저수온기, 동해연안의 식물플랑크톤 군집조사

이주연,이준모,장만 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

염분과 미량원소가 Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae) 성장률에 미치는 영향

이주연,장만,한명수 한국환경생물학회 2014 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.32 No.2

Heterosigma akashiwo의 대발생 기작을 규명하기 위하여 환경 요인들에 따른 성장률을 각각 비교하였다. 환경요인, 염분, N:P ratio, 철 (Fe), 셀레늄 (Se)을 대상으로 국내 배양주 2종과 국외 배양주 1종의 성장 특성을 확인하였다. 그 결과, H. akashiwo 배양주는 염분과 철의 농도에 따른 최대 성장률의 특성을 기반으로 지리학적 특이성을 찾기는 힘들었으나, 염분에 대한 내성은 강하여 10 psu에서 40 psu에서 생존이 가능한 것으로 나타났다. N:P ratio와 셀레늄은 국내 배양주와 국외 배양주의 차이를 보였다. 이와 같은 생리학적 특성에 대한 결과를 보았을 때, H. akashiwo가 염분에 대한 높은 내성을 기반으로 우점할 수 있으며, 풍부한 영양염을 이용하여 더욱 빠른 성장으로 대발생을 가능하게 할 수 있을 것이라고 판단된다. In order to understand the Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae) bloom, we investigated the cell division pattern of its strains under various physicochemical conditions from three different origin. Among the three tested strains, HYM06HA and NFHTS-AK-1, are belong to South Korea and CCMP452 strain was from USA. Interestingly among three strains, HYM06HA was established from the cyst in Korea. Our study results showed that these three strains were indistinguishable under various salinity and iron (Fe) conditions. All strains were survived at 10 to 40 psu and the growth patterns under different iron (Fe) concentrations were observed to be similar. The growth patterns under different N:P ratios and selenium (Se) concentrations led to classification of strains into Korean and USA strain. Briefly these results indicated that the growth pattern from different strains of H. akashiwo could be dominant using their salinity tolerance. Furthermore nutritional enhancer seemed to be different based on geographical origin.

저수온기 동해연안의 식물플랑크톤 크기에 따른 군집구조

이주연,장만 한국환경생물학회 2014 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.32 No.3

본 연구는 2012년 3월 저수온기 동해연안의 10개 정 점에서 식물플랑크톤의 군집구조를 세포의 크기에 따라 구분하여 조사하였다. 식물플랑크톤의 총 개체수는 3.4 ×106~7.6×106 cells L-1, 탄소량은 0.08×108~6.3×108 pg L-1로 나타났다. 개체수를 기반으로 생물량을 보았을 때, 극미소플랑크톤의 비율이 미세∙미소 플랑크톤보다 높았다. 그러나 탄소량을 기반으로 하는 생물량을 보았 을 때, 극미소플랑크톤은 세포 크기가 작아 기여도가 미 미하였고, Coscinodiscus속과 같이 크기가 큰 종들은 기 여도가 높았다. 이와 같이 식물플랑크톤의 생물량을 정 확하게 파악하기 위해서는 다양한 관점으로 여러 항목 을 조사할 필요성이 있는 것으로 나타났다. 식물플랑크 톤의 군집 구조를 확인한 결과, 총 10개 정점 중에 8 정 점에서 극미소플랑크톤이 우점하였다. 또한 8개 정점에 서 미소플랑크톤의 개체수가 미세플랑크톤보다 높은 비 율을 나타냈다. 미세∙미소플랑크톤 중에서는 규조류의 비율이 95% 이상이었다. 극미소플랑크톤의 군집구조를 살펴보면, 5가지의 형태학적 특성이 다른 군집이 확인되 었으며, 7개 정점에서 S type이 가장 우점한 것으로 나 타났다. 본 연구를 통해 확인된 극미소플랑크톤이 차지 하는 생태학적 기여도가 커 이들에 대한 연구가 꾸준히 수행되어야 하며, 이를 위하여 그들의 분류학적 체계 구 축과 생리학적 특성 연구가 선행되어야 할 것으로 판단 된다. 이와 같은 연구를 기반으로 향후, 변화하고 있는 동해연안에서 생물 군집 변화 현상을 규명할 수 있을 것이다. In order to understand the phytoplankton community structure based on their cell size duringlow water temperature periods, we studied 10 stations in the East Sea, Korea on March, 2012. The minimum standing crops of total phytoplankton were 3.4×106 cells L-1 at the station 5. The maximum values were 7.6×106 cells L-1 at the station 8, which is two times the amount of the minimum. The carbon mass at the station 4 (6.3×108 pg L-1) was more than forty times higher compared with station 5 (0.08×108 pg L-1). From these results, we found a significant difference between standing crops and carbon mass which might have caused due to their differences in community structure and cell size. Therefore, we considered the types of plankton biomass to estimate the primary product in the specific location and/or time. The phytoplankton communities were classified in 3 types: microplankton (¤20 μm), nanoplankton (⁄20 μm) and picoplankton (⁄2 μm). In the case of picoplankton, various morphological types were observed during the study period. These various picoplankton species were further classified as S (spherical), SF (spherical&flagella), O (oval), OF (oval&flagella) or R (rod) type, and we analyzed their community structure based on these categories. The picoplankton was found to be the most dominant type at 8 stations and S type as the most popular. The picoplankton seems to be the significant organism in the marine ecology during low water temperature periods in the coastal waters of East Sea. Therefore, picoplankton with scientific surveys can be considered as the database for their identification. In conclusion, we suggest that cell size of the phytoplankton would be the best criteria to accurately analyze their community structure and to reveal groups having more ecological influence.

저수온기, 동해연안의 식물플랑크톤 군집조사

이주연,이준모,장만 대한조선학회 2012 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2012 No.5

독성 Alexandrium tamarense 의 EST 분석 및 삭시톡신 생합성 유전자의 확인

장만(Chang, Man),이주연(Lee, Ju-Yeon),정영재(Chung, Young-Jae),이건섭(Lee, Gun-Sup),김동균(Kim, Dong-Giun),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.7

A. tamarense로부터 ESTs library를 제작하였다. 이들의 염기서열을 분석하여 STX 생합성 관련 유전자를 클로닝하 였다. 연구결과 827 클론의 염기서열이 분석되었고, 564개의 EST가 GenBank에서의 Blast search를 사용하여 기능에 따라 분류되었다. EST에서의 주요 유전자는 cellular organization, cell metabolism, energy, cell cycle과 DNA processing, cellular transport와 transport, cell rescue, defense, death와 aging 및 transcription 등으로 분석되었다. 특히 S-adenosylmethionine synthetase와 H2A histone family 유전자의 발현이 독성 A. tamarense에서 증가하였다. 이러한 결과는 두 개의 유전자가 A. tamarense에서의 삭시톡신 생합성을 검출하기 위한 좋은 바이오마커가 될 수 있음을 보여준다. Expressed sequence tag (EST) library was constructed from A. tamarense. Base sequences of EST clones were analyzed and saxitoxin biosynthesis-related genes were cloned. Sequences of 827 clones were analyzed and 564 EST were functionally clustered using Blast searches against GenBank. Main genes in the EST had functions on cellular organization, cell metabolism, energy, cell cycle and DNA processing, cellular transport and transport, cell rescue, defense, death and aging, and transcription. Moreover, expression of S-adenosylmethionine synthetase and H2A histone family genes were increased in the toxic A. tamarense. These results show that two genes could be a good biomarkers for the detection of saxitoxin biosynthesis in the A. tamarense.

저수온기 동해연안의 식물플랑크톤 크기에 따른 군집구조

이주연 ( Ju Yun Lee ),장만 ( Man Chang ) 한국환경생물학회 2014 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.32 No.3

본 연구는 2012년 3월 저수온기 동해연안의 10개 정점에서 식물플랑크톤의 군집구조를 세포의 크기에 따라 구분하여 조사하였다. 식물플랑크톤의 총 개체수는 3.4×106~7.6×106 cells L-1, 탄소량은 0.08×108~6.3×108pg L-1로 나타났다. 개체수를 기반으로 생물량을 보았을때, 극미소플랑크톤의 비율이 미세.미소 플랑크톤보다 높았다. 그러나 탄소량을 기반으로 하는 생물량을 보았을 때, 극미소플랑크톤은 세포 크기가 작아 기여도가 미미하였고, Coscinodiscus속과 같이 크기가 큰 종들은 기여도가 높았다. 이와 같이 식물플랑크톤의 생물량을 정확하게 파악하기 위해서는 다양한 관점으로 여러 항목을 조사할 필요성이 있는 것으로 나타났다. 식물플랑크톤의 군집 구조를 확인한 결과, 총 10개 정점 중에 8 정점에서 극미소플랑크톤이 우점하였다. 또한 8개 정점에서 미소플랑크톤의 개체수가 미세플랑크톤보다 높은 비율을 나타냈다. 미세.미소플랑크톤 중에서는 규조류의 비율이 95% 이상이었다. 극미소플랑크톤의 군집구조를 살펴보면, 5가지의 형태학적 특성이 다른 군집이 확인되었으며, 7개 정점에서 S type이 가장 우점한 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 확인된 극미소플랑크톤이 차지하는 생태학적 기여도가 커 이들에 대한 연구가 꾸준히 수행되어야 하며, 이를 위하여 그들의 분류학적 체계 구축과 생리학적 특성 연구가 선행되어야 할 것으로 판단된다. 이와 같은 연구를 기반으로 향후, 변화하고 있는 동해연안에서 생물 군집 변화 현상을 규명할 수 있을것이다. In order to understand the phytoplankton community structure based on their cell size duringlow water temperature periods, we studied 10 stations in the East Sea, Korea on March, 2012. The minimum standing crops of total phytoplankton were 3.4x106 cells L-1 at the station 5. The maximum values were 7.6x106 cells L-1 at the station 8, which is two times the amount of the minimum. The carbon mass at the station 4 (6.3x108 pg L-1) was more than forty times higher compared with station 5 (0.08x108 pg L-1). From these results, we found a significant difference between standing crops and carbon mass which might have caused due to their differences in community structure and cell size. Therefore, we considered the types of plankton biomass to estimate the primary product in the specific location and/or time. The phytoplankton communities were classified in 3 types: microplankton (.20 >m), nanoplankton (.20 <m) and picoplankton (.2 꺤m). In the case of picoplankton, various morphological types were observed during the study period. These various picoplankton species were further classified as S (spherical), SF (spherical&flagella), O (oval), OF (oval&flagella) or R (rod) type, and we analyzed their community structure based on these categories. The picoplankton was found to be the most dominant type at 8 stations and S type as the most popular. The picoplankton seems to be the significant organism in the marine ecology during low water temperature periods in the coastal waters of East Sea. Therefore, picoplankton with scientific surveys can be considered as the database for their identification. In conclusion, we suggest that cell size of the phytoplankton would be the best criteria to accurately analyze their community structure and to reveal groups having more ecological influence.

Radiofrequency에 노출된 Chlamydomonas sp.의 mycosporine-like amino acids 생합성 유전자 발현

황진익(Hwang, Jin-Ik),모상현(Moh, Sang-Hyun),장만(Chang, Man),이건섭(Lee, Gun-Sup),이주연(Lee, Ju-Yeon),김동균(Kim, Dong-Giun),이택견(Lee, Taek-Kyun) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.8

Mycosporine-like 아미노산(MAAs)은 UV 흡수물질이며, 다양한 해양생물들은 MAAs의 합성과 축적을 통하여 환경 자외선의 직‧간접적인 영향을 감소시키는 기능을 진화시켜 왔다. 이 연구에서 우리는 radiofrequency(RF) 발생장치를 제작 하였고, 이를 미세조류 배양에 적용하였다. 0.35±0.05 mHz의 RF를 Chlamydomonas sp. 배양기에 공급하였고, 정해진 시간(0, 0.5, 1 및 2 시간)에 시료를 채취하였다. MAAs 생합성 관련 유전자인 dehydroquinate synthase homolog (DHQS-like)와 nonribosomal peptide synthetase homolog (NRPS-like) 유전자를 Chlamydomonas sp.로부터 클로닝하였고, RF 노출에 대한 유전 자 발현을 qRT-PCR을 이용하여 분석하였다. 연구결과 RF에 노출된 Chlamydomonas sp.의 DHQS-like와 NRPS-like 유전자의 발현은 노출 1시간에 각각 1.46 배 및 1.19 배 증가하였다. 이러한 결과는 DHQS-like와 NRPS-like 유전자가 Chlaydomonas sp.의 MAAs 생합성을 진단할 수 있는 좋은 바이오마커 후보가 될 수 있음을 의미한다. Mycosporine-like amino acids (MAAs) are UV-absorbing substances, and diverse marine organisms have the evolved the capacity to diminished the direct and indirect damaging effects of environmental ultraviolet radiation by synthesis and accumulation of MAAs. In this study, we manufactured a radiofrequency (RF) generation device and applied to microalgal culture. 0.35±0.05 mHz of RF was supplied to culture vessel for Chlamydomonas sp. and samples were harvested at the designated time intervals (1, 0.5, 1 and 2 hr). MAAs biosynthetic genes, dehydroquinate synthase homolog (DHQS-like) and nonribosomal peptide synthetase homolog (NRPS-like), were cloned from Chlamydomonas sp. and their gene expressions under the RF exposure were analyzed using qRT-PCR. DHQS-like and NRPS-like gene expressions of Chlamydomonas sp. exposed to RF were increased 1.46 and 1.19 fold at 1 hr, respectively. These results means that DHQS-like and NRPS-like genes can be good biomarker candidates for diagnosis of MAAs biosynthesis in the Chlamydomonas sp.