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문제 정의
- 본 연구는 남해 가막만에서 분리한 C. marina의 최적 성장에 영향을 주는 수온, 염분 및 빛의 조건을 파악하였다.
제안 방법
- 전 배양시 온도와 광 조건은 25℃, 130 “mol photons/(m2 s) (12L:12D; cool-white fluorescent lamp)에서 실시하였다. C. 巾冰脸에 대한 무균화 처리는 하지 않았지만, 2차 생물학적 오염을 막기 위해 모든 실험기구는 고압멸균 (202 kpa, 20 min) 및 건열멸균 (120℃, 3 hr)하여 사용하였다.
- 5 psu, 광 조건 130z/mol photons/(m2 s)하에서 전 배양을 실시하여 얻은 대수 성장 기세 포를 1-2개월에 걸쳐 희망 수온과 염분 조건에 순차적으로 옮겨서 미리 순응시켰으나, 10℃하의 모든 염분조건에서 세포 성장이 이루어지지 않아 성장률을 0/day로 간주하였다. 각각의 수온과 염분 단계에서 적응된 세포는 25 cm3 용적의 배양 플라스크 (Sarstept Inc. Co., NC-28658)에 개량형 SWM-3 배지 25mL를 주입한 후, 세포밀도가 약 100cells/mL가 되도록 접종하였고, 광학현미경 (Nikon, Optiphot-2)하에서 Sedwick- Rafter counting chamber를 이용하여 2일 간격으로 직접 검경에 의해 세포의 증식속도를 관찰하였다. 또한 배양실험시 광 조건은 배양기 위치에 따라 광량이 조금씩 변하기에 1일 2회 배양 용기의 위치를 달리함과 동시에 세포의 점액질 생산에 의한 세포 응집을 방지하기위해 부드럽게 흔들어 주었다.
- 광 조건에 따른 성장속도 여시 광학현미경을 이용한 직접 검경으로 평가하였다. 수온과 염분 단계별 성장실험과 동일한 조건에서 전 배양을 실시하여 세포밀도 약 8.
- , NC-28658)에 개량형 SWM-3 배지 25mL를 주입한 후, 세포밀도가 약 100cells/mL가 되도록 접종하였고, 광학현미경 (Nikon, Optiphot-2)하에서 Sedwick- Rafter counting chamber를 이용하여 2일 간격으로 직접 검경에 의해 세포의 증식속도를 관찰하였다. 또한 배양실험시 광 조건은 배양기 위치에 따라 광량이 조금씩 변하기에 1일 2회 배양 용기의 위치를 달리함과 동시에 세포의 점액질 생산에 의한 세포 응집을 방지하기위해 부드럽게 흔들어 주었다. 각 수온과 염분 조합의 실험은 triplicate로 수행하였으며, 성장 속도는 평균값으로 나타내었다.
- 광 조건은 25℃, 25 psu하에서 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 200, 250 그리고 300 “mol photons/fn?, s)의 11 단계로 하였다. 배양 기간 중 매일 2회씩 배양용기의 위치를 달리하여 배양기 내 광량의 편차를 최소화 하였다. 이 실험 또한 triplicate로 수행하였다.
- 평가하였다. 수온과 염분 단계별 성장실험과 동일한 조건에서 전 배양을 실시하여 세포밀도 약 8.0x11) 3ceiis/mL까지 성장시켰다. 이후 이 대수성장기 세포를 25 cm3 용적의 배양 플라스크에 개량형 SWM-3 배지 25mL를 주입한 후, 세포聖도가 약 100 cells/niL 정도 되게 접종하였다.
- 수온과 염분에 따른 성장실험 장치는 수온 10, 15, 20, 25 및 30℃의 5단계, 염분은 10, 15, 20, 25, 30 및 35 psu의 6단계를 조합한 총 30 단계의 조합조건에서 성장속도를 관찰하였다. 배양실험에 사용한 배양기는 설정온도에서 ±1℃의 편차를 가진 온도구배항온기 (Vision Co, VS-3DM)를 이용하였다.
- 수온과 염분의 급격한 변화에 의한 접종 생물의 충격을 줄이기 위해서 수온 25℃, 염분 32.5 psu, 광 조건 130z/mol photons/(m2 s)하에서 전 배양을 실시하여 얻은 대수 성장 기세 포를 1-2개월에 걸쳐 희망 수온과 염분 조건에 순차적으로 옮겨서 미리 순응시켰으나, 10℃하의 모든 염분조건에서 세포 성장이 이루어지지 않아 성장률을 0/day로 간주하였다. 각각의 수온과 염분 단계에서 적응된 세포는 25 cm3 용적의 배양 플라스크 (Sarstept Inc.
대상 데이터
- 2004년 7월 한국 남해 중앙부에 위치한 가막만의 어류 해상가두리양식장이 밀집한 화태도 인근 해역에서 표층 해수를 채수하였다. C.
- , NY-14831)에 이식하였다. 사용된 배지는 남해 외 양수를 바탕으로 한 32.5 psu의 개 량형 SWM-3 배지 (Itoh and Imai, 1987)로 pH는 1 N-HC1 과 1 N-NaOH를 이용하여 8.2 로 조정하여 사용하였다. 전 배양시 온도와 광 조건은 25℃, 130 “mol photons/(m2 s) (12L:12D; cool-white fluorescent lamp)에서 실시하였다.
데이터처리
- 또한 배양실험시 광 조건은 배양기 위치에 따라 광량이 조금씩 변하기에 1일 2회 배양 용기의 위치를 달리함과 동시에 세포의 점액질 생산에 의한 세포 응집을 방지하기위해 부드럽게 흔들어 주었다. 각 수온과 염분 조합의 실험은 triplicate로 수행하였으며, 성장 속도는 평균값으로 나타내었다. 다만, triplicate 중 명확히 오류로 판단된 값은 평균시 제외하였다.
- 한편, C. ma而a의 증식에 영향을 미치는 수온과 염분의 관계를 파악하기 위해 다음과 같은 다항식을 표현하여 C. 의 출현 모델을 예측하여 계산하였으며, '제 3차 항까지 변수감소법에 따른 중회귀분석을 실시하였다.
이론/모형
- 이 실험 또한 triplicate로 수행하였다. 성장속도와 광량과의 관계는 Lederman and Tett (1981) 의 모델을 개량한 아래의 식을 이용하어 계산하였다.
성능/효과
- 4, A). 또한 성 장이 이루어진 광 조건 (30-300 "mol photons/(m2 s))에서 성장 속도의 범위는 0.17-0.63/day로 나타났으나, 성장 포화상태를 보인 90 “mol photons/(m2 s) 이상의 광량에서 성장 속도는 거의 유사하였다(Fig. 4, B). 광 조건에 의해 유도된 성장 식은 아래와 같다.
- 2). C. mariw의 배 양실험으로 얻어진 성장 속도에 따른 수온과 염분의 조건을 이용한 이원 배치 분산분석 (two-factor ANOVA) 결과, 0.001% 수준 내에서 C. 의성장속도에 대한 수온과 염분의 유의한 영향을 나타내었다. 수온과 염분 및 그들의 교호작용의 제곱 합 (sum of squares) 은총 제곱 합 (total sum of squares)에서 각각 90.
- 일반적으로 연안과 하구역의 규조류는 넓은 염분 범위에서 생존이 가능하여, Thalassiosira pewdoaana의 경우 0-34 psu 이상의 염분범위 에서 잘 성장하는 것으로 알려져 있다 (Guillard and Ryther, 1962). C. mzriw의 염 분에 대 한 내성은 이러한 규조류 보다는 작지만 한국 연안에서 주요 유해 적조 발생 와편모조류인 Co. polykrikoides 보다는 넓은 염분 범위 에서 성장이 가능한 것으로 나타났다 (Table 2). 또한 현장 출현에 있어서 동 속인 C.
- C. 做而四의 성장에 대한 수온과 염분단계별 영향은 수온 10P의 모든 염분조건과 수온 I5°c의 염분 10 psu를 제외한 수온과 염분범위에서 성장하는 것으로 나타났다. 성장이 이루어진 각 단계별 조합 중 수온 조건에 따른 염분 구배별 성장 속도의 범위를 살펴보면, 수온 15℃에서는 0.
- 가막만의 C. marina는 성장에 주요인으로 작용한 수온보다 염분에 대해 광범위한 내성을 가지는 것으로 나타났다 (Fig. 2, Table 1). 일반적으로 연안과 하구역의 규조류는 넓은 염분 범위에서 생존이 가능하여, Thalassiosira pewdoaana의 경우 0-34 psu 이상의 염분범위 에서 잘 성장하는 것으로 알려져 있다 (Guillard and Ryther, 1962).
- 이와같이 성장이 가능한 수온과 염분의 범위는 일본 Suo-Nada 와 Kagoshima Bay 분리주와 동일하였으나, 호주 남부 Boston Bay 분리주 보다는 조금 더 높은 수온 및 낮은 염분에서 성장이 가능하였다 (Table 2). 그리고 일본 Suo-Nada와 Kagoshima Bay 분리주가 25℃, 20 psu에서, 호주 Boston Bay 분리주가 25℃, 30 psu에서 최대 성장속도를 보여 최적 수온조건은 동일한 반면, 염분조건은 분리주에 따라서 다소 차이를 보였다 (Table 2). 이 외 에 가막만의 C.
- 이와 같은 수온 범위는 본 연구의 실내 실험의 결과로 나타난 최대성장속도의 약 70%에 해당하는 것으로 배양실험결과와 잘 일치한다. 또한 성장에 대한 최적수온은 C. marina cyst가 높은 발아율을 보이는 수온범위 (20-25℃; Imai and Itoh, 1987; Imai et al., 1991)와 유사하기에, 발아된 유영세포가 빠른 시일 안에 대발생할 수 있음을 암시한다. 한편, 일본 Seto Inland Sea에서 C.
- 1). 또한 수온과 염분에 대한 성장 속도를 contour plotting으로 표현한 결과 수온이 높을수록 성장 속도가 증가하여 수온 25-301:에서 높은 성장률을 보였고, 최대 성장속도는 수온 25℃, 염분 25psu에서 0.64/day로 나타났다 (Fig. 2). C.
- verruculosa (일본 Hiroshima Bay 분리주)보다는 최적 수온이 크게 높은 것으로 나타났다 (Table 2). 또한 여러 유해성 와편 모조류와 비교하면, 가막만의 C. marina는 Alexandrium SmareRse와 Gyrodinium 成보다 높은 수온에서, A. tamarense, Heterocapsa circularisquama, Gymnodinium catenatum 및 CochlodEium polykrikoides보다 낮은 염분 조건에서 최대 성장속도를 나타내고 있으며, Karenia mikimotoie}- H. circularisquama를 제외한 다른 종들에 비해서 최대 성장 속도가 빠른 것을 알 수 있었다 (Table 2). Kahn et al.
- , 1991; Marshall and Hallegraeff, 1999). 빛에 대한 성장조건 역시 차이를 보여, 일본 Kagoshima Bay 분리 주가 20 “mol photons/(m2 s)에서 성장이 가능하며, Suo-Nada 분리주의 경우 보상광량 (L)이 10.5 “mol photons/(m2 s)로 매우 낮은 반면, Boston Bay 분리주의 Ic는 25 “mol photons/(m2 s)로 2배 이상의 높은 값을 나타내어 각기 다른 환경에 대한 증식 생리특성에 차이를 보이는 것으로 나타났다. 또한 일반적으로 동일종이라 할지라도 규조류인 Skeletonema costatum 의 경우 역시 분리주에 따라 많은 생리적 차이를 보이는 것으로 알려져 있기에 (Gallagher, 1982), 최근 우리나라 연안 해역에서 출현이 확대 .
- 做而四의 성장에 대한 수온과 염분단계별 영향은 수온 10P의 모든 염분조건과 수온 I5°c의 염분 10 psu를 제외한 수온과 염분범위에서 성장하는 것으로 나타났다. 성장이 이루어진 각 단계별 조합 중 수온 조건에 따른 염분 구배별 성장 속도의 범위를 살펴보면, 수온 15℃에서는 0.02-0.11/day (0.09± 0.04/day; 10 psu에서는 성장이 이루어지지 않아 제외함), 20℃ 에서는 0.24-037/day (O.32±O.O5/day), 25℃에서는 0.43-0.64 /day (0.55±0.07/day) 二〔리고 30℃에서는 0.40-0.55/day (0.49± 0.07/day)로 나타났다(Fig. 1). 또한 수온과 염분에 대한 성장 속도를 contour plotting으로 표현한 결과 수온이 높을수록 성장 속도가 증가하여 수온 25-301:에서 높은 성장률을 보였고, 최대 성장속도는 수온 25℃, 염분 25psu에서 0.
- 의성장속도에 대한 수온과 염분의 유의한 영향을 나타내었다. 수온과 염분 및 그들의 교호작용의 제곱 합 (sum of squares) 은총 제곱 합 (total sum of squares)에서 각각 90.6%, 2.3% 및 5.5%를 설명하고 있기에 C marina의 성장속도는 수온에 크게 의존할 뿐 염분과 교호작용의 영향은 매우 작은 것으로 나타났다 (Table 1). 또한 중회귀분석에 의해 예측모델식을 계산한 결과 아래의 식을 얻을 수 있었다.
- 그리고 일본 Suo-Nada와 Kagoshima Bay 분리주가 25℃, 20 psu에서, 호주 Boston Bay 분리주가 25℃, 30 psu에서 최대 성장속도를 보여 최적 수온조건은 동일한 반면, 염분조건은 분리주에 따라서 다소 차이를 보였다 (Table 2). 이 외 에 가막만의 C. marina는 동 속인 C. antiqua (일본 Suo-Nada 분리주)와 C. subsalsa (미국 Delaware Inland Bay 분리주)의 최대 성장속도 시의 수온, 염분 조건과 유사한 반면, 15℃, 25 psu에서 매우 빠른 성장속도를 보인 C. verruculosa (일본 Hiroshima Bay 분리주)보다는 최적 수온이 크게 높은 것으로 나타났다 (Table 2). 또한 여러 유해성 와편 모조류와 비교하면, 가막만의 C.
후속연구
- , 1996). 즉 비교적 광범위한 염분 내성을 갖는 C. marma의 생리특성은 하계 담수 및 외부해수 등에 의해 염분 변동이 큰 우리나라 내만과 연안 해역에서 다른 유해성 적조생물과의 종간 경쟁에 유리하게 작용할 것으로 사료된다.
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