토양미생물
1.미생물이란
1)지구상의 미생물의 분포
미생물 : 지구상의 생명이 존재하게 하는 필수적인 역할
| 환경 | 원핵생물수(×10²8) | 탄소량(억톤) |
| 수생서식지 | 12 | 2.2 |
| 바다표면 | 355 | 303 |
| 토양표면 | 26 | 26 |
| 심해토양 | 25~250 | 22~215 |
| 계 | 415~640 | 353~546 |
| 식물 | 562 |
2)미생물의 정의
①미생물의 정의-1
-크기가 0.1mm 이하의 미소한 생물 - 육안으로 관찰 불가능
-육안으로 잘 관찰되는 대형의 것도 포함 : 원생동물, 조류
-고등생물(식물, 동물)보다 조직 분화 미비하고 세포화학이 상이
-최초생물체로부터 미약한 진화를 받은 구조 및 체제가 단순한 생물체
②미생물의 정의-2
-세균(Bactrria) : 유산균.광합성균, 대장균/ 핵 없음
-고세균(Archaea) : 자연계의 극한 환경에서 서식 / 핵 없음
-진핵생물(Eucarya) : 동물, 식물, 진균을 제외한 모든 진핵세포류를 원생생물로 분류 / 핵 있음
3)미생물의 특징
①미세한 크기 : 직경-세균(1㎛), 효모(7.5㎛), 곰팡이(6~7㎛)
②단순한구조
-세포와 조직의 분화 미비, 단순한 형태-단세포, 집단, 균사체 등으로 존재
③단순한 번식방법
-분열,출아,포자, 균사에 의해 주로 번식, 일부가 유성생식
④환경에 대한 강한 저항력과 적응력
-강물,토양,바다,공기,온천,화산 등 어디에나 존재
⑤빠른 번식속도 : 세대시간이 짧음
-대장균(20분), 알코올 효모(60~120분), 비브리오(수 분)
4)미생물의 중요성
①자연계 어디에나 분포 : 인간과 밀접한 관계 유지
②분해자 → 물질의 순환
③산소생성(광합성)
④자연의 환경균형 유지
⑤토양 중의 미생물 : 토양의 0.01~0.1%가 미생물, 108~9세포/g 존재
5)미생물학의 분야(서식지에 따라)
| 분야 | 특징 |
| 식품미생물학 | 식품관련 미생물 연구 |
| 토양미생물학 | 토양관리,농업생산 및 토양환경과 미생물과의 관계를 다루는 학문 |
| 환경미생물학 | 폐수처리,난분해성 및 독성물질 분해, 생물복원 연구 |
| 낙농미생물학 | 유제품의 가공 저장 |
| 해양미생물학 | 해양 서식 미생물 연구 |
| 기타 | 우주미생물학,대기미생물학,수생미생물학 |
6)토양중의 미생물 분포
①미소집락
-토양중의 액체에는 거의 형성되지 않음
-대부분 토양의 이자에 집략으로 부착해 서식
-토양환경에 서식하는 미생물의 80~90%는 고체표면에 부착
-나머지는 부유성으로 추정
②부착의 장점
-원생동물의 포식으로부터의 위험을 피함
-외부환경으로 희석, 방출될 수 있는 영양물을 집락내에서 순환
-국부적으로 양분의 농도를 유지시켜 줌
7)토양미생물의 역할
8)대사특성에 따른 미생물의 구분
①탄소원에 따라 독립영양 미생물,종속영양 미생물로 구분
②에너지원에 따라 광합성 미생물, 화학합성 미생물로 구분
③광합성 독립영양 : 빛에너지 이용, 이산화탄소 고정, 녹색 광합성 세균(시안세균)
④광합성 종속영양 : 빛에너지 이용, 유기물이 전자공여체로써 필요,혐기성광합성 세균
⑤화학합성 독립영양 : 화학에너지 이용, 이산화탄소 고정, 질소산화세균
⑥화학합성 종속영양 : 대부분의 세균
9)환경요인에 따른 미생물의 구분
①pH
-호산성 : pH 0~5.0
-호중성 : pH 5.5~80.
-호알칼리성 : pH 8.5~11.5
②온도
-저온성 :0 ℃에서도 생장하며 최적온도는 15℃ 이하
-내저온성 : 0~7℃에서 생장가능, 최적온도 20~30℃, 최고온도35℃
-중온성 : 최적온도 20~45℃
-고온성 : 55℃에서 생장가능, 최적온도 55~65℃
-초고온성 : 80~113℃
③산소
-절대호기성 : 산소 존재하에서만 생존가능
-통성(조건부)혐기성 ; 호기 또는 혐기조건 모두에서 생육 가능
-절대혐기성 : 산소 독성을 견디지 못해 산소에 노출되면 사멸
④용질 및 수분활성도
-내삼투성 : 넓은 범위의 수분활성도 또는 삼투농도에서 생장가능
-호염성 : 소금농도가 보통 0.2M 이상 되는 환경에서 생장
2.토양미생물의 종류와 역할
1)토양미생물의 종류
①원핵생물 : 세균(박테리아), 고세균
②진핵생물 : 진균(곰팡이), 조류, 원생동물
2)원핵생물>세균
①세균은 토양에서 가장 많은 개체수로 분포하는 미생물
②세균의 특징
-분열에 의해 번식
-토양 1g 중에는 수백만 ~ 수천만의 세균이 존재
-원핵생물로 폭 0.1~4.0㎛ 길이 0.2~5.0㎛ 내외의 크기
3)원핵생물 >세균 >방선균
①방선균은 분류학적으로 세균의 분류계층 중 Actinomycetales 목(order) 에 속하는 균
②방선균의 특징
- 구조 : 원핵세포
- 크기(직경) : 지경 1~2㎛
- 모양 : 실모양
- 그램염색 : 그람양성
- 호흡 : 대부분 호기성, 혐기성도 있음
- 개체수 : 105 ~108 /토양g
③방선균의 기능
-복잡한 유기분자 분해, 토양과 물에서 독특한 흙냄새를 발산하는 지오스민 생산, 천연산물과 항생물질(예 : 스트렙토아미신) 생산, 비콩과식물과 연계해 생물학적으로 질소를 고정(예 : Franlia)
4)원핵생물 >세균 >유산균
①유산균은 각 종의 당을 발효해 에너지를 얻고 소비된 포도당으로부터 50% 이상으 유산을 생성하는 세균의 총칭
②유산균의 특징
-비운동성 색소형성이 없는 그램 양성의 간균 또는 구균으로 당을 발효해 젖산이나 기타 부산물 등을 생산
-포자를 생성하지 않고 내산성이며 혐기성이 대부분
③유산생성에 따른 유산균의 분류
-동형발효 유산균
스트렙토코커스,페이오코커스속과 락토바실러스속의 일부세균
-이형발효 유산균
류코노스톡, 일부 락토바실러스
5)원핵생물 >세균 >광합성균
①광합성균
-독립영양 미생물
-생육에 물, 질소원, 태양광선,무기질 등 만을 필요로 함
-원형질속에 엽록소를 가지고 있음
-다양한 종류의 색소를 갖고 있음
-종류 : 시안세균,녹생황세균,녹색비황세균,자색황세균,자색비황세균 등
②광합성균의 분류
-녹색비황세균과 자색비황세균은 빛이 없는 호기적 조건에서 화학종속영양적으로 생장가능
-녹색비황세균과 자색비황세균은 혐기적 조건 하에서 광종속영양적으로 생장하는 것을 선호
-전자공여체로서 H2, 또는 H2S를 이용한 광독립영양성 생장의 산물
| 종류 | 산소요구성 | 전자공여체 | 산화된 산물 |
| 시안세균 녹색황세균 녹색비황세균 자색황세균 자색비황세균 |
호기성 절대혐기성 일반적으로 혐기성 절대혐기성 일반적으로 혐기성 |
6)진핵생물 >진균(곰팡이)
진균의 특징
-호기성 미생물로 대부분 표층토양에 널리 분포
-토양 g 당 105~106 정도 분포
-세균에 비해 진균으 개체수는 적지만 토양미생물체량에서 차지하는 비율은 훨씬 큼
-균사직경 : 1~10㎛
-토양매질의 입단간 부위에 서식
7)진핵생물 >진균 >효모
효모의 특징
-주로 출아법에 의해 증식
-단세포세대가 비교적 김
-진핵세포 구조를 갖는 진균류중에서 효모형(구형, 달걀형 등)의 자낭균류
-광합성을 못하고 견고한 세포벽을 갖음
8)진핵생물 >진균 >균근
①균근(mycorrizae)
-식물이 왕성하게 생장하는 동안 뿌리의 표면에 발달하는 균류로 식물사이의 다양한 공생적 관계
-식물에 이익을 주는 균
-식물이 생산한 탄소는 균류로 이동되고 균류가 획득한 양분은 식물로 이동
-무려 80% 이상의 육상식물이 균류와 공생관계를 가짐
-균근을 형성한 식물은 그렇지 못한 식물에 비해 경쟁력이 뛰어나고 각종 환경 스트레스에 저항력이 크게 됨
②외생균근
-담자균류가 대표적이며 균사가 식물뿌리의 표피세포 사이에 있으며 외투모양 수목의 성장을 좋게함
-뿌리표면적을 커져 양분과 수분의 흡수를 돕고
-불량한 환경에서 수목의 초기 생육에 기여
③수지상균근
-외생균근보다 훨씬 많으며 균사가 뿌리의 세포내와 세포사이에 분지함
-균사는 뿌리 외부의 균사와 연결되어 밖으로부터 영양을 기주식물에게 공급하는 역할을 함
-일반 밭작물, 채소작물, 난과, 석남과 침엽수에 착생함
④내외생균근
-외생균근과 내생균근의 중간 특성을 지님
-균근안에 균사망을 형성하고 균사가 뿌리의 내부조직까지 침입함
-숙주식물로 : 왜전나무,너도밤나무, 참피나무 등
9)진핵생물 - 원생동물
①원생동물의 특징
-단세포 진핵생물
-종속영양성으로 세균, 진균, 조류를 먹이로 함
-토양유기물의 분해에 관여
-표토 15~20㎝에 서식
-세균이나 다른 먹이가 많은 식물뿌리 부근에 주로 서식
-아메바 : 토양에서 가장 많이 볼 수 있는 원생동물
②세균과 비교한 토양 원생동물의 길이와 체적
| 종류 | 길이(㎛ ) | 체적(㎛³ ) | 모양 |
| 세균 | 0.2~50 | 0.1~5.0 | 구형-막대모양 |
| 편모충류 | 2~50 | 50 | 구형,배모양,바나나모양 |
| 아메바 | |||
| 무정형 | 2~600 | 400 | 원형질 유동, 위족 |
| 피막형 | 45~200 | 1000 | 타원형의 겉껍질 형성 |
| 거대형 | 6000 | 4×109 | 거대한 무정형 아메바 |
| 섬모충류 | 50~1500 | 3000 | 타원형,콩팥,길고편평한모양 |
