• 제목/요약/키워드: 살조물질

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적조생물 살조세균 탐색 -IV. 살조세균 Micrococcus sp. LG-5가 생산하는 살조물질의 특성과 해양생물에 미치는 영향- (Isolation of Marine Bacteria Killing Red Tide Microalgae -IV. Characteristics of Algicidal Substances, Produced from Micrococcus sp. LG-5 and the Effects on Marine Organisms-)

  • 정성윤;박영태;김무찬;최석철;성희경;김재영;김태운;이원재
    • 한국수산과학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.339-347
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    • 2000
  • 적조생물을 살조시키는 해양세균 Microcorcus sp. LG-5가 생산하는 세포외 분비 살조물질의 최적 생성조건, 살조물질의 특성과 한외여과 분획별 살조활성 및 해양생물에 미치는 영향을 조사함으로서 자연생태 조화형, 환경 친화적 적조방제 기술개발의 기초 자료를 제공하고자 연구한 결과를 요약하면 다음과 같다. Micrococcus sp. LG-5의 살조물질 생성 최적온도는 $20{\~}30^{\circ}C$로 살조활성이 $100{\%}$였으며, 살조물질 생성 최적 pH는 7.0, 최저 염농도는 $3.0{\%}$였다. 또한 세포외 분비 살조물질의 $IC_(50)$ 값은 $0.482{\%}$였다. 세포외 분비 살조물질의 열 안정성을 실험한 결과, 열처리한 배양여과액 $1{\%}$ 첨가시 12시간 후에 $31.4{\%}$, 24시간 후 $79.7{\%}$, 36시간 후 $94.6{\%}$의 살조활성을 보였고 $5{\%}, 10{\%}$의 경우 각자 36시간, 24시간 후에 $100{\%}$ 살조되었으며, 열처리하지 않은 배양여과액을 넣었을 때와 비교해볼 때 살조력에 유의한 차이는 없었다. 이와 같이 Micrococcus sp. LG-5가 생산, 분비하는 살조물질은 열에 안정한 내열성 물질로 판단된다. 또한 대사산물의 pH 안정성은 $pH 6.0{\~}8.0$에서 거의 $100{\%}$의 살조활성을 보였으며 $pH 5.0{\~}10.0$에서 살조활성이 $85{\%}$ 이상으로 나타나 살조물질은 약산성과 알카리에서 살조활성이 안정하였다. 또한 한외여과의 결과, 분자량 $>10,000, 10,000{\~}1,000, <1,000$의 3개의 분획 모두 살조활성이 있었으며, 각 분획 모두 열에 대단히 안정하였다. 각 분획별 $IC_(50)$ 값은 분자량 1,000 이상에서 강한 살조활성이 나타났으며 분자량 1,000 이하에서는 상대적으로 낮은 살조활성을 보였다. Micrococcus sp. LG-5가 해양세균에 미치는 영향은 E. faecalis, E. coli, K. pneumoniae 및 V. alginolyticus에 대해서는 항균력을 보였으나, P. aeruginosa, P. fluorescens, S. typhi, S. aureus, V. cholerae 및 V parahaemolyticus에 대해서는 전혀 항균력을 보이지 않았다. 그리고 적조생물에 미치는 영향은 A. tamarense, E. gymnastica, G. catenatum, G. niikimotoi, G. sanguineum, G. impudicum, H. triquetra, H akashiwo, P. micans와 Pyramimonas sp.에 대해서는 살조활성을 보였으나 Chlamydomonas sp., C. closterium, P. mininum, P. triestimum, Pseudonitzschia sp.와 S. trochoidea에 대해서는 살조활성을 보이지 않았다. 즉, 적조생물에 따라 살조활성이 다양하게 나타나 종 특이성이 낮았다. 먹이생물에 미치는 영향은 1 galbana를 제외하고 실험한 모든 먹이생물에 별다른 영향이 없거나 오히려 성장을 촉진시켰고, 또한 살조세균 배양여과액을 넙치 사육수에 $10{\%}$까지 투여하였을 때 양식 넙치에 미치는 유해한 생리학적 영향은 없었다. 이상의 연구 결과 살조세균 Micrococcus sp. LG-5의 배양여과액은 조사된 적조생물을 제외한 해양세균, 치${\cdot}$자어의 먹이생물 및 양식 넙치에 유해한 영향은 미치지 않을 것으로 판단된다.

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적조생물 살조세균 탐색 -III. 유해성 적조생물 Cochlodinium polykrikoides에 대한 Micrococcus sp. LG-5의 살조 효과- (Isolation of Marine Bacteria Killing Red Tide Microalgae -III. Algicidal Effects of Marine Bacterium, Micrococcus sp. LG-5 against the Harmful Dinoflagellate, Cochlodinium polykrikoides-)

  • 정성윤;박영태;이원재
    • 한국수산과학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.331-338
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    • 2000
  • 최근 남해안 적조의 주요 원인생물인 C. polykrikoides를 살조 시키는 해양세균을 마산만의 적조발생 해역에서 분리, 동정하고 살조범위를 조사하였다. 분리 균주 중 살조활성이 우수한 Micrococcus sp. LG-5의 성장 특성과 살조효과에 대해 조사하여 해양 미생물을 이용한 자연생태 조화형, 환경 친화적 적조방제 기술 개발의 기초 자료를 제공하고자 연구한 결과를 요약하면 다음과 같다. 살조세균 Micrococcus sp. LG-5의 최적 성장조건은 $25^{\circ}C, NaCl 3.0{\%}, pH 7.0$이었으며, C. polykrikoides ($1.2{\times}10^4 cells/ml$)에 대한 Micrococcus sp. LG-5의 성장단계에 따른 배양여과액의 살조활성은 대수증식기 후기 및 정지기에 강하였다 대수증식기에는 C. polyklikoides를 $100{\%}$, 정지기에는 $82{\~}92{\%}$, 대수증식기 중기에는 $40{\~}80{\%}$, 유도기에는 $5{\%}$ 이하의 살조활성을 보여 Micrococcus sp. LG-5는 유도기를 거쳐 대수증식기에 살조물질을 활발히 생산하는 것으로 밝혀졌다. 또한 $0.4{\mu}m$의 cell culture insert를 삽입한 2조배양계를 이용하여 Micrococcus sp. LG-5의 살조유형을 조사한 결과, Micrococcus sp. LG-5는 $0.4{\mu}m filter$에 의해 C. polykirkoides와 격리된 상태에서도 C. polykirkoides를 살조시켜, 세포외로 물질을 분비하여 살조시키는 살조물질 분비형으로 밝혀졌다. 또한 Micrococcus sp. LG-5의 배양여과액의 최종농도가 $5{\%}, 10{\%}$가 되도록 첨가한 경우, C. polykrikoides의 개체수는 급격히 감소하여 3시간 경과 후에 centrol에 비해 각각 $30{\%}$$85{\%}$정도가 살조되었으며, $1{\%}$의 경우, 30시간 후에 $90{\%}$ 이상 살조되었다. 즉, Micrococcus sp. LG-5의 배양여과액의 양에 비례하여 살조효과가 증가하는 경향을 보였으며, 배양여과액 중에 C. polykrikoides를 사멸시키는 살조물질이 존재함을 알 수가 있었다.

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유해적조생물 Cochlodinium polykrikoides를 살멸하는 Brachybacterium sp. SY-97의 분리 및 특성

  • 김윤숙;정성윤;이대성;이상준;이원재
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • 한국환경과학회 2008년도 추계학술발표회 발표논문집
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    • pp.293-296
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    • 2008
  • 적조발생 해역인 울진 연안의 해수에서 분리한 100여종의 해양미생물 중 8 균주가 C. polykrikoides에 대해 살조활성을 나타내었으며, 이 중 살조활성이 가장 우수한 Brachybacterium sp. SY-97을 선별하였다. Brachybacterium sp. SY-97의 최적 배양조건은 30$^{\circ}C$, pH 7.0, 2.0% NaCl 농도였다. Brachybacterium sp. SY-97은 C. polykrikoides를 살조시킨 후 생성되는 EOM을 이용하여 성장하며, 유도기를 거쳐 대수증식기에 살조물질을 활발히 생산하는 것으로 판단된다. 0.2 $\mu$m의 Cell Culture Insert를 삽입한 2조 배양계를 이용하여 Brachybacterium sp. SY-97의 살조 유형을 조사한 결과, Brachybacterium sp. SY-97은 0.2 $\mu$m filter에 의해 C. polykrikoides와 격리된 상태에서도 C. polykrikoides를 살조시켜 직접 공격형이 아니라 세포외로 물질을 분비하여 살조시키는 살조인자 분비형으로 밝혀졌다. Brachybacterium sp. SY-97의 배양여과액의 첨가 농도별 살조활성을 측정한 결과, 15%의 경우 C. polykrikoides의 개체수는 급격히 감소하여 12시간 후에 100% 살조되었고, 10%의 경우 15시간 후에 모두 살조되었고, 5%의 경우 18시간 후에 control에 비해 90% 이상 살조 되었다.

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살조세균 KY1의 분리와 특성조사 (Isolation and Characterization of Algicidal Bacteria KY1)

  • 박근영;김미령;김성구
    • 한국수산과학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.452-457
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    • 1999
  • 적조 현상이 나타난 남해안 연안의 뻘로부터 Cochlodinium polykrikoides에 대한 살조능을 가지는 살조 세균 KY1을 분리하였다. 분리된 살조 세균 KY1이 살조능을 나타내는 최적 조건은 $30^{\circ}C$, 염농도 $3\%$, pH 5 이상의 중성으로 확인되었으며, 약 8 시간의 배양에서 대수 증식의 최대 성장률을 보였으며, 이후 사멸기 까지 배양 시간 24 시간 경과 후부터 높은 살조능을 나타내었다. 살조능은 대수증식기에서 정지기로 넘어갈 때, 큰 폭으로 증가하였다. 그리고, 사멸기에서는 최대 $100\%$에 달하는 살조능을 나타내었다. 이는 살조 세균이 분해되면서 균체내에 존재하는 살조물질을 분비하는 것으로 간주된다. 또한 배양 상등액의 양을 증가시켰을 때, 1 시간 이내에 $40{\mu}{\ell}$/ml의 농도에서 $100\%$의 살조능을 볼 수 있었다. $Zn^{2+}$의 첨가로 살조능의 현저한 증가를 확인 할 수 있었으며, 이로부터 살조물질은 C. polykrikoides의 세포벽 성분인 mannan을 분해하는 $\alpha$-mannosidase일 가능성을 보였다.

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유해 남조류 Microcystis와 Dolichospermum에 대하여 선택적 제어가 가능한 생물유래 살조물질 (Naphthoquinone 계열) (Novel Algicidal Substance (Naphthoquinone Group) from Bio-derived Synthetic Materials against Harmful Cyanobacteria, Microcystis and Dolichospermum)

  • 주재형;조훈;한명수
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제3권1호
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    • pp.22-34
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    • 2016
  • 유해 남조류 Microcystis와 Dolichospermum의 친환경적인 제어를 위해 생물유래 물질을 기반으로 한 Naphthoquinone(NQ) 계열의 녹조제어 물질을 개발하였다. NQ의 기본구조를 바탕으로 치환기 ($R_n$)를 변화시켜 총 92종의 NQ 유도체를 합성 확보하였고, 대상 남조류 Microcystis와 Dolichospermum에 대하여 농도별 살조효과를 평가하여 $1{\mu}M$의 농도에서 80% 이상의 제어가 가능한 NQ 화합물을 각각 22종을 선정하였다. 그 중에서, NQ 40 물질은 최적 적용 농도인 $1{\mu}M$에서 Microcystis와 Dolichospermum 종에 각각 99.6%과 100%의 높은 제어효과가 관찰되었다. NQ 40 물질 ($1{\mu}M$)은 규조류 Stephanodiscus, Cyclotella와 와편모조류 Peridinium에는 살조효과가 없었으며, 대상 유해 남조류 Microcystis와 Dolichospermum에만 선택적으로 작용하였다. 또한, NQ 40 물질의 급성독성을 평가 결과, Selenastrum capricornutum, Daphnia magna 및 Danio rario 종에 대하여 $EC_{50}$/$LC_{50}$ 값이 각각 3.2, 14.5 및 $15.7{\mu}M$로 측정되었다. 더불어, D. magna를 이용한 만성독성 평가 결과, NQ 40 물질 $1{\mu}M$에서 생존, 성장, 번식에 대한 영향은 없었다. 따라서, 최종 선정된 NQ 40 물질을 현장에서 $1{\mu}M$로 적용한다면, 다른 수생생물에 미치는 영향 없이 대상 조류인 Microcystis와 Dolichospermum 종만 선택적으로 제어 가능한 친환경적인 살조물질로 사용될 것으로 판단된다.

Microcosm 실험을 이용한 생물유래 살조물질 Naphthoquinone 유도체의 유해 남조류 제어효과 및 기존물질과의 우수성 비교 (Superiority comparison of biologically derived algicidal substances (naphthoquinone derivative) with other optional agents using microcosm experiments)

  • 주재형;박범수;김세희;한명수
    • 환경생물
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    • 제38권1호
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    • pp.114-126
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    • 2020
  • 유해 남조류 Microcystis 종에 의한 녹조현상은 매년 빈번하게 일어나며, 이로 인한 수자원의 질적 변화와 먹는 물확보에 문제가 발생하고 있다. Microcystis 종에 의한 피해를 막고자 개발된 naphthoquinone (NQ) 유도체 물질의 장점 분석을 위해 국내에서 빈번히 사용되는 황토를 이용한 microcosm 실험을 하고자 하였다. 그 결과, NQ 40, NQ 2-0 물질은 선행 연구 결과와 동일하게 유해 남조류 Microcystis 종을 선택적으로 99.9%, 99.6% 제어했으며, 식물플랑크톤 종 다양성을 증진시켰다. 그러나, 황토를 처리한 실험구는 실험 초기 일시적인 조류 제어효과를 보인 후 다시 증가하였으며, 유용 조류를 포함한 모든 식물플랑크톤에게 적용되어 다른 조류의 성장은 이루어지지 않았다. 뿐만 아니라, NQ 물질을 처리한 처리구는 비생물학적, 생물학적요인 모두 영향을 미치지 않았으며, 대조구와 유사한 경향이 관찰되었다. 따라서, 최종적으로 개량된 유해 남조류 제어물질 NQ 2-0은 높은 살조효과, 선택적 제어효과, 저독성, 자연분해에 의한 비잔류성 뿐만 아니라, 편의성 및 경제성까지 갖춘 새로운 살조물질로서 현재까지 개발된 살조물질보다 현장 생태계 적용에 가장 적합한 친환경 녹조제어 물질이라고 판단된다.

유독성 와편모류 Alexandrium catenella에 대한 Pseudoalteromonas sp. NH-12의 살조능 (The Algicidal Activity of Pseudoalteromonas sp. NH-12 against the Toxic Dinoflagellate Alexandrium catenella)

  • 정남호;손홍주;정성윤
    • 한국환경농학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.175-184
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    • 2012
  • 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 적조 및 마비성 패독을 일으켜 문제시되고 있는 유독성 와편모류인 A. catenella 를 살조시키는 해양미생물 Pseudoalteromonas sp. NH-12를 마산만의 적조발생 해역에서 분리, 동정하고 그 특성과 살조능에 대해 연구함으로써 보다 환경 친화적인 적조 구제 기술개발의 기초 자료를 제공하고자 하였다. 적조발생 해역인 마산만의 해수에서 분리한 38개의 해양미생물 균주 중 4종의 미생물이 A. catenella 에 대해 살조능을 나타내었으며, 이중 살조능이 가장 우수한 NH-12 균주를 선별하였다. 본 균주는 API kits 및 16S rRNA gene 염기서열을 분석하여 계통분류를 행한 결과 Pseudoalteromonas 속으로 분류되었으며, 최적 배양조건은 $25^{\circ}C$, pH 8.0, 3.0% NaCl 농도였다. Pseudoalteromonas sp. NH-12의 성장 단계별 살조능은 대수증식기 후기, 정지기, 대수증식기 중기, 유도기 순으로 높게 나타났다. 살조물질은 대수증식기 중기 이후에 활발히 생산되기 시작하여 대수증식기 후기에 가장 고농도로 축적되는 것으로 판단된다. 2조 배양계를 이용한 살조 유형 조사에서 Pseudoalteromonas sp. NH-12는 격리된 상태에서도 A. catenella 를 살조시켜 '직접 공격형'이 아니라 세포외로 물질을 분비하여 살조시키는 '살조인자 분비형'으로 확인되었다. 또한 NH-12 균주 배양여과액을 5% 첨가하였을 때 36시간 후에 A. catenella 는 100% 살조되었고, 10%를 첨가한 경우 24시간 후에 99% 이상 살조되었다.

생물유래 살조물질 Naphthoquinone 유도체의 규조 Stephanodiscus 제어 효과 및 생태계 변화 모니터링: A case study (A Case Study of Biologically Derived Algicidal Substances (Naphthoquinone Derivative) for Mitigate of Stephanodiscus and It's Ecological Changing Monitoring)

  • 주재형;박범수;김세희;한명수
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제7권1호
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    • pp.72-81
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    • 2020
  • 저온수기 규조 Stephanodiscus sp.에 의한 녹조 현상은 빈번하게 일어나며, 이로 인한 수자원의 질적 변화와 정수과정에 많은 경제적 손실을 주고 있다. 선행연구를 통해 Stephanodiscus sp. 종의 친환경적 제어를 위해 개발된 생물유래 물질인 naphthoquinone (NQ) 유도체의 현장조건에서 살조효과 입증을 위해 서낙동강 수변에 5 ton 규모 mesocosm을 설치하여 현장조건에서의 살조효과와 비생물학적, 생물학적 요인을 모니터링 하였다. NQ 4-6 물질을 처리한 결과, 대상 조류인 Stephanodiscus sp.의 세포밀도가 실험 초기 5 × 103 cells mL1에서 급격하게 감소하여 실험 종료시인 10일차에는 0.2 × 103 cells mL1으로 세포 대부분이 사멸되어, 81%의 높은 살조효과가 관찰되었다. 또한, NQ 4-6 물질 접종 후 식물플랑크톤을 제외한 물리·화학적요인(수온, 용존 산소, pH, 전기전도도, 영양염)과 생물요인 (박테리아, HNFs, 섬모충, 동물플랑크톤)에 영향을 미치지 않았으며, 대조구와 처리구에서 유사한 경향이 관찰되었다. 즉, NQ 4-6 물질의 현장 적용은 규조 Stephanodiscus sp. 종의 선택적 제어뿐만 아니라, 수생 생물의 서식처와 먹이 공급을 원활하게 함으로써 건강한 수 생태계를 형성하는데 큰 역할을 할 것으로 판단된다.

GreenTD 물질을 이용한 유해 적조 발생 종의 선택적 살조능 평가 (Selective Algicidal Effects of a Newly Developed GreenTD against Red Tide Harmful Alga)

  • 이민지;신주용;김진호;임영균;조훈;백승호
    • 환경생물
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    • 제36권3호
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    • pp.359-369
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    • 2018
  • 하계 우리나라 연안내만에서 빈번하게 발생하는 유해 적조생물 제어는 수산피해를 최소화하기 위한 중요한 국가적 현안문제이다. 본 연구에서는 Thiazolidinedione 유도체 물질인 GreenTD 농도 구배별로 유해 미세조류 4종(Chattonella marina, Heterosigma akashiwo, Cochlodinium polykriokides, Heterocapsa circularisquama)과 무해 미세조류 3종 (Chaetoceros simplex, Skeletonema sp., Tetraselmis sp.)에 대해 생물 고밀도 실험군과 저밀도 실험군에서 살조물질 농도별 살조효율과 선택성을 조사하였다. 유해종에 속하는 침편모조류 C. marina와 H. akashiwo는 각각 GreenTD 0.5와 $0.2{\mu}gL^{-1}$ 농도에서 단시간에 확실한 효과를 보였으며, 14일 동안의 관찰에서도 재성장을 보이지 않았다. 적조생물 C. polykrikoides은 GreenTD $0.2{\mu}gL^{-1}$ 이상의 농도에서 광합성활성이 현저하게 떨어졌고, 살조효율 역시 80% 이상으로 나타났다. 특히, GreenTD $0.2{\mu}gL^{-1}$에서도 C. polykrikoides가 재성장하지 않은 것으로 보아, 본 물질은 C. polykrikoides에 대한 살조효과가 우수할 것으로 판단된다. H. circularisquama는 고밀도 실험군에서 GreenTD $0.5{\mu}gL^{-1}$, 저밀도 실험군에서는 GreenTD $0.2{\mu}gL^{-1}$ 농도에서부터 일정하게 영향을 받는 것으로 파악되었다. 규조류 C. simplex와 Skeletonema sp.에 대해서는 생물농도가 고밀도일 때 GreenTD $0.2{\mu}gL^{-1}$에서는 크게 영향을 받지 않았으며, 초기 일정한 영향을 받은 후 시간 경과와 더불어 재성장이 이루어졌다. 특히 녹조류 Tetraselmis sp.는 최고농도인 GreenTD $1.0{\mu}gL^{-1}$에서도 일정하게 높은 값을 유지하였다. GreenTD 농도와 생물밀도에 따른 차이가 뚜렷하게 나타났으나, 전반적으로 살조물질의 효과는 침편모조류>와편모조류>규조류>녹조류 순으로 나타났다. 결과적으로 GreenTD 물질은 유해종에는 높은 살조능력이 있고, 무해종에는 일시적으로 광합성활성에 영향을 주지만, 시간의 경과에 따라 회복되는 것을 알 수 있다. 따라서, 적조생물 C. polykrikoides 제어하기 위해서는 고밀도 실험군에서 80.8%의 살조효과를 보인 GreenTD $0.2{\mu}gL^{-1}$의 농도가 적절할 것으로 판단되며, 현장 적용시 일시적인 희석등을 고려하여 적정농도보다 높게 살포하면 일정하게 높은 살조효율을 가질 것이며, 이는 경제성을 고려하여 충분한 경쟁력이 있는 물질로 기대된다.

부영양 호수에서 분리한 Acidovorax temperans AK-05의 Anabaena cylindrica 분해 특성 (Characterization of a Novel Alga-Lytic Bacterium, Acidovorax temperans AK-05, Isolated from an Eutrophic Lake for Degradation of Anabaena cylindrica)

  • 김정동;한명수
    • 생태와환경
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    • 제37권2호통권107호
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    • pp.241-247
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    • 2004
  • 부영양 호수로부터 살조 세균을 분리하고 동정한 결과 Anabaena cylindrica NIES-19를 유릴 탄소원으로 이용하는 double layer방법으로 15종의 살조세균을 분리하였으며 높은 살조 활성을 나타내는 4종의 살조세균 AK-05, AK-07, AK-13 그리고 AK-28을 선별하여 살조 능력을 비교하였다. 이들 중에 AK-05가 가장 높은 살조 활성을 나타내었으며 이를 16S rDNA염기서열을 분석한결과 Acidovorax temperans와 99.5%의 유사성을 나타내어 Acidovorax temperans AK-05로 명명하였다. A. temperans AK-05의 배양 여액을 A. cylindrica NIES-19에 뚜렷한 살조 활성을 나타내었으며, 이것의 살조 활성 능력을 분석한 결과 살조 활성에 관여하는 주요 물질은 non-protein이며 열에 안정적이었다. 이러한 살조 활성 능력은 알칼리 조건과 25${\sim}$$30^{\circ}C$에서 가장 높게 나타냈다. 따라서 이와 같은 특성은 일반적으로 알칼리 조건을 야기하는 Cyanobacteria에 의한 water blooms이 발생하는 호수에 적용하는데 매우 유리할 것으로 여겨진다.