Population dynamics of Anabaena and the anatoxin-a concentration were monitored with physicochemical parameters at 3 sites in the lower Naktong River from May to September in 2000. Total 4 species of Anabaena (A. flosaquae, A. smithii, A. ucrainica and A. mucosa) were identified with morphological c...
Population dynamics of Anabaena and the anatoxin-a concentration were monitored with physicochemical parameters at 3 sites in the lower Naktong River from May to September in 2000. Total 4 species of Anabaena (A. flosaquae, A. smithii, A. ucrainica and A. mucosa) were identified with morphological characterisitcs. Anabaena flos-aquae was most abundant among the populations. The standing crop of Anabaena ranged from 10 to 11,220 cells · $ml^{-1}$ and biomass of Anabaena more 1,000 cells · $ml^{-1}$ was obseved once at St. Mulgeum and St. Seonam, twice at St. Hagueon out of total 9 samplings. There were not significant correlations between the standing crop of Anabaena and other physicochemical parameters such as temperature, nitrate, total nitrogen, phosphate, total phophorus and N/P ratios. The frequency of trichomes with akinetes was low and ranged from 0 to 4% in the total Anabaena population and A. smithii showed highest frequency of 2.8% among all species. The population at St. Seonam showed highest frequency of 1.4% among all sampling sties. The population in September showed the highest frequency of 3.0% among all sampling period. The frequency of trichomes with heterocysts was low and ranged from 1 to 87% inthe total Anabaena population and A. smithii showed highest frequency of 55.1% among all species. The population at St. Mulgeum showed highest frequency of 17.6% among all sampling sites. The population in August showed the highest frequency of 21.4% among all sampling period. The frequency of trichomes with akinetes and/or heterocysts was not related to all the physicochemical parameters of temperature, nitrate, total nitrogen, phosphate, total phosphorus and N/P ratios. The anatoxin-a concentations were determined in algal materials dominated by Microcystis and Anabaena from June though August by derivatization using 7-fluoro-4-nitro-2, 1,3-benzoxadiazole (NBD-F) and HPLC analysis with fluorimetric detection. All the concentrations were below the detection limit of 0.1 ㎍ · $l^{-1}$ in the present study.
Population dynamics of Anabaena and the anatoxin-a concentration were monitored with physicochemical parameters at 3 sites in the lower Naktong River from May to September in 2000. Total 4 species of Anabaena (A. flosaquae, A. smithii, A. ucrainica and A. mucosa) were identified with morphological characterisitcs. Anabaena flos-aquae was most abundant among the populations. The standing crop of Anabaena ranged from 10 to 11,220 cells · $ml^{-1}$ and biomass of Anabaena more 1,000 cells · $ml^{-1}$ was obseved once at St. Mulgeum and St. Seonam, twice at St. Hagueon out of total 9 samplings. There were not significant correlations between the standing crop of Anabaena and other physicochemical parameters such as temperature, nitrate, total nitrogen, phosphate, total phophorus and N/P ratios. The frequency of trichomes with akinetes was low and ranged from 0 to 4% in the total Anabaena population and A. smithii showed highest frequency of 2.8% among all species. The population at St. Seonam showed highest frequency of 1.4% among all sampling sties. The population in September showed the highest frequency of 3.0% among all sampling period. The frequency of trichomes with heterocysts was low and ranged from 1 to 87% inthe total Anabaena population and A. smithii showed highest frequency of 55.1% among all species. The population at St. Mulgeum showed highest frequency of 17.6% among all sampling sites. The population in August showed the highest frequency of 21.4% among all sampling period. The frequency of trichomes with akinetes and/or heterocysts was not related to all the physicochemical parameters of temperature, nitrate, total nitrogen, phosphate, total phosphorus and N/P ratios. The anatoxin-a concentations were determined in algal materials dominated by Microcystis and Anabaena from June though August by derivatization using 7-fluoro-4-nitro-2, 1,3-benzoxadiazole (NBD-F) and HPLC analysis with fluorimetric detection. All the concentrations were below the detection limit of 0.1 ㎍ · $l^{-1}$ in the present study.
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문제 정의
Awbaem의 출현 빈도와 우점의 정도를 조사하고, 물리·화학적 환경요인의 변화를 함께 조사하여 이들의 발생 시기 및 발생 현황을 살펴보았다. 또한, 여름 동안 크게 번무하는 조체 시료에서 신경독소인 ana- toxin-a를 정량 및 정성 분석하여 낙동강 하류 수역의 신경독소 발생 현황을 규명하고자 시도되었다.
본 연구에서는 부영양화가 심한 낙동강 하류에서 남조 Anabaena 분포를 조사하여 Anabaena의 개체군 변동을 조사하고자 한다. Awbaem의 출현 빈도와 우점의 정도를 조사하고, 물리·화학적 환경요인의 변화를 함께 조사하여 이들의 발생 시기 및 발생 현황을 살펴보았다.
가설 설정
.Ambaew는 환경요인에 따라 독성의 생성 정도가 달라진다. 특히 인산염 인과 질산 질소과 같은 영양염의 농도에 따라 독성의 정도가 다르고, 인산염 인이 낮고 질산 질소가 높을 때 신경독소가 증가하며, 인산염 인이 높으면 무독성 이 된다고 보고되고 있다.
제안 방법
Anatoxin-a (SIGMA Co.) 250 μg을 1 ml의 methanol에녹여 단계별 농도로 제조한 후, 각 농도별로 HPLC에서얻어진 면적의 상관식으로 회귀직선을 구하여 anatoxin-a 를 정량적으로 분석하였다. Anatoxin-a 분석은 Waters 600 Controller, Waters Pump, Hewlett Packard 1046A Programmable Fluorescence D여:ector 로 구성된 HPLC를 사용하였다.
한다. Awbaem의 출현 빈도와 우점의 정도를 조사하고, 물리·화학적 환경요인의 변화를 함께 조사하여 이들의 발생 시기 및 발생 현황을 살펴보았다. 또한, 여름 동안 크게 번무하는 조체 시료에서 신경독소인 ana- toxin-a를 정량 및 정성 분석하여 낙동강 하류 수역의 신경독소 발생 현황을 규명하고자 시도되었다.
02 min으로 나타났다. HPLC 를 이용하여 시료로부터 anatoxin-a 를추출하는 회 수율을 조사하기 위하여 표준시료 0.05 /zg・nWT를 methanol에 녹여 세포 내 anatoxin-a 분석법과 같은 방법으로 실험하여 HPLC로 분석하였다. 동일 한양의 anatoxin-a를 분석한 후 이때 peak의 면적을 100% 로 하여 추정한 결과 평균 91%의 회수율을 보였다.
Watanabe (1992, 1998, 1999)의 문헌을 참고로 하여, 형태상 특징을 바탕으로 동정하였다. 도립현미경 하에서 개 이상의 세포사를 계수하고, akinete 를 갖는 세포사의 백분율을 계산하여 akinete의 출현 빈도로 하였다. 동일한 방법으로 heterocyst의 출현 빈도를 구하였다.
동결 건조된 조체 500-1,000 mg을 취하여 5% acetic add로 추출한 후, 2, 500rpm에서 10분간 원심분리하여상둥액을 모았다, 상등액을 Sep-Pak ODS cartridge를 통과시킨 후, 20% methanol로 세척한 후에 90% methanol 로 추출하였다. 6N sodium hydroxide 로 pH 를 10 이 상 조절한 후, OASIS HLB cartridge를 통과시켰다.
도립현미경 하에서 개 이상의 세포사를 계수하고, akinete 를 갖는 세포사의 백분율을 계산하여 akinete의 출현 빈도로 하였다. 동일한 방법으로 heterocyst의 출현 빈도를 구하였다.
모든 결과에서 HPLC 검출 한계 이하로 나타나, 불검출로 판단하였다(Table4).
1998). 본 연구에서 Anabaena는 5월과 6월의 수온 상승기에 출현하였고, 따라서 수온 상숭에 따른 남조류로 천이가 이 시기에 일어나는 것으로 추정하였다.
바 있다(WillOn and Mattsson 1997). 본 연구에서가 우점할 시기의 조체 분석에서 anatoxin-a는 검출되지 않아 독성이 없는 strain으로 추정하였다. 우리나라에서는 충주호, 영랑호 등지에서 anatoxin-a가 검출된 바 있다.
암 조건에서 3일 이상 침강시킨 후 상등액을 제거하여 1/10로 농축시키고, 농축된 시료를 1ml 용량의 Sedgwick-Rafter cell에 분산시킨 뒤 도립현미경 하에서 검경하여 세포 수를 계수하였다. Anabaena 종의 분류를 위한 시료는 현장에서 식물플랑크톤 net를 이용하여 수계 식물플랑크톤을 채집한 뒤 4% 중성 포르말린용액으로 고정하여 실험실로 운반하였다.
조체의 AnaSxima의 농도: 식물플랑크톤의 군집에서 Microcystis, Anabaena가 우점종으로 나타난 6월부터 8월까지의 총 6개의 조체 시료에서 효natoxima를 HPLC로 분석하였다. 모든 결과에서 HPLC 검출 한계 이하로 나타나, 불검출로 판단하였다(Table4).
대체로 개체군 성장기가 중요하여 개체군 성장정지기에 akinete가 주로 형성되며, 수은의 영향을 가장 많이 받는다고 보고하였다. 특히 aldnete와 heterocyst의 형성은 상관성이 높아, heterocyst의 존재가 akinete의 유도에 관여하는 것으로 추정하였다. 본 낙동강 하류의 연구 결과에서 heterocyst가 많이 형성되었을 때 akinete의 출현 빈도가 높아 Li 안 aL (1997) 의 결과와 일치하였다 (Table 3).
화학적 환경요인의 상호관계를 조사하였다. Anabaena?]- 출현했을 때의 수온의 범위는 21-31℃이었으며, Anabaem의현존량과 수온의 상관계수에 대해서 95% 수준에서 그 유의성이 인정되지 않았다.
대상 데이터
암 조건에서 3일 이상 침강시킨 후 상등액을 제거하여 1/10로 농축시키고, 농축된 시료를 1ml 용량의 Sedgwick-Rafter cell에 분산시킨 뒤 도립현미경 하에서 검경하여 세포 수를 계수하였다. Anabaena 종의 분류를 위한 시료는 현장에서 식물플랑크톤 net를 이용하여 수계 식물플랑크톤을 채집한 뒤 4% 중성 포르말린용액으로 고정하여 실험실로 운반하였다. Watanabe (1992, 1998, 1999)의 문헌을 참고로 하여, 형태상 특징을 바탕으로 동정하였다.
1. The sampling sites in the lower Naktong River (MUL, Mulgeum; HAG, Hagueon; SEO, Seonam).
까wers의 현존량을 조사하기 위한 시료는 표층수 1l를 채수하여 현장에서 Lugol 용액으로 고정하였다. 암 조건에서 3일 이상 침강시킨 후 상등액을 제거하여 1/10로 농축시키고, 농축된 시료를 1ml 용량의 Sedgwick-Rafter cell에 분산시킨 뒤 도립현미경 하에서 검경하여 세포 수를 계수하였다.
낙동강 하류에서 물금, 하구언, 선암의 3개 지점을 선정하여 2000년 5월부터 9월까지 9회에 걸쳐 조사하였다 (Fig. 1). 수온과 용존산소는 현장에서 DO meter (YSI, model 54A) 를 이용하여 측정하였고, 무기 영양염 및 엽록소 a를 측정하기 위한 시료는 표층수를 채수하여 Standard Methods (APHA 1998)에 의하여 분석하였다.
Anatoxin-a 분석은 Waters 600 Controller, Waters Pump, Hewlett Packard 1046A Programmable Fluorescence D여:ector 로 구성된 HPLC를 사용하였다. 사용한 columne Mightysil ODS (4.6x250 mm) 이 었고, injection volumee 20 μ1이 었다. 이 동상은 methan이과 50 mM phosphate buffer를 50:50(v/v)으로 혼합하여 pH를 3.
이론/모형
Anabaena 종의 분류를 위한 시료는 현장에서 식물플랑크톤 net를 이용하여 수계 식물플랑크톤을 채집한 뒤 4% 중성 포르말린용액으로 고정하여 실험실로 운반하였다. Watanabe (1992, 1998, 1999)의 문헌을 참고로 하여, 형태상 특징을 바탕으로 동정하였다. 도립현미경 하에서 개 이상의 세포사를 계수하고, akinete 를 갖는 세포사의 백분율을 계산하여 akinete의 출현 빈도로 하였다.
1). 수온과 용존산소는 현장에서 DO meter (YSI, model 54A) 를 이용하여 측정하였고, 무기 영양염 및 엽록소 a를 측정하기 위한 시료는 표층수를 채수하여 Standard Methods (APHA 1998)에 의하여 분석하였다.
성능/효과
전체 Anabaena속에 대한 A./Zos-gwae의 상대 수도는 물금지점에서 5-100%, 하구언지점에서 40-100%, 선암지점 에서 70-100%로서 , 조사기간 동안 출현한 Anabaena속 중 가장 우점 하였다. Anabaena smithiis] 상대 수도는 일회적으로 물금지점에서 7월 초에 95%에 이르렀다 (Fig.
Akinete와 heterocyst: akinete의 출현빈도는 0-4% 범위 였고, 종별로는 Anabaena flos-ac)uae7} 평균 0.6%, A. smithii 28%, A. ucrainica 0.6%, A. mucosa가 0.7%이었다. 지점별로는 물금지점에서 평균 Q7%, 하구언지점에서 1.
Heterocyst의 출현 빈도는 1-87% 범위였고, 종별로는 Anabaena flos-aquae7\ 평균 3.0%, A. smithii가 55.1%, A. ucnnViicg가 1.4%, A. mucosa?)- 2.0%이었다.
1 μg .l-1이었고, anatoxin-a 표준시료의 회수율이 평균 91% 를 보여 우수한 분석법이라고 사료되었다.
선암지점에서는 6월에 처음 출현하여 8월에 최대값을 보였다. 낙동강 하류 3개 지점에서 9회에 걸쳐 血1沥如血를 관찰한 결과, 하구언지점에서 7회로 출현 빈도가 가장 높았고, 물금지점이 4회로 가장 낮아 하류로 갈수록 Anabaena의 현존량과 출현 빈도가 증가하는 경향성을 띠었다 (Table 1). Anabaena가 관찰된 경우, 전체 식물플랑크톤 현존량에 대한 Anabaena의 상대수도는 조사 기간 동안 0.
낙동강 하류의 3개 지점 중 전반적으로 하구언지점에서 Anabaena의 출현 빈도와 현존량이 가장 높게 나타났다 (Table 1). 본 연구에서 하구언 지점은 다른 지점에 비하여 인산염 인, 총인 등이 높게 나타났고, 질산 질소는 낮았다.
05 /zg・nWT를 methanol에 녹여 세포 내 anatoxin-a 분석법과 같은 방법으로 실험하여 HPLC로 분석하였다. 동일 한양의 anatoxin-a를 분석한 후 이때 peak의 면적을 100% 로 하여 추정한 결과 평균 91%의 회수율을 보였다. 본 실험 방법에서 검출 한계는 0.
m l-1에 이르렀으나, 1,000 cells-m/-1 이상 발생한 것은 총 9회 조사 중 물금과 선암지점에서 각 1회, 하구언지점에서 2회로 나타났다(Table 1). 또한, 전체 식물플랑크톤 현존량에 대한 Anabaena의 상대수도는 조사기간 동안 0.2-15.7%의 범위이고 그 평균값은 4.8%로 나타나, 낙동강 하류에서 전체 식물플랑크톤 군집 중 Ambaers의 개체군이 차지하는 비율은 크지 않았다 (Table 1). 하절기에 본 수역에서 Microcysh, 에 의한 우점도는 거의 100%에 이르는 것으로 보고되고 있다(환경부 2000).
본 연구에서 Awfoiew의 현존량은 수온과 유의한 상관성을 나타내지 않았다. Maier and Dandy (1997)는 일주 간격으로 탁도, 색도, 수온을 측정하고, 일간격으로 유속을, 월간격으로 TN, SRP, TP 농도 등을 측정하여 Anabaena 번무를 모델링한 결과, 유속과 수온만이 남조 번 무의 유발 및 번무 기간을 결정하는 우세한 변수이며, 다른 요인들은 중요한 변수가 되지 않는다고 보고하였다.
또한 배양 조건에 따라서도 그 형성 정도가 달라져 혼합의 정도가 강하면 akinete가 감소하고, 질소나 무기질, 미량원소, 광 등을 제한하거나 용존산소를 증가시킬 때는 akinete가 형성되지 않는다고 보고되고 있다(Herdman 1987; Dok and Hart 1996). 본 연구에서 akinete를 가 진사 상체는 전체의 0-4% 범위였고, 종별로는 Anabaena smithii가 2.8%, 지점별로는 선암지점에서 1.4%, 월별로는 9월에 3.0%로 각각 최고를 나타내는 등 전체적으로 akinete의 형성의 정도가 매우 낮았다(Table 3). Anabaena flos-aquae, A.
본 연구에서 akinete의 출현 빈도는 수온, 영양염 둥 모든 물리·화학적 환경요인들과 상관성이 없었다 (Fig. 6). Li et al.
본 연구에서 물금, 하구언, 선암지점 수계의 영양단계롤 무기질소, 총질소의 농도 기준으로 구분하면Vcdlenweider (1968) 의 polytrophic에 속하며, 총인과 엽록소 q의 농도 기준으로 구분하면 OECD의 eutrophic- hypertrophic에 속하여, 본 낙동강 하류 수역은 부영양화가 상당히 진행되어 있다고 판단하였다. 부영양화로 영양분이 충분한 수계에서는 여름철 수온 상승에 따라 남조류우점 군집으로 천이가 일어난다고 보고되어 있다(Bormans and Condie 1998; Sherman et al.
본 연구에서 의 현존량과 질산 질소 등 영양염과 상관 관계를 조사한 결과, 모든 상관계수가 95% 수준에서 그 유의성이 인정되지 않았다. 특히, 수중의 N/P ratio도 유의한 상관을 나타내지 않았다.
본 연구에서 주로 Awbmm의 세포사, heterocyst, akinete 등의 크기 및 모양 등의 형태학적 특징에 의해 낙동강 하류에서 A. flos-aquae, A. smithii, A. ucrainica, A. mucosa 둥 총 4종이 관찰되었다 (Table 2). 가장 많은 분류학적 형질을 제공하는 akinete의 관찰이 드물어 다른 종들의 동정이 용이하지 않았다.
1). 본 연구에서 하구언 지점은 다른 지점에 비하여 인산염 인, 총인 등이 높게 나타났고, 질산 질소는 낮았다. 일반적으로 Anabaena는 무기질소가 낮을 때 다른 남조류에 비하여 생육이 좋다고 보고되어 있다.
또한 Hdtzel and Croome (1994) 은 호주의 Darling River 에서 1980년부터 12년간 Anabaena 번무에 관한 연구를 종합하여 수온이 유속보다 중요한 변수가 된다고 주장하였다. 본 연구에서는 Anabaena가 5월과 6월의 수온 상승에 따라 출현하였으나, 출현 이후 Anabaena 현존량의 증감에는 수온의 영향이 미미하였다.
본 연구의 Anabaena 개체군에서는 가장 출현 빈도가 높은 종이었다(Fig. 5). 이 종은 대량 번 무를 이루는 Anabaena 중 가장 출현 빈도가 높아 43%에 이르는 대표적 scum forming Amzbaena로 보고되고 있고, anatoxin-a, microcystin, anatoxin-a(s) 등의 독소를 생산하는 것으로 보고되어 있다.
본 조사에서 낙동강 하류의 남조의 조체 시료에서 ana- toxin-a를 분석한 결과, 전 시료에서 HPLC 검출 한계 이하로 나타났다 (Table 4). 우리나라에서 조사된 anatoxin-a 의 농도는 불검출에서부터 장성호의 1, 444 μg .
1989). 본연구에서 낙동강 하류의 남조의 조체 시료에서 anatoxin-a를 분석한 결과, 전 시료에서 HPLC 검출 한계 이하로 나타났다(Table 4). 이때 질산 질소는 1, 447-2, 591 ㎍·l-1, 인산염 인은 15-122 /xg .
l-1, 총인 39-145 μg·l-1, N/Pratio는 31-114의 변화범위를 보였다. 이들 요인과 akinete의 출현 빈도의 상관계수를 구하여 유의성 검정을 실시한 결과, 95% 수준에서 그 유의성이 인정되지 않았다 (Fig. 6).
표준시료와 회수율: Anatoxin-a는 HPLC법으로 retention timeer 비교하여 정성 분석한 결과 24.03±0.02 min으로 나타났다. HPLC 를 이용하여 시료로부터 anatoxin-a 를추출하는 회 수율을 조사하기 위하여 표준시료 0.
후속연구
특히 이 종은 신경 독소가 있을 확률이 40%, 간독소가 있을 확률이 5%가 되어, 독성의 확률이 높다고 보고되어 있다(Willen and Mattsson 1997). 낙동강 하류 수역은 용수원 및 식수원으로 역할이 큰 만큼 추후 이 종에 대한 면밀한 개체군 동태 연구가 요구된다.
가장 많은 분류학적 형질을 제공하는 akinete의 관찰이 드물어 다른 종들의 동정이 용이하지 않았다. 일반적으로 akinete는 매우 중요한 형태 분류 수단이 되며, 추후 의 종 동정에는 각 종의 실내배양을 통해 akinete 형성을 유도하는 실험 등이 요구된다. Hiroki et al.
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