[논문]유용한 바실러스의 토양 접종에 따른 토착 세균 군집의 변화

김이슬; 김상윤; 안주희; 상미경; 원항연; 송재경

doi:10.4014/mbl.1807.07027

유용한 바실러스의 토양 접종에 따른 토착 세균 군집의 변화
Changes in Resident Soil Bacterial Communities in Response to Inoculation of Soil with Beneficial Bacillus spp. 원문보기

Microbiology and biotechnology letters = 한국미생물·생명공학회지, v.46 no.3, 2018년, pp.253 - 260

김이슬 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업미생물과) , 김상윤 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업미생물과) , 안주희 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업미생물과) , 상미경 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업미생물과) , 원항연 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업미생물과) , 송재경 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업미생물과)

초록
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유용미생물은 임업과 축산 분야에 활용될 뿐만 아니라 병해충 방제와 작물 생육 증진 등의 용도로 농업에서 널리 이용되고 있다. 하지만 유용미생물의 토양에서의 생존율과 정착율에 대한 연구는 미미한 형편이다. 본 연구에서는 마이크로코즘을 이용해 바실러스 3 균주를 토양에 처리한 후, 이들의 토양 내 생존능을 정량 PCR을 이용하여 13일 동안 정량적으로 분석하였다. 또한 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하여 바실러스 3 균주 처리구와 대조구의 토양미생물 군집 분포를 비교 및 분석하였다. 바실러스 3 균주의 처리 직후 토양 내 밀도는 건조토양 1 그람당 평균 $4.4{\times}10^6$ 유전자수로 대조구에 비해 1,000배 이상 높았다. 바실러스 균주의 토양 내 밀도는 처리 후 약 일주일 간 유지되었고 그 후부터는 유의성 있게 감소하였지만 여전히 대조구보다 100배 이상 높았다. 바실러스 균주 처리 후 토양 내 미생물 군집 구조 분석 결과, 대조구와 처리구 모두 Acidobacteria 문($26.3{\pm}0.9%$), Proteobacteria 문($24.2{\pm}0.5%$), Chloroflexi 문($11.1{\pm}0.4%$), Actinobacteria 문($9.7{\pm}2.5%$)에 속하는 세균이 우점하였다. 대조구 대비 처리구에서 Actinobacteria 문의 비율은 뚜렷하게 감소하였지만 Bacteroidetes 문과 Firmicutes 문의 비율은 증가하는 경향이었다. 속 수준에서 바실러스 3 균주를 처리함에 따라 일부 세균 군집의 종 풍부도를 변화되었고, 결국 전체 토착 미생물 군집 구조가 변화되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 수행한 유용한 바실러스의 토양 접종 후 이들의 토양 내 생존능 분석 및 토착 세균 군집의 변화는 유용미생물을 생물적 제제로 시설재배지에 사용할 때 중요한 정보를 제공할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Beneficial microorganisms are widely used in the forestry, livestock, and, in particular, agricultural sectors to control soilborne diseases and promote plant growth. However, the industrial utilization of these microorganisms is very limited, mainly due to uncertainty concerning their ability to colonize and persist in soil. In this study, the survival of beneficial microorganisms in field soil microcosms was investigated for 13 days using quantitative PCR with B. subtilis group-specific primers. Bacterial community dynamics of the treated soils were analyzed using 16S ribosomal RNA (rRNA) gene amplicon sequencing on the Illumina MiSeq platform. The average 16S rRNA gene copy number per g dry soil of Bacillus spp. was $4.37{\times}10^6$ after treatment, which was 1,000 times higher than that of the control. The gene copy number was generally maintained for a week and was reduced thereafter, but remained 100 times higher than that of the control. Bacterial community analysis indicated that Acidobacteria ($26.3{\pm}0.9%$), Proteobacteria ($24.2{\pm}0.5%$), Chloroflexi ($11.1{\pm}0.4%$), and Actinobacteria ($9.7{\pm}2.5%$) were abundant phyla in both treated and non-treated soils. In the treated soils, the relative abundance of Actinobacteria was lower, whereas those of Bacteroidetes and Firmicutes were higher compared to the control. Differences in total relative abundances of operational taxonomic units belonging to several genera were observed between the treated and non-treated soils, suggesting that inoculation of soil with the Bacillus strains influenced the relative abundances of certain groups of bacteria and, therefore, the dynamics of resident bacterial communities. These changes in resident soil bacterial communities in response to inoculation of soil with beneficial Bacillus spp. provide important information for the use of beneficial microorganisms in soil for sustainable agriculture.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

Uparse clustering 알고리즘을 이용하여 97% 유사도를 기준으로 operational taxonomic unit (OTU)로 분류하였다. RDP database (version 9)를 이용해 세균 이외의 다른 생물, 즉 진핵생물, 고균, 엽록체, 미토콘드리아와 계(kingdom) 수준에서 분류가 안된 OTU를 제거하였다[21]. 종 다양성 지수 및 종 풍부도 추정치는 Mothur 프로그램을 이용하여 분석하였다[22].
키메라 시퀀스는 UCHIME de novo 알고리즘을 사용하여 제거하였다 [20]. Uparse clustering 알고리즘을 이용하여 97% 유사도를 기준으로 operational taxonomic unit (OTU)로 분류하였다. RDP database (version 9)를 이용해 세균 이외의 다른 생물, 즉 진핵생물, 고균, 엽록체, 미토콘드리아와 계(kingdom) 수준에서 분류가 안된 OTU를 제거하였다[21].
13)을 이용하여 분석하였다[20]. 고품질의 시퀀스 데이터를 얻기 위해 길이가 짧거나 (300 bp 이하) 높은 에러 임계값(1 이상)을 나타내는 시퀀스를 제거한 후 최종적으로 동일한 시퀀스가 없는 singleton을 제거하였다. 키메라 시퀀스는 UCHIME de novo 알고리즘을 사용하여 제거하였다 [20].
그늘에서 말린 토양 시료를 2 mm 체로 통과시킨 후 와그너 포트(NF-2/φ256 × φ234 × 297 mm; 1/2000a)에 적당량을 나누어 담았다.
또한 B. subtilis 그룹의 16S rRNA 유전자에 특이적인 염기서열(595 bp)을 증폭하는 Bsub5F (5’-AAGTCGAGCGGACAGATGG-3’)와 Bsub3R (5’-CCAGTTTCCAATGACCCTCCCC-3’) 프라이머를 사용하였다[18].
본 연구에서는 마이크 로코즘을 이용해 바실러스 3 균주를 토양에 처리한 후, 이들의 토양 내 생존능을 정량 PCR을 이용하여 13일 동안 정량 적으로 분석하였다. 또한 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하 여 바실러스 3 균주 처리구와 대조구의 토양미생물 군집 분포를 비교 및 분석하였다. 바실러스 3 균주의 처리 직후 토양 내 밀도는 건조토양 1 그람당 평균 4.
본 연구에서는 작물에 유용한 활성이 있어 특허로 등록된 바실러스 3 균주(Table 1)를 토양에 처리한 후 정량 PCR(quantitative polymerase chain reaction)을 이용하여 이들의 토양 내 생존능을 정량적으로 분석하였다. 또한 차세대염 기서열분석 기법인 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하여 바실러스 3 균주 처리구와 대조구의 토양미생물 군집 분포를 비교 및 분석하였다. 유용미생물 처리 후 이들의 토양 내 밀도 변화 양상 및 토양미생물 전체 군집 변화를 평가하는 것은 유용미생물의 효과적인 현장적용 기술을 개발하기 위한 중요한 주춧돌이 될 것이다.
0 × 10⁶ cfu/ml)을 와그너 포트에 2 리터씩, 대조구에는 동량의 TSB 배지 1,000배 희석액을 관주하였다. 모든 처리는 3반복으로 실시하였다. 배양액을 처리한 직후부터 3일, 5일, 7일, 11일, 13일 후에 토양 시료를 채취한 후 즉시 DNA를 추출하였다.
문(phylum) 분포 비교: 바실러스 균주 처리구 간 토양 내 미생물 분포를 문 수준에서 비교 및 분석하였다. 대조구와 처리구 모두 Acidobacteria 문(26.
모든 처리는 3반복으로 실시하였다. 배양액을 처리한 직후부터 3일, 5일, 7일, 11일, 13일 후에 토양 시료를 채취한 후 즉시 DNA를 추출하였다. 나머지 토양 시료는 2 ml 용기(Eppendorf tube)에 분주하여 -80℃에 장기 보존하였다.
하지만 유용미생물의 토양에서의 생존율과 정 착율에 대한 연구는 미미한 형편이다. 본 연구에서는 마이크 로코즘을 이용해 바실러스 3 균주를 토양에 처리한 후, 이들의 토양 내 생존능을 정량 PCR을 이용하여 13일 동안 정량 적으로 분석하였다. 또한 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하 여 바실러스 3 균주 처리구와 대조구의 토양미생물 군집 분포를 비교 및 분석하였다.
본 연구에서는 작물에 유용한 활성이 있어 특허로 등록된 바실러스 3 균주(Table 1)를 토양에 처리한 후 정량 PCR(quantitative polymerase chain reaction)을 이용하여 이들의 토양 내 생존능을 정량적으로 분석하였다. 또한 차세대염 기서열분석 기법인 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하여 바실러스 3 균주 처리구와 대조구의 토양미생물 군집 분포를 비교 및 분석하였다.
와그너 포트에 처리한 토양 내바실러스의 밀도 변화를 측정하기 위해 추출된 DNA를 이용해 정량 PCR 분석을 수행하였다. 분석을 위해 CFX96 real-time PCR detection system (Bio-Rad, USA)과 GoTaq qPCR master mix (Promega, USA)를 이용하였다. 또한 B.
속 다양성 비교: 유용미생물 처리구 간 문 분포의 차이는 바실러스 균주 처리에 의한 결과라고 판단하고 이러한 차이를 이끄는 주요 OTU를 속(genus) 수준에서 비교 분석하였다 (Fig. 5). Arthrobacter 속의 3개의 OTU 비율은 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 1.
시퀀싱 결과 요약: 토양 내 미생물 군집분석을 위해 와그너 포트를 이용하여 토양에 처리한 바실러스 3 균주의 밀도가 유의하게 감소된 11일차 토양시료로부터 DNA를 추출하였다. 4처리 3반복으로 얻은 총 12개의 토양 시료로부터 얻은 256 Kim et al.
추출된 DNA는 micro-volume nucleic acid spectrophotometer ASP-2680 (ACTgene, USA)를 이용하여 농도와 순도를 확인하였다. 와그너 포트에 처리한 토양 내바실러스의 밀도 변화를 측정하기 위해 추출된 DNA를 이용해 정량 PCR 분석을 수행하였다. 분석을 위해 CFX96 real-time PCR detection system (Bio-Rad, USA)과 GoTaq qPCR master mix (Promega, USA)를 이용하였다.
유용미생물을 와그너 포트에 처리한 후 11일째 채취한 시료로부터 추출된 DNA를 토양미생물 군집분석에 이용하였다. 이를 위해 16S rRNA 유전자의 V3-V4 영역을 증폭하는 318F와 806R 프라이머를 사용하고 천랩(Korea)에서 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하여 paired-end sequencing을 진행하였다.
바실러스 그룹 특이 프라이머(Bsub5F, Bsub3R)를 사용하여 본 연구에 사용된 3 균주를 모두 검출할 수 있었다. 이를 사용하여 비닐하우스에서 와그너 포트안에 있는 토양에 처리한 바실러스 3 균주의 토양 내 밀도 변화를 13일 동안 총 5회(처리 후 0일, 5일, 7일, 10일, 13일)에 걸쳐 분석하였다 (Fig. 1). 대조구의 경우 B.
유용미생물을 와그너 포트에 처리한 후 11일째 채취한 시료로부터 추출된 DNA를 토양미생물 군집분석에 이용하였다. 이를 위해 16S rRNA 유전자의 V3-V4 영역을 증폭하는 318F와 806R 프라이머를 사용하고 천랩(Korea)에서 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하여 paired-end sequencing을 진행하였다. 얻어진 대용량의 시퀀스 데이터는 UCHIME 프로그램 (version 9.
처리구에는 바실러스 3 균주의 배양액(1.0 × 106 cfu/ml)을 와그너 포트에 2 리터씩, 대조구에는 동량의 TSB 배지 1,000배 희석액을 관주하였다.
5 그람으로부터 PowerSoil DNA isolation kit (MoBio, USA)를 사용하여 제조사의 방법에 따라 DNA 를 추출하였다. 추출된 DNA는 micro-volume nucleic acid spectrophotometer ASP-2680 (ACTgene, USA)를 이용하여 농도와 순도를 확인하였다. 와그너 포트에 처리한 토양 내바실러스의 밀도 변화를 측정하기 위해 추출된 DNA를 이용해 정량 PCR 분석을 수행하였다.
토양 시료 0.5 그람으로부터 PowerSoil DNA isolation kit (MoBio, USA)를 사용하여 제조사의 방법에 따라 DNA 를 추출하였다. 추출된 DNA는 micro-volume nucleic acid spectrophotometer ASP-2680 (ACTgene, USA)를 이용하여 농도와 순도를 확인하였다.

대상 데이터

시퀀스 중 예비 여과 과정을 통해 322,290개의 고품질 시퀀 스를 얻었다. 각 시료로부터 무작위로 선발된 22,761개의 시퀀스(총 273,132개)를 이용하여 4,299개의 OTU를 얻은 후미생물 군집분석에 사용하였다.
바실러스 그룹 특이 프라이머(Bsub5F, Bsub3R)를 사용하여 본 연구에 사용된 3 균주를 모두 검출할 수 있었다. 이를 사용하여 비닐하우스에서 와그너 포트안에 있는 토양에 처리한 바실러스 3 균주의 토양 내 밀도 변화를 13일 동안 총 5회(처리 후 0일, 5일, 7일, 10일, 13일)에 걸쳐 분석하였다 (Fig.
4처리 3반복으로 얻은 총 12개의 토양 시료로부터 얻은 256 Kim et al. 시퀀스 중 예비 여과 과정을 통해 322,290개의 고품질 시퀀 스를 얻었다. 각 시료로부터 무작위로 선발된 22,761개의 시퀀스(총 273,132개)를 이용하여 4,299개의 OTU를 얻은 후미생물 군집분석에 사용하였다.
전라북도 완주군에 위치한 국립농업과학원 농업생물부 시험포장에서 밭토양(양토)을 채취하였다. 그늘에서 말린 토양 시료를 2 mm 체로 통과시킨 후 와그너 포트(NF-2/φ256 × φ234 × 297 mm; 1/2000a)에 적당량을 나누어 담았다.

데이터처리

이를 위해 16S rRNA 유전자의 V3-V4 영역을 증폭하는 318F와 806R 프라이머를 사용하고 천랩(Korea)에서 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하여 paired-end sequencing을 진행하였다. 얻어진 대용량의 시퀀스 데이터는 UCHIME 프로그램 (version 9.1.13)을 이용하여 분석하였다[20]. 고품질의 시퀀스 데이터를 얻기 위해 길이가 짧거나 (300 bp 이하) 높은 에러 임계값(1 이상)을 나타내는 시퀀스를 제거한 후 최종적으로 동일한 시퀀스가 없는 singleton을 제거하였다.
RDP database (version 9)를 이용해 세균 이외의 다른 생물, 즉 진핵생물, 고균, 엽록체, 미토콘드리아와 계(kingdom) 수준에서 분류가 안된 OTU를 제거하였다[21]. 종 다양성 지수 및 종 풍부도 추정치는 Mothur 프로그램을 이용하여 분석하였다[22].
통계분석은 R 통계 프로그램(version 3.3.1)을 이용하였다. 평균 간 유의성 검증은 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 실시하였으며, 사후검정으로 Tukey 검정을 실시하였다(α = 0.
평균 간 유의성 검증은 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 실시하였으며, 사후검정으로 Tukey 검정을 실시하였다(α = 0.05).

이론/모형

subtilis 그룹의 16S rRNA 유전자에 특이적인 염기서열(595 bp)을 증폭하는 Bsub5F (5’-AAGTCGAGCGGACAGATGG-3’)와 Bsub3R (5’-CCAGTTTCCAATGACCCTCCCC-3’) 프라이머를 사용하였다[18]. 정량 PCR 반응액 제조 및 반응 조건은 Kim 등의 방법에 따라 수행하였다[19].
고품질의 시퀀스 데이터를 얻기 위해 길이가 짧거나 (300 bp 이하) 높은 에러 임계값(1 이상)을 나타내는 시퀀스를 제거한 후 최종적으로 동일한 시퀀스가 없는 singleton을 제거하였다. 키메라 시퀀스는 UCHIME de novo 알고리즘을 사용하여 제거하였다 [20]. Uparse clustering 알고리즘을 이용하여 97% 유사도를 기준으로 operational taxonomic unit (OTU)로 분류하였다.

성능/효과

5). Arthrobacter 속의 3개의 OTU 비율은 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 1.6%, 1.9%, 1.4% 인 반면 대조구에서 3.2%로 그 비율이 가장 높았다. Gaiella 속에 속하는 6개의 OTU 비율은 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 1.
이와는 반대로 대조구에 비해 처리구에서 높은 비율을 보인 OTU도 관찰되었다. Chitinophagaceae 과 Flavisolibacter 속과 Chitinophagaceae-gen에 속하는 85개의 OTU 비율은대조구에서 1.0%인데 비해 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 1.6%, 1.5%, 1.6%로 그 비율이 증가되었다. Mucilaginibacter 속의 25개의 OTU 비율은 대조구에서 0.
2%로 그 비율이 가장 높았다. Gaiella 속에 속하는 6개의 OTU 비율은 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 1.8%, 1.8%, 1.6%인 반면 대조구에서 2.5%로 그 비율이 가장 높았다. 마찬가지로 Intrasporangiaceae 과의 Janibacter 속과 Terrabacter 속으로 분류된 2개의 OTU 비율 역시 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 0.
6%로 그 비율이 증가되었다. Mucilaginibacter 속의 25개의 OTU 비율은 대조구에서 0.3%인데 비해 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 0.6%, 0.4%, 0.5%로 감소하는 경향이었다. 마찬가지로 Massilia 속으로 분류된 5개의 OTU 비율은 대조구에서 1.
각 처리구의 α-다양성을 분석한 결과, 3 균주를 처리한 토양에서 관찰된 종 다양성 지수인 Inverse Simpson 값이 대조구보다 약간 낮았으나 통계적으로 유의하지 않았다(Table 2). Rarefaction curve를 이용하여 처리구간 종 풍부도를 비교한 결과, 처리구보다 대조구의 종 풍부도가 더 높았지만 통계적으로 유의하지는 않았다(Fig. 2). 이러한 결과는 유용 미생물 처리 후 토양미생물 군집의 종 다양성이 증가했다는 이전 연구 결과와는 다른 경향이었다[13, 14].
각 처리구의 α-다양성을 분석한 결과, 3 균주를 처리한 토양에서 관찰된 종 다양성 지수인 Inverse Simpson 값이 대조구보다 약간 낮았으나 통계적으로 유의하지 않았다(Table 2).
5%)에 속하는 세균이 우점하였다. 대조구 대비 처리구에서 Actinobacteria 문의 비율은 뚜렷하게 감소하였지만 Bacteroidetes 문과 Firmicutes 문의 비율은 증가하는 경향이었다. 속 수준에서 바실러스 3 균주를 처리함에 따라 일부 세균 군집의 종 풍부도를 변화되었고, 결국 전체 토착 미생물 군집 구조가 변화되었음을 확인할 수 있었다.
대조구와 처리구 모두 Acidobacteria 문(26.3 ± 0.9%)의 상대풍부도가 가장 높았고, Proteobacteria 문(24.2 ± 0.5%), Chloroflexi 문(11.1 ± 0.4%), Actinobacteria 문(9.7 ± 2.5%) 순으로 풍부도가 낮아지는 경향이었다(Fig. 3).
대조구의 경우 B. subtilis 그룹은 처리 0일차에 건조토양 1 그람당 1.4 × 103 ± 8.9 × 10 2 유전자수로 존재하였 으며, 시기별 유전자수는 통계적 유의성은 없었다(평균 1.3 × 103 ± 2.6 × 102).
amyloliquefaciens를 제제화한 미생물비료를 2년 동안 바나나 농장에 처리한 결과, 바나나 시들음병(Fusarium wilt)을 감소되었다고 보고하였다[14]. 또한 미생물비료 처리가 세균 종 다양성 증가와 더불어 일부 핵심 세균 군집의 풍부도를 증가시켜 궁극적으로 근권미생물 군집 구조가 변경되었음을 파이로시퀀싱 기법을 통해 확인하였다. 하지만 유용미생물 처리가 토양미생물 군집 구조에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 국내의 연구는 드문 실정이다.
0%로 더 높았다. 마지막으로 Bacillus 속으로 분류된 10개의 OTU 비율은 대조구에서 0.6%인데 비해 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 0.7%, 1.1%, 0.9%를 나타냄으로써 같은 양상을 보였다. 이로 보아본 연구에서 사용된 바실러스 3 균주의 토양에 처리하였을때 Actinobacteria 문 Actinobacteria 목에 속하는 세균의 비율을 대체적으로 낮아지고, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria 문에 속하는 일부 세균은 증가하는 것으로 확인되었다.
5%로 그 비율이 가장 높았다. 마찬가지로 Intrasporangiaceae 과의 Janibacter 속과 Terrabacter 속으로 분류된 2개의 OTU 비율 역시 S37-2, GH1-13, BS07M 균주의 처리구에서 각각 0.6%, 0.7%, 0.5%인 반면 대조구에서 1.2%로 그 비율이 가장 높았다. 이러한 경향은 Streptomycetaceae 과의 Streptomyces 속과 분류되지 않은 새로운 속에 속하는 2 개의 OTU에서도 발견되었다.
바실러스 3 균주의 처리 직후 토양 내 밀도는 건조토양 1 그람당 평균 4.4 × 106 유전자수로 대조구에 비해 1,000배 이상 높았다.
본 연구결과를 통해서 유용미생물 처리가 토양미생물 군집에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 바실러스 3 균주의 처리가 어떤 분류군에 속하는 세균을 일정한 비율로 증가시키거나 감소시켰다는 결론을 내리기는 어렵지만 전체 토양미생물 군집을 변경시켰음을 관찰할 수 있었다. 이는 미생물 처리가 일부 세균 군집의 종 풍부도에 영향을 줌으로써 전체 근권미생물 군집 구조를 변경시켰다는 이전의 연구 결과와 일치한다[14].
바실러스 균주 처리 후 토양 내 미생물 군집 구조 분석 결과, 대조구와 처리구 모두 Acidobacteria 문(26.3 ± 0.9%), Proteobacteria 문(24.2 ± 0.5%), Chloroflexi 문 (11.1 ± 0.4%), Actinobacteria 문(9.7 ± 2.5%)에 속하는 세균이 우점하였다.
4 × 10⁶유전자수로 대조구에 비해 1,000배 이상 높았다. 바실러스 균주의 토양 내 밀도는 처리 후 약 일주일 간 유지되었고 그 후부터는 유의성 있게 감소하였지만 여전히 대조구보다 100배 이상 높았다. 바실러스 균주 처리 후 토양 내 미생물 군집 구조 분석 결과, 대조구와 처리구 모두 Acidobacteria 문(26.
반대로 Bacteroidetes 문과 Firmicutes 문의 비율은 대조구(각각 1.8 ± 0.3%, 2.0 ± 0.2%)에 비해 처리구(2.9 ± 0.1%, 2.3 ± 0.2%)에서 높았다(p < 0.05).
본 연구결과를 통해서 유용미생물 처리가 토양미생물 군집에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 바실러스 3 균주의 처리가 어떤 분류군에 속하는 세균을 일정한 비율로 증가시키거나 감소시켰다는 결론을 내리기는 어렵지만 전체 토양미생물 군집을 변경시켰음을 관찰할 수 있었다.
Kim 등은 Bacillus amyloliquefaciens 균주의 토양 내 생존능을 마이크로코즘(실내, 실외 조건) 시험과 포장시험을 통하여 평가하였다[19]. 본 연구결과와 유사하게 실내 마이크로 코즘 시험에서는 균주 처리 후 B. subtilis 그룹의 16S rRNA 유전자수가 약간 감소하였지만 마지막으로 시료를 채취한 시점에서는 대조구보다 약 100배 이상 많게 유지되었다. 반면 실외 마이크로코즘 시험과 포장시험에서는 16S rRNA gene copy number가 실내 시험보다 빠른 속도로 감소되다가 대조구와 비슷한 수준이 되었다.
대조구 대비 처리구에서 Actinobacteria 문의 비율은 뚜렷하게 감소하였지만 Bacteroidetes 문과 Firmicutes 문의 비율은 증가하는 경향이었다. 속 수준에서 바실러스 3 균주를 처리함에 따라 일부 세균 군집의 종 풍부도를 변화되었고, 결국 전체 토착 미생물 군집 구조가 변화되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 수행한 유용한 바실러스의 토양 접종 후 이들의 토양 내 생존능 분석 및 토착 세균 군집의 변화는 유용미생물을 생물적 제제로 시설재 배지에 사용할 때 중요한 정보를 제공할 것으로 판단된다.
이 중 Acidobacteria 문, Chloroflexi 문, Proteobacteria 문의 비율은 대조구와 처리구에서 통계적으로 유의한 차이가 없었으나 Actinobacteria 문의 비율은 대조구(13.4 ± (p < 0.05).
반면 실외 마이크로코즘 시험과 포장시험에서는 16S rRNA gene copy number가 실내 시험보다 빠른 속도로 감소되다가 대조구와 비슷한 수준이 되었다. 이러한 결과로 비추어 보아 햇빛, 비 등의 날씨 영향을 직접적으로 받는 포장에서 보다 비닐하우스에서 유용미생물이 더 오랜 기간 생존할 수있을 것으로 예측된다. 본 연구에서 수행한 바실러스 균주의 토양 내 생존능 분석은 유용미생물을 시설재배지에 사용할때 처리간격을 정하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 판단된다.
이러한 경향은 Streptomycetaceae 과의 Streptomyces 속과 분류되지 않은 새로운 속에 속하는 2 개의 OTU에서도 발견되었다. 이로 보아 본 연구에서 사용된 바실러스 3 균주를 토양에 처리함에 따라 토양미생물 군집의 Actinobacteria 문 Actinobacteria 목에 속하는 세균의 비율이 감소하는 것으로 확인되었다.
9%를 나타냄으로써 같은 양상을 보였다. 이로 보아본 연구에서 사용된 바실러스 3 균주의 토양에 처리하였을때 Actinobacteria 문 Actinobacteria 목에 속하는 세균의 비율을 대체적으로 낮아지고, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria 문에 속하는 일부 세균은 증가하는 것으로 확인되었다.

후속연구

이러한 결과로 비추어 보아 햇빛, 비 등의 날씨 영향을 직접적으로 받는 포장에서 보다 비닐하우스에서 유용미생물이 더 오랜 기간 생존할 수있을 것으로 예측된다. 본 연구에서 수행한 바실러스 균주의 토양 내 생존능 분석은 유용미생물을 시설재배지에 사용할때 처리간격을 정하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 판단된다.
속 수준에서 바실러스 3 균주를 처리함에 따라 일부 세균 군집의 종 풍부도를 변화되었고, 결국 전체 토착 미생물 군집 구조가 변화되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 수행한 유용한 바실러스의 토양 접종 후 이들의 토양 내 생존능 분석 및 토착 세균 군집의 변화는 유용미생물을 생물적 제제로 시설재 배지에 사용할 때 중요한 정보를 제공할 것으로 판단된다.
또한 차세대염 기서열분석 기법인 Illumina MiSeq 플랫폼을 이용하여 바실러스 3 균주 처리구와 대조구의 토양미생물 군집 분포를 비교 및 분석하였다. 유용미생물 처리 후 이들의 토양 내 밀도 변화 양상 및 토양미생물 전체 군집 변화를 평가하는 것은 유용미생물의 효과적인 현장적용 기술을 개발하기 위한 중요한 주춧돌이 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토양에 유용미생물의 처리가 갖는 특징은 무엇인가?	유용미생물의 처리는 작물의 생육 증진 및 병 방제에 효과가 있을 뿐만 아니라 토양미생물 분포에도 영향을 주는 것으로 알려져 있다[3, 5, 12]. 유용미생물 처리가 토양미생물 군집에 미치는 영향은 최근 국외에서 활발히 연구되고 있다.
	토양에 서식하는 세균을 관행적인 평판 배양으로 몇 개정도 배양할 수 있는가?	토양 1 그람에는 종류와 깊이에 따라 다르지만 약 100억이상의 미생물이 서식하고 있으며, 이 중 세균은 관행적인 평판 배양으로 약 1억개 정도가 배양이 가능한 것으로 알려져 있다[1, 2]. 토양미생물은 양분 공급, 작물 생장 촉진 호르몬(예; 옥신) 생산, 토양 구조 개량, 병해충 방제, 제초 등 의 다양한 작용을 통해 작물의 생장을 직접적으로 돕는다[3].
	비닐하우스에서 유용미생물이 더 오랜 기간 생존할 수 있을 것으로 유추되는 바실러스 균주의 환경에 따른 토양 내 생존능 분석 결과는 무엇인가?	Kim 등은 Bacillus amyloliquefaciens 균주의 토양 내 생존능을 마이크로코즘(실내, 실외 조건) 시험과 포장시험을 통하여 평가하였다[19]. 본 연구결과와 유사하게 실내 마이크로 코즘 시험에서는 균주 처리 후 B. subtilis 그룹의 16S rRNA 유전자수가 약간 감소하였지만 마지막으로 시료를 채취한 시점에서는 대조구보다 약 100배 이상 많게 유지되었다. 반면 실외 마이크로코즘 시험과 포장시험에서는 16S rRNA gene copy number가 실내 시험보다 빠른 속도로 감소되다가 대조구와 비슷한 수준이 되었다. 이러한 결과로 비추어 보아 햇빛, 비 등의 날씨 영향을 직접적으로 받는 포장에서 보다 비닐하우스에서 유용미생물이 더 오랜 기간 생존할 수있을 것으로 예측된다.

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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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