취하였다.
토양은 작물이 성장하는 시기와 추수한 후인 8월과 11월, 총 2회에 걸쳐 충북 오창면 가곡리, 석우리, 탑리, 신평리 등에서 채취하였다. 토양 채취는 농작물의 근권에 가까운 부위의 10 cm 이상 깊이에서 농법 별로 3지점, 각 지점마다 일정 반경의 3곳에서 토양을 채취한 후 하나의 sampling bag에 혼합하여 그 토양을 대표하는 대표시료로 사용하였다. 채취한 토양 시료는 4℃를 유지하여 실험실로 운반하였고, DNA를 분리하기 위한 토양은 –80℃에서, 나머지 토양은 4℃로 보관하여 사용하였다.
전환기를 2년이상 경과하여 친환경 농법으로 인증 받고, 생물농약은 사용하지 않으면서 우렁이를 이용하여 농사를 하고 있는 유기 농법 토양과 농약과 비료를 사용하여 농사를 하고 있는 관행 농법 토양, 그리고 고추를 재배하는 밭 토양 등 총 3종류 토양 시료를 본 실험에 사용하였다. 토양은 작물이 성장하는 시기와 추수한 후인 8월과 11월, 총 2회에 걸쳐 충북 오창면 가곡리, 석우리, 탑리, 신평리 등에서 채취하였다. 토양 채취는 농작물의 근권에 가까운 부위의 10 cm 이상 깊이에서 농법 별로 3지점, 각 지점마다 일정 반경의 3곳에서 토양을 채취한 후 하나의 sampling bag에 혼합하여 그 토양을 대표하는 대표시료로 사용하였다.

데이터처리

gov)와 비교한 후 BLASTN 프로그램으로 상동성 검색을 수행하였다. 이때 sequence alignment는 Bioedit (version 5.0.9) program으로 실행하여 검토하고, 정렬된 염기자료 행렬은 Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 5.05(Tamura et al., 2011)로 Kimura 2- parameter model (Kimura, 1980)을 이용하여 Neighbor-joining 방법(Saitou and Nei, 1987)으로 각각의 계통수를 작성하였고, 신뢰성 확보를 위해 bootstrap (Felsenstein, 1985)을 1,000회 수행하였다.

이론/모형

여기서 얻어진 ligate는 1 ml X-gal (20 mg/ml)과 100 µl IPTG (20 mg/ml) 그리고 1ml ampicillin (20 mg/ml)이 포함된 LB plate에 도말하여 blue-white colony 선별법으로 선별하였다.
토양 내 수분은 건토 중량법으로 건조기(FO-600M, Jeiotech)에서 110℃에서 24시간 건조한 후 무게를 측정하였고, 총 질소(total nitrogen; TN)는 Kjeldahl 법으로 측정하여 0.001 NH₂SO₄로 적정하였다. 총 탄소(total carbon; TC)는 0.
토양시료 내에 기질로 초산과 젖산을 이용하는 황산염 환원세균의 수는 MPN (most probable numbers) 방법(Balch et al., 1979)으로 실험한 후, 그 결과를 most probable numbers calculator (version 4.04, United States Environmental protection agency, Ohio) 프로그램을 이용하여 산정하였다.

성능/효과

8월과 11월 토양 시료에서 초산과 젖산을 이용하는 황산염 환원세균의 분포를 MPN으로 확인한 결과, 유기 농법 토양 시료에서 평균 4.032 × 104 MPN/g, 관행 농법에서 평균 3.522 × 104 MPN/g, 밭 토양에서는 평균 2.512 × 104 MPN/g의 균이 확인 되었다(Table 2).
1-6), 이중 알려지지 않는 황산염 환원세균의 그룹은 별도로 cluster 10에 배열하였다. Cluster DSR-1은 18개의 clone이 속하였고 주로 논 토양에서 많이 나타나며, 밭 토양은 8월 토양에서 일부 확인 되었다(Figs. 1-3, 5). Cluster DSR-2는 전체 클론 중 가장 많은 26개의 클론을 포함하고 논 토양과 밭 토양에 골고루 분포하고 있었다(Figs.
각 토양에서 얻은 총 181개 클론으로 계통학적 분석을 한 결과, 대부분의 클론들은 배양 가능한 황산염 환원세균과는 매우 낮은 상동성을 보였으나, 자연계에서 확인되는 클론들과는 90% 이상의 높은 상동성을 나타내었다. T-RFLP 분석 결과 91, 357, 395, 474 bp의 분포가 가장 높았고, 계절에 따라 황산염 환원세균의 군집 구조가 달라지는 것을 확인하였다.
T-RFLP 분석 결과 유기 농법, 관행 농법, 밭 각각의 시료의 경우 8월과 11월 토양의 황산염 환원세균들이 모두 분리되어 나타나는 것을 확인하였다. 유기 농법과 관행 농법의 경우 계절에 따라 분리되어 나타났고, 8월의 유기 농법 토양은 밭 토양과 겹쳐 나타났으나 11월에는 분리되어 나타났다.
dsr 유전자를 이용한 계통학적 분석에서 유기 농법 토양과 관행 농법 토양, 밭 토양에서 분리된 총 181개 clones을 Thermodesulfovibrio islandicus를 outgroup으로 하여 phylogenetic tree를 분석한 결과 총 10개의 분류군이 나타났다. 이중 DSR-1cluster는 미국플로리다 습지(Castro et al.
황산염 환원세균은 초산보다 젖산을 기질로 이용하는 황산염 환원세균이 더 많이 분포하고, 유기 농법 토양에 황산염 환원세균이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다. 각 토양에서 얻은 총 181개 클론으로 계통학적 분석을 한 결과, 대부분의 클론들은 배양 가능한 황산염 환원세균과는 매우 낮은 상동성을 보였으나, 자연계에서 확인되는 클론들과는 90% 이상의 높은 상동성을 나타내었다. T-RFLP 분석 결과 91, 357, 395, 474 bp의 분포가 가장 높았고, 계절에 따라 황산염 환원세균의 군집 구조가 달라지는 것을 확인하였다.
계절별로 클론들의 변화를 확인해 본 결과, 유기 농법에서는 8월에 cluster DSR-5과 DSR-1 (60%)이 높은 비율을 차지하였지만, 11월의 토양에서는 cluster DSR-3과 DSR-6 (45%)의 비중이 높아지고 cluster DSR-7 (4%)이 새롭게 나타나는 것을 확인하였다(Fig. 7A and B). 그리고 관행 농법에서는 8월에 cluster DSR-1과 DSR-3 (75%)이 가장 많이 분포하지만, cluster DSR-1은 11월 토양에서는 나타나지 않고 cluster DSR-3의 분포도 줄어들었지만, 8월 토양에 비해 cluster DSR-10의 분포는 약 40%로 정도 높아진 것을 확인하였다(Fig.
T-RFLP 분석 결과 밭 토양 시료 하나가 다른14개의 시료들과는 큰 차이를 나타내 이 시료의 data는 제거 후 분석하였다. 그 결과 8월과 11월의 유기 농법, 관행 농법 그리고 밭 토양의 황산염 환원세균이 분리되어 나타나는 것을 확인하였다(Fig. 8). 논 농법의 시료의 경우 각 토양들은 계절에 따라 황산염 환원세균들이 분리되어 나타났지만, 유기 농법과 관행 농법의 황산염 환원세균은 분리되지 않았다.
본 실험에 사용된 유기 농법, 관행 농법, 그리고 밭 토양의 수분 함량 분석 결과 장마철이 지난 8월에 채취한 토양의 수분함량이 가장 높았고, 겨울로 갈수록 전반적으로 낮아지는 경향을 보였다. 그러나 유기 농법 토양은 수분함량이 계절별로 차이가 없었고 다른 토양에 비해 비교적 높은 수분 함량을 나타내었다. 이 결과는 국내 금화지구 3개 초지 토양의 수분함량인 20–40%와 비슷하지만(Park and Chang, 1994), 미국 플로리다 주 Everglades의 습지 토양 수분 함량 92.
5). 그리고 cluster DSR-10에는 13개의 클론이 속해 있으며 이들 클론끼리의 상동성은 거의 99%로 나타났다.
7A and B). 그리고 관행 농법에서는 8월에 cluster DSR-1과 DSR-3 (75%)이 가장 많이 분포하지만, cluster DSR-1은 11월 토양에서는 나타나지 않고 cluster DSR-3의 분포도 줄어들었지만, 8월 토양에 비해 cluster DSR-10의 분포는 약 40%로 정도 높아진 것을 확인하였다(Fig. 7C and D). 밭 토양의 경우 8월에는 cluster DSR-2가 가장 많은 비중(44%)을 차지하고, 11월에는 DSR-2의 분포가 줄어들고 다른 cluste들이 골고루 분포되어 나타나는 것을 확인할 수 있었다(Fig.
기질 별로는 아세트산을 이용하는 황산염 환원세균은 평균 3.017 × 104 MPN/g, 젖산을 이용하는 황산염 환원세균은 평균 3.693 × 104 MPN/g으로 나타나, 전체적으로 젖산을 이용하는 황산염 환원세균이 비교적 많이 분포하는 것으로 확인되었다.
MPN/g 정도의 균이 존재하고, 논과 밭 토양의 비교에서는 논 토양에 더 많은 황산염 환원세균이 분포하였다. 논 토양끼리의 비교에서는 유기 농법 토양이 관행 농법의 토양보다 황산염 환원세균의 분포가 우세하였다. 그러나 본 실험에서 검출된 황산염 환원세균의 수는 미국 플로리다 주 Everglades의 습지 중 인산에 의해 오염된 F1 (eutrophic) 지역에 존재하는 황산염 환원균수 1.
, 2010)과 높은 상동성을 갖는 것으로 확인되었다. 따라서 본 실험에서 분리된 181개의 clone 중 131개 clone이 현재까지 알려진 배양 가능한 황산염환원세균과 매우 낮은 상동성을 나타내고 uncultured 클론들과 유사함이 확인되어 지구의 혐기성 환경에는 다양한 황산염환원세균이 분포함을 다시 한번 확인하였다. 또 DSR-4는 Desulfobacterales 목과 80–84%의 상동성을, 계절에 관계없이 가장 고른 분포를 가지는 DSR-5는 Syntrophobacterales 목과 70–80%의 상동성을, DSR-6는 Syntrophobacterales 목과 62–70%의 상동성을, DSR-7은 Archaeoglobles 목과 높은 상동성을, DSR-8는 Desulfovibrionales 목과 84%의 상동성을, DSR-9은 Clostridiales 목과 70–93%의 상동성을 나타내고, Clostridiales 목 중에서도 Desulfotomaculum aeronauticum와 93%로 가장 높은 상동성을 나타내어, 181개의 clone 중 cultured bacteria로 확인된 50개의 clone은 약 70%가 Syntrophobacterales 목에 속하는 것으로 확인되었다.
또 DSR-4는 Desulfobacterales 목과 80–84%의 상동성을, 계절에 관계없이 가장 고른 분포를 가지는 DSR-5는 Syntrophobacterales 목과 70–80%의 상동성을, DSR-6는 Syntrophobacterales 목과 62–70%의 상동성을, DSR-7은 Archaeoglobles 목과 높은 상동성을, DSR-8는 Desulfovibrionales 목과 84%의 상동성을, DSR-9은 Clostridiales 목과 70–93%의 상동성을 나타내고, Clostridiales 목 중에서도 Desulfotomaculum aeronauticum와 93%로 가장 높은 상동성을 나타내어, 181개의 clone 중 cultured bacteria로 확인된 50개의 clone은 약 70%가 Syntrophobacterales 목에 속하는 것으로 확인되었다.
본 실험에 사용된 유기 농법, 관행 농법, 그리고 밭 토양의 수분 함량 분석 결과 장마철이 지난 8월에 채취한 토양의 수분함량이 가장 높았고, 겨울로 갈수록 전반적으로 낮아지는 경향을 보였다. 그러나 유기 농법 토양은 수분함량이 계절별로 차이가 없었고 다른 토양에 비해 비교적 높은 수분 함량을 나타내었다.
8 mg/kg로 확인되었다(Table 1). 수분 함량은 유기 농법서 평균 약 26.49%, 관행 농법에서 약 21.42%, 고추 밭에서 약 14.74%로 밭 농사보다는 논 농사의 수분 함량이 높았고 유기 농법이 관행 농법의 수분 함량 보다 높게 나타났다. 총 질소는 유기 농법에서 평균 약 0.
논 토양과 밭 토양의 경우 8월의 유기 농법이 밭 토양과 겹쳐져 나타났으나 계절의 변화에 따라 11월의 경우 유기 농법과 밭 토양이 분리되어 나타났다. 전체적으로 각각의 토양에 따라 계절별로 황산염 환원 세균이 분리되어 나타났으나 8월의 유기 농법과 관행 농법, 그리고 유기농법과 밭 토양이 겹쳐져 나타나고, 11월 시료의 경우 관행 농법과 밭 토양이 겹쳐져 나타났다.
14 g/kg로 수분 함량과 마찬가지로 밭 토양보다는 논 토양의 총 탄소량이 높게 나타났고, 논 농사법 사이에서는 관행 농법이 유기 농법의 탄소량 보다 조금 높은 것으로 확인되었다. 총 무기인은 유기 농법에서 평균 약 55.65 mg/kg, 관행 농법에서는 약 45 mg/kg, 고추밭에서는 약 111.85 mg/kg로 밭 토양의 총 무기인 량이 논 토양 보다 두 배 가량 높은 것으로 확인되었는데, 이는 밭에 비료를 많이 주기 때문에 나타난 결과로 추정된다.
토양의 총 탄소는 11월 관행 농법 토양의 함량이 가장 높았고 전체적으로 관행 농법의 토양을 제외하고 여름에 채취한 토양의 총 탄소량이 약간 높은 것을 알 수 있었다. 총 질소의 함량은 전체 토양이 비슷하였으며, 8월보다 11월의 함량이 약간 많은 것으로 나타났으나, 김해지구 초지 토양의 총 질소 함량(Lee et al., 1998)과 비교 하였을 때 매우 낮은 함량을 나타내었다.
11 g/kg로 토양에 따라 큰 차이가 나타나지 않았다. 총 탄소는 유기 농법이 약 1.60 g/kg, 관행 농법 약 2.12 g/kg, 밭 약 1.14 g/kg로 수분 함량과 마찬가지로 밭 토양보다는 논 토양의 총 탄소량이 높게 나타났고, 논 농사법 사이에서는 관행 농법이 유기 농법의 탄소량 보다 조금 높은 것으로 확인되었다. 총 무기인은 유기 농법에서 평균 약 55.
512 × 10⁴ MPN/g의 균이 확인 되었다(Table 2). 토양 별로는 일반적으로 논 토양의 황산염 환원세균이 밭 토양보다 더 많이 분포하고, 유기 농법의 토양에 관행 농법의 토양보다 더 많은 황산염 환원세균이 분포하고 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 논과 밭 토양의 황산염 환원세균의 군집구조와 T-RFLP 패턴을 조사한 논문으로, 유기 농법 토양과 관행 농법 토양 그리고 밭 토양 총 3종류의 토양을 8월과 11월에 채집하여 실험하였다. 토양 성분 분석 결과 총 질소, 총 탄소, 총 인의 값은 모든 토양이 비슷하게 나타났고 계절별로는 수분의 함량은 8월에, 총 탄소는 11월에 가장 높게 나타났다. 황산염 환원세균은 초산보다 젖산을 기질로 이용하는 황산염 환원세균이 더 많이 분포하고, 유기 농법 토양에 황산염 환원세균이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다.
토양의 성분 분석 결과 수분 함량이 평균 약 20.88%, 총 질소 0.12 g/kg, 총 탄소 1.62 g/kg, 총 무기인 70.8 mg/kg로 확인되었다(Table 1). 수분 함량은 유기 농법서 평균 약 26.
, 2004). 토양의 총 탄소는 11월 관행 농법 토양의 함량이 가장 높았고 전체적으로 관행 농법의 토양을 제외하고 여름에 채취한 토양의 총 탄소량이 약간 높은 것을 알 수 있었다. 총 질소의 함량은 전체 토양이 비슷하였으며, 8월보다 11월의 함량이 약간 많은 것으로 나타났으나, 김해지구 초지 토양의 총 질소 함량(Lee et al.
토양 성분 분석 결과 총 질소, 총 탄소, 총 인의 값은 모든 토양이 비슷하게 나타났고 계절별로는 수분의 함량은 8월에, 총 탄소는 11월에 가장 높게 나타났다. 황산염 환원세균은 초산보다 젖산을 기질로 이용하는 황산염 환원세균이 더 많이 분포하고, 유기 농법 토양에 황산염 환원세균이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다. 각 토양에서 얻은 총 181개 클론으로 계통학적 분석을 한 결과, 대부분의 클론들은 배양 가능한 황산염 환원세균과는 매우 낮은 상동성을 보였으나, 자연계에서 확인되는 클론들과는 90% 이상의 높은 상동성을 나타내었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미생물에 의한 유기물 분해의 종류는 무엇이 있는가?	미생물에 의한 유기물 분해는 산소를 최종 전자수용체로 사용하는 호기 호흡과 산소가 존재하지 않는 혐기 환경에서 산소 이외의 무기물을 최종 전자수용체로 사용하는 혐기 호흡, 그리고 유기물을 최종 전자수용체로 사용하는 발효과정으로 구분할 수 있다(Wind and Conrad, 1997). 이중 혐기 호흡은 질산염이 존재하면 탈질(denitrification) 과정을 통해, 망간과철 같은 금속이온이 존재하면 금속이온 환원, 황산염이 존재하면 황산염을 황화수소로 환원하여 에너지를 획득한다.
	미생물이 혐기 호흡으로 에너지를 획득하는 방법은 무엇인가?	미생물에 의한 유기물 분해는 산소를 최종 전자수용체로 사용하는 호기 호흡과 산소가 존재하지 않는 혐기 환경에서 산소 이외의 무기물을 최종 전자수용체로 사용하는 혐기 호흡, 그리고 유기물을 최종 전자수용체로 사용하는 발효과정으로 구분할 수 있다(Wind and Conrad, 1997). 이중 혐기 호흡은 질산염이 존재하면 탈질(denitrification) 과정을 통해, 망간과철 같은 금속이온이 존재하면 금속이온 환원, 황산염이 존재하면 황산염을 황화수소로 환원하여 에너지를 획득한다.
	물에 잠긴 토양에서 흔하게 발생하는 탄소순환은 무엇인가?	일반적으로 물에 잠긴 토양은 혐기 환경을 유지하지만, 질산염, 철, 망간 등의 금속이온 농도는 매우 낮아 이들을 전자수용체로 이용하는 미생물 활성은 높지 않다(Westermann, 1993). 대신 물에 잠긴 혐기 환경에서 나타나는 가장 일반적인 탄소순환은 메탄 생성(methanogenesis)과 황산염 환원(sulfate reduction) 과정이다. 그러나 보통 담수 환경은 황산염의 농도가 낮아 대부분의 혐기성 분해는 메탄 생성과정으로 진행된다.

참고문헌 (30)

Balch, W.E., Fox, G.E. Magrum, L.J., Woese, C.R., and Wolfe, R.S. 1979. Methanogens: reevaluation of a unique biological group. Microbiol. Rev. 43, 260-296.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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