| 저자(한글) |
CAI, Yuan-feng,WU, Yu-cheng,WANG, Shu-wei,YAN, Xiao-yuan,ZHU, Yong-guan,JIA, Zhong-jun |
| 초록 |
【목적】환경 전사체 기술을 이용하여 복잡한 논토양(paddy soil) 내 미생물 군락의 주요한 생리적 대사과정 중의 유전자 발현 수준 및 장기적인 질소, 인, 칼륨 시비(Mineral nitrogen,phosphorus,and potassium,NPK)에 대한 반응 법칙을 연구한다. 【방법】중국과학원 창수(Changshu city) 농경지생태계에 대한 장기적 위치지정 시험에서 NPK 시비 처리와 시비 처리를 하지 않은 대조군(Control check, CK)의 논토양에 초점을 맞추어, 침수 배양을 2주 동안 한 후, 토양 미생물의 총 RNA를 추출하여 고속 전사체 시퀀싱(high-throughput transcriptome sequencing)을 진행하였으며, MG-RAST 네트워크 분석 플랫폼(Metagenomics Analysis Server)을 이용하여 활성 미생물의 조성을 분석하고 유전자의 기능에 주석(notation)을 달았으며 유전자의 기능을 분류하였다. 【결과】세균은 CK와 NPK 처리를 한 논토양 미생물의 우점군으로서 95%이상을 차지하였으며, 세균 중의 활성 유전자는 주요하게 프로테오박테리아(Proteobacteria, 세균의 50% 이상을 차지함)에서 유래한 것이었다. 동시에, 고세균(archaea), 진핵생물(eukaryotes)과 바이러스(virus) 등 다양한 미생물의 활성 유전자를 검출했으나, 고세균 중의 활성 유전자는 주요하게 타움고세균(Thaumarchaeota, 약한 고세균의 70%를 차지함)에서 유래한 것이었다. NPK 처리를 한 토양 중의 아키도박테리움균문(Acidobacteria)의 전사 활성이 CK 처리를 한 토양에 비해 뚜렷하게 높았으나, 기타 세균 및 고세균군의 전사 활성은 CK와 NPK 처리를 한 토양 사이에 뚜렷한 차이가 없었다. CK와 NPK 처리를 한 토양에서 발현량이 가장 높은 유전자는 ABC transporter 코딩 유전자였는데, 이는 물질의 막간 수송(transmembrane transport)과 밀접한 연관이 있었다. COG(Clusters of Orthologous Genes), Subsystem, KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) 등 3가지 유전자 기능 분류 데이터베이스에 기반하여, CK와 NPK 처리를 한 토양 미생물의 주요한 대사 활동이 에너지 생성과 전환, 탄수화물 대사, 단백질 대사와 아미노산 대사이며, 가장 활발한 대사 경로가 산화적 인산화(oxidative phosphorylation) 및 아미노아실 tRNA(aminoacyl-tRNA) 합성이라는 것을 발견하였다. 【결론】침수 상태에서 CK와 NPK 처리를 한 논토양 중의 활성 미생물 조성은 비교적 일치하였으며, 아키도박테리움균문의 전사 활성만 양자 사이에 비교적 큰 차이가 있었다. 미생물의 주요한 대사 활동측면에서, CK와 NPK 처리를 한 토양은 거의 일치하였는데, 모두 에너지 획득과 단백질 대사를 위주로 하였으며, 장기적인 무기 비료 시용이 복잡한 토양 미생물 군락 수준의 주요한 대사 활동에 미치는 영향은 비교적 작았다. |
