• 환경생물
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• 제37권4호
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• pp.741-748
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• 2019

본 연구에서는 바이오매스 폐기물인 Corynebacterium glutamium을 Alg를 이용한 고정화와 PEI 표면개질 과정을 통하여 유해 미세조류인 Microcystis aeruginosa를 제거할 수 있는 흡착소재인 PEI-AlgBF를 개발하였다. 녹조의 발생단계에 상관없이 PEI-AlgBF는 수계로부터 M. aeruginosa를 성공적으로 제거할 수 있었으며 유해조류 제거과정에서 M. aeruginosa 세포의 파괴를 유발하지 않았다. 흡착소재의 표면적은 M. aeruginosa의 제거효율에 매우 큰 영향을 주는 주요인자로 확인할 수 있었다. PEI-AlgBF를 사용한 M. aeruginosa 흡착/제거 방식은 기존 기술에 비하여 환경영향성이 낮기 때문에 보다 안전하고 안정적인 유해조류의 제어 방식이 될 것이다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제6권1호
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• pp.17-25
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• 2014

Periodically, harmful algal blooms (HABs) have occurred, with impacts on various areas including public health, tourism, and aquatic ecosystems, especially aquacultured and caged fisheries. To prevent or manage invasions of HABs into fish farms on an emergency basis, many methods have been proposed. Frequently over the past 30 years in coastal countries, treatments of clay and clay mixed with polyaluminum chloride (PAC) and chitosan have been tested for HAB-removal effectiveness in both the laboratory and the field. In Korea, yellow loess clay (hwangto) has been dispersed using electrolytic clay dispensers, both to decrease the amount of yellow loess clay's usage in containers and enhance HAB-removal efficiency. However, this emergency method has limitations, among which is the requirement for more effective controlling agents for field applications. Thus, in this paper, we review technologies for clay-based red tides prevention and control and their limitations, and, further, introduce next-generation algicidal technologies for the emergency protection of fish farms.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.627-633
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• 2019

유해조류 대발생(harmful algal blooms, HABs)을 유발하는 해양 미세조류의 신속하고 정확한 종판별은 HABs을 예측하고 관리하기 위한 매우 중요한 도구이다. 우리는 이전 연구에서 적조 유발 미세조류인 Cochlodinium polykrikoides를 현장에서 검출하기 위한 nuclease protection assay sandwich hybridization (NPA-SH) 방법을 개발한 바 있다. 본 연구에서는 C. polykrikoides 검출을 위한 NPA-SH 방법의 반응 단계를 간소화시켜 현장 적용성을 향상시키는 것을 목적으로, signal probe에 형광 대신 invertase (INV)를 결합시켰으며, hybridization 과정에서 sucrose를 반응물로 사용하여 발색 반응을 유도하였다. INV와 signal probe의 결합 여부는 SDS-PAGE와 형광 현미경을 사용하여 확인하였으며, 반응 최적화를 위한 적정 프로브의 양, sucrose의 양 및 처리시간 등을 정립하였다. 본 연구의 결과 개발된 INV-SH는 NPA-SH와 비교하여 현장에서의 처리시간이 감소되었으며, 흡광도 측정기 뿐만 아니라, 상대적으로 부피가 작고 값 싼 개인 혈당계 사용이 가능하게 되었다. 본 연구에서 개발된 INV-SH는 INV가 적용된 최초의 C. polykrikoides 종판별 기술이며, 증진된 현장기술이 될 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-6
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• 2006

Harmful algal blooms (HABs or red tides), caused by uncontrolled proliferation of marine phytoplankton, impose a severe environmental problem and occasionally threaten even public health. We sequenced the genome of an EPS-producing marine bacterium Hahella chejuensis that produces a red pigment with the lytic activity against red-tide dinoflagellates at parts per billion level. H. chejuensis is the first sequenced species among algicidal bacteria as well as in the order Oceanospirillales. Sequence analysis indicated a distant relationship to the Pseudomonas group. Its 7.2-megabase genome encodes basic metabolic functions and a large number of proteins involved in regulation or transport. One of the prominent features of the H. chejuensis genome is a multitude of genes of functional equivalence or of possible foreign origin. A significant proportion (${\sim}23%$) of the genome appears to be of foreign origin, i.e. genomic islands, which encode genes for biosynthesis of exopolysaccharides, toxins, polyketides or non-ribosomal peptides, iron utilization, motility, type III protein secretion and pigment production. Molecular structure of the algicidal pigment was determined to be prodigiosin by LC-ESI-MS/MS and NMR analyses. The genomics-based research on H. chejuensis opens a new possibility for controlling algal blooms by exploiting biotic interactions in the natural environment and provides a model in marine bioprospecting through genome research.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권10호
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• pp.1621-1629
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• 2008

Harmful algal blooms (HABs), commonly called red tides, are caused by some toxic phytoplanktons, and have made massive economic losses as well as marine environmental disturbances. As an effective and environment-friendly strategy to control HAB outbreaks, biological methods using marine bacteria capable of killing the harmful algae or algicidal extracellular compounds from them have been given attention. A new member of the $\gamma$-Proteobacteria, Hahella chejuensis KCTC 2396, was originally isolated from the Korean seashore for its ability to secrete industrially useful polysaccharides, and was characterized to produce a red pigment. This pigment later was identified as an alkaloid compound, prodigiosin. During the past several decades, prodigiosin has been extensively studied for its medical potential as immunosuppressants and antitumor agents, owing to its antibiotic and cytotoxic activities. The lytic activity of this marvelous molecule against Cochlodinium polykrikoides cells at very low concentrations ($\sim$l ppb) was serendipitously detected, making H. chejuensis a strong candidate among the biological agents for HAB control. This review provides a brief overview of algicidal marine bacteria and their products, and describes in detail the algicidal characteristics, biosynthetic process, and genetic regulation of prodigiosin as a model among the compounds active against red-tide organisms from the biochemical and genetic viewpoints.

• 한국물환경학회지
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• 제35권4호
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• pp.352-361
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• 2019

The purpose of this study is to analyze the characteristics and correlations of the Yeongcheon Lake in order to reduce the occurrence of harmful cyanobacteria. In this study, we investigated the water quality and phytoplankton of the lake from May to November in 2017. Correlation and data mining analyses were performed to analyze the relationship between the two factors. The water temperature was lowest at the point where the Yeongcheon Lake inflow occurs at Imha Lake. It was highest at the point where the outflow occurs to Angye Lake. The pH was also highest at the outflow point, but in the case of DO, it was highest at the midpoint between the inflow and outflow. The main cyanobacteria that emerged during the study period were Oscillatorialimosa, Microcysti saeruginosa and Aphanizomenon flos-aquae. As a result of correlation analysis, the water temperature, inflow, COD loading, TOC loading at the inflow point of the Yeongcheon Lake were the items that were related to the harmful cyanobacteria. The data mining analysis indicated that the TP loading and harmful cyanobacteria in the inflow point of the Yeongcheon Lake were influential on the detrimental cyanobacteria in the Yeongcheon Lake outflow point. When the TP loading was less than 39.0 kg/day at the inflow site, it was expected that the amount of harmful cyanobacteria could be maintained below 10,000 cells/mL.

• Journal of the korean society of oceanography
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• 제34권3호
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• pp.167-171
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• 1999

Since toxic Alexandrium catenella and non-toxic A. fraterculus are morphologically similar, they are difficult to discriminate under the light microscope. However, a novel technology, such as fluorescein isothiocyanate (FITC)-conjugated lectin probes enables easy and rapid differentiation. Toxic A. catenella bound seven different lectins, whereas the non-toxic A. fratercuzus did not bind Arachis hypogaea (PNA) lectin. In addition, Pseudo-nitrschia species in this study were also difficult to identify to species level with light microscope techniques, but it was possible to classify them using fluorescent lectins. Pseudo-nitzschia multistriata, P. subfraudulenta and P. pungens bound Canavalia ensiformis (ConA), whereas P. subpaclfica did not, and P. pungens also bound Ricinus communis (RCA). These results imply that lectin could be used as a critical tool in the differentiation of P. multistriata, P. subfraudulenta and P. pungens. However, P. subpacifica was not differentiated by the lectins tested. Therefore, it isconcluded that lectin probes are useful for discriminating toxic A. catenella from non-toxic A. fraterculus, and for the identification of some Pseudo-nitzschia species. In addition, this method has a great potential to speed and detection between non-toxic and toxic harmful algal blooms (HABs) in Korean biotoxin monitoring systems.

• 한국환경과학회지
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• 제17권4호
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• pp.439-449
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• 2008

Algicidal bacterium was isolated from sea water during the declining period of Cochlodinium polykrikoides blooms and this bacterium had a significant algicidal activity against C. polykrikoides. In this study, algicidal bacterium was identified on the basis of biochemical and chemotaxonomic characteristics, and analysis of 16S rDNA sequences. The algicidal bacterium showed 98.6% homology with Micrococcus luteus ATCC $381^T$. Therefore, this bacterium was designated Micrococcus luteus SY-13. The optimal culture conditions of the algicidal bacterium was $25^{\circ}C$, initial pH 8.0, and 3.0% NaCl concentration. M. luteus SY-13 is assumed to produce secondary metabolites which have algicidal activity. When 10% culture filtrate of this strain was applied to C. polykrikoides ($1.0\;{\times}\;10^4\;cells/ml$) cultures, over 98% of C, polykrikoides cells were destroyed within 6 hours. The culture filtrate of M. luteus SY-13 exhibited similar algicidal activity after heat-treatment at $121^{\circ}C$ for 15 min. While algicidal activity remained in filtrates with pH adjusted to 8.0, loss of algicidal activity occurred when the pHs of filtrates were adjusted to over 9.0 or heat-treated at $121{\times}180^{\circ}C$ for 1 hour. M. luteus SY-13 showed significant algicidal activities against C. polykrikoides (98.9%) and a wide algicidal range against various harmful algal bloom (HAB) species. However, there was no algicidal effect on diatom and marine livefood organisms except Isocrysis galbana. These results suggest that M. luteus SY-13 could be a candidate for use in the control of HABs.

• 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.

• 환경영향평가
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• 제32권5호
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• pp.291-304
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• 2023

녹조로 널리 알려진 남조류 과다증식은 심미적 불쾌감뿐만 아니라 독성물질을 생성하기 때문에 댐 수질 관리에 있어 큰 문제가 되고 있다. 녹조 발생을 억제하기 위하여 호소 유역으로부터 유입되는 비점오염물질 특히, 영양염류 저감이 필요하다. 본 연구에서는 친환경적 방법으로 알려진 인공습지의 장기간 운영 결과를 분석하여 비점오염물질 제어 수단으로서 인공습지의 적용 가능성 및 공정운영 관련 기초자료를 구축하기 위하여, 2014~2020년 동안 대청호 유역에 위치한 안내천 인공습지의 오염물질 처리효율을 분석하였다. 분석 결과, BOD 14.3%, COD 17.9%, SS 50.0%, T-N 19.0%, T-P 35.4%로 인공습지가 오염 물질 제거에 효과적임을 확인하였다. 계절별 처리효율은 오염물질별로 다른 경향을 보였는데, 주로 미생물의 반응에 의해 제거되는 BOD, COD, T-N은 겨울철에 비해 봄~가을에 높은 처리효율을 나타내었다. 그러나 수생식물에 의해 주로 제거되는 T-P는 처리효율에 있어 겨울에도 안정적인 처리효율을 나타내 호소 유입부하를 저감하는 데 효과적임을 확인하였다. 오염부하에 따른 제거율은 모든 오염물질이 유입수의 중간농도 및 고농도 구간에서 유출수 농도가 통계적으로 유의하게 감소한 것으로 나타났다. 이는 초기 강우와 같은 고부하 조건에서도 인공습지가 호소로 유입되는 비점오염물질을 안정적으로 제거해 호소의 부영양화를 억제하는 데 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다. 다만, 습지는 자연정화에 기반한 시설로 인위적인 공정 제어가 어렵기 때문에 향후 유역별 특성에 따라 다양한 운영사례 연구가 정립된다면 우리나라 호소의 녹조 문제 해결을 위해 유용한 방법이 될 것으로 판단된다.