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개별 포트 시설재배에서 수지상균근균(AMF) 처리 농도에 따른 토양 마이코바이옴 변화 KCI 등재

Concentration-Dependent Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Soil Mycobiome Under Individual Pot-Based Greenhouse Cultivation

정수진, Hoang Ngoc Le, 정주연, 박시홍
  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/451788
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한국식품위생안전성학회지 (Journal of Food Hygiene and Safety)
한국식품위생안전성학회 (Korean Society of Food Hygiene and Safety)
초록

수지상균근균(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)은 식 물 뿌리와 공생 관계를 형성하여 양분 및 수분 이용 효율 에 관여하고, 외부 스트레스에 대한 내성을 향상시키는 등 밀접한 관계를 맺는 것으로 알려져 있다. 환경적 교란 요인의 영향을 최소화하기 위해 본 연구에서는 개별 포트 기반의 시설 재배 조건에서 AMF 처리 농도에 따른 토양 마이코바이옴 역학 변화를 평가하였다. 딸기(Fragaria× ananassa cv. Puget Crimson)를 작물로 하여, 상용 AMF 제제인 MycoApply® Injector Endo를 T1 (1.25%) 및 T2 (2.5%) 농도로 2주 간격으로 처리하였고, 물만 공급한 대 조군을 함께 설정하였다. 토양 마이코바이옴은 AMF 처리 전 기저 토양과 7주간의 재배 후 대조군 토양을 수집하여, ITS1F–ITS2 영역의 앰플리콘 시퀀싱을 수행한 뒤 QIIME2/ DADA2 파이프라인을 이용하여 분석하였다. 알파 다양성 지수는 수확기 처리군 간 유의한 차이를 나타내지 않았으 나, 베타 다양성 분석에서는 군집 조성에 유의한 차이가 확인되었다(PERMANOVA, R2=0.105, P=0.001). Venn diagram 분석 결과, T2 처리구는 가장 많은 고유 amplicon sequence variants (ASVs, 745개)를 나타내어, AMF 고농도 처리에 의해 특이적 ASV 수의 증가와 관련될 가능성을 시 사하였다. LEfSe 분석에서는 T2 처리구에서 Sordariales 및 Fusicolla와 같이 부생성 및 길항성과 관련된 종을 포함하 는 것으로 보고된 분류군이 확인되었으며, T1 처리구에서 는 Podospora 및 Sebacinales와 같이 근권 연관성 또는 식 물 유익 상호작용과 관련된 것으로 보고된 분류군이 특징 적으로 나타났다. 반면 대조군 토양에서는 기회성 병원균 성과 관련된 종을 포함한 것으로 보고된 분류군이 확인되 었고, 기저 토양은 재배 및 AMF 처리 이전의 초기 마이코 바이옴 특성을 유지하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 환경이 통제된 온실 조건에서 AMF 처리가 농도에 따라 근 권 마이코바이옴 구조의 변화와 관련될 수 있으며, 보다 유 익한 기능적 군집으로 변화할 수 있는 가능성을 시사한다.

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are well-characterized plant symbionts that form mutualistic associations with host plant roots, contributing to nutrient and water-use efficiency and enhancing tolerance to external stresses. To reduce environmental variability, this study evaluated the concentration-related effects of AMF supplementation on soil mycobiome dynamics under individually potted, environmentally controlled greenhouse conditions. Strawberry (Fragaria×ananassa cv. Puget Crimson), a crop influenced by soil and rhizosphere conditions, was used as the host plant. A commercial AMF inoculant, MycoApply® Injector Endo, was applied biweekly at two concentrations, namely, T1 (1.25%) and T2 (2.5%), alongside a water-only control. Soil fungal communities were assessed in baseline soil collected before AMF treatment and in control, T1, and T2 soils collected after 7 weeks of cultivation, followed by internal transcribed spacer amplicon sequencing and analysis using the QIIME2/DADA2 pipeline. Alpha-diversity indices showed no significant differences among treatment groups, whereas beta-diversity analysis revealed significant differences in fungal community composition (permutational multivariate analysis of variance, PERMANOVA: R2=0.105, P=0.001). Venn diagram analysis further indicated that T2 harbored the highest number (745) of unique amplicon sequence variants (ASVs), suggesting that the higher AMF concentration was associated with the largest number of treatment- specific ASVs. Linear discriminant analysis effect size revealed enrichment of taxa previously associated with saprotrophic activity and biocontrol potential, including Sordariales and Fusicolla, in T2, whereas T1 was characterized by taxa reported to include rhizosphere-associated or plant-beneficial members, such as Podospora and Sebacinales. In contrast, the control soil was characterized by taxa that included species previously linked to opportunistic pathogenicity, while the baseline soil contained taxa associated with untreated initial soil conditions. These findings suggest that AMF supplementation under controlled greenhouse conditions is associated with concentration-related shifts in the soil mycobiome, including changes in taxa previously linked to beneficial ecological functions.

키워드
Arbuscular mycorrhizal fungiSoil mycobiomeGreenhouse cultivationRhizophagus intraradicesITS amplicon sequencing
목차
ABSTRACT
Materials and Methods
    딸기 품종 및 수지상 균근균(AMF) 이노큘런트
    실험 설계
    DNA 추출
    ITS 라이브러리 제작 및 염기서열 분석
    마이코바이옴 분석
Results and Discussion
    알파 다양성
    베타 다양성
국문요약
Acknowledgement
Conflict of interests
ORCID
References
저자
  • Hoang Ngoc Le(오레곤주립대학교 식품공학과)
  • 정주연(오레곤주립대학교 식품공학과) | Jooyeoun Jung (Department of Food Science and Technology, Oregon State University, Corvallis, OR, USA)
  • 박시홍(오레곤주립대학교 식품공학과) | Si Hong Park (Department of Food Science and Technology, Oregon State University, Corvallis, OR, USA) Corresponding author
  • 정수진(오레곤주립대학교 식품공학과, 중앙대학교 식품공학부 식품생명공학과) | Soo-Jin Jung (Department of Food Science and Technology, Oregon State University, Corvallis, OR, USA, Department of Food Biotechnology, Chung-Ang University, Anseong, Korea)