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메타게놈 분석을 이용한 돈분뇨 처리에 의한 논토양에서 메탄대사에 미치는 영향 조사
Metagenomics analysis of methane metabolisms in manure fertilized paddy soil 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.52 no.2, 2016년, pp.157 - 165  

응우옌 기앙 손 (제주대학교 생명자원대학 생명공학부) ,  호 투 궝 (베트남과학기술원 환경기술학과) ,  이지훈 (전북대학교농업생명과학대학 생물환경화학과) ,  운노타쯔야 (제주대학교 생명자원대학 생명공학부)

초록
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침수된 논토양에서는 메탄생성균이 벼 줄기를 타고 올라오는 메탄을 생성하는 것으로 알려져 있고, 그래서 논토양은 대기 메탄의 인위적인 발생원 중 하나로 알려져 있다. 또한 (분뇨)거름을 사용하면 벼로부터 메탄 배출이 증가하는 것으로 연구 결과 알려져 있다. 어떠한 기작으로 (분뇨)거름이 메탄 배출을 증가시키는지 알아보기 위하여, 무기비료를 사용한 논토양(NPK)과 돈분뇨를 처리한 논토양(PIG)에서의 미생물의 메타게놈에 대해 비교분석을 수행하였다. 미생물군집 분류 분석 결과, 메탄생성균과 메탄영양균, 메틸영양균, 초산생성균(acetogen)이 NPK에서 보다 PIG에서 더 풍부하였다. 더욱이 BLAST 비교 분석 결과 탄수화물 대사 기능유전자가 PIG에 더 풍부하였다. 메탄 대사와 관련된 유전자 중에서 메틸-조효소-M-환원효소(mcrB/mcrD/mcrG)와 트리메틸아민-코리노이드 단백질 Co-메틸전달효소(mttB)가 PIG 시료에 더 풍부하였다. 그와는 상대적으로, 트리메틸아민 모노산소첨가효소(tmm)와 포스포세린/호모세린 인산전달효소(thrH) 같은 메탄 배출을 하향 조절하는 유전자는 NPK 시료에서 더 관찰되었다. 메탄영양과 관련된 유전자(pmoB/amoB/mxaJ)들 또한 PIG에서 더 풍부하게 발견되었다. 메탄 배출과 메탄 산화와 관련된 핵심 유전자들을 환경에서 확인함으로써, (분뇨)거름 사용에 의해 벼로부터 메탄 배출이 증가하는 기작에 대해 기초적인 정보를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에 제시된 내용을 통해 돈분료거름을 처리한 논토양 내 미생물의 분자적 변이를 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Under flooded rice fields, methanogens produce methane which comes out through rice stalks, thus rice fields are known as one of the anthropogenic sources of atmospheric methane. Studies have shown that use of manure increases amount of methane emission from rice. To investigate mechanisms by which ...

주제어

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제안 방법

  • While methane increase caused by cow manure is likely due to the addition of fecal methanogens, mechanisms by which pig manure enhances methane emission in paddy fields is not clear. In this study, we conducted comparative soil metagenomics between pig manure fertilized paddy soil and inorganically fertilized paddy soil. The study presented here should provide fundamental information regarding to molecular mechanisms involved with respect to the methane emission boots due to pig manure fertilizer.
  • Taxonomic classification was done using Metaxa2 (Bengtsson-Palme, 2015). Methanogens, acetogens, methanotrophs, and methylotrophs were screened based on taxonomy (Supplementary data Table S1) and abundance of them was visualized with a heatmap (R heatmap2 package) after converting read abundance to a log scale.
  • 또한 (분뇨)거름을 사용하면 벼로부터 메탄 배출이 증가하는 것으로 연구 결과 알려져 있다. 어떠한 기작으로 (분뇨)거름이 메탄 배출을 증가시키는지 알아보기 위하여, 무기비료를 사용한 논토양(NPK)과 돈분뇨를 처리한 논토양(PIG)에서의 미생물의 메타게놈에 대해 비교분석을 수행하였다.

대상 데이터

  • A field experiment was established in rice paddy fields in Thuong Cat, Bac Tu Liem, Hanoi, Vietnam (21.0884°N and 105.7273°E).
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