한국 연안에서 유해 저서성 해양 와편모류 Ostreopsis와 해양 미세플라스틱 부착생물 군집의 다양성 연구 Diversity of harmful benthic dinoflagellate genus Ostreopsis and the plastisphere community in Korean coastal waters원문보기
특정 유해 생물 종이 대량 증식하는 현상인 유해 적조는 환경뿐만 아니라 사람의 건강과 경제 활동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 해양 저서성/부착성 와편모류는 해양 생태계에서 주요한 구성원으로써 저생성 먹이망, 종 상호작용에 영향을 줄 뿐 아니라 군집 다양성에도 기여한다. 이 연구에서는, 와편모류 Ostreopsis 속을 대상 생물로 하여 연구했는데, Ostreopsis 속은 열대지역에서 온대지역에 이르기까지 넓은 분포 범위를 가지는 것으로 알려져 있다. 2009년 정량 분석을 통해 우리나라 제주 연안에서 Ostreopsis 속의 출현에 대해 처음 보고가 이루어진 뒤로, 지난 10년 사이에 여러 편의 연구가 진행되었다. 그러나, 아직까지도 우리나라 해역에 대한 Ostreopsis 속의 분포, ...
특정 유해 생물 종이 대량 증식하는 현상인 유해 적조는 환경뿐만 아니라 사람의 건강과 경제 활동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 해양 저서성/부착성 와편모류는 해양 생태계에서 주요한 구성원으로써 저생성 먹이망, 종 상호작용에 영향을 줄 뿐 아니라 군집 다양성에도 기여한다. 이 연구에서는, 와편모류 Ostreopsis 속을 대상 생물로 하여 연구했는데, Ostreopsis 속은 열대지역에서 온대지역에 이르기까지 넓은 분포 범위를 가지는 것으로 알려져 있다. 2009년 정량 분석을 통해 우리나라 제주 연안에서 Ostreopsis 속의 출현에 대해 처음 보고가 이루어진 뒤로, 지난 10년 사이에 여러 편의 연구가 진행되었다. 그러나, 아직까지도 우리나라 해역에 대한 Ostreopsis 속의 분포, 개체군 동력학, 유전자 다양성 등에 대한 정보가 부족한 실정이다. 이 연구에서는, 우리나라 저서성/부착성 와편모류인 Ostreopsis의 계절 개체군 역학과 영양 방식에 대한 연구가 이루어졌다. 조사는 2016년 8월부터 2017년 12월까지 월별로 한국 남동해안의 4개 정점에서 이루어졌다. 조사 기간 동안, Ostreopsis의 출현은 뚜렷한 계절 변동을 보였는데, 가장 높은 개체수를 보였던 시기는 6~10월이었으며, 이 때는 수온이 19도 이상으로 상대적으로 따뜻했다. 또한, Ostreopsis 먹이의 기원을 알아보기 위해 세포 내부에 있는 먹이를 단독적으로 분리해 엽록체 기원의 유전자 분석을 진행한 결과, 모두 홍조류의 진정홍조강에 속하는 것으로 확인되었다. 또한, 처음으로 한국 연안의 Ostreopsis의 유전적 다양성에 대한 연구가 이루어졌다. 생물 채집은 2016년 8월부터 2018년 5월까지 다양한 지역에서 수행되었다. 유전자 분석 결과 우리나라 연안에 출현하는 Ostreopsis는 Ostreopsis sp. 1 과 sp. 6 였으며, sp. 1은 상대적으로 더 넓은 분포 범위를 가졌다. 우리나라에 우점 분포하는 Ostreopsis sp. 1의 유전학적 인구 구조(genetic population structure)를 분석하였다. 우리나라 연안에 출현하는 Ostreopsis sp. 1 은 21개의 하플로타입(haplotype)으로 나뉘었으며 기원으로 추정되는 하플로타입(H3)이 존재하였고, 이것은 우리나라뿐만 아니라 일본과 러시아 연안에서도 존재하였다. 또한, 우리나라 제주도에서 출현하는 Ostreopsis sp. 1 은 최근에 유입된 것이 아니라, 오래 전에 이 지역으로 유입되어 정착한 것으로 추정된다. 바다에 떠다니는 플라스틱은 튼튼한 내구성을 가지고 있어 쉽게 분해되지 않기 때문에 다양한 생물들이 부착하여 새로운 지역으로 확산하기 위한 운반 메커니즘으로 기능할 수 있다. 특히, 다양한 유해 미생물이 부착된 플라스틱은 해양 생태계와 더 나아가 인간의 건강에도 중요한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 이 연구에서는, 우리나라 제주도 연안과 제주 해협에서 떠다니는 해양 플라스틱을 채집하여 DNA 메타바코딩과 주사전자현미경을 통해 플라스틱 표면에 붙어 있는 진핵성 미생물의 다양성에 대해 알아보았고, 그 결과 플라스틱 표면에 붙어 있는 생물 군집은 주변 해수와는 다른 양상을 보이며, 플라스틱 표면에는 다양한 유해 적조 와편모류와 다양한 생물 분류군을 감염시키는 기생생물(병원균)이 분석되었다. 이는 플라스틱이 다양한 해양생물의 새로운 서식처로 이동하기 위한 운반 메커니즘으로 기능할 수 있다는 기존의 가설을 뒷받침하며, 다양한 유해 미생물의 플라스틱 부착으로 인해 발생할 수 있는 생태계 내 이차적 피해에 대해 예측하고 대비해야 하는 중요성을 시사하였다. 본 연구의 결과는 Ostreopsis 종의 출현, 개체군 동력학, 유전적 다양성, 개체군 구조, 그리고 부유성 플라스틱 쓰레기의 해양 진핵 미생물, 특히 Ostreopsis 종의 분산 기능 및 특성에 대한 기초적인 자료가 될 것으로 생각된다.
특정 유해 생물 종이 대량 증식하는 현상인 유해 적조는 환경뿐만 아니라 사람의 건강과 경제 활동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 해양 저서성/부착성 와편모류는 해양 생태계에서 주요한 구성원으로써 저생성 먹이망, 종 상호작용에 영향을 줄 뿐 아니라 군집 다양성에도 기여한다. 이 연구에서는, 와편모류 Ostreopsis 속을 대상 생물로 하여 연구했는데, Ostreopsis 속은 열대지역에서 온대지역에 이르기까지 넓은 분포 범위를 가지는 것으로 알려져 있다. 2009년 정량 분석을 통해 우리나라 제주 연안에서 Ostreopsis 속의 출현에 대해 처음 보고가 이루어진 뒤로, 지난 10년 사이에 여러 편의 연구가 진행되었다. 그러나, 아직까지도 우리나라 해역에 대한 Ostreopsis 속의 분포, 개체군 동력학, 유전자 다양성 등에 대한 정보가 부족한 실정이다. 이 연구에서는, 우리나라 저서성/부착성 와편모류인 Ostreopsis의 계절 개체군 역학과 영양 방식에 대한 연구가 이루어졌다. 조사는 2016년 8월부터 2017년 12월까지 월별로 한국 남동해안의 4개 정점에서 이루어졌다. 조사 기간 동안, Ostreopsis의 출현은 뚜렷한 계절 변동을 보였는데, 가장 높은 개체수를 보였던 시기는 6~10월이었으며, 이 때는 수온이 19도 이상으로 상대적으로 따뜻했다. 또한, Ostreopsis 먹이의 기원을 알아보기 위해 세포 내부에 있는 먹이를 단독적으로 분리해 엽록체 기원의 유전자 분석을 진행한 결과, 모두 홍조류의 진정홍조강에 속하는 것으로 확인되었다. 또한, 처음으로 한국 연안의 Ostreopsis의 유전적 다양성에 대한 연구가 이루어졌다. 생물 채집은 2016년 8월부터 2018년 5월까지 다양한 지역에서 수행되었다. 유전자 분석 결과 우리나라 연안에 출현하는 Ostreopsis는 Ostreopsis sp. 1 과 sp. 6 였으며, sp. 1은 상대적으로 더 넓은 분포 범위를 가졌다. 우리나라에 우점 분포하는 Ostreopsis sp. 1의 유전학적 인구 구조(genetic population structure)를 분석하였다. 우리나라 연안에 출현하는 Ostreopsis sp. 1 은 21개의 하플로타입(haplotype)으로 나뉘었으며 기원으로 추정되는 하플로타입(H3)이 존재하였고, 이것은 우리나라뿐만 아니라 일본과 러시아 연안에서도 존재하였다. 또한, 우리나라 제주도에서 출현하는 Ostreopsis sp. 1 은 최근에 유입된 것이 아니라, 오래 전에 이 지역으로 유입되어 정착한 것으로 추정된다. 바다에 떠다니는 플라스틱은 튼튼한 내구성을 가지고 있어 쉽게 분해되지 않기 때문에 다양한 생물들이 부착하여 새로운 지역으로 확산하기 위한 운반 메커니즘으로 기능할 수 있다. 특히, 다양한 유해 미생물이 부착된 플라스틱은 해양 생태계와 더 나아가 인간의 건강에도 중요한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 이 연구에서는, 우리나라 제주도 연안과 제주 해협에서 떠다니는 해양 플라스틱을 채집하여 DNA 메타바코딩과 주사전자현미경을 통해 플라스틱 표면에 붙어 있는 진핵성 미생물의 다양성에 대해 알아보았고, 그 결과 플라스틱 표면에 붙어 있는 생물 군집은 주변 해수와는 다른 양상을 보이며, 플라스틱 표면에는 다양한 유해 적조 와편모류와 다양한 생물 분류군을 감염시키는 기생생물(병원균)이 분석되었다. 이는 플라스틱이 다양한 해양생물의 새로운 서식처로 이동하기 위한 운반 메커니즘으로 기능할 수 있다는 기존의 가설을 뒷받침하며, 다양한 유해 미생물의 플라스틱 부착으로 인해 발생할 수 있는 생태계 내 이차적 피해에 대해 예측하고 대비해야 하는 중요성을 시사하였다. 본 연구의 결과는 Ostreopsis 종의 출현, 개체군 동력학, 유전적 다양성, 개체군 구조, 그리고 부유성 플라스틱 쓰레기의 해양 진핵 미생물, 특히 Ostreopsis 종의 분산 기능 및 특성에 대한 기초적인 자료가 될 것으로 생각된다.
The harmful algal blooms (HABs), caused by the massive proliferation of certain species, can cause negative impacts on the environment, human health, and economic activities. Marine benthic/epiphytic dinoflagellates are major components of marine ecosystems, implicated in benthic food webs and speci...
The harmful algal blooms (HABs), caused by the massive proliferation of certain species, can cause negative impacts on the environment, human health, and economic activities. Marine benthic/epiphytic dinoflagellates are major components of marine ecosystems, implicated in benthic food webs and species interactions, and contribute to community diversity. In this study, the dinoflagellate genus Ostreopsis was mainly focused. The genus Ostreopsis is widely distributed in both tropical and temperate waters. Since the first report of the genus Ostreopsis in Korea based on the quantitative analysis in 2009, the number of studies increased over the last decade. However, the information on the population dynamics, diversity, and dispersal mechanisms for this species were lacking in Korea. The seasonality of benthic dinoflagellate Ostreopsis spp. was investigated in temperate Korean coastal sites, emphasizing on their phagotrophy. Sampling was carried out monthly from August 2016 to December 2017 from 4 sites on the southeastern coast of Korea. The high number of Ostreopsis spp. was observed between June and October, when the water temperatures were higher than 19℃, exhibiting a marked temporal seasonality. However, the percentage of Ostreopsis cells containing ingested food particles was not always associated with Ostreopsis abundance. Further, ingested food particles were identified by extracting from single Ostreopsis cells and determining their chloroplast-encoded gene, and these all grouped within the class Florideophyceae, Rhodophyta. The first genetic diversity report was established on Ostreopsis species from Korean coastal waters. Extensive sampling was carried out from several sites along the Korean coast from August 2016 to May 2018 during low tide. All the Korean Ostreopsis species were corresponded to either Ostreopsis sp. 1 or sp. 6, with Ostreopsis sp. 1 being relatively predominant regarding their distribution. Ostreopsis sp. 1 was identified at all locations, and its genetic population structure was investigated. The genetic diversity of Ostreopsis sp. 1 in Korea showed 21 haplotypes and the presumed ancestral haplotype H3 was also present in the Japanese and Russian populations of Ostreopsis sp. 1, reflecting a potential range expansion originating from the ancestral population. Floating plastics are a durable and persistent substratum for the bio-adhesion of micro- and macro-organisms, enabling the dispersal from native to new habitats. In particular, plastics carry various fouling organisms, among which harmful microorganisms could potentially play essential roles in ecological impacts on the marine environment and eventually human health. Marine micro/macro plastics drifting at multiple locations in Korea were collected and analyzed using DNA metabarcoding and scanning electron microscopy (SEM) to characterize species composition of the attached eukaryotic microbial communities, emphasizing on harmful and/or toxic dinoflagellates and parasites. The eukaryotic microbial communities on plastic surfaces are distinct from surrounding seawater, implying that plastics serve as an ecological new habitat in the sea, and could contribute to dispersal vectors that facilitate the spread of microorganisms. The result from this dissertation adds to the knowledge of species distribution, dynamics, genetic diversity, population structures, dispersal traits in marine eukaryotic microorganisms, and Ostreopsis species in particular.
The harmful algal blooms (HABs), caused by the massive proliferation of certain species, can cause negative impacts on the environment, human health, and economic activities. Marine benthic/epiphytic dinoflagellates are major components of marine ecosystems, implicated in benthic food webs and species interactions, and contribute to community diversity. In this study, the dinoflagellate genus Ostreopsis was mainly focused. The genus Ostreopsis is widely distributed in both tropical and temperate waters. Since the first report of the genus Ostreopsis in Korea based on the quantitative analysis in 2009, the number of studies increased over the last decade. However, the information on the population dynamics, diversity, and dispersal mechanisms for this species were lacking in Korea. The seasonality of benthic dinoflagellate Ostreopsis spp. was investigated in temperate Korean coastal sites, emphasizing on their phagotrophy. Sampling was carried out monthly from August 2016 to December 2017 from 4 sites on the southeastern coast of Korea. The high number of Ostreopsis spp. was observed between June and October, when the water temperatures were higher than 19℃, exhibiting a marked temporal seasonality. However, the percentage of Ostreopsis cells containing ingested food particles was not always associated with Ostreopsis abundance. Further, ingested food particles were identified by extracting from single Ostreopsis cells and determining their chloroplast-encoded gene, and these all grouped within the class Florideophyceae, Rhodophyta. The first genetic diversity report was established on Ostreopsis species from Korean coastal waters. Extensive sampling was carried out from several sites along the Korean coast from August 2016 to May 2018 during low tide. All the Korean Ostreopsis species were corresponded to either Ostreopsis sp. 1 or sp. 6, with Ostreopsis sp. 1 being relatively predominant regarding their distribution. Ostreopsis sp. 1 was identified at all locations, and its genetic population structure was investigated. The genetic diversity of Ostreopsis sp. 1 in Korea showed 21 haplotypes and the presumed ancestral haplotype H3 was also present in the Japanese and Russian populations of Ostreopsis sp. 1, reflecting a potential range expansion originating from the ancestral population. Floating plastics are a durable and persistent substratum for the bio-adhesion of micro- and macro-organisms, enabling the dispersal from native to new habitats. In particular, plastics carry various fouling organisms, among which harmful microorganisms could potentially play essential roles in ecological impacts on the marine environment and eventually human health. Marine micro/macro plastics drifting at multiple locations in Korea were collected and analyzed using DNA metabarcoding and scanning electron microscopy (SEM) to characterize species composition of the attached eukaryotic microbial communities, emphasizing on harmful and/or toxic dinoflagellates and parasites. The eukaryotic microbial communities on plastic surfaces are distinct from surrounding seawater, implying that plastics serve as an ecological new habitat in the sea, and could contribute to dispersal vectors that facilitate the spread of microorganisms. The result from this dissertation adds to the knowledge of species distribution, dynamics, genetic diversity, population structures, dispersal traits in marine eukaryotic microorganisms, and Ostreopsis species in particular.
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