• ALGAE
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• 제33권2호
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• pp.143-156
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• 2018

Dolichospermum is a filamentous and heterocytous cyanobacterium that is one of the commonly occurring phytoplanktons in the Han River of Korea. Morphological observations led to the identification of D. planctonicum-like filaments in seasonal water samples. In the present study, we successfully isolated these filaments using culture methods, and examined its morphology using light and scanning electron microscopy. The morphology of the D. planctonicumlike species differed from that of typical D. planctonicum; it had thin cylindrical-shaped akinetes, which were narrower towards the ends than at the center. This morphology is firstly described in the genus Dolichospermum. In addition, the akinetes in the filament developed solitarily and were distant from the heterocytes. Phylogenetic analysis of the 16S rRNA sequences showed that our Dolichospermum clustered with D. planctonicum and D. circinale, which have coiled trichome. However, phylogenetic analysis of the gene encoding rivulose-1,5-bisphosphate carboxylase (rbcLX) clearly separated our species from other Dolichospermum, forming a unique clade. Additionally, structures of D. planctonicum and D. hangangense strains were different type in Box-B and V3 region. These results demonstrated that the new Dolichospermum species was unique in morphology and molecular traits. Therefore, we propose this to be a new species belonging to genus Dolichospermum with the name Dolichospermum hangangense sp. nov.

• 한국물환경학회지
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• 제35권1호
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• pp.28-34
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• 2019

This study analyzed the occurrence pattern of Dolichospermum (= Anabaena) in the Bukhan river from March 2012 to December 2014 in order to identify the genotypes of Dolichospermum. Furthermore, 16S rRNA were analyzed to identify the genotypes of Dolichospermum that occurred in 2015 which were then compared to the reference sequence deposited at NCBI. During this period, the occurrence of Dolichospermum was highly correlated to water temperature. In the year 2012 and 2013, Dolichospermum appeared in Lake Cheongpyeong (CP), Sambong (SB), and Lake Paldang (P2) between July and August. However, in 2014, it appeared in SB and P2, but not in CP. This reduction in appearance was attributed to the decreased inflow to Lake Uiam as a result of low rainfall in 2014 as compared to 2012. In July 2015, the Dolichospermum 16S rRNA genotype was confirmed in five locations; Lake Cheongpyeong (CP), Seojong (SJ), Songchon Sewage Treatment Plant (SC), Joan (P4), and Lake Paldang (PD). Anabaena crassa of spiral clone, A. planctonica of linear clone, and A. circinalis of spiral clone exhibited high genetic similarity with the reference sequence. The 16r RNA genotype showed approximately 3 % sequence variation between the locations and were more similar to each other in locations that were closer.

• 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.

• 한국물환경학회지
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• 제34권5호
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• pp.503-513
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• 2018

Freshwater cyanobacterial genus Dolichospermum is one of the most commonly spotted types of phytoplankton, whereas a limited number of studies on morphology of Dolichospermum spp. have been performed in South Korea. The purpose of this study is to investigate the succession pattern of cyanobacteria after weir construction, as well as morphological characteristics of Dolichospermum spp. from natural samples collected in the weir regions of Nakdong River. A total of 31 cyanobacterial taxa observed in this study were classified as belonging to 15 genera, 5 families, and 3 orders. Among them, morphological characteristics in the four species were classified into genus Dolichospermum, for most of the planktic former members of the genus Anabaena, were observed through light microscopy. Water bloom frequently occurred in the middle region of Nakdong River, the maximum number of cyanobacterial species appeared in the lower region of Nakdong River. The appearance of order Chrooccocales was only observed during summer when population density of Microcystis aeruginosa reached an annual peak. In contrast, filamentous cyanobacteria was observed throughout the whole year, even if when water temperature was lower than $5^{\circ}C$. It implied that the low-temperature-adapted filamentous cyanobacteria can grow in a range of water temperatures. Coil diameter of D. crassum from natural samples was $75{\sim}140{\mu}m$ ($ave.=91.3{\mu}m$; n = 94), slightly larger than those reported by previous studies. Dolichospemum smithii ($Kom{\grave{a}}rek$) Wacklin et al. 2009, was described for the first time in Nakdong River.

• 한국물환경학회지
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• 제34권6호
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• pp.661-668
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• 2018

Geosmin is volatile metabolites produced by a range of filamentous cyanobacteria which causes taste and odor problems in drinking water. Molecular ecological methods which target biosynthetic genes (geoA) are widely adopted to detect geosmin-producing cyanobacteria. The aim of this study was to investigate the potential production capability of 8 strains isolated from the Nakdong River. Ultimately, a suggestion for a genetical monitoring tool for the identification of geosmin producers in domestic waters was to be made. Geosmin was detected using solid phase microextraction gas chromatography mass spectrometry (SPME GC-MS) in two strains of Dolichospermum plactonicum (DGUC006, DGUC012) that were cultured for 28 day. The highest concentrations during the experiment period was $17,535ngL^{-1}$ and $14,311ngL^{-1}$ respectively. Additionally, geoA genes were amplified using two primers (geo78F/971R and geo78F/982R) from strains shown to produce geosmin, while amplification products were not detected in any of non-producing strains. PCR product (766 bp) was slightly shorter than the expected size for geosmin producers. According to the BLAST analysis, amplified genes were at nucleotide level with Anabaena ucrainica (HQ404996, HQ404997), Dolichospermum planctonicum (KM13400) and Dolichospermum ucrainicum (MF996872) between 99 ~ 100 %. Both strains were thus confirmed as potential geosmin-producing species. We concluded that the molecular method of analysis was a useful tool for monitoring potential cyanobacterial producers of geosmin.

• 생태와환경
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• 제56권1호
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• pp.14-35
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• 2023

담수와 기수성(호수, 연못, 습지, 하천, 하구, 조간대 포함) 남조류는 2017년 3월부터 2018년 10월까지 43지점에서 채집되었다. 출현한 종수는 2017년도에 담수지점에서 223종류, 기수지점에서 230종류였고, 2018년도에 274종류로 국립생물자원관과 국립낙동강생물자원관에 보고되었다. 이 중에 20종류가 한국 미기록종으로 분류되었으며 다음과 같다. 한국 미기록은 Aphanocapsa marina, Calothrix fusca f. durabilis, Calothrix littoralis, Calothrix parva, Chamaesiphon minimus, Chroococcidiopsis cubana, Chroococcidiopsis fissurarum, Coelosphaerium aerugineum, Dolichospermum mendotae, Eucapsis alpine, Gomphosphaeria cordiformis, Gomphosphaeria natans, Merismopedia danubiana, Lyngbya aestuarii var. gaditana, Tolypothrix tenuis, Pseudocapsa maritima, Pseudocapsa sphaerica, Pseudophormidium tenue, Trichodesmus sp. and Woronichinia elorantae이다.

• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.299-310
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• 2018

본 연구는 2017년 4월부터 10월까지 북한강 수계 3개의 연속댐(의암호(UA), 청평호(CP), 팔당호(PD))의 미소생물 군집과 이취미 농도와 관계를 알아보기 위해 환경요인, 이 취미 물질, 미소생물 군집 등을 조사하였다. 3개 저수지의 박테리아 군집은 주로 Actinobacteria와 Betaproteobacteria가 우점 분류군으로 나타났으며, 계절성은 나타나지 않았다. 식물플랑크톤 군집은 봄철, 규조류 및 은편모조류 여름철 남조류, 가을철 규조류 및 은편모조류 순서로 우점하는 계절성을 보였으며, 북한강 수계에서 출현한 남조류는 Dolichospermum spp., Microcystis aeruginosa, Pseudanabaena spp. 속이 우점 출현하였다. 북한강 수계에 출현한 미소생물 중 이취미 물질을 발생하는 분류군은 Actinobacteria와 남조 Anabaena, Pseudanabaena 속 등이며, 이취미 물질인 Geosmin과 2-MIB가 높게 나타났을 때, 높은 현존량으로 출현하였다. 미소생물과 이취미 물질의 상관관계는 Actinobacteria의 경우 2-MIB (r=0.491, p<0.01)와 유의한 상관성을 나타냈으며, 남조류의 경우 geosmin (r=0.381, p<0.05), 2-MIB (r=0.386, p<0.05)와 유의한 상관성을 나타냈다. 따라서, 북한강 수계에서 나타나는 이취미 물질은 Actinobacteria 및 남조류의 출현과 직접적인 관계가 있을 것으로 사료되며, 남조류 미출현 시 발생하는 높은 농도의 이취미 물질은 Actinobacteria가 생성하는 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제56권1호
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• pp.1-13
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• 2023

북한강 수역에서 가장 많이 검출되는 Microcystin (MC)을 대상으로 하여 MC 생합성 유전자(mcyA gene), 남조류 세포밀도, MC 농도 사이의 관계를 분석하여 RNA-MC 환산식을 도출하고 남조류 세포 내 존재하는 MC 농도를 예측하였다. 북한강 수역에서 mcyA 유전자는 묵현천 합류 이후 북한강 하류 지점에서 주로 발견되었으며 평균적으로 다른 지점보다 높은 copy number가 발견되었다. 북한강 상류 의암호 수역의 경우, 공지천 지점에서 mcyA 유전자 copy number가 증가하였으며 9월 이후 북한강 수역 전체에서 mcyA 유전자 copy number는 감소하였다. mcyA gene expression은 상류와 하류 수역의 시·공간적 차이가 존재하였으며 여름철 짧은 시기에 집중적으로 발현하였다. mcyA gene expression 양은 MC 농도와 상관성이 매우 높을 뿐만 아니라 MC을 생합성하는 것으로 알려진 Microcystis aeruginosa와 Dolichospermum circinale의 세포밀도와도 통계적으로 유의한 상관성이 존재하였다. RNA-MC 관계를 기반으로 도출된 6개의 환산식은 통계적 유의성을 보이며(p<0.05) 0.9 이상의 높은 상관계수(r)를 나타냈다. eRNA에 존재하는 MC 생합성 유전자 발현량은 수중의 남조독소 물질 합성을 판단하고 유전자의 활성 정도를 빠르게 정량하여 MC 발생 조기경보에 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• ALGAE
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• 제36권3호
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• pp.195-206
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• 2021

Increasing inputs of dissolved organic matter (DOM) to northern lakes is resulting in 'lake browning.' Lake browning profoundly affects phytoplankton community composition by modifying two important environmental drivers-light and nutrients. The impact of increased DOM on native isolates of red and green-pigmented cyanobacteria identified as Pseudanabaena, which emerged from a Dolichospermum bloom (Dickson Lake, Algonquin Provincial Park, Ontario, Canada) in 2015, were examined under controlled laboratory conditions. The genomes were sequenced to identify phylogenetic relatedness and physiological similarities, and the physical and chemical effects of increased DOM on cellular performance and competitiveness were assessed. Our study findings were that the isolated red and green phenotypes are two distinct species belonging to the genus Pseudanabaena; that both isolates remained physiologically unaffected when grown independently under defined DOM regimes; and that neither red nor green phenotype achieved a competitive advantage when grown together under defined DOM regimes. While photosynthetic pigment diversity among phytoplankton offers niche-differentiation opportunities, the results of this study illustrate the coexistence of two distinct photosynthetic pigment phenotypes under increasing DOM conditions.

• 생태와환경
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• 제56권1호
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• pp.94-103
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• 2023

휴면포자와 같은 남조류의 휴면세포는 남조류의 초기발생 및 대발생의 중요한 씨앗세포이다. 이러한 중요성으로 인해 퇴적층에 존재하는 휴면세포를 분리하기 위해서 다양한 방법들이 시도되었다. Ludox는 해양퇴적물의 세포분리에 주로 활용되는 용액이지만 담수에서는 정확한 사용법을 찾기 어렵다. 본 연구에서는 가장 많이 사용되는 두 가지 Ludox방법(퇴적물 직접처리, 퇴적물 증류수 현탁처리)을 비교하고, 담수 퇴적물에서 남조류 휴면세포의 분리 및 유전자 증폭 효율이 높은 방법을 제안하였다. 퇴적물에서 발견된 휴면세포는 대부분 염주말목의 휴면포자로써 Dolichospermum, Cylindrospermum, Aphanizomenon의 휴면포자 형태와 유사하였다. 퇴적물을 증류수에 현탁하여 처리한 시료보다 퇴적물 그대로 사용한 시료에서 20배 더 많은 휴면포자가 발견되었으며 증류수로 현탁된 퇴적물에서는 분리되지 않은 세포가 대부분 pellet 퇴적물 표층에서 발견되었다. Ludox를 통해 층 분리된 휴면포자는 수층의 특정 깊이에서 밀집하기보다는 주로 상층과 하층에 넓게 퍼져있었다. 퇴적물을 그대로 사용한 시료에서 mibC, Geo, 16S rDNA 유전자 모두 증폭산물이 확인되었으나 퇴적물을 증류수로 현탁한 시료에서는 모든 유전자의 증폭산물이 발견되지 않았다. 따라서 담수 퇴적물에서 남조류의 휴면세포를 분리하는 경우에는 5~10 g의 퇴적물을 전처리 없이 그대로 사용하며, 퇴적물량 4배 부피의 Ludox를 첨가할 때 세포 분리 및 유전자 증폭 효율이 높았다. 본 연구에서 제시하는 Ludox 처리방법은 담수퇴적층에 존재하는 남조류 휴면세포를 분리하기 위한 방법으로써 다른 생물군에서는 동일한 효율이 나타나지 않을 수 있다. 따라서 다른 생물군의 분리에 Ludox를 적용하기 위해서는 퇴적물 전처리 방법 및 대상생물이 존재하는 수층을 파악하는 사전실험이 반드시 필요하다.