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문제 정의
- 용존산소가 높은 시기에는 바이러스 개체수가 낮게 나타났다. 본 연구는 바이러스에 의한 해양 환경요인의 변동에 관한 이해를 증진시킬 수 있을 것이다.
- 본 연구는 해양바이러스 생물학에 대한 기초연구로써 수행되었다. 우리는 광양만에서의 해양바이러스와 박테리아 및 엽록소 a의 계절적 변이와 상관관계에 관한 연구를 수행한 바 있다[17].
제안 방법
- A, 광양만 해수 시료, 바이러스(삼각형) 및 박테리아(화살표); B, 0.02 μm로 여과된 증류수의 형광현미경 사진(대조구).
- 광양만 채집 정점 그룹에서의 해양바이러스 개체수의 계절적 분포를 분석하였다(그림 4). 세 그룹에서의 해양 바이러스 개체수는 여름에 많고, 겨울에 적은 경향을 보였다.
- 광양만에서 채집된 해수시료를 농축하고, 투과전자현미경을 이용하여 형태학적 분석을 수행하였다(그림 3). 분석결과 광양만에 다양한 형태의 해양바이러스가 존재하는 것이 확인되었으며, 크기는 직경이 약 100-200 nm 로 측정되었다.
- 광양만에서 해양바이러스를 분리하여 형태를 관찰하고, 바이러스 개체수와 물리화학적 환경요인의 계절적 변동을 분석하였다. 광양만에 존재하는 대부분의 해양바이러스는 박테리오파지형을 가지고 있었다.
- 해양바이러스와 무기영양염류 및 환경조건과의 연관 관계를 분석하기 위해, 광양만 그룹 1에서의 물리 및 화학적 요인을 분석하였다. 광양만에서의 질소원 및 인산원의 계절적 변이를 분석하기 위하여 총무기질소(total inorganic nitrogen, TIN)와 인산(O-P)의 농도를 측정하였다(그림 5). TIN 측정을 위해서 NO3, NO2 및 NH4의 농도를 Parsons’ 방법[20]으로 측정하고, 합계를 구하였다.
- 본 연구에서는 투과전자현미경과 형광현미경을 이용하여 해양바이러스의 형태를 관찰하고, 분포도 조사를 하였다. 또한 바이러스의 감염 및 용균 활동에 의해 생성되거나, 인간활동에 의해 변화될 수 있는 영양염 및 pH, 수온, 염도, 용존산소 등과 같은 물리화학적 외부환경과의 연관관계를 분석하여 해양바이러스의 생태계에서의 역할을 검토하였다.
- 2)을 이용하여 바이러스를 직접계수하였다. 바이러스 개체수의 정확한 측정을 위하여 최소 400개체 이상의 바이러스를 3번 이상 직접계수하여 분석하였다.
- 염색된 시료를 carbon-stabilized Formvar-coated 200-mesh copper grids (FCF200-Cu, Electron Microscopy Sciences)로 옮겼다. 바이러스 형태는 투과전자현미경 (LEO906E, Carl Zeiss Inc.)으로 80 kV에서 40,000-80,000배 확대하여 관찰하였다.
- 우리는 광양만에서의 해양바이러스와 박테리아 및 엽록소 a의 계절적 변이와 상관관계에 관한 연구를 수행한 바 있다[17]. 본 연구에서는 투과전자현미경과 형광현미경을 이용하여 해양바이러스의 형태를 관찰하고, 분포도 조사를 하였다. 또한 바이러스의 감염 및 용균 활동에 의해 생성되거나, 인간활동에 의해 변화될 수 있는 영양염 및 pH, 수온, 염도, 용존산소 등과 같은 물리화학적 외부환경과의 연관관계를 분석하여 해양바이러스의 생태계에서의 역할을 검토하였다.
- ) 형광현미경으로 blue excitation 하에서 ×100 대물렌즈를 통해 관찰되었다. 사진 분석을 위해서, 컴퓨터소프트웨어로 작동하는 MC-200 카메라모듈(Carl Zeiss Co.)을 현미경상에 장착하고, Kodak Supra 400 필름(ASA 400)으로 촬영하였다. 현상 및 인화한 사진(Fig.
- 수온과 염도는 seabird CTD를 이용하여 측정하였다. 해수의 pH는 해수 100 mL당 10 mL의 0.
- 여과지를 슬라이드 글라스에 올린 뒤, 희석된 SYBR Gold 용액 100 μL를 여과지에 처리하고, 15분 동안 실온에서 빛이 차단된 상태로 염색을 실시하였다.
- 우리는 지난 논문[17]에서 광양만 해양바이러스의 개체수는 해양박테리아 및 식물플랑크톤 개체수와 상관관계가 있음을 보고한 바 있다. 이 연구에서 우리는 광양만 에 존재하는 해양바이러스의 형태학적 연구를 수행하였으며, 해양바이러스와 영양염(질소 및 인산원) 및 환경요인(pH, 수온, 염도 및 용존산소)의 계절적 변동을 비교하여 계절적 변동을 분석하였다(그림 7). 연구결과 바이러스 개체수가 감소함에 따라 질소원 및 인산원의 농도가 감소되고, 용존산소의 농도가 높을 때 바이러스의 개체수가 낮게 유지되는 경향이 관찰되었다.
- 바이러스 개체수는 8월에 가장 많았으며, 12월에 가장 적었다. 질소원 및 인산원의 농도는 바이러스 개체수 변동과 2달의 시간 차를 두고 변동하였다. 용존산소가 높은 시기에는 바이러스 개체수가 낮게 나타났다.
- 채수한 시료 중 500 mL을 GF/F 여과지(구경 0.45 μm, Whatman Co.)로 여과하였으며, 50 mL씩 두 개의 튜브에 나누어 분주하고, 0.02 μm 필터로 여과된 2 % 포르말린에 즉시 고정한 후 시료가 담긴 튜브를 4 ℃에 보관하였다.
- 최적 조건의 염색을 위해서, SYBR Gold(Molecular Probes Co.) 원액 10 μL를 여과(0.02 μm)된 멸균수 3,990 μL를 첨가 하여 희석시켰다.
- 해양바이러스와 무기영양염류 및 환경조건과의 연관 관계를 분석하기 위해, 광양만 그룹 1에서의 물리 및 화학적 요인을 분석하였다. 광양만에서의 질소원 및 인산원의 계절적 변이를 분석하기 위하여 총무기질소(total inorganic nitrogen, TIN)와 인산(O-P)의 농도를 측정하였다(그림 5).
- 현상 및 인화한 사진(Fig. 2)을 이용하여 바이러스를 직접계수하였다.
대상 데이터
- 준비된 슬라이드 시료는 Axioplan2(Carl Zeiss Co.) 형광현미경으로 blue excitation 하에서 ×100 대물렌즈를 통해 관찰되었다.
- 해수시료는 광양만 15개 정점(그림 1)의 각 깊이에서 5 L씩 2001년 8월부터 2002년 6월까지 두 달 간격으로 채수하였다. 채수한 시료 중 500 mL을 GF/F 여과지(구경 0.
이론/모형
- TIN 측정을 위해서 NO3, NO2 및 NH4의 농도를 Parsons’ 방법[20]으로 측정하고, 합계를 구하였다.
- 광양만에서의 해양바이러스의 개체수는 형광현미경을 이용한 직접계수법으로 측정하였다. 세 개의 그룹으로 나누어진 광양만에서의 바이러스 개체수는 평균 1.
- ) 로 측정하였다. 용존산소 농도는 DO meter(60-58 YSI, Southern Aquaculture Supply Inc.)로 측정하였고, 무기 질소(NH4+ , NO3 및 NO2)와 인산은 Parson의 방법[22]에 따 라 flow injection analyzer(Quickchem 8000, LACHAT Instruments)을 사용하여 분석하였다. 모든 분석은 3번 이상 실시하였으며, 평균값을 분석 결과로 제시하였다.
- 해양바이러스 시료의 염색은 수정된 SYBR Green I을 사용하는 염색법[19]인 SYBR-Gold 방법[20]에 따라 수행하였다. 해수 시료 5 mL을 0.
성능/효과
- 묘도 안쪽에 위치하고 있는 그룹 1의 바이러스 평균값은 2.93×108 ml-1로 측정되어 그룹 2(1.25×108 ml-1)와 그룹 3(1.51×108 ml-1)에 비해 바이러스 개체수가 각각 2.34배 및 1.94배 높은 것으로 분석되었다(표 1).
- 그룹 2와 3지역의 해양바이러스 개체수는 6월과 8 월에 높고, 10월부터 다음해 4월까지 낮은 값을 유지하였다. 반면 그룹 1에서의 해양바이러스 개체수는 10월부터 감소하여 2월까지 낮은 값을 유지하였으며, 4월부터 증가하는 경향을 보였다.
- 광양만에서 채집된 해수시료를 농축하고, 투과전자현미경을 이용하여 형태학적 분석을 수행하였다(그림 3). 분석결과 광양만에 다양한 형태의 해양바이러스가 존재하는 것이 확인되었으며, 크기는 직경이 약 100-200 nm 로 측정되었다. 대부분의 해양바이러스는 박테리오파지 (bacteriophage) 유사 형태를 가지고 있었으며(그림 3A, C and D), 일부의 해양바이러스는 남조류인 Ectocapus siliculosus를 감염시키는 EsV[23]와 유사한 형태를 가지고 있었다(그림 3B).
- 세 개의 그룹으로 나누어진 광양만에서의 바이러스 개체수는 평균 1.90×108 ml-1으로 측정되어 매우 풍부한 것으로 나타났다(표 1).
- 광양만 채집 정점 그룹에서의 해양바이러스 개체수의 계절적 분포를 분석하였다(그림 4). 세 그룹에서의 해양 바이러스 개체수는 여름에 많고, 겨울에 적은 경향을 보였다. 그룹 2와 3지역의 해양바이러스 개체수는 6월과 8 월에 높고, 10월부터 다음해 4월까지 낮은 값을 유지하였다.
- 이 연구에서 우리는 광양만 에 존재하는 해양바이러스의 형태학적 연구를 수행하였으며, 해양바이러스와 영양염(질소 및 인산원) 및 환경요인(pH, 수온, 염도 및 용존산소)의 계절적 변동을 비교하여 계절적 변동을 분석하였다(그림 7). 연구결과 바이러스 개체수가 감소함에 따라 질소원 및 인산원의 농도가 감소되고, 용존산소의 농도가 높을 때 바이러스의 개체수가 낮게 유지되는 경향이 관찰되었다.
- 숙주세포가 사멸되면 해양 환경에서의 질소원과 인산원의 농도가 증가하게 된다 [25,26]. 우리의 연구결과는 그림 7에서와 같이 바이러스 개체수와 질소원 및 인산원의 농도는 2개월 시간차를 두고 같은 경향을 보였는데, 나타난 2개월의 시간차는 바이러스 개체수가 가장 높은 8월 이후 생성된, 미생물 분해물인 질소원 및 인산원으로 전환되는데 필요한 시간인 것으로 추측된다. 특히 광양만 그룹 1 지역의 용존산소가 높은 시기인 12월-4월 시기에 해양바이러스의 개체수는 낮은 경향을 보였는데, 이러한 결과는 호기성 환경이 바이러스의 생존에 악영향을 미친다고 하는 보고[27,28]와 일치하는 결과를 보였다.
후속연구
- 그러나 해양바이러스의 형태에 대한 연구보고가 거의 없어서 정확한 형태적 분석을 하는 것은 어려웠다. 따라서 보다 정확한 분류 및 동정을 위해서 추가적인 분석 연구가 필요하다고 사료된다.
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