[논문]저서미세조류 4종(Achnanthes sp., Amphora sp., Navicula sp. 그리고 Nitzschia sp.)의 성장에 영향을 미치는 부착기질 크기의 영향

권형규; 양한섭; 유영문; 오석진

doi:10.5322/jes.2012.21.1.105

저서미세조류 4종(Achnanthes sp., Amphora sp., Navicula sp. 그리고 Nitzschia sp.)의 성장에 영향을 미치는 부착기질 크기의 영향
Effects of Substrate Size on the Growth of 4 Microphytobenthos Species (Achnanthes sp., Amphora sp., Navicula sp. and Nitzschia sp.) 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.21 no.1, 2012년, pp.105 - 111

권형규 (부경대학교 해양학과) , 양한섭 (부경대학교 해양학과) , 유영문 (부경대학교 LED-해양 융합기술 연구센터) , 오석진 (부경대학교 해양학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The effects of substrate size on the growth of microphytobenthos Achnanthes sp., Amphora sp., Navicula sp. and Nitzschia sp. were examined using glass beads in order for phytoremediation in the benthic layer of coastal waters. The glass beads used in this study were 0.09~0.15 mm (G.B 1), 0.25~0.50 mm (G.B 2), 0.75~1.00 mm (G.B 3) and 1.25~1.65 mm (G.B 4). No addition of glass bead used as control. The specific growth rate and maximum cell density of four microphytobenthos species were increasing with decreasing size of glass beads. Moreover, the control experiment without added attachment substrates showed the lowest specific growth rate and maximum cell density. Therefore, the suitable attachment substrates for mass culture of microphytobenthos seems to be important in order for phytoremediation using microphytobenthos.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 식물환경복원의 기법으로 오염된 퇴적물을 개선하기 위한 목적으로 저서미세조류의 대량배양시 배양효율을 높이기 위해 저서미세조류의 성장에 영향을 미치는 부착기질의 영향을 실내실험을 통해서 살펴보았다. 실험에 이용된 glass bead의 크기는 총 4단계로 0.
그래서 저서미세조류의 성장은 빛, 수온과 영양염 농도 등의 물리·화학적 요인도 중요하게 작용하지만, 서식환경이 퇴적층으로 제한되기 때문에 퇴적물과 같은 기질의 특성에도 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Cahoon 등, 1999; Cartaxana 등, 2006; Davis와 McIntire, 1983; Perkins 등, 2003; Suzuki와 Yamamoto, 2005). 본 연구는 오염된 퇴적물을 개선할 목적으로 저서미세조류의 대량 배양시 배양효율을 높이기 위해 남해 수정만에서 우점하고 있는 4종의 저서미세조류의 성장에 미치는 부착기질의 영향을 실내실험을 통해서 살펴보고, 부착기질의 중요성을 고찰하였다.

제안 방법

그리고 대조구에는 glass bead를 첨가하지 않았다. 모든 실험구와 대조구에 5 ml씩 배양액을 첨가하였으며, 각각의 세포는 전 배양의 대수성장기(exponential phase) 후기세포를 이용하여 최종세포밀도가 약 100 cells/ml가 되도록 조절하였다. 모든 실험은 triplication을 원칙으로 하였으며, 이 중 하나의 실험구가 다른 실험구에 비해 성장속도가 현격한 차이를 보일 경우, 이를 제외하고 평균값을 계산하였다.
배양온도와 염분조건은 현장수온과 염분에 상응하는 조건(20℃, 30 psu)으로, 광량은 약 100 μmol/m2/s(12L : 12D; cool-white fluorescent lamp)에서 실시하였다.
분리된 세포는 여과해수(0.22 ㎛ pore size, Millipore GSWP)에 4~5회 세척 후 배양튜브(TB-2800, Japan)에 이식하였으며, 실험용 배지는 남해 욕지도 해역의 해수를 바탕으로 한 f/2-Si(Guillard와 Ryther, 1962)배지로, selenium(H2SeO3)의 최종농도가 0.001 μM이 되게 첨가하였다(Doblin 등, 1999).
본 연구에서 사용한 부착기질은 정밀 공업용으로 사용하는 glass bead(SiLibeads Type S, SiLi, Germany)로 형광광도계에서 직접 측정이 가능한 배양튜브(10×100 mm)에 서로 다른 직경을 가진 glass bead를 첨가하였다. 이 때 첨가한 glass bead의 직경은 총 4종류의 시판품을 사용하였으며(G.B 1: 0.09～0.15 mm, G.B 2: 0.25～0.50 mm, G.B 3: 0.75～1.00 mm, G.B 4: 1.25～1.65 mm), glass bead는 바닥에서 5 mm 정도가 되도록 첨가하였다. 그리고 대조구에는 glass bead를 첨가하지 않았다.
저서미세조류의 부착기질에 따른 성장속도는 현미경을 이용한 직접 검경이 아닌 in vivo chlorophyll 형광값과 세포수의 관계로 평가하였다. 측정은 안정한 형광값을 얻기 위해서 약 5분 동안 암조건에서 방치한 후 측정하였으며(Brand 등, 1981), 현미경을 통해서 계수한 세포수를 이용하여 세포밀도와 형광값의 상관관계를 알아보았다.
저서미세조류의 부착기질에 따른 성장속도는 현미경을 이용한 직접 검경이 아닌 in vivo chlorophyll 형광값과 세포수의 관계로 평가하였다. 측정은 안정한 형광값을 얻기 위해서 약 5분 동안 암조건에서 방치한 후 측정하였으며(Brand 등, 1981), 현미경을 통해서 계수한 세포수를 이용하여 세포밀도와 형광값의 상관관계를 알아보았다. 그 결과 세포밀도와 형광값 사이에는 Fig.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 부착기질은 정밀 공업용으로 사용하는 glass bead(SiLibeads Type S, SiLi, Germany)로 형광광도계에서 직접 측정이 가능한 배양튜브(10×100 mm)에 서로 다른 직경을 가진 glass bead를 첨가하였다.
본 연구는 식물환경복원의 기법으로 오염된 퇴적물을 개선하기 위한 목적으로 저서미세조류의 대량배양시 배양효율을 높이기 위해 저서미세조류의 성장에 영향을 미치는 부착기질의 영향을 실내실험을 통해서 살펴보았다. 실험에 이용된 glass bead의 크기는 총 4단계로 0.09～0.15 mm(G.B 1), 0.25～0.50 mm(G.B 2), 0.75～1.00 mm(G.B 3) 그리고 1.25～1.65 mm(G.B 4)이며, glass bead를 첨가하지 않은 대조구도 설정하였다. 저서미세조류 Achnanthes sp.

데이터처리

모든 실험구와 대조구에 5 ml씩 배양액을 첨가하였으며, 각각의 세포는 전 배양의 대수성장기(exponential phase) 후기세포를 이용하여 최종세포밀도가 약 100 cells/ml가 되도록 조절하였다. 모든 실험은 triplication을 원칙으로 하였으며, 이 중 하나의 실험구가 다른 실험구에 비해 성장속도가 현격한 차이를 보일 경우, 이를 제외하고 평균값을 계산하였다. 성장속도는 대수성장(exponential growth)을 보이는 기간 동안의 형광값을 이용하여 다음 식 (1)에 의해 계산하였다.

성능/효과

4종의 저서미세조류는 glass bead 크기에 따라 성장 속도의 뚜렷한 차이를 보였으며, 그 경향은 glass bead의 크기가 작아질수록 성장속도가 증가하였다(Table 1, Fig. 2). 일원분산분석(one-way ANOVA) 결과, 0.
는 glass bead의 크기가 작아질수록 성장속도가 증가하였으며, 최대세포밀도 역시 증가하였다. 그리고 glass bead를 첨가하지 않은 대조구에서 가장 낮은 성장속도와 최대세포밀도를 보였다. 일반적으로 미세조류의 성장에는 빛, 수온, 염분, 영양염과 같은 물리·화학적 요인이 복합적으로 작용하는 것으로 알려져 있으며, 서식환경이 퇴적층으로 제한되는 저서미세조류는 이러한 요인이외에도 부착기질의 크기 및 유무도 중요한 요인으로 작용할 것으로 보인다.
001% 수준내에서 4종의 성장속도는 glass bead의 크기에 대해 유의한 차이가 있는 것으로 나타나 glass bead의 크기에 따라 성장속도가 달라짐을 알 수 있었다(Table 2). 그리고 최대세포밀도 역시 glass bead의 크기에 따라 큰 차이를 보였으며, glass bead의 크기가 작아질수록 최대세포밀도가 증가하였다(Table 1, Fig. 2).
오 등(2009)은 포복활주형 미세조류를 오염된 퇴적물의 정화 목적으로 살포하여 성장하더라도 2차적인 유기물 오염의 진행보다는 퇴적물로부터 쉽게 탈락되기 때문에 상위 포식자의 중요한 먹이원으로 작용하여 궁극적으로 해역의 생산성 향상에 기여할 것으로 가정하였다. 본 연구의 결과는 저서미세조류의 성장에 부착기질의 유무 및 크기가 상당히 중요하다는 것을 시사하였다. 앞으로 생물복원을 위한 저서미세조류의 대량배양 및 활용을 위해서 수온 및 영양염 농도과 같은 환경의 변화에 따른 부착기질의 선택 및 친환경적인 부착기질의 재료의 탐색에 대한 심도있는 연구결과가 필요할 것으로 생각한다.
2). 일원분산분석(one-way ANOVA) 결과, 0.001% 수준내에서 4종의 성장속도는 glass bead의 크기에 대해 유의한 차이가 있는 것으로 나타나 glass bead의 크기에 따라 성장속도가 달라짐을 알 수 있었다(Table 2). 그리고 최대세포밀도 역시 glass bead의 크기에 따라 큰 차이를 보였으며, glass bead의 크기가 작아질수록 최대세포밀도가 증가하였다(Table 1, Fig.

후속연구

또한 EPS는 퇴적물 표층에 바이오필름을 형성함으로써 천해생태계의 중요한 유기물 공급원이 되기도 한다(De Jonge와 van Beuselom, 1992; Shaffer와 Sullivan, 1988). 따라서 EPS의 분비능력은 부착능력을 좌우하는 것이기에 종 특이성이 있는 것으로 보이며, 향후 EPS 분비와 입자간의 상호관계를 파악할 필요성이 있을 것이다.
본 연구의 결과는 저서미세조류의 성장에 부착기질의 유무 및 크기가 상당히 중요하다는 것을 시사하였다. 앞으로 생물복원을 위한 저서미세조류의 대량배양 및 활용을 위해서 수온 및 영양염 농도과 같은 환경의 변화에 따른 부착기질의 선택 및 친환경적인 부착기질의 재료의 탐색에 대한 심도있는 연구결과가 필요할 것으로 생각한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저서미세조류의 성장은 어떤 물리,화학적 요인에 중요하게 작용하는가?	한편, 저서미세조류는 광합성을 하기 때문에 퇴적물 내에서 빛 투과 한계점인 표층 약 2～4 mm 상층부에서 주로 서식하나(Colijn, 1982; MacIntyre와 Cullen, 1995), 운동성을 가진 미세조류는 활발한 수직이동(migration) 등에 의해 10 cm 이하의 깊이에서도 존재한다(Méléder 등, 2005; Montani 등, 2003). 그래서 저서미세조류의 성장은 빛, 수온과 영양염 농도 등의 물리·화학적 요인도 중요하게 작용하지만, 서식환경이 퇴적층으로 제한되기 때문에 퇴적물과 같은 기질의 특성에도 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Cahoon 등, 1999; Cartaxana 등, 2006; Davis와 McIntire, 1983; Perkins 등, 2003; Suzuki와 Yamamoto, 2005). 본 연구는 오염된 퇴적물을 개선할 목적으로 저서미세조류의 대량 배양시 배양효율을 높이기 위해 남해 수정만에서 우점하고 있는 4종의 저서미세조류의 성장에 미치는 부착기질의 영향을 실내실험을 통해서 살펴보고, 부착기질의 중요성을 고찰하였다.
	연안해역은 무엇으로 인해 다량의 유기물 퇴적이 이루어지고 있는가?	연안해역은 생활하수, 산업폐수 및 다양한 양식활동에 의한 자가오염의 증가로 다량의 유기물 퇴적이 이루어지고 있다. 퇴적된 유기물은 호기성 분해로 빈산소 또는 무산소 수괴를 형성하기도 하며, 혐기성 분해로 인한 유해가스는 저층 생태계의 파괴를 가속화시킨다.
	본 연구에서 형광광도계에서 직접 측정이 가능한 배양튜브에 서로 다른 직경을 가진 glass bead를 첨가하였는데 이 때 첨가한 glass bead의 직경은 얼마인가?	본 연구에서 사용한 부착기질은 정밀 공업용으로 사용하는 glass bead(SiLibeads Type S, SiLi, Germany)로 형광광도계에서 직접 측정이 가능한 배양튜브(10×100 mm)에 서로 다른 직경을 가진 glass bead를 첨가하였다. 이 때 첨가한 glass bead의 직경은 총 4종류의 시판품을 사용하였으며(G.B 1: 0.09～0.15 mm, G.B 2: 0.25～0.50 mm, G.B 3: 0.75～1.00 mm, G.B 4: 1.25～1.65 mm), glass bead는 바닥에서 5 mm 정도가 되도록 첨가하였다. 그리고 대조구에는 glass bead를 첨가하지 않았다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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