실내 배양시 부착기질 크기에 따른 저서성 미세조류 Nitzschia sp.의 성장 특성 Effect of Attachment Substrate Size on the Growth of a Benthic Microalgae Nitzschia sp. in Culture Condition원문보기
저서성 미세조류의 성장에 미치는 부착기질의 영향을 알기 위해 서로 다른 크기의 glass bead를 첨가하여 저서성 미세조류 Nitzschia sp.(진해만 클론)의 성장을 조사하였다. 연구에 사용된 glass bead의 크기는 0.09-0.15 mm(G1), 0.25-0.50 mm(G2), 0.75-1.00 mm(G3) 그리고 1.25-1.65 mm(G4)이며, glass bead를 첨가하지 않는 대조구도 설정하였다. Nitzschia sp.의 가장 높은 성장속도(0.37/day)와 최대세포밀도($9,232{\pm}840$ cells/mL)는 가장 작은 크기의 glass bead를 첨가한 G1에서 나타났다. 그리고 성징속도와 최대세포밀도는 glass bead 크기의 증가와 함께 감소하였다(G4의 성장속도와 최대세포밀도는 각각 0.24/day와 $6,397{\pm}524$ cells/mL였다). 더욱이 대조구의 성장속도는 실험구 G1에서 G3의 성장속도보다 상당히 낮았다. 이 결과에서 Nitzschia sp.와 같은 저서성 미세조류를 위한 부착기질은 성장속도 뿐만 아니라 세포밀도에도 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 부착미세조류의 생리실험을 위해서는 예비실험으로 부착기질의 유무 및 대상 종에 적합한 부착입자의 크기의 고려가 필요할 것으로 보인다.
저서성 미세조류의 성장에 미치는 부착기질의 영향을 알기 위해 서로 다른 크기의 glass bead를 첨가하여 저서성 미세조류 Nitzschia sp.(진해만 클론)의 성장을 조사하였다. 연구에 사용된 glass bead의 크기는 0.09-0.15 mm(G1), 0.25-0.50 mm(G2), 0.75-1.00 mm(G3) 그리고 1.25-1.65 mm(G4)이며, glass bead를 첨가하지 않는 대조구도 설정하였다. Nitzschia sp.의 가장 높은 성장속도(0.37/day)와 최대세포밀도($9,232{\pm}840$ cells/mL)는 가장 작은 크기의 glass bead를 첨가한 G1에서 나타났다. 그리고 성징속도와 최대세포밀도는 glass bead 크기의 증가와 함께 감소하였다(G4의 성장속도와 최대세포밀도는 각각 0.24/day와 $6,397{\pm}524$ cells/mL였다). 더욱이 대조구의 성장속도는 실험구 G1에서 G3의 성장속도보다 상당히 낮았다. 이 결과에서 Nitzschia sp.와 같은 저서성 미세조류를 위한 부착기질은 성장속도 뿐만 아니라 세포밀도에도 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 부착미세조류의 생리실험을 위해서는 예비실험으로 부착기질의 유무 및 대상 종에 적합한 부착입자의 크기의 고려가 필요할 것으로 보인다.
To understand the effect of attachment substrate on the growth of benthic microalgae, we experimentally investigated the growth of benthic microalgae Nitzschia sp. (Jinhae Bay strain) with additions of glass beads in different sizes. The glass beads used in this study are 0.09-0.15 mm (G1), 0.25-0.5...
To understand the effect of attachment substrate on the growth of benthic microalgae, we experimentally investigated the growth of benthic microalgae Nitzschia sp. (Jinhae Bay strain) with additions of glass beads in different sizes. The glass beads used in this study are 0.09-0.15 mm (G1), 0.25-0.50 mm (G2), 0.75-1.00 mm (G3) and 1.25-1.65 mm (G4). No addition of glass beads used as controls. Highest specific growth rate (0.37/day) and maximum cell density ($9,232{\pm}840$ cells/mL) of Nitzschia sp. showed at the smallest glass beads (G1), and the specific growth rate and maximum cell density were decreasing with increasing size of glass beads (specific growth rate and maximum cell density of G4 was 0.24/day and $6,397{\pm}524$ cells/mL, respectively). Moreover, specific growth rate of the control experiment (0.23/day) was significantly lower than their of G1 to G3 experiment. The results indicated that the attachment substrate for benthic microalgae as Nitzschia sp. is important factor which affecting the growth rate as well as cell density. Therefore, the physiological experiment of benthic microalgae seems to be necessary to preliminary experiment, which is addition or not of the attachment suitable substrate and the grain size for the target species of benthic microalgae.
To understand the effect of attachment substrate on the growth of benthic microalgae, we experimentally investigated the growth of benthic microalgae Nitzschia sp. (Jinhae Bay strain) with additions of glass beads in different sizes. The glass beads used in this study are 0.09-0.15 mm (G1), 0.25-0.50 mm (G2), 0.75-1.00 mm (G3) and 1.25-1.65 mm (G4). No addition of glass beads used as controls. Highest specific growth rate (0.37/day) and maximum cell density ($9,232{\pm}840$ cells/mL) of Nitzschia sp. showed at the smallest glass beads (G1), and the specific growth rate and maximum cell density were decreasing with increasing size of glass beads (specific growth rate and maximum cell density of G4 was 0.24/day and $6,397{\pm}524$ cells/mL, respectively). Moreover, specific growth rate of the control experiment (0.23/day) was significantly lower than their of G1 to G3 experiment. The results indicated that the attachment substrate for benthic microalgae as Nitzschia sp. is important factor which affecting the growth rate as well as cell density. Therefore, the physiological experiment of benthic microalgae seems to be necessary to preliminary experiment, which is addition or not of the attachment suitable substrate and the grain size for the target species of benthic microalgae.
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문제 정의
따라서 본 연구는 부착용 기질의 유무와 입자크기에 따라 저서성 미세조류의 성장특성을 파악하고 부착기질의 중요성을 고찰하여 앞으로의 저서성 미세조류의 생리실험 설계에 기본적인 기초지식을 제공하자고 한다.
제안 방법
세포를 최종세포밀도가 약 100 cells/mL가 되도록 조절하였다. 그리고 배양튜브의 캡은 통상 snap cap, screw cap 또는 sili stopper를 사용하지만, 본연구에서는 보다 효율적인 통기성을 위해 bio filter(<0.02 ㎛, Sun Bio-Filter, Sibata Japan)를 부착하여 외부로부터 생·화학적 오염을 방지 하였다. 모든 실험구는 triplication을 원칙으로 하였으며 , 이중 하나의 실험구가 다른 실험구에 비해 성장속도가 현격한 차이를 보일 경우, 이를 제외하고 평균값을 계산하였다.
[1981]). 그리고 현미경을 이용하여 측정한 세포수를 이용하여 세포밀도와 형광값의 관계를 구하였다(Fig. 1). 그 결과 Nitzschia sp.
65 mm; Table 1), glass bead의 첨가양은 배양튜브의 바닥에서 5 mm 정도가 되도록 첨가하였다. 대조구는 glass bead를 첨가하지 않은 대조구(R1)와 polypropylene 재질의 배양튜브(13×100 mm, FA2027, Falcon, USA)를 사용한 대조구(R2)로 설정하였다(Table 1). 배양액(f/2-Si)은 5 mL를 첨가하였으며 , 세포밀도는 전 배양에서 대수 성장기(exponential phase) 후기의 Nitzschia sp.
22 呻 pore size, Millipore GSWP)에 4-5회 세척한 후 유리재질의 배양튜브(TB-2800, Japan)에 이식하였다. 배지는 남해 욕지도 부근 해수를 바탕으로 한 f/2+Si(Guillard and Ryther[1962])로 selenium (H2SeO3)을 최종농도가 0.001 gM 되게 첨가하였다. 또한 저서미세조류 Nitzschia sp.
형광값과 세포수간의 선형관계식을 구하기 위하여 Nitzschia sp. 세포를 수온 15, 염분 25 psu 그리고 광량 15 μmol/m2/s(12L: 12D; cool-white fluorescent lamp; FL400, Kum-Ho, Korea)의 조건에서 세포 밀도 약 1.0×105 cells/mL까지 성장시킨 후 농축과 희석을 통해 여러가지 세포밀도로 조제, 형광광도계(Model 10-AU-005, Turner Designs, USA)로 in vivo chlorophyll 형광값을 측정하였다. 세포수의 안정한 형광값을 얻기 위해 약 5분 동안 암 조건에서 방치 후 측정하였다(Brand et al.
0×105 cells/mL까지 성장시킨 후 농축과 희석을 통해 여러가지 세포밀도로 조제, 형광광도계(Model 10-AU-005, Turner Designs, USA)로 in vivo chlorophyll 형광값을 측정하였다. 세포수의 안정한 형광값을 얻기 위해 약 5분 동안 암 조건에서 방치 후 측정하였다(Brand et al.[1981]). 그리고 현미경을 이용하여 측정한 세포수를 이용하여 세포밀도와 형광값의 관계를 구하였다(Fig.
세포의 성장속도를 구하기 위하여 세포수 측정은 현미경을 이용한 직접 검경이 아닌, in vivo chlorophyll 형광값과 세포수의 선형관계로 계산하였다. 이는 형광광도계에서 직접 측정이 가능한 배양튜브를 이용함으로써 세포밀도의 확인을 위한 배양튜브의 개폐가 없어 초기 배양상태로 계속 유지 할 수 있으며, 대량의 표본을 신속히 처리 할 수 있는 장점이 있다(Brand et al.
가진 glass bead를 첨가하였다. 이때 첨가한 glass bead의 직경은 총 4 종류의 시판품을 사용하였으며(G1: 0.09-0.15 mm, G2: 0.25-0.50 mm, G3: 0.75-1.00 mm, G4: 1.25-1.65 mm; Table 1), glass bead의 첨가양은 배양튜브의 바닥에서 5 mm 정도가 되도록 첨가하였다. 대조구는 glass bead를 첨가하지 않은 대조구(R1)와 polypropylene 재질의 배양튜브(13×100 mm, FA2027, Falcon, USA)를 사용한 대조구(R2)로 설정하였다(Table 1).
대상 데이터
sp. (KJH200707)를 진해만 서쪽 연안(35°06'9.43N, 128°47'24.93E)에서 채니한 저증퇴적물(수심 2.5 m)로부터 pasteur pipette(ca ∅ 50-100 ㎛)를 이용하여 분리하였다. 분리된 세포는 여과해수(0.
본 연구에서 사용한 부착기질은 정밀 공업용으로 사용하는 glass bead(SiLibeads Type S, SiLi, Germany)로 형광광도계에서 직접측정이 가능한 배양튜브(13×100 mm; 유리제품)에 서로 다른 직경을 가진 glass bead를 첨가하였다. 이때 첨가한 glass bead의 직경은 총 4 종류의 시판품을 사용하였으며(G1: 0.
데이터처리
02 ㎛, Sun Bio-Filter, Sibata Japan)를 부착하여 외부로부터 생·화학적 오염을 방지 하였다. 모든 실험구는 triplication을 원칙으로 하였으며 , 이중 하나의 실험구가 다른 실험구에 비해 성장속도가 현격한 차이를 보일 경우, 이를 제외하고 평균값을 계산하였다.
성능/효과
2에, 최대세포밀도는 Table 1에 나타내었다. G1-G4 모두 대조구보다 높은 최대세포밀도를 보였으며, 성장속도와 유사하게 glass bead 크기가 클수록 최대세포밀도는 낮았고 작을수록 최대 세포밀도가 높아지는 경향이었다. 이는 glass bead 체적이 감소할수록 표면적이 증가하여 보다 많은 세포가 부착하여 성장할 수 있기 때문으로 판단되었다.
의 성장에 부착기질의 존재 유무와 크기가 어떤 영향을 주는지 알아보았으며, 그 결과 glass bead의 크기가 성장속도 뿐만 아니라 세포밀도에도 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 부착미세조류의 생리실험을 위해서는 예비실험으로 부착기질 유무 및 대상 종에 적합한 부착입자의 크기의 고려가 절대적으로 필요한 것으로 나타났다.
하지만 실험구 G4보다 작은 glass bead 실험구(G1-G3)의 성장속도 보다는 통계적으로 유의하게 낮았다(ANOVA의 Scheffe's test; Table 2). 또한 이에서 G3까지 실험구는 ANOVA의 Scheffe's test 검증 결과 유의한 차이가 있는 것으로 나타나, glass bead 크기에 따라 성장속도가 달라짐을 알 수 있었다(Table 2).
실제 현미경 관찰에서 대조구인 R1과 R2는 배양튜브 벽에 부착한 세포도 있었으나, 대부분이 세포끼리 부착하여 군체를 이루고 있었으며, 실험구 G4에서도 유사한 양상을 보였다. 본 연구에서는 시판용 glass bead를 사용하였기 때문에 실험구 G1 보다 작은 크기의 부착기질 실험은 수행하지 않았지만, 실험구 G1의 현미경 관찰에서 0.09-0.15 mm보다 작은 크기의 유리 파편에도 잘 부착되어 있는 것이 관찰되어 실험구 G1 보다 더 작은 크기에서도 부착기질로써 역할이 가능할 것으로 보인다. 따라서 저서미세조류 대량배양을 위해서는 수온, 염분 및 광 조건이 같더라도 부착기질의 첨가에 따라 약 2배 정도 배양효율을 높일 수 있을 것이다.
본 연구는 Nitzschia sp.의 성장에 부착기질의 존재 유무와 크기가 어떤 영향을 주는지 알아보았으며, 그 결과 glass bead의 크기가 성장속도 뿐만 아니라 세포밀도에도 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 부착미세조류의 생리실험을 위해서는 예비실험으로 부착기질 유무 및 대상 종에 적합한 부착입자의 크기의 고려가 절대적으로 필요한 것으로 나타났다.
현미경 관찰에서 대수성장기의 모든 세포들은 glass bead에 부착되어 있었으나, 쇄퇴기(stationary phase)의 세포들은 glass bead 로부터 탈락되어, 세포 간에 응집되는 현상을 나타내었고, glass bead의 크기가 클수록 그 경향이 뚜렷하였다. 이는 성장단계별로 EPS의 농도가 달라진다는 것을 의미한다.
참고문헌 (22)
Brand, L.E., Guillard, R.R.L. and Murphy, L.S., 1981, "A method
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