Microcystis 3종(M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis)의 성장과 microcystins 생성에 대한 온도 및 조도의 영향 Effects of the Temperature and Light Intensity on the Growth and Microcystin Production of Three Species of Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis)원문보기
수화가 발생한 영천댐과 안계댐에서 분리한 Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis) 3종의 온도 및 조도에 대한 성장률과 microcystins 생성 특성을 알아보기 위해 배양실험을 실시하였다. 성장률은 3종 모두 $30^{\circ}C$ 이상에서 최고값을 나타내었으나 microcystins은 $20^{\circ}C$에서 최대로 생성되었으며, 온도가 증가할수록 microcystins 생성은 감소하였다. Microcystis aeruginosa와 M. ichthyoblabe은 $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$의 광 조건에서 최대성장률을 나타낸 반면, M. viridis은 $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$의 광 조건에서 최대성장률을 나타내었다. Microcystis aeruginosa, M. ichthyoblabe 및 M. viridis는 각각 $120\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ 그리고 $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$의 광 조건에서 최대의 microcystins를 생성하였다. 온도와 조도에 대한 이들 3종의 microcystins 생성정도와 microcystins 타입은 종간에 뚜렷한 차이를 나타내는 종 특이성을 보였다.
수화가 발생한 영천댐과 안계댐에서 분리한 Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis) 3종의 온도 및 조도에 대한 성장률과 microcystins 생성 특성을 알아보기 위해 배양실험을 실시하였다. 성장률은 3종 모두 $30^{\circ}C$ 이상에서 최고값을 나타내었으나 microcystins은 $20^{\circ}C$에서 최대로 생성되었으며, 온도가 증가할수록 microcystins 생성은 감소하였다. Microcystis aeruginosa와 M. ichthyoblabe은 $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$의 광 조건에서 최대성장률을 나타낸 반면, M. viridis은 $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$의 광 조건에서 최대성장률을 나타내었다. Microcystis aeruginosa, M. ichthyoblabe 및 M. viridis는 각각 $120\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ 그리고 $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$의 광 조건에서 최대의 microcystins를 생성하였다. 온도와 조도에 대한 이들 3종의 microcystins 생성정도와 microcystins 타입은 종간에 뚜렷한 차이를 나타내는 종 특이성을 보였다.
The growth and microcystins production characteristics of three species of Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis) isolated from Yeongchun dam and Ankei dam in Kyungpook Province, South Korea were investigated at temperatures of $15{\sim}35^{\circ}C$ and light intensities...
The growth and microcystins production characteristics of three species of Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis) isolated from Yeongchun dam and Ankei dam in Kyungpook Province, South Korea were investigated at temperatures of $15{\sim}35^{\circ}C$ and light intensities of $35{\sim}180\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$. All of the three species exhibited the highest growth rates (${\mu}_{max}$) over the $30^{\circ}C$. The maximum growth rates of M. aeruginosa and M. ichthyoblabe was observed at $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, while M. viridis showed maximum growth rate at $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$. The maximum production of total microcystins was observed at $20^{\circ}C$, and the production of microcystins decreased according as temperature increase. The highest microcystins production of M. aeruginosa, M. ichthyoblabe and M. viridis observed at light intensities of $120\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ and $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, respectively. The concentration of microcyst in production and microcystin types of three species according to temperatures and light intensities showed clear difference between the species.
The growth and microcystins production characteristics of three species of Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis) isolated from Yeongchun dam and Ankei dam in Kyungpook Province, South Korea were investigated at temperatures of $15{\sim}35^{\circ}C$ and light intensities of $35{\sim}180\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$. All of the three species exhibited the highest growth rates (${\mu}_{max}$) over the $30^{\circ}C$. The maximum growth rates of M. aeruginosa and M. ichthyoblabe was observed at $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, while M. viridis showed maximum growth rate at $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$. The maximum production of total microcystins was observed at $20^{\circ}C$, and the production of microcystins decreased according as temperature increase. The highest microcystins production of M. aeruginosa, M. ichthyoblabe and M. viridis observed at light intensities of $120\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, $70\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ and $35\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$, respectively. The concentration of microcyst in production and microcystin types of three species according to temperatures and light intensities showed clear difference between the species.
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문제 정의
ichthyoblabe,M. viridis를 분리하고, 실험실 배양을 통해 온도와 빛 조건에 대한 이들 3종의 성장률과 microcystins 생성 특성을 알아보고자 하였다.
제안 방법
HPLC 분석을 위해 농축한 배양시료를 동결건조기 (Labeanco, USN로 건조시켰으며, 동결 건조된 시료들은 50mL의 5%acetic acid로 sonication (Fisher Scientific, USA)과 함께3회에 걸쳐 추출하였다. 추출액은 15분 동안 4, 000 g로 원심 분리하였으며, 상등액은 활성화된 Sep-Pak C18 cat- riidge(WsitersUSA) 에 흡착시켰다, 이 후, eatridge를 20% 메탄을로 세척하고 메탄을에 용해된 0.
Microcystinse HPLC (high-performance liquid chroma- tography, Waters, USA)를 사용하여 분석하였다. HPLC 분석을 위해 농축한 배양시료를 동결건조기 (Labeanco, USN로 건조시켰으며, 동결 건조된 시료들은 50mL의 5%acetic acid로 sonication (Fisher Scientific, USA)과 함께3회에 걸쳐 추출하였다.
Microcystis 3종 (A£ aeruginosa, M. ichthyoblabe, M.viridZs)의 성장 및 microcystins 생성에 대한 온도의 효과를 알아보기 위해 15~35P의 범위에서 실험을 실시하였다 (Fig. 2).
수화가 발생한 영천댐과 안계댐에서 분리한 Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. viridis} 3종의 온도 및 조도에 대한 성장률과 microcystins 생성 특성 을 알아보기 위해 배양실험을 실시하였다. 성장률은 3종 모두 30℃ 이상에서 최고값을 나타내었으나 microcystins 은 20P에서 최대로 생성되었으며, 온도가 증가할수록microcystins 생성은 감소하였다.
모든 배 양실험 은 250 mL 용량의 Erlenmeyef flasks에 100mL의 CB배지 (Watanabe, 1996)를 이용하여 실시하였다 (Table IX Stock cultures는 30 gmol m~2 L의 연속광과 25土rc에서 유지하였으며, 지수성장기를 유지한 gtock cultures로부터 약 5,000 cells의 세포들을 취하여온도 및 조도에 맞춘 각각의 EElenmeyeir fla&ks 에 접종하였다, 각 배양실험에서 실험조건을 제외한 나머지 배양조건들은 stock cultures와 동일하게 적용하였다*
배양실험들은 지수성장기를 유지한 2주간 진행하였으며, 세포의 계수는 haemocytometer를 이용하여 실시하였다. 성장률은 |i=(ln N2-ln NiMta-tJ 공식에 기초하여 산정하였으며, 이 식에서 N2와 N]은 각각 실험종료 및 실험개시 당시의 세포수들을 각각 나타내며, t2-t1 실험에 걸린 시간을 나타낸다.
저자들은 # 의한 수화 형성 시 호소내의 microcystins 농도 차이의 주된 원인으로 알려져 있는 다양한 환경조건에 대한 #의 종^특이적 반응에 대한 국내 균주들의 특성을 알아보기 위해 국내 호수에서 bloom을 형성한 Microcystis 3종을 분리하여 배양실험을 통한 온도 및 빛에 대한 반응특성을 조사하였다.
대상 데이터
2006년 8월에 수화가 발생한 영천댐과 안계댐으로부터3종의 Microcystis (M. aeruginosa YC, M. ichthyoblabe AK 및 M viridis AK)< 분리하였다(Fig. 1). 인접한 지역에 위치하고 있는 영천댐과 안계댐은 수로에 의해 서로 연결되어 있으며, 수화발생시 이들 두 댐의 남조류의 종구성은 매우 유사하였다이 등, 2008).
6 x 15 cm, 5 gm column (Waters, USA) 을 이용하여 21。~ 420nm 에서 PDA detector (Waters 960, USA)로 검출하였다. Microcystins 표준물질은 microcystin-RR, -YR 및 -LR (Waco, Japan)을 사용하였다.
Microcystis ichthyoblabe AK 또한 3종류의 microwstins 를 모두 생성하였으나 1SC에서는 micro- cystins가 생성되지 않았다. MicroocystimRR 및 -YR 타입들은 20~35。(3의 범위에서 생성되었고 microcystin-LR타입은 "C와 25P에서 생성되었으며, 생성된 세 가지 타입 모두 20P 에서 최고값을 나타낸 후 온도가 증가할수록 점차 감소하였다. Microcystis viridis AIK는 20~ 30℃ 에서 microcystin-RR 및 -YR을 생성하였으나, micro- cyKimLR의 생성은 검출한계농도 미만으로 확인되었으며, 15P와 30'C에서는 mierocystin이 생성되지 않았다.
Microcystis 3종(M, aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. vi- Kdis) 이 생성하는 microcystin 타입 (microcystin-RR, -YB,-LR) 및 이들의 구성비 또한 온도의 변화에 따라 각기 다른 양상을 나타내었다 (Fig. 2B). Microcystis aeruginosa YC 는 microcystin-RR, -YR 및 -LR을 모두 생성하였으나온도에 따라 microcystin 생성 타입의 뚜렷한 차이를 나타내었다 Mici*ocystin・YR 타입은 모든 실험 온도 조건에서 생성되었고, microcystin-RR 타입은 20~30℃ 범위에서 생성되었으며, miarocystimLR 타입은 20P에서만 생성되었다.
2B). Microcystis aeruginosa YC 는 microcystin-RR, -YR 및 -LR을 모두 생성하였으나온도에 따라 microcystin 생성 타입의 뚜렷한 차이를 나타내었다 Mici*ocystin・YR 타입은 모든 실험 온도 조건에서 생성되었고, microcystin-RR 타입은 20~30℃ 범위에서 생성되었으며, miarocystimLR 타입은 20P에서만 생성되었다. 모든 온도 범위에서 확인된 microcystin-YRe 1SC에서 최대값을 나타내었으며, 온도가 증가할수록 점차 감소하였다.
Microcystis aeruginosa YC의 성장률은 2(广C에서 급격하게 증가하였고, 온도가 증가할수록 지속적으로 증가하여 35C에서 최대 성장률을 나타내었다. 그러나, micro- cystins 생성은 20, C에서 최대값을 나타낸 후 온도가 증가할수록 급격 하게 감소하였다* Microcystis ichthyoblabe AK 성장률 또한 2(TC에서 급격한 성장을 나타낸 후 온도가 증가할수록 점차 증가하여 하0℃에서 최대 성장률을 보였으며, 20~35P 범위에서 유사한 성장률을 나타내었다 Microcystins 생성은 Af aeruginosa YC와 마찬가지로2(TC에서 최대값을 나타낸 후 온도가 중가할수록 점차 감소하였다, Microcystis viridis AK는 최대 성장률을 나타낸 3CTC까지 온도가 증가할수록 성장률이 지속적으로증가한 후 35℃에서 모든 세포들이 사멸하였다.
MicroocystimRR 및 -YR 타입들은 20~35。(3의 범위에서 생성되었고 microcystin-LR타입은 "C와 25P에서 생성되었으며, 생성된 세 가지 타입 모두 20P 에서 최고값을 나타낸 후 온도가 증가할수록 점차 감소하였다. Microcystis viridis AIK는 20~ 30℃ 에서 microcystin-RR 및 -YR을 생성하였으나, micro- cyKimLR의 생성은 검출한계농도 미만으로 확인되었으며, 15P와 30'C에서는 mierocystin이 생성되지 않았다. Miewcystin-LR 타입은 제한된 온도범위에서만 생성되는 양상을 보였다.
Microcystis viridis AIK는 20~ 30℃ 에서 microcystin-RR 및 -YR을 생성하였으나, micro- cyKimLR의 생성은 검출한계농도 미만으로 확인되었으며, 15P와 30'C에서는 mierocystin이 생성되지 않았다. Miewcystin-LR 타입은 제한된 온도범위에서만 생성되는 양상을 보였다.
Microcystis aeruginosa YC 는 microcystin-RR, -YR 및 -LR을 모두 생성하였으나온도에 따라 microcystin 생성 타입의 뚜렷한 차이를 나타내었다 Mici*ocystin・YR 타입은 모든 실험 온도 조건에서 생성되었고, microcystin-RR 타입은 20~30℃ 범위에서 생성되었으며, miarocystimLR 타입은 20P에서만 생성되었다. 모든 온도 범위에서 확인된 microcystin-YRe 1SC에서 최대값을 나타내었으며, 온도가 증가할수록 점차 감소하였다. Microcystis ichthyoblabe AK 또한 3종류의 microwstins 를 모두 생성하였으나 1SC에서는 micro- cystins가 생성되지 않았다.
viridis} 3종의 온도 및 조도에 대한 성장률과 microcystins 생성 특성 을 알아보기 위해 배양실험을 실시하였다. 성장률은 3종 모두 30℃ 이상에서 최고값을 나타내었으나 microcystins 은 20P에서 최대로 생성되었으며, 온도가 증가할수록microcystins 생성은 감소하였다. Microcystis aeruginosa 와 M.
viridise: 각각 120 μmol m-2 s-1, 70 μmol m'2 s-1, 그리고 35 gmol m-2 或의 광 조건에서 최대의 microcystins를 생성하였다. 온도와 조도에 대한 이들 3종의 microcystins 생성정도와 microcys-tins 타입은 종간에 뚜렷한 차이를 나타내는 종 특이성을 보였다.
이 번 연구에서, 3 종의 Microcystis (M. aeruginosa YC, M. ichthyoblabe AK, M. viridis AK)의 세포 내 microcys-tig 최대 농도는 모두 20P에서 확인되었으며, 최대 성장률은 30~35C 사이에서 관찰되었다. 이 결과는 micro- cystins 생성은 Microcystis 성장률과 일치하지 않고, 최적성장을 위한 온도 스트레스가 될 수 있는 최적 성장온도보다 낮은 온도 범위에서 최대값을 나타낸다고 하는 이전 연구결과와 유사하였으며 (Watanabe and Oishi, 1985; Sivonen, 1990; Rapala et al.
이번 연구에서 광 조건에 따른 micracystimRRe 생성은 실험에 이용된 3종의 Microcystis 종간에 뚜렷한 차이를 나타내었다. M.
조도 변화에 따른 3종의 Microcystis (M. aeruginosa, M, ichthyoblabe, M. viridis)^}- 생성하는 microcystin 타입 (#, -YR, -LR) 및 이들의 구성비도 종에 따라 각기 다른 양상을 나타내었다 (Fig. 3B). #aeruginosa YC 와 M.
후속연구
(1997) 과 Song et a/. (1998) 의 결과와 유사하였으나, M. aeruginosa YC 의 microcystins 생성은 이전 연구들과는 달리 온도와 조도가 모두 높은 조건에서 증가하였다, 이러한 결과는 microcystins 생성반응이 조도 및 온도조건에 대한 종 특이성뿐 아니라 종내 균주 특이성을 나타내는 것으로 판단되고, 온도 조건에 따른 조도의 영향을 분석하기 위한 추가적인 실험이 필요할 것으로 판단된다*
있음이 확인되었다. 우리나라 담수에서 빈번하게발생하고 있는 Microcystis bloom에 의한 독성 피해를 방지하기 위해서는 bloom을 형성하는 원인종의 정확한 동정 및 각 종의 다양한 환경조건에 대한 microcystin 생성 특성 규명을 위한 배양연구와 함께 지속적인 현장 연구도 병행되어야 할 것으로 판단된다.
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