• 생태와환경
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• 제47권spc호
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• pp.19-30
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• 2014

Microcystins (MCs) produced by cyanobacteria are severe hepatotoxins for mammalian and protein phosphatase inhibitors. Irrigation water for grain and vegetables is often contaminated with cyanobacteria and microcystin during warm seasons. We assessed the effects of various concentrations (0, 0.01 to $10{\mu}gmL^{-1}$) of microcystin-LR (MC-LR) and microcystin-RR (MC-RR) exposure on Oryza sativa (rice) and Brassica oleraces var. italica (broccoli). The $EC_{50}$ of leaves and roots of rice was 0.9 and $1.1{\mu}gMC-LRmL^{-1}$, respectively. The no observed effect level (NOEL) of rice was less than $0.1{\mu}gmL^{-1}$ ($100{\mu}gL^{-1}$). The $EC_{50}$ of the stems and roots of broccoli was 8.7 and $7.2{\mu}gMC-RRmL^{-1}$, respectively. There was no difference in the germination rate of broccoli among microcystin-RR concentrations. After exposure to 0, 0.01 to $10{\mu}gmL^{-1}$ MC-RR for seven days, 14, 89 and 154 ng mg-1 (dry weight) MC-RR accumulated in B. oleracea. These $EC_{50}$ values showed that microcystin-LR and -RR affected the growth of rice and broccoli. These findings suggest that MC is carried into terrestrial ecosystems via irrigation, and that the biota of higher ecological niches can be influenced by MC through bioaccumulation. Therefore, a guideline for MC concentrations in irrigation water should be set using the NOEL.

• 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.

• 한국미생물학회:학술대회논문집
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• 한국미생물학회 2001년도 추계학술대회
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• pp.113-120
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• 2001

The production of microcystins from Microcystis aeruginosa was investigated in a P-limited continuous culture and a batch culture. The microcystin content of M aeruginosa was higher at a lower $\mu$, whereas the microcystin (MC)-producing rate was linearly proportional to $\mu$. The ratios of the MC-producing rate to the C-fixation rate were higher at a lower $\mu$. Consequently, increases in the microcystin content per dry weight along with the production of the more toxic form, MC-LR, were both observed under more P-limited conditions. The microcystin content of M. aeruginosa exhibited a high correlation with the total N content regardless of N-fixed or P-fixed culture. The microcystin concentration was investigated from spring to autumn in 1999 in the Daechung Reservoir, Korea. The dominant species in the algal blooming season was Microcystis. When the microcystin concentration exceeded about 100 ng $1^{-1}$ the ratio of particulate to dissolved total nitrogen (TN) or total phosphorus (TP) interestingly converged at a value of 0.6. The microcystin concentration was lower than 50 ng $1^{-1}$ at a particulate N:P ratio below 8, whereas the microcystin concentration varied quite substantially from 50 ng $1^{-1}$ to 250 ng $1^{-1}$ at a particulate N:P ratio> 8.

• 생태와환경
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• 제40권2호
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• pp.294-302
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• 2007

잡식성 및 플랑크톤 섭식 어류(Carassius gibelio langsdorfi, Hypophthalmichthys molitrix)의 간접노출(CCMF, HCMF) 농도차(0, 10, 50%)에 따른, 남조 Microcystis aeruginosa의 생체량과 세포내부와 외부의 마이크로시스틴(microcystin, MC) 함량을 1일 간격으로 관찰하였다. 실험기간동안 M. aeruginosa균주의 세포내에 함유된 MC의 양은 대조군 보다 모든 처리군에서 증가한 것으로 나타났다(CCMF1, P=0.015; CCMF2, P<0.001; HCMF1, P< 0.001; HCMF2, P<0.001). 처리군간의 비교에서는 CCMF1의 세포내 MC함량 보다 CCMF2의 세포내 MC 함량이 통계적으로 유의한 수준으로 증가하였다(P=0.023). 또한 HCMF2의 세포내 MC함량이 HCMF1의 MC함유량보다 증가한 것으로 나타났다(P<0.001). M. aeruginosa균주의 세포외 MC함량은 대조군과 CCMF1과 CCMF2에서 차이를 보이지 않았고, HCMF1과 HCMF2의 세포외 MC함량이 대조군보다 높은 것으로 나타났다(HCMF1, P=0.003; HCMF2, P<0.001). 본 연구결과, 독성 Microcystis의 경우 어류의 분비화학물질(kairomone) 농도에 따라 세포 내, 외부의 독성이 증가될 가능성이 있으며, 부영양호에서 생물적 조절을 통한 조류저감을 실시할 경우 Microcystis의 독소 변화를 고려해야 할 것으로 보인다.

• 생태와환경
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• 제34권3호통권95호
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• pp.175-184
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• 2001

방류수내 남조류 세포의 밀포와 종조성 및 독소의 계절별, 일일 변화를 일본 중심에 위치하고 있는 Suwa호의 수문에서 1998년 5월부터 10월까지 조사하였다. Microcystis의 높은 세포밀도가 M. ichthyoblabe가 우점했던 7월과 M. viridis가 우점종으로 나타난 9월에 관찰되었다. Microcystis의 종조성과 총 세포밀도는 3종류의 microcystin의 정성${\cdot}$정량적인 변화와 관련이 있었다. M. ichthyoblabe가 우점했던 7월 동안에는 MC-RR과MC-LR만이 검출되었으나 M. aeruginosa의 개체수 증가와 함께 M. viridis가 우점종으로 나타난 8월부터 10월까지는 MC-YR을 포함한 3종류의 microcystin 모두 검출되었다. 방류수내 Microcystis의 세포밀포와 microcystin의 함량의 일 변화는 바람의 일 변화에 큰 영향을 받았다. 아침에 비해 오후에 바람이 강하게 부는 풍속주기의 조건에서 Microcystis의 세포밀도와 독소의 함량은 아침에 증가하고 오후에 감소하는 경향을 나타냈다. 본 연구의 결과들은 수문이나 취수탑에서 방류시기의 조절은 부영양 호수에서 물을 취수하여 이용함에 있어 원수내 조류의 생물량을 저감할 수 있는 유효한 방법임을 제시한다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.209-218
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• 2006

두 종의 초식성 동물플랑크톤(Daphnia magna. Moina macrocopa)의 직접노출 밀도차(0, 4, 8개체)와 동물플랑크톤 배양여과액(ZCMF) 농도차(0, 25, 50%)에 따른, 두남조 Microcystis aeruginosa와 Planktothrix agardhii의 생체량과 세포내 microcystin(MC)을 1일 간격으로 측정하였고, 직접노출실험의 경우 동물플랑크톤 생존륜을 1일 간격으로 관찰하였다. 동물플랑크톤 직접노출 실험 결과, 두 균주에서 세포내 MC함량이 증가하였으며 (rm-ANOVA: P< 0.039), P. agardhii균주에서는 4개체 처리군(ZT1)보다 8개체 처리군(ZT2)에서 통계적으로 유의한 수준으로 높은 세포내 MC값이 관찰되었다(Tukey test. P<0.082).세포내 MC가 최고값을 보인 3일 또는 4일째에, 처리군들은 대조군에 비하여 통계적으로 유의한 차이를 보였다(One-way ANOVA, P< 0.021). ZCMF에 노출시킨 M. aeruginosa균주에서 세포내 MC함량이 통계적으로 유의한 수준으로 차이가 있었다(rm-ANOVA: P< 0.004), 실험기간동안 세포내 MC값은 M. aeruginosa균주에서 25%처리군 보다 50%처리군에서 통계적으로 유의한 수준으로 높게 나타났다(Tukey test, Plt; 0.025). 본연구결과, 세포내 MC량은 초식성 동물플랑크톤의 직접노출 밀도차와 분비화학물질(infochemical)농도차에 의존하여 증가 혹은 변화될수 있는 가능성이 있는 것으로 나타났으며, 부영양호에서 독성 남조 번성 조절시, 이러한 가능성을 고려하여 생물조절이 이루어져야 할 것으로 보인다.

• 생태와환경
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• 제34권1호통권93호
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• pp.45-53
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• 2001

남조류 물꽃현상이 나타나는 일본의 Suwa호에서 방류수를 통해 하류하천 (Tenryu강과 Nishitenryu 수로)으로 유출된 남조류세포와 남조류 독소 (microcystin-LR,-RR, YR)의 유하과정에서의 변동을 1998년 5월부터 10 월까지 조사하였다. 하천 내 모든 지점에서 식물플랑크톤 종조성은 상류의 호수와 일치하였다. 6월과 7월에 우점한 남조류는 M. ichthyoblabe였고, 8월부터 증가한 M. viridis는 10월까지 우점종이었다. Microcystin은 남조류의 현존량이 증가한 7월부터 검출되기 시작하여 남조류 세포밀도의 계절변동에 따라 농도가 변동하였으며, 3종류 microcystin의 조성변화는 남조류 종조성과 관련이 있었다. Microcystis. ichthyoblabe가 우점한 7월에는 MC-RR과 -LR만이 검출된 반면, M. viridis가 우점한 8월 부터 10월까지는 3종류의 microcystin이 모두 검출 되었다. Microcystin은 호수로부터 32 km 떨어진 하류지점에서도 3.2${\sim}$0.3 ${\mu}$g/l의 농도로 검출되었다. Tenryu강 지점 2와 지점 5사이의 29 km 구간 (유하시간 11시간)에서 세포밀도와 microcystin 농도의 감소율은 각각 73%, 72%이었고, 희석에 의한 세포밀도와 microcystin 농도의 감소율이 각각 61%와 57%로서 감소요인의 대부분을 차지하였다. 인공수로에서는 자연하천보다 남조류 세포와 독소의 제거율이 더 낮았다. 이러한 결과들은 남조류가 번성한 부영양호의 하류하천에서는 먼 거리까지 남조류의 독소가 전달되어 공중보건에 위해성을 줄 수 있음을 보여 주고 있다.

• Toxicological Research
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• 제22권3호
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• pp.301-306
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• 2006

Microcystin-LR(MC-LR), a cyanobacterial toxin produced by Microcystis aeruginosa, causes severe hepatotoxicity. Here we investigated the morphologic changes of rat hepatocyte spheroid induced by exposure of MC-LR($10^{-6}M$) in vitro. In addition, to determine the effects of such toxin in the process of hepatocyte spheroid formation, primarily isolated hepatocytes were incubated with MC-LR and the process of spheroid formation was observed. In both hepatocyte spheroid and suspension culture systems, the morphologic changes caused by MC-LR were noticible at 5 min post exposure and were characterized by the loss of microvilli, cytoplasmic vacuolation, the accumulation of lipid droplets, and blob formation. Especially, the size and numbers of blob on the cell surface were increased as the incubation time prolonged and the appearance of electron dense bodies were observed in the cytoplasm of hepatocyte at 20 min post exposure. Furthermore, bile canaliculi-like structures in the hepatocyte spheroids were slightly widened and the process of spheroids formation was inhibited in the isolated hepatocytes incubated with MC-LR. These results indicate that morphologic changes in. the hepatocyte membrane and organelles seem to be typical events in showing the MC-LR induced hepatotoxic effects and the spheroid culture method might be a useful experimental tool to evaluate hepatoxicity since it reflects the in vivo status of hepatocytes.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.518-524
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• 2013

본 연구에서는 유전체 배리어 방전 플라즈마를 이용한 상수원의 이취미 및 독성물질 분해에 대하여 조사하였다. 이취미 물질로 지오스민(geosmin)과 2-methyl isoborneol (2-MIB)을 사용하였고, 독성물질로는 microcystin-LR (MC-LR), microcystin-RR (MC-RR), microcystin-YR (MC-YR), 그리고 anatoxin-a를 사용하였다. 플라즈마 반응기의 유입기체에 따른 분해 효율(반응시간 150 s 기준)은 지오스민의 경우 산소(100%) > 건조공기(96%) > 질소(5%) 순이었으며, 2-MIB의 경우에도 산소(100%) > 건조공기(94%) > 질소(2%) 순이었다. 이 결과는 이취미 물질이 주로 플라즈마 방전에 의해 생성된 산화성 성분, 특히 수명이 긴 오존에 의해 분해된다는 것을 나타낸다. 산소를 사용했을 때 지오스민과 2-MIB는 150 s 이내, microcystin류는 10 s 이내, anatoxin-a는 30 s 이내에 모두 분해되었다. 실제 호소수를 사용한 경우 증류수에서보다 이취미 및 독성물질의 분해효율보다 높게 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제16권4호
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• pp.479-490
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• 2000

This study investigated the removal characteristics, Microcystin decomposition and generation of by-products when aqueous Microcystis sp. is oxidized by ozone. The concentration of Microcystin (MC) in aqueous solution has been found by HPLC analysis to decrease continuously by ozonation after the initial, abrupt increase. The kinetic constant of the decomposition of MC-RR and -LR were 0.0596 and 0.0243, respectively. This means that removal efficiency of MC-RR by its oxidative decomposition is preferable compared with that of MC-LR. On the other hand, it has been found that the decomposition product, TOC, exhibits the continuous decrease in the concentration by further ozonation, while DOC and UV-254 increase temporarily until 10 minutes before the decrease. Furthermore, the GC/MSD analysis has revealed that the ozonation of Microcystis sp. for 100minutes affords five kinds of aldehydes, six kinds of alcohols, and trans-1, 2-dimethyl-cyclopropane.