미세플라스틱 노출에 의한 토양 서식 세균 변화의 Amplicon Sequencing을 활용한 탐색

Investigation of Soil-Dwelling Bacterial Community Changes Induced by Microplastic Ex posure Using Amplicon Sequencing

미세플라스틱은 토양 생태계에 중요한 위험 요소로대두되고 있지만, 이들이 토양 미생물 군집에 미치는영향은 충분히 밝혀지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 토양의 미세플라스틱 및 식물이 토양 서식 세균 군집의 변화에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 미세플라스틱 포함 토양에서 애기장대를 생장시키고 대조군 및 실험군 각 그룹에서 DNA 추출 및 amplicon sequencing을 수행하여 taxonomy level 및 α/β diversity를 분석하였다. 그 결과 토양 속 미세플라스틱이 Cyanobacteriota 문의 서식에 부정적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 확인되었으며, 미세플라스틱과 식물의 상호작용을 통해 Pseudomonadota 문의 점유율 감소 및 Bacillota 문의 급격한 점유율 증가, CPR 문의 유의미한 점유율 감소 등의 토양 서식 세균 군집 변화가 유발된 것으로 확인되었다. 추후 미세플라스틱의존재와 Cyanobacteriota 문의 토양 내 서식과의 인과관계 탐색 및 식물과 미세플라스틱의 상호작용이Pseudomonadota 문 및 Bacillota 문의 토양 서식에 미치는 직접적인 영향을 탐색해 볼 필요가 있음을 판단할수 있었다. CPR 문의 경우 본 연구에서 다량 동정된 것이 특이점이며, 추후 식물과 미세플라스틱의 상호작용과 CPR 문의 토양 내 서식과의 인과관계에 대한 추가적인 연구도 필요함을 판단할 수 있었다. 그리고 α/β diversity 분석을 통해 그룹 간 군집 구성 변화의 신뢰도도 검증하였다. 미세플라스틱과 식물, 토양 미생물 군집간의 상호작용에 대한 연구는 미세플라스틱이 토양 생태계에 유발할 수 있는 생태학적 영향을 이해하고, 지속 가능한 환경 관리 전략을 수립하는 데 필수적이다. 이에 본 연구를 바탕으로 미세플라스틱 오염이 토양 생태계에 미칠 장기적, 잠재적 영향을 탐구하는 추가 연구가 필요할 것이다.

Microplastics are emerging as a significant threat to terrestrial ecosystems, yet their impact on soil microbial communities remains insufficiently understood. Therefore, in this study, we aimed to investigate how microplastics in soil and plants affect changes in soil-dwelling bacterial communities. For this purpose, Arabidopsis thaliana was grown in microplastic-containing soil, and DNA extraction and amplicon sequencing were performed on both the control and experimental groups to analyze taxonomy level and α/β diversity. The results revealed that microplastics may negatively affect the relative abundance of Cyanobacteriota, while interactions between microplastics and plants led to a reduction in the relative abundance of Pseudomonadota, a sharp increase in Bacillota, and a significant decline in CPR(Candidate Phyla Radiation). Notably, CPR was abundantly detected in the study, suggesting potential ecological sensitivity to microplastic-plant interactions. These findings highlight the complex and indirect pathways through which microplastics influence soil microbial dynamics. α/β diversity analysis further validated the reliability of the observed community shifts. Continued investigation into the interactions between microplastics, plants, and soil microbiota is essential to understanding the broader ecological consequences and informing sustainable environmental management strategies. Additionally, further research is needed to explore the long-term effects of microplastic contamination on soil health and its potential impact on ecosystem services.