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논문 상세정보

남해연안해역에서 분리한 유독와편모조류 Alexandrium tamarense와 Alexandrium catenella의 개체군 변화에 관한 생리.생태학적 연구 -I. 수온과 염분의 변화에 따른 성장 특성

Ecophysiological Studies on the Population Dynamics of Two Toxic Dinoflagellates Alexandrium tamarense and Alexandrium catenella Isolated from the Southern Coast of Korea -I. Effects of Temperature and Salinity on the Growth

초록

한국 남해연안해역에서 분리한 유독와편모조류 $Alexandrium$ $tamarense$$Alexandrium$ $catenella$의 성장에 영향을 미치는 수온과 염분의 특성을 실내 배양실험을 통해 살펴보았다. 수온은 10, 15, 20, 25, $30^{\circ}C$의 5단계, 염분은 10, 15, 20, 25, 30, 35 psu의 6단계를 조합한 총 30단계의 조건에서 성장속도 변화를 관찰하였다. 최대성장속도를 보이는 수온과 염분은 $A.$ $tamarense$에서 $15^{\circ}C$와 30 psu, $A.$ $catenella$에서 $25^{\circ}C$와 30 psu로 나타났다. 또한 최적성장조건은 $A.$ $tamarense$에서 $10-20^{\circ}C$, 25-35 psu이고, $A.$ $catenella$에서 $20-30^{\circ}C$, 25-35 psu였다. 얻어진 수온과 염분의 조건을 이용하여 중회귀분석에 의해 예측 모델식을 계산한 결과, $A.$ $tamarense$${\mu}=0.04+0.0193T-0.0339S-0.0005T^2+0.0021S^2+0.00073TS-0.000022T^3-0.000038S^3+0.00000086TS^2-0.0000255T^2S$이며, $A.$ $catenella$${\mu}=1.01-0.1288T-0.0778S+0.0067T^2+0.0038S^2+0.00204TS-0.0001T^3-0.000059S^3-0.0000131TS^2-0.0000392T^2S$로 나타났으며, 예측값과 실험값 사이에는 높은 상관관계를 보였다. 본 연구결과는 수온과 염분의 현장관측 값을 이용하여 성장속도를 추정할 수 있기 때문에, $A.$ $tamarense$$A.$ $catenella$의 개체군 확대를 이해하는데 도움이 될것으로 기대된다.

Abstract

Effects of temperature and salinity on the growth of the toxic dinoflagellate $Alexandrium$ $tamarense$ and $A.$ $catenella$ isolated from the southern coast of Korea were examined in the laboratory. Growth experiment was conducted under the following combinations of temperature and salinity; 10, 15, 20, 25 and $30^{\circ}C$, 10, 15, 20, 25, 30 and 35 psu at a constant irradiance of 300 ${\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$. Temperature and salinity conditions for maximum growth rate were indicated as follows: temperature $15^{\circ}C$ and salinity 30 psu (0.31 $d^{-1}$) in $A.$ $tamarense$, temperature $25^{\circ}C$ and salinity 30 psu (0.36 $d^{-1}$) in A. catenella. Temperature and salinity ranges for optimum growth condition of two species were $10{\sim}20^{\circ}C$, 25~35 psu and $120{\sim}30^{\circ}C$, 25~35 psu, respectively. The result of two-factor ANOVA indicated significant effects (P<0.001) of temperature and salinity on the growth rate, and two species were more effected by a temperature than a salinity on the growth. In addition, prediction equations were obtained through the multiple regressions of the specific growth rates as ${\mu}=0.04+0.0193T-0.0339S- 0.0005T^2+0.0021S^2+0.00073TS-0.000022T^3-0.000038S^3+0.00000086TS^2-0.0000255T^2S$ in $A.$ $tamarense$ and ${\mu}=1.01-0.1288T-0.0778S+0.0067T^2+0.0038S^2+0.00204TS-0.0001T^3-0.000059S^3-0.0000131TS^2-0.0000392T^2S$ in $A.$ $catenella$. Correlation coefficient between experimental values and simulated values was highly indicated. These results seem to provide information for understanding the spreading mechanism of $A.$ $tamarense$ and $A.$ $catenella$.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대표적인 PSP 원인종
우리나라에서 대표적인 PSP 원인종은 무엇인가?
Alexandrium tamarense (Lebor) Balech, A. catenella(Whedon et Kofoid) Balech 그리고 Gymnodinium catenatum(Graham)

우리나라에서 대표적인 PSP 원인종은 Alexandrium tamarense (Lebor) Balech, A. catenella(Whedon et Kofoid) Balech 그리고 Gymnodinium catenatum(Graham) 이지만, G. catenatum에 의한 패류 독화는 현재까지 보고가 없으며, 대부분이 A.

Alexandrium 속의 분류
Alexandrium 속의 분류가 어려운 이유는 무엇인가?
A. tamarense와 A. catenella는 형태학적으로 Alexandrium 속의 다른 종보다 유사하여 분류하기 매우어렵다

Alexandrium 속의 분류는 세포갑판(thecal plate)의 세부적인 관찰에 따르지만(Fukuyo[1985]), A. tamarense와 A. catenella는 형태학적으로 Alexandrium 속의 다른 종보다 유사하여 분류하기 매우어렵다(Taylor et al.[1995]; Kim et al.

마비성 패독
마비성 패독을 얼마만큼 섭취하게 되면 사망에 이르게 되는가?
약 14 mg(5,000~20,000 MU)

[1994]). 이 패독은 삭시톡신(saxitoxin)이라 불리는 신경성 독(neurotoxins)의 일종이며, 연령 및 신체조건에 따라 다르지만, 약 14 mg(5,000~20,000 MU)정도를 섭취하게 되면, 사망에 이를 수 있다(Genenah and Shimizu [1981]). 우리나라에서도 PSP에 의한 사망사고가 84년, 86년과 96년에 있었으며(Chang et al.

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참고문헌 (45)

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    인용 구절

    A. tamarense와 A. catenella의 개체군 변동을 파악하기 위한 두종의 생리학적 특성에 관한 연구는 박 등[2004]이 여러 가지 환경조건 하에서 A. tamarense 휴먼포자 발아율을 측정한 것과, 이 등[2005], 이 등[2006] 그리고 Lee et al.[2006]이 실내배양실험에서 A. tamarense 또는 A. catenella의 수온, 염분, 빛 등의 환경요인에 대한 성장 특성을 파악한 것이 전부이다.

  3. 오석진, 김창훈, 권형규, 양한섭, 2010, "2008년 한국 남해안에서 분리한 유해 와편모조류 Cocholodinium polykrikoides Margelef의 성장에 미치는 수온, 염분 그리고 광조건의 영향", 한국수산과학회지, Vol.43, 715-722. 

    인용 구절

    우리나라 주요 적조 종인 C. polykrikoides도 본 연구와 유사한 실험을 수행한 결과 각각 30.5%, 65.8%, 96.3%을 보고 하여, 성장은 수온과 염분의 상호작용이 중요하지만, 그 중에서도 염분에 대하여 크게 영향을 받는 것으로 나타났다(Kim et al.[2004]; 오 등[2010]). 최근 서해안에서 적조를 일으키는 Chattonella marina의 경우 본연구종과 유사하게 90.6%, 2.3%, 그리고 5.5%로 수온에 크게 의존하여 성장하는 것을 알 수 있다(노 등[2006]).

  4. 유종수, Fukuyo, Y., 2000, "국내에서 처음 발생한 유독 플랑크톤 Alexandrium tamarense 적조에 관하여", 한국해양환경공학회 2000년도 추계학술대회 논문집, 61-68. 
  5. 이창규, 이옥회, 이삼근, 2005, "한국연안에서 분리한 적조형성 미세조류 10종의 성장에 미치는 온도, 염분, 광도의 영향", 바다, Vol.10, 79-91. 

    인용 구절

    A. tamarense와 A. catenella의 개체군 변동을 파악하기 위한 두종의 생리학적 특성에 관한 연구는 박 등[2004]이 여러 가지 환경조건 하에서 A. tamarense 휴먼포자 발아율을 측정한 것과, 이 등[2005], 이 등[2006] 그리고 Lee et al.[2006]이 실내배양실험에서 A. tamarense 또는 A. catenella의 수온, 염분, 빛 등의 환경요인에 대한 성장 특성을 파악한 것이 전부이다.

    또한 우리나라 남해안 분리주의 경우 16~22 ℃, 30~35 psu(이 등[2005]) 그리고 진해만 분리주는 15 ℃, 30 psu(Lee et al.[2006])로 본 연구와 유사하였다.

  6. 이해옥, 이나운, Toshiya, K., 한명수, 2006, "진해만의 유독 플랑크톤 Alexandrium catenella의 성장특성", 한국환경생물학회지, Vol.27, 147-154. 

    인용 구절

    A. tamarense와 A. catenella의 개체군 변동을 파악하기 위한 두종의 생리학적 특성에 관한 연구는 박 등[2004]이 여러 가지 환경조건 하에서 A. tamarense 휴먼포자 발아율을 측정한 것과, 이 등[2005], 이 등[2006] 그리고 Lee et al.[2006]이 실내배양실험에서 A. tamarense 또는 A. catenella의 수온, 염분, 빛 등의 환경요인에 대한 성장 특성을 파악한 것이 전부이다.

  7. Adachi, M., Sako, Y. and Ishida, Y., 1996, "Analyses of Alexandrium (Dinophyceae) species using sequences of the 5.8S ribosomal DNA and internal transcribed spacer regions", J. Phycol., Vol.32, 424-432. 
  8. Anderson, D.M. and Wall, D., 1978, "Potential importance of benthic cysts of Gonyaulax tamarensis and G. excavata in initiating toxic dinoflagellate blooms", J. Phycol., Vol.14, 224-234. 

    인용 구절

    한편, 적조생물의 이상발생과 적조 발생 해역의 광역화는 생활사와 밀접한 관련이 있다(Anderson and Wall[1978]; Anderson et al.[1983]).

  9. Anderson, D.M. and Morel, F.M.M., 1979, "The seeding of two red tide blooms by the germination of benthic Gonyaulax tamarensis hypnocysts", Estuar. Coas. Mar. Sci., Vol.8, 279-293. 
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    인용 구절

    Cyst의 발아에는 여러 가지 환경요인이 영향을 주지만, 그 중 수온이 가장 큰 영향을 준다(Anderson[1980]; Dale[1983]). Anderson [1998]에 따르면 A. tamarense cyst는 5~21 ℃에서, Park[1999]는10~15 ℃에서 가장 높은 발아율을 보이며, 20~25 ℃에서는 발아가 관찰되지 않는다고 보고하였다.

  11. Anderson, D.M., Chisholm, S.W. and Watra, C.J., 1983, "Importance of life-cycle events in the population dynamics of Gonyaulax tamarensis", Mar. Biol., Vol.76, 179-189. 
  12. Anderson, D.M., 1998, "Physiology and bloom dynamics of toxic Alexandrium species, with emphasis on life cycle transition", In: Anderson, D.M., Cembella, A.D. and Hallegraeff, G.M. (eds), Physiological ecology of harmful algal blooms. Springer Verlag, Berlin, 29-48. 

    인용 구절

    Cyst의 발아에는 여러 가지 환경요인이 영향을 주지만, 그 중 수온이 가장 큰 영향을 준다(Anderson[1980]; Dale[1983]). Anderson [1998]에 따르면 A. tamarense cyst는 5~21 ℃에서, Park[1999]는10~15 ℃에서 가장 높은 발아율을 보이며, 20~25 ℃에서는 발아가 관찰되지 않는다고 보고하였다.

  13. Balech, E., 1995, "The Genus Alexandrium Halim (Dinoflagellate)", Sherkin Island Marine Station, Sherkin Island, 151pp. 

    인용 구절

    서론에서 언급한 것과 같이 A. tamarense와 A. catenella은 출현 시기 뿐만 아니라 형태학적으로 매우 유사하여, 두 종의 분류에 있어 많은 어려움이 있다(Balech[1995]; Taylor et al.[1995]).

  14. Chang, D.S., Shin, I.S., Pyeun, J.H. and Park, Y.H, 1987, "A study on paralytic shellfish poison of sea mussel, Mytilus edulis", Bull. Korean. Fish. Soc., Vol.20, 293-299. 

    인용 구절

    우리나라에서도 PSP에 의한 사망사고가 84년, 86년과 96년에 있었으며(Chang et al.[1987]; Lee et al.[1997]), 그 이후 이매패류에 의한 독화현상을 사전에 방지하는 차원에서 매년 4~5월에 굴과 홍합과 같은 이매패류의 채취 및 출하를 자제시켰고, 출하 직전 독성을 검사하여 생물의 생체내 독성이 기준치(80 µg/100 g)이상으로 검출되면 출하를 금지시켰다.

  15. Lee, C.K. and Lim, W.A., 2006, "Variation of Harmful Algal Blooms in Masan-Chinhae Bay", ScienceAsia, Vol.32, 51-56. 
  16. Dale, B., 1983, "Dinoflagellate resting cysts", In: Fryxell, G.A., Cambridge Univ. Press, Cambridge, 69-136. 

    인용 구절

    Cyst의 발아에는 여러 가지 환경요인이 영향을 주지만, 그 중 수온이 가장 큰 영향을 준다(Anderson[1980]; Dale[1983]). Anderson [1998]에 따르면 A. tamarense cyst는 5~21 ℃에서, Park[1999]는10~15 ℃에서 가장 높은 발아율을 보이며, 20~25 ℃에서는 발아가 관찰되지 않는다고 보고하였다.

  17. Fukuyo, Y., 1985, "Morphology of Protogonyaulax tamarensis (Lebour) Taylor and Protogonyaulax catenella (Whedon and Kofoid) Taylor form Japanese Coastal Waters", Bull. Mar. Sci., Vol.37, 529-537. 

    인용 구절

    Alexandrium 속의 분류는 세포갑판(thecal plate)의 세부적인 관찰에 따르지만(Fukuyo[1985]), A. tamarense와 A. catenella는 형태학적으로 Alexandrium 속의 다른 종보다 유사하여 분류하기 매우 어렵다(Taylor et al.[1995]; Kim et al.[2002]).

  18. Gallagher, J.C., 1982, "Physiological variation and electrophoretic banding patterns of genetically different seasonal populations of Skeletonema costatum (Bacillariophyceae)", J. Phycol., Vol.18, 148-162. 

    인용 구절

    하지만 Taiwan 분리주는 28 ℃(Su et al.[1993]), Canada의 동부연안 분리주는 15-23 psu(Prakash[1967])로 분리해역에 따라 동일종이라도 생리적인 특징이 차이가 있다는 것을 의미한다(Gallagher[1982]; Lee and Shim[1995]).

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    인용 구절

    마비성 패독(paralytic shellfish poisoning, PSP)의 문제는 1970년대에 온대해역으로 국한되었던 것이, 1990년대 이후부터 점차 광역화 되었으며(Hallegraeff[1993]), 대부분의 연안역에서 양식되는 이매패류에 발생하게 되었다(Shumway et al.[1994]).

  24. Han, M.S., Jeon, J.K. and Kim, Y.O., 1992, "Occurrence of dinoflagellate Alexandrium tamarense, a causative organism of paralytic shellfish poisoning in Chinhae Bay", J. Plankton Res., Vol.14, 1581-1592. 
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    인용 구절

    하지만 일본 Tanabe 만과 일본 Seto 내해의 퇴적물에서 분리한 cyst는 각각 20 ℃와 17.5 ℃에서 높은 발아율을 보였다(Takeuchi[1994]; Itakura and Yamagichi [2005]).

  27. Iwasaki, J., 1992, "Effect of temperature, salinity and pH on the growth of Alexandrium catenella, a paralytic shellfish poison producing dinoflagellate", Bull. FIsh. Exp. Stn. Ibaraki-ken, Vol.30, 93-100 (in Japanese). 
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  30. Kim, K.Y. and Kim, C.H., 2004, "A molecular phylogenetic study on Korean Alexandrium catenella and A. tamarense isolates (Dinophyceae) based on the partial LSU rDNA sequence data", J. Kor. Soc. Oceanogr., Vol.39, 163-171. 

    인용 구절

    우리나라 주요 적조 종인 C. polykrikoides도 본 연구와 유사한 실험을 수행한 결과 각각 30.5%, 65.8%, 96.3%을 보고 하여, 성장은 수온과 염분의 상호작용이 중요하지만, 그 중에서도 염분에 대하여 크게 영향을 받는 것으로 나타났다(Kim et al.[2004]; 오 등[2010]). 최근 서해안에서 적조를 일으키는 Chattonella marina의 경우 본연구종과 유사하게 90.6%, 2.3%, 그리고 5.5%로 수온에 크게 의존하여 성장하는 것을 알 수 있다(노 등[2006]).

  31. Kim, Y.O., Park, M.H. and Han, M.S., 2002, "Role of cyst germination in the bloom initiation of Alexandrium tamarense (Dinophyceae) in Masan Bay, Korea", Aquat. Microb. Ecol., Vol.29, 279-286. 

    인용 구절

    우리나라에서 대표적인 PSP 원인종은 Alexandrium tamarense(Lebor) Balech, A. catenella(Whedon et Kofoid) Balech 그리고 Gymnodinium catenatum(Graham) 이지만, G. catenatum에 의한 패류 독화는 현재까지 보고가 없으며, 대부분이 A. tamarense와 A.catenella가 원인종으로 보고되었다. 지금까지 1997년 4월 진동만에 한차례 A. tamarense 적조가 발생하였지만, 이 들 종은 우리나라 서해와 남해에 광범위하게 분포 하고 있는 것으로 확인되었다(Kim et al.[2002]; Kim and Kim[2004]).

  32. Hamasaki, K., Horie, M., Tokimrrsu, S., Toda, T. and Taguchi, S., 2001, "Variability in toxicity the dinoflagellate Alexandrium tamarense isolated from Hiroshima Bay, western Japan, as a reflection of changing environmental conditions", J. Plankton Res., Vol.23, 271-278. 

    인용 구절

    한편, 본 연구에서 도출된 결과를 우리나라와 가까운 일본해역의 분리주와 비교하면, 일본 Mikawa 만에서 분리한 A. tamarense 배양주는 최대성장속도를 보였던 수온과 염분이 15 ℃와 32 psu (Yamamoto et al.[1995]), 일본의 Hiroshima만 배양주의 경우는 수온 17 ℃, 염분 25 psu(Hamasaki et al.[2001]), 동 만에서 Yamamoto et al.[1997]는 15 ℃와 30 psu였다.

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    인용 구절

    하지만 Taiwan 분리주는 28 ℃(Su et al.[1993]), Canada의 동부연안 분리주는 15-23 psu(Prakash[1967])로 분리해역에 따라 동일종이라도 생리적인 특징이 차이가 있다는 것을 의미한다(Gallagher[1982]; Lee and Shim[1995]).

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    인용 구절

    최근에는 분자생물학적 측면에서 두 종의 분류가 시도 되고 있다(Adachi and Sako[1996]; Kim and Kim[2004]).

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    인용 구절

    하지만 Taiwan 분리주는 28 ℃(Su et al.[1993]), Canada의 동부연안 분리주는 15-23 psu(Prakash[1967])로 분리해역에 따라 동일종이라도 생리적인 특징이 차이가 있다는 것을 의미한다(Gallagher[1982]; Lee and Shim[1995]).

  42. Takeuchi, T., 1994, "The ecology of Alexandrium catenella, a toxic red tide dinoflagellate in Tanabe Bay, Wakyama Prefecture", Fish. Exp. Stn. Vol.2, 1-88(in Japanese with English abstract). 
  43. Taylor, F.J.R., Fukuyo, Y. and Larsen, J., 1995, "Taxonomy of harmful dinoflagellates", In: Hallegraeff, G.M., Anderson, A.D. and Cembella, A.D. (eds.), Manual on harmful marine microalgae, UNESCO, Paris, 283-317. 

    인용 구절

    Alexandrium 속의 분류는 세포갑판(thecal plate)의 세부적인 관찰에 따르지만(Fukuyo[1985]), A. tamarense와 A. catenella는 형태학적으로 Alexandrium 속의 다른 종보다 유사하여 분류하기 매우 어렵다(Taylor et al.[1995]; Kim et al.[2002]).

  44. Yamamoto, T., Yoshizu, Y. and Tarutani. K., 1995, "Effect of Temperature, Salinity and Irradiance on the Growth of Toxic Dinoflagellate Alexandrium tamarense isolated from Mikawa Bay, Japan", Jpn. J. Phycol., Vol.43, 91-98. 

    인용 구절

    한편, 본 연구에서 도출된 결과를 우리나라와 가까운 일본해역의 분리주와 비교하면, 일본 Mikawa 만에서 분리한 A. tamarense 배양주는 최대성장속도를 보였던 수온과 염분이 15 ℃와 32 psu (Yamamoto et al.[1995]), 일본의 Hiroshima만 배양주의 경우는 수온 17 ℃, 염분 25 psu(Hamasaki et al.[2001]), 동 만에서 Yamamoto et al.[1997]는 15 ℃와 30 psu였다.

  45. Yamamoto, T. and Tarutani, K., 1997, "Effects of temperature, salinity and irradiance on the growth of toxic dinoflagellate Alexandrium tamarense isolated from Hiroshima Bay, Japan", Jpn. J. Phycol., Vol.45, 95-101 (in Japanese with English abstract). 

이 논문을 인용한 문헌 (3)

  1. 권형규, 박지아, 양한섭, 오석진 2013. "유독와편모조류 Alexandrium tamarense와 Alexandrium catenella의 성장에 미치는 조도의 영향" Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, 22(12): 1571~1577 
  2. 권형규, 박지아, 양한섭, 오석진 2013. "용존태 무기질소 제한 하에서 유독와편모조류 Alexandrium tamarense와 Alexandium catenella의 생존과 우점화 전략" 한국해양환경ㆍ에너지학회지 = Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy, 16(1): 25~35 
  3. 권형규, 오석진 2014. "무각 와편모조류 Akashiwo sanguinea의 수온, 염분 그리고 광 조건에 따른 생장반응과 그에 따른 종 천이의 이점" 海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, 20(1): 1~10 

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