여수해만에서 분리한 유독 와편모조류, Gymnodinium catenatum (Graham)의 성장에 미치는 수온, 염분과 광 조건 Effects of Water Temperature, Salinity and Irradiance on the Growth of the Toxic Dinoflagellate, Gymnodinium catenatum (Graham) Isolated from Yeosuhae Bay, Korea원문보기
여수해만에서 분리한 Gymnodinium catenatum의 성장에 있어서 최적 수온과 염분 조건을 파악하기 위해 수온 6단계,염분 5단계의 조합에 의한 30단계의 배치배양을 실시하여, 성장속도를 계산하였다. C. catenatum은 약 18${^{\circ}C}$ 이상의 수온과 전 염분단계에서 0.3day$^{-1}$ 이상의 성장속도를 보였으며 수온의 감소와 함께 성장속도도 감소하였다. 하지만 염분은 성장에 그다지 영향을 미치지 않았다. 최대성장속도(0.5day$^{-1}$)는 수온 25${^{\circ}C}$와 염분 30psu에서 얻어졌다. 따라서, 수온과 염분에 따른 성장속도를 고려할 때, C. catenatum은 이른 여름부터 가을까지 한국남해연안해역에서 서식 가능한 것으로 판단된다 이 종의 출현을 예측하기 위한 모델식은 $\mu$ = 0.005-T$^2$ - 0.0001164 T$^3$ - 0.063-S + 0.005-S$^2$ - 0.00007608-S$^3$ - 0.003-T-S + 0.00005308-T$^2$-S로 나타났다. 한편. 수온 18${^{\circ}C}$와 염분 30psu 조건하에서 6단계의 광도 실험을 실시한 결과, 광량에 따른 C. catenatum의 성장은 $\mu$ = 0.16 (I - 10.4)/(1+21.8), (r=0.96)의 관계식으로 Ks는 42.6$\mu$mol m$^{-2}$s$^{-1}$, I$_0$는 10.4$\mu$mol m$^{-2}$s$^{-1}$이었다. 따라서 수온, 염분과 광 조건만을 고려할 경우 C. catenatum은 고수온기 한국 남해 내만과 연안해역에서 우점종으로 출현할 가능성이 높을 것으로 판단되었다.
여수해만에서 분리한 Gymnodinium catenatum의 성장에 있어서 최적 수온과 염분 조건을 파악하기 위해 수온 6단계,염분 5단계의 조합에 의한 30단계의 배치배양을 실시하여, 성장속도를 계산하였다. C. catenatum은 약 18${^{\circ}C}$ 이상의 수온과 전 염분단계에서 0.3day$^{-1}$ 이상의 성장속도를 보였으며 수온의 감소와 함께 성장속도도 감소하였다. 하지만 염분은 성장에 그다지 영향을 미치지 않았다. 최대성장속도(0.5day$^{-1}$)는 수온 25${^{\circ}C}$와 염분 30psu에서 얻어졌다. 따라서, 수온과 염분에 따른 성장속도를 고려할 때, C. catenatum은 이른 여름부터 가을까지 한국남해연안해역에서 서식 가능한 것으로 판단된다 이 종의 출현을 예측하기 위한 모델식은 $\mu$ = 0.005-T$^2$ - 0.0001164 T$^3$ - 0.063-S + 0.005-S$^2$ - 0.00007608-S$^3$ - 0.003-T-S + 0.00005308-T$^2$-S로 나타났다. 한편. 수온 18${^{\circ}C}$와 염분 30psu 조건하에서 6단계의 광도 실험을 실시한 결과, 광량에 따른 C. catenatum의 성장은 $\mu$ = 0.16 (I - 10.4)/(1+21.8), (r=0.96)의 관계식으로 Ks는 42.6$\mu$mol m$^{-2}$s$^{-1}$, I$_0$는 10.4$\mu$mol m$^{-2}$s$^{-1}$이었다. 따라서 수온, 염분과 광 조건만을 고려할 경우 C. catenatum은 고수온기 한국 남해 내만과 연안해역에서 우점종으로 출현할 가능성이 높을 것으로 판단되었다.
A chain-forming toxic din flagellate, Gymnodinium catenatum (Graham) was known as a paralytic toxin-producer among Gymnodinoid group. In the study, the effects of water temperature, salinity and irradiance on the growth of G. catenatum isolated from Yeosuhae Bay, Korea were investigated. Water tempe...
A chain-forming toxic din flagellate, Gymnodinium catenatum (Graham) was known as a paralytic toxin-producer among Gymnodinoid group. In the study, the effects of water temperature, salinity and irradiance on the growth of G. catenatum isolated from Yeosuhae Bay, Korea were investigated. Water temperature range in which G. catenatum showed specific growth rate higher than 0.3 day$^{-1}$ were above about 18${^{\circ}C}$. However, salinity did not have such an effect on growth of G. catenatum. The maximum growth rate (0.5 day$^{-1}$) was obtained at 25${^{\circ}C}$ and 30 psu. The specific growth rate (u) expressed as a polynomial equation as functions of temperature (T; ${^{\circ}C}$) and salinity (S; psu) was $\mu$ = 0.005·T$^2$ - 0.0001164 T$^3$ - 0.063-S + 0.005-S$^2$ - 0.00007608-S$^3$ - 0.003-T-S + 0.00005308-T$^2$-S. Thus, in aspects of water temperature and salinity, the species may be expected to survive in most Korean coastal waters from early summer to autumn. The irradiance-growth curve was described as = 0.16 (I - 10.4)/(1 + 21.8) at 18${^{\circ}C}$ and 30 psu, indicating a half-saturation (Ks) photon flux density (PFD) of 42.6$\mu$mol m$^{-2}s^{-1}$ and compensation PFD (I$_0$) of 10.4$\mu$mol m$^{-2}s^{-1}$. These characteristic responses to irradiance suggest that G. catenatum can reside at the sub-surface.
A chain-forming toxic din flagellate, Gymnodinium catenatum (Graham) was known as a paralytic toxin-producer among Gymnodinoid group. In the study, the effects of water temperature, salinity and irradiance on the growth of G. catenatum isolated from Yeosuhae Bay, Korea were investigated. Water temperature range in which G. catenatum showed specific growth rate higher than 0.3 day$^{-1}$ were above about 18${^{\circ}C}$. However, salinity did not have such an effect on growth of G. catenatum. The maximum growth rate (0.5 day$^{-1}$) was obtained at 25${^{\circ}C}$ and 30 psu. The specific growth rate (u) expressed as a polynomial equation as functions of temperature (T; ${^{\circ}C}$) and salinity (S; psu) was $\mu$ = 0.005·T$^2$ - 0.0001164 T$^3$ - 0.063-S + 0.005-S$^2$ - 0.00007608-S$^3$ - 0.003-T-S + 0.00005308-T$^2$-S. Thus, in aspects of water temperature and salinity, the species may be expected to survive in most Korean coastal waters from early summer to autumn. The irradiance-growth curve was described as = 0.16 (I - 10.4)/(1 + 21.8) at 18${^{\circ}C}$ and 30 psu, indicating a half-saturation (Ks) photon flux density (PFD) of 42.6$\mu$mol m$^{-2}s^{-1}$ and compensation PFD (I$_0$) of 10.4$\mu$mol m$^{-2}s^{-1}$. These characteristic responses to irradiance suggest that G. catenatum can reside at the sub-surface.
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문제 정의
광 조건에 따른 G. c成enatum의 성장특성으로부터 우리나라 남해연안해역에서 이 종의 성장수심을 고찰해 볼 수 있다. 여 름 해수면의 광량을 2,000 印nolnWsT로 가정 하면 , 해수면 바로 밑의 광량은 광 입사 시 약 50% 감소하기에 1, 000 印nolmesT이 된다.
artewtwm의 성장에 영향을 주는 최적 수온, 염분과 광도의 특성을 실내 배 양실험을 통해 살펴 보았다. 또한 수온과 염분에 대한 출현 예측모델을 만들어 G.orfemtwm의 독화 예보에 필요한 정보를 제공하고자 한다.
본 연구는 우리나라 연안해역에 출현하는 G. catenatum2\ 생리특성을 파악하기 위한 기초 단계로 여수해만에서 분리한 G.artewtwm의 성장에 영향을 주는 최적 수온, 염분과 광도의 특성을 실내 배 양실험을 통해 살펴 보았다. 또한 수온과 염분에 대한 출현 예측모델을 만들어 G.
제안 방법
100m2 시험관에 f/2 배지 10ml를 주입하고, 여기에 수온 18℃, 염 분 30 psu, 180 ;umol m-2 s-1 (12L:12D; cool-white fluorescentlamp) 에서 7일간 전 배양 한 배양액 0.5 m/을 접 종하였다. 이때 최종 세포밀도는 약 170-190 cell mF이었다.
30。<2의 6단계, 염분은 15, 20, 25 . 30 , 35psu의 5단계를 조합한 총 30 단계의 조건에서 증식속도 변화를 관찰하였다. 배양실험에 사용한 배양기는 온도구배 항온기 (TC-10QA, Japan)로 설정온도 12OC 정도의 편차가 있지만 배양액의 열용량으로 실제 수온의 변화는 거의 없다.
배양온도와 염분의 조건은 현장수온과 염분에 상응하는 조건 (25℃, 30psu)으로, 광도는 약 100 eol m-2 s-1 (12L:12D ; cool-white fluorescent lamp) 에서 실시하였다. G. catenatum strain에 대한 무균화 처리는 하지 않았지만, 2차 생물학적 오염을 막기 위해 모든 실험기구는 autoclave (202 kpa, 20 min) 또는 건조멸균(185℃, Ihr)하여 사용하였으며, 모든 실험은 dean bench 에서 수행하였다.
Gyrrmodinitmi catenatum을 수온 18℃, 염분 30 psu 그리고조도 100 jizmol m-2 s-1 (12L: 12D; cool-white fluorescent lamp)의 조건에서 세포밀도 약 SOxlNceUmlT까지 증식시킨 후 농축과 희석을 통해 여러가지 세포밀도를 조제 , 형광광도계(Turner Designs; Model 10)로 in vivo chlorophyll 형광값을측정하였다. 형광량은 안정한 값을 얻기 위해 약 5분 동안암 조건에서 방치 후 측정하였다 (Brand eta.
광 조건에 따른 성장속도는 현미경을 이용한 직접 검경이아닌 , in vivo chlorophyll 형 광값과 세 포수의 관계 로 평 가하였다. 이는 형광광도계에서 직접 측정 이 가능한 배양튜브를 이용하기에 세포밀도의 확인을 위한 배양튜브의 개폐가 없어초기 배양상태를 계속 유지 할 수 있으며, 대량의 표본을 신속히 처리 할 수 있다는 장점을 가진다(BrandetaL 1981).
광 조건은 배양기 위치에 따라 광량이 조금씩 변화하기에 1일 2회 각각의 삼각플라스크 위치를 변화시켰다. 성장속도 (闵 는 대 수성 장기 (ex冲onential growth phage) 동안의 세 포수에 대하여 다음 식을 이용하여 계산하였다.
이때 최종 세포밀도는 약 170-190 cell mF이었다. 광조건은 10, 35 , 60, 100, 300, 600 呻ol 尸】(QSL-2100 Series Laboratory Radiometer, Biospherical Instrument Inc.)의6단계로 조절하였으며, 매일 1회 오전 10시에 형광광도계로측정 하였다. 성 장속도와 조도의 관계는 Lederman and Tett (1981)의 모델을 개량한 다음 식을 이용하여 계산하였다.
첨가하였다. 그 후, 하루에 한번씩 도립현미경을 이용하여 세포 증식여부를 관찰하였다. 모든 실험은 triplicate로 실시하였다.
우선 수온 25℃, 염분 31 psu, 100 呻olnvesT에 전 배양을 실시하여 대수성장기의 세포를 염분 20, 25, 30, 35psu의 배지에 이식하였다. 그리고 20 psu 배지의 세포가 대수성장기 에 있을 때 다시 15 psu로 이식하여 염분변화에 따른 영향을 최소화 하였다. 수온은 2VC에서 배양한 세포를 하루에 1℃씩 온도를 증가 또는 감소시켜 각각의 온도에 도달하게 하였으며, 18。(2부터 15。(2까지는 2일에 rc씩 감소시켰다.
1999). 또한 G.cateru血me 용존태 유기 영 양염에 친화성이높은 것으로 알려져 있기에 (DobEnefa. 1999: Ohetal. 2002), H血oshima만의 해저퇴적물을 이용하여 만든 토양추출액을미량 첨가 하였다. 배양온도와 염분의 조건은 현장수온과 염분에 상응하는 조건 (25℃, 30psu)으로, 광도는 약 100 eol m-2 s-1 (12L:12D ; cool-white fluorescent lamp) 에서 실시하였다.
필요하다. 본 실험에서 설정된 수온과 염분 단계는 등간격으로 설정되어 있기에 성장속도에 영향을 주는 수온과 염분의 관계를 다음과 같은 다항식으로 표현하여 G. catenatum 의 출현 예측모델을 계산하였다.
아울러 현미경으로 세포수를 계수하여 세포밀도와 형광값의 관계 도구 하였다. 그 결과 G.
여 수해 만에서 분리 한 Gymnodinium catem血m의 성 장에 있어서 최적 수온과 염분 조건을 파악하기 위해 수온 6단계, 염분 5단계의 조합에 의한 30단계의 배치배양을 실시하여 , 성 장속도를 계산하였다. G.
여기에서는 3차 항까지 변수증감법에 따른 중회귀분석법을실시하였다.
세포의 이식을 다음과 같이 실시하였다. 우선 수온 25℃, 염분 31 psu, 100 呻olnvesT에 전 배양을 실시하여 대수성장기의 세포를 염분 20, 25, 30, 35psu의 배지에 이식하였다. 그리고 20 psu 배지의 세포가 대수성장기 에 있을 때 다시 15 psu로 이식하여 염분변화에 따른 영향을 최소화 하였다.
희석을 통해 여러가지 세포밀도를 조제 , 형광광도계(Turner Designs; Model 10)로 in vivo chlorophyll 형광값을측정하였다. 형광량은 안정한 값을 얻기 위해 약 5분 동안암 조건에서 방치 후 측정하였다 (Brand eta. 1981).
대상 데이터
2003년 9월 Hiroshima 대학 실습선 (Toyoshio-Maru, 320ton) 을 이용하여 한국 남해 중앙부에 위치하는 여수해만의표층해 수를 채 수하였다(Fig. 1). Gynmodinium a曲lahmi의 세포는 pasteur pipette (ca.
Japan)에 이식하였다. 사용된 배지는 Hiroshima만 해수를 바탕으로 한 f/2(Guillard and Ryther 1962)로 selenium (HzSeCb)을 최 종농도가 0.001 g되 게 첨 가하였다(DobBn et al. 1999). 또한 G.
여 수해 만 산 G. catenatume: 일본 Hiro아lima만이 나 스페 인 Vigo에서 분리한 strain과 유사한 수온과 염분 범위에서 성장하였다. Yamamoto 건 瓦.
이론/모형
)의6단계로 조절하였으며, 매일 1회 오전 10시에 형광광도계로측정 하였다. 성 장속도와 조도의 관계는 Lederman and Tett (1981)의 모델을 개량한 다음 식을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
염분과 수온이 각각 15psu와 15。(2인 배양조건을 제외한 모든 수온과 염분 범위에서 성장을 보였다. 염분 15psu에대한 수온 구배별 성장속도의 범위는 0.
장속도를 계산하였다. G. catenatume 약 18℃ 이상의 수온과 전 염분단계에서 0.3day-i 이상의 성장속도를 보였으며, 수온의 감소와 함께 성장속도도 감소하였다. 하지만 염분은 성장에 그다지 영향을 미치지 않았다.
5 day"4로 나타났다. G. ca珈껴wke 수온의 감소와 함께 성장속도가 급격히 감소하였으나, 염분과는 일정한 경향이 보이지 않아, 여수해만 산 G.cnm筋h의 성장에 염분은 크게 영향이 없는 것으로 평가되었다.
따라서 비교적 낮은 儿와 일주연직운동을 하는 한국 남해연안해 역의 G. catenatwme 다른 식물플랑크톤과의 영양염 경쟁에서 우위를 차지할 수 있어, 포식자와 피식자의 관계, 해수의 흐름 등의 조건을 제외한다면 여름의 남해해역에서 우점종으로 출현할 수 있는 생리적 능력을 갖춘 종이라 할 수 있다.
4/anol 诚2 疽이 었다. 따라서 수온, 염 분과 광 조건만을 고려 할 경우 G. catenatum-^ 고수온기 한국 남해 내 만과 연안해역에서 우점종으로 출현할 가능성이 높을 것으로 판단되었다.
5 day」)는 수온 25。<2와 염분 30psu에서 얻어졌다. 따라서, 수온과 염 분에 따른 성 장속도를 고려할 때 , G. catenatume 이른 여름부터 가을까지 한국남해연안해역에서 서식 가능한 것으로 판단된다. 이 종의 출현을 예측하기 위한 모델식은g= 0.
45dayT의 최대성장을 보여, 본 연구의 결과와 유사하였다. 이와 같은 결과로부터 여수해만 산 G. c까enatwi의 성 장속도는 다른 해 역 의 strain들 보다 빠르다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
2002). 다만 실제 자연환경은 보다 높은 광 조건이 나타날 수 있어 (여름 표층의 광도; 2,000 丄mol s-1 이상), 실험실 조건만으로 광 저해 현상을 단정 할 수 없고, 보다 높은 광 조건의 실험이 필요하다. 한편 여수해만 산 G.
한편, Gymnodi油mi catenation이 언제 어디서 고밀도로 증식하는지를 예측하기 위해서는 종의 증식과 생존을 지배하는 물리, 화학, 생물학적인 영향을 수량적으로 파악하는 것이 필요하다. 본 실험에서 설정된 수온과 염분 단계는 등간격으로 설정되어 있기에 성장속도에 영향을 주는 수온과 염분의 관계를 다음과 같은 다항식으로 표현하여 G.
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