3.3. Changes in microbial community

3.3. Changes in microbial community structure
Bacterial and archaeal community structures were investigated by DGGE and phylogenetic analysis. We
especially focused on the changes in bacterial community structure during the initial period of each cycle
where the most dynamic growth of bacterial population occurred along with the most accumulation of
acidogenic products. Acidogenic period was defined in each cycle as the initial incubation period until the
total accumulation of acidogenic products reaches its maximum: 1.3 d in C1, 0.5 d in C2 and 0.5 d in C3 (Fig.
1). Eight bands of interest were excised from the bacterial DGGE gel and 7 of them were closely related
(>97% sequence similarity) to Clostridum species producing organic acids from carbohydrate, amino acids,
and/or H2/CO2. Among a total of 6 bands retrieved from the archaeal DGGE gel, three were affiliated with a
hydrogenotrophic genus Methanospirillum belonging to of the order Methanomicrobiales. The remaining
three were affiliated with Methanosaeta, Methanosarcina, and Methanobacterium genera, respectively. These
results suggested Methanospirillum populations as the dominant methanogens in the reactor. NMS plot
showed significant changes in bacterial community structure over repeated cycles (Fig. 2). It was evident that
the temporal variations within a cycle decreased significantly (i.e., closely clustered points) over repeated
cycles. Corresponding to this, the similarity between bacterial community profiles (Sorensen distance measure)
increased over cycles from 93% in C3, indicating that the acidogen community structure was
stabilized with minimal changes after three cycles. Such shifts may be ascribed to the acclimation of bacterial
community to the reactor conditions. The changes in bacterial community structure, together with the
increased bacterial population size with cycle number, may have contributed to the enhanced acidogenic
reaction rate over cycles (Fig. 1). On the other hand, methanogen community structure little changed during
the experiment (data not shown). All 6 DGGE profiles (i.e., 2 analysis points per cycle) shared a high
similarity of >90%, indicating that the methanogen community structure formed in C1 remained stable. These
suggest that the dynamic changes in bacterial community structure over cycles had no significant influence on
the formation of methanogen community structure. This may reflect much less diverse and dynamic nature of
methanogens as compared to bacteria in anaerobic environments [11], which may be related to the very
narrow substrate range of methanogens [12]. Our results suggest that the increase in methanogenesis rate with
cycle number was more likely due to the increase in methanogen abundance rather than the alteration of
community structure.
Acknowledgement
This work was supported by the 2012 Research Fund of Ulsan National Institute of Science and
Technology (UNIST) through a Future Challenge Project.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.3 การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนจุลินทรีย์โครงสร้างชุมชนของแบคทีเรียและ archaeal ถูกตรวจสอบ โดย DGGE และวิเคราะห์ phylogenetic เราโดยเฉพาะเน้นการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียในระหว่างรอบระยะเวลาเริ่มต้นของรอบแต่ละรอบที่การเติบโตที่สุดของประชากรแบคทีเรียเกิดขึ้นพร้อมกับสะสมมากที่สุดของผลิตภัณฑ์ acidogenic Acidogenic รอบระยะเวลากำหนดไว้ในแต่ละรอบเป็นระยะฟักตัวที่เริ่มต้นจนถึงการสะสมรวมของผลิตภัณฑ์ acidogenic ถึงราคาสูงสุด: d 1.3 ใน C1, C2 และ d 0.5 ใน C3 0.5 d (ฟิก1) . วงแปดน่าสนใจถูก excised จาก DGGE แบคทีเรีย เจลและ 7 นั้นมีความสัมพันธ์ใกล้ชิด(> 97% ลำดับคล้าย) การผลิตกรดอินทรีย์จากคาร์โบไฮเดรต กรดอะมิโน พันธุ์ Clostridum/ H2/CO2 จากทั้งหมด 6 วงที่ดึงมาจากเจ DGGE archaeal สามถูกเชื่อมโยงกับการhydrogenotrophic สกุล Methanospirillum เป็นของ Methanomicrobiales ใบสั่ง เหลือสามได้สังกัดกับสกุล Methanosaeta, Methanosarcina และ Methanobacterium ตามลำดับ เหล่านี้ผลแนะนำ Methanospirillum ประชากรเป็น methanogens หลักในระบบ พล็อต NMSพบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียผ่านวงจรซ้ำ (Fig. 2) ก็เห็นได้ชัดที่เปลี่ยนแปลงชั่วคราวภายในวงจรลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (เช่น อย่างใกล้ชิดจับกลุ่มคะแนน) กว่าซ้ำรอบ ที่ตรงนี้ ความคล้ายคลึงกันระหว่างชุมชนแบคทีเรียโพรไฟล์ (Sorensen ห่างจากวัด)เพิ่มขึ้นกว่ารอบจาก < 35 ใน C1 ไป > 93% ใน C3 บ่งชี้ว่า โครงสร้างชุมชน acidogen ได้เสถียร มีการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดหลังจากรอบที่สาม อาจ ascribed กะดังกล่าวเพื่อ acclimation ของแบคทีเรียชุมชนเงื่อนไขเครื่องปฏิกรณ์ การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนเชื้อแบคทีเรีย กันด้วยการอาจมีส่วนขนาดประชากรแบคทีเรียเพิ่มจำนวนวงจร acidogenic ขั้นสูงอัตราปฏิกิริยาผ่านวงจร (Fig. 1) บนมืออื่น ๆ เมทาโนเจนชุมชนโครงสร้างเพียงเล็กน้อยเปลี่ยนแปลงระหว่างทดลอง (ข้อมูลไม่แสดง) 6 DGGE โพรไฟล์ทั้งหมด (เช่น 2 วิเคราะห์จุดต่อวงจร) ที่ใช้ร่วมกันมากเฉพาะ > 90% บ่งชี้ว่า โครงสร้างชุมชนเมทาโนเจนเกิดขึ้นใน C1 ยังคงมีเสถียรภาพ เหล่านี้แนะนำว่า การเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียผ่านวงจรมีอิทธิพลไม่สำคัญการก่อตัวของโครงสร้างชุมชนเมทาโนเจน นี้อาจสะท้อนลักษณะหลากหลายมากน้อย และแบบไดนามิกmethanogens โดยเปรียบเทียบกับแบคทีเรียในระบบไม่ใช้ออกซิเจน [11], ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการมากหลากหลายพื้นผิวแคบ methanogens [12] ผลของเราแนะนำว่า เพิ่ม methanogenesis อัตราด้วยหมายเลขรอบมีแนวโน้มเพิ่มในเมทาโนเจนมากมายแทนที่เปลี่ยนโครงสร้างชุมชนยอมรับงานนี้ได้รับการสนับสนุน โดย 2012 วิจัยกองทุนของอูลซานแห่งชาติสถาบันวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี (UNIST) ผ่านทางโครงการท้าทายในอนาคต

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.3 การเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างกลุ่มจุลินทรีย์
แบคทีเรียและโครงสร้างชุมชน archaeal ถูกตรวจสอบโดย DGGE และการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการ เรา
มุ่งเน้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียในช่วงระยะเวลาเริ่มต้นของแต่ละรอบ
ที่เจริญเติบโตแบบไดนามิกส่วนใหญ่ของประชากรแบคทีเรียที่เกิดขึ้นพร้อมกับการสะสมส่วนใหญ่ของ
ผลิตภัณฑ์ acidogenic ระยะเวลา acidogenic ถูกกำหนดไว้ในแต่ละรอบเป็นระยะฟักตัวเริ่มต้นจนถึง
การสะสมรวมของสินค้า acidogenic ถึงสูงสุด (Fig. 1.3 d ใน C1, 0.5 d ใน C2 และ 0.5 d ใน C3
1) แปดวงดนตรีที่ได้รับการสนใจจากพอเจล DGGE แบคทีเรียและ 7 ของพวกเขาที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด
(> ลำดับความคล้ายคลึงกัน 97%) เพื่อใช้เชื้อ Clostridium ชนิดผลิตกรดอินทรีย์จากคาร์โบไฮเดรตกรดอะมิโน
และ / หรือ H2 / CO2 ท่ามกลางจำนวน 6 วงดนตรีที่ดึงมาจากเจล archaeal DGGE, สามคนมีส่วนเกี่ยวข้องกับ
Methanospirillum สกุล hydrogenotrophic ที่อยู่ในการสั่งซื้อ Methanomicrobiales ส่วนที่เหลืออีก
สามคนมีส่วนเกี่ยวข้องกับ Methanosaeta, Methanosarcina และจำพวก Methanobacterium ตามลำดับ เหล่านี้
ชี้ให้เห็นผลเป็นประชากร Methanospirillum methanogens ที่โดดเด่นในเครื่องปฏิกรณ์ พล็อต NMS
แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียมากกว่ารอบซ้ำ (รูปที่. 2) มันเห็นได้ชัดว่า
รูปแบบชั่วคราวภายในวงจรลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (เช่นจุดคลัสเตอร์อย่างใกล้ชิด) มากกว่าซ้ำแล้วซ้ำอีก
รอบ ที่สอดคล้องกับนี้คล้ายคลึงกันระหว่างรูปแบบชุมชนแบคทีเรีย (โซเรนเซนวัดระยะทาง)
เพิ่มขึ้นกว่ารอบจาก <35% C1 ที่> 93% ใน C3 แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างชุมชน acidogen ก็
มีความเสถียรกับการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดหลังจากที่สามรอบ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจได้รับการกำหนดให้เคยชินกับสภาพของแบคทีเรีย
ในชุมชนเพื่อสภาพเครื่องปฏิกรณ์ การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียร่วมกับ
ขนาดของประชากรที่เพิ่มขึ้นของเชื้อแบคทีเรียที่มีจำนวนรอบอาจมีส่วนร่วมในการปรับปรุง acidogenic
อัตราการเกิดปฏิกิริยาในช่วงรอบ (รูปที่ 1). ในทางตรงกันข้ามโครงสร้างชุมชน methanogen การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในช่วง
การทดลอง (ไม่ได้แสดงข้อมูล) ทั้งหมด 6 โปรไฟล์ DGGE (เช่น 2 จุดวิเคราะห์ต่อรอบ) ที่ใช้ร่วมกันสูง
ความคล้ายคลึงกันของ> 90% แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของชุมชนที่เกิดขึ้นใน methanogen C1 ยังคงมีเสถียรภาพ เหล่านี้
ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียมากกว่ารอบไม่มีอิทธิพลสำคัญใน
การก่อตัวของโครงสร้างชุมชน methanogen นี้อาจสะท้อนให้เห็นน้อยมากที่มีความหลากหลายและลักษณะของ
methanogens เมื่อเทียบกับเชื้อแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจน [11] ซึ่งอาจจะเกี่ยวข้องกับการมาก
ช่วงแคบ ๆ ของพื้นผิว methanogens [12] ผลของเราแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของอัตรา methanogenesis กับ
จำนวนรอบก็มีโอกาสมากขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นในความอุดมสมบูรณ์ methanogen มากกว่าการเปลี่ยนแปลงของ
โครงสร้างชุมชน.
Acknowledgement
งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากกองทุนสนับสนุนการวิจัย 2012 Ulsan ของสถาบันวิทยาศาสตร์และ
เทคโนโลยี (UNIST ) ผ่านโครงการความท้าทายในอนาคต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3.3 . การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียและจุลินทรีย์
archaeal โครงสร้างชุมชนถูกตรวจสอบโดยการทดลองและการวิเคราะห์ phylogenetic . เรา
โดยเฉพาะเน้นการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียในช่วงเริ่มต้นของแต่ละรอบ
ที่การเจริญเติบโตแบบไดนามิกมากที่สุดของประชากรแบคทีเรียเกิดขึ้นพร้อมกับการสะสมมากที่สุดของผลิตภัณฑ์กากสับปะรด
.กากสับปะรด ระยะเวลาที่ถูกกำหนดในแต่ละรอบ เช่น ระยะเวลาที่เริ่มต้นจนถึง
สะสมรวมของผลิตภัณฑ์กากสับปะรดสูงสุดถึง : 1.3 D ใน C1 , C2 และ 0.5 0.5 D ใน D ( รูปใน C3
1 ) แปดวงดอกเบี้ยถูกตัดจากการทดลองของเจลและ 7 ของพวกเขามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิด
( > 97% ลำดับความเหมือน ) clostridum ชนิดการผลิตกรดอินทรีย์จากคาร์โบไฮเดรตกรดอะมิโน ,
/ H2 / CO2 ของทั้งหมด 6 วง ดึงข้อมูลจากการทดลอง archaeal เจล 3 สังกัดด้วย
hydrogenotrophic สกุล methanospirillum เป็นของของคำสั่ง methanomicrobiales . ที่เหลือ
3 คน ร่วมกับ methanosaeta , Methanosarcina และ methanobacterium สกุล ตามลำดับ เหล่านี้
พบประชากร methanospirillum เป็นเมทาโนเจนเด่นในเครื่องปฏิกรณ์ คุณพบการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในพล็อต
โครงสร้างชุมชนแบคทีเรียมากกว่าอีกรอบ ( รูปที่ 2 ) มันเห็นได้ชัดว่า
รูปแบบชั่วคราวภายใน รอบลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ( เช่น อย่างใกล้ชิดแบบจุด ) ซ้ำ
รอบ ตามนี้ความคล้ายคลึงกันระหว่างรูปแบบชุมชนแบคทีเรีย ( โซเรนเซน วัดระยะห่าง )
เพิ่มรอบจาก < 35% ใน C1 ถึง > 93 % C3 แสดงว่าโครงสร้างชุมชน acidogen คือ
คงที่กับการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดหลังจากสามรอบ กะดังกล่าวอาจเป็น ascribed ไป acclimation แบคทีเรีย
ชุมชนให้สภาพของเครื่องปฏิกรณ์ การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียเพิ่มขึ้นร่วมกับ
ขนาดประชากรแบคทีเรีย กับวงจรหมายเลข อาจมีส่วนให้เพิ่มกากสับปะรด
ปฏิกิริยาอัตรารอบ ( รูปที่ 1 ) บนมืออื่น ๆ , โครงสร้างชุมชนจุลินทรีย์เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยระหว่าง
การทดลอง ( ข้อมูลไม่แสดง ) ทั้งหมด 6 การทดลองโปรไฟล์ ( คือการวิเคราะห์คะแนนต่อรอบ ) แบ่งปันความคล้ายคลึงกันสูง
> 90 %แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างชุมชนจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นในเครื่องยังคงมีเสถียรภาพ เหล่านี้
แนะนำว่าพลวัตการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชนแบคทีเรียกว่ารอบ ไม่มีผลต่อการเกิดโครงสร้างชุมชนจุลินทรีย์
. นี้อาจสะท้อนน้อยมากที่มีลักษณะแบบไดนามิกของ
เมื่อเทียบกับแบคทีเรียสร้างมีเทนในถัง ) [ 11 ]ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับมาก
แคบช่วงตั้งต้นสร้างมีเทน [ 12 ] ผลของเราแสดงให้เห็นว่าเพิ่มขึ้นในอัตราช้าด้วย
วงจรจำนวนมีแนวโน้มมากขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของจุลินทรีย์มากมาย มากกว่าการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างชุมชนยอมรับ
.

งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากกองทุนสนับสนุนการวิจัยของอุล 2012 สถาบันแห่งชาติของวิทยาศาสตร์และ
เทคโนโลยี ( unist ) ผ่านโครงการที่ท้าทายในอนาคต