• Membrane and Water Treatment
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• 제6권4호
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• pp.263-276
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• 2015

This paper deals with the influence of chemical oxygen demand to nitrogen ratio ((COD/N) ratio) on the performance of an membrane bioreactor. We aim at establishing relations between COD/N ratio, organisms' distribution and sludge properties (specific resistance to filtration (SRF) and membrane fouling). It is also essential to define new criteria to characterize the autotrophic microorganisms, as the measurements of apparent removal rates of ammonium seem irrelevant to characterize their specific activity. Two experiments (A and B) have been carried on a 30 L lab scale membrane bioreactor with low COD/N ratio (2.3 and 1.5). The obtained results clearly indicate the role of the COD/N ratio on the biomass distribution and performance of the membrane bioreactor. New specific criteria for characterising the autotrophic microorganisms activity, is also defined as the ratio of maximum ammonium rate to the specific oxygen uptake rate in the endogenous state for autotrophic bacteria which seem to be constant whatever the operating conditions are. They are about 24.5 to 23.8 $gN-NH_4{^+}/gO_2$, for run A and B, respectively. Moreover, the filterability of the biological suspension appear significantly lower, specific resistance to filtration and membrane fouling rate are less than $10^{14}m^{-2}$ and $0.07\;10^{12}m^{-1}.d^{-1}$ respectively, than in conventional MBR confirming the adv < antage of the membrane bioreactor functioning under low COD/N ratio.

• Ocean and Polar Research
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• 제37권1호
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• pp.61-71
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• 2015

Eicosapentaenoic acid (EPA) produced from marine organisms is widely used in nutraceuticals. Monodus subterraneus and Nannochloropsis oceanica, which are representative freshwater and marine Eustigmatophyceae, respectively, are known to have a high content of protein and lipid, particularly, EPA. In this study, to compare the growth and nutritional composition of M. subterraneus and N. oceanica, they were cultured in autotrophic and mixotrophic conditions with JM and f/2 medium, respectively, at $25^{\circ}C$. In addition, $80{\mu}mol\;photons\;m^{-2}s^{-1}$ with 24-hour and 12-hour light was provided, with the addition of 2% glucose to the medium for the mixotrophic culture. With regard to growth, M. subterraneus showed 10 times higher biomass in a mixotrophic culture than in an autotrophic one. However, no significant difference was observed for N. oceanica between the two culture methods. With respect to nutritional composition, M. subterraneus cultured autotrophically had a higher protein and lipid content, particularly EPA, than that cultured mixotrophically, but no significant difference was found in the two cultures of N. oceanica. Furthermore, M. subterraneus cultured autotrophically with continuous light showed higher nutritional composition, particularly EPA, than N. oceanica. In conclusion, the mass culture of freshwater M. subterraneus is much easier and more economical than marine N. oceanica. In addition, production of EPA will be economically improved if mixotrophic culturing of M. subterraneus is first conducted to maximize the biomass, and then secondary autotrophic culturing is performed.

• 한국수산과학회지
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• 제49권1호
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• pp.38-44
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• 2016

The quality and quantity of live food sources strongly influence the success of fish production in farming operations. Thus, critical studies of live forage species are a crucial element for progress in fish aquaculture. The fat content of food is an especially important determinant of growth in marine fish. Omega-3 highly unsaturated fatty acids (HUFA) are essential components of diet that determine the nutritional value of larval fish. Euglena is a protist that has potential as a forage species. These single-celled organisms have plant and animal characteristics they are motile, elliptical in shape and 15–500 μm in diameter. Their nutritional content is excellent, but most studies have focused on cells raised in autotrophic culture. We therefore examined differences in the lipid and fatty acid contents, and the growth of Euglena cells grown under autotrophic, heterotrophic, and mixotrophic conditions. Biomass production reached 15.03 g/L, 12.28 g/L, and 3.66 g/L under mixotrophy, heterotrophy, and autotrophy, respectively. The proportional n-3 HUFA content differed among culture methods: 10.04%, 5.80% and 10.01% in mixotrophic, heterotrophic and autotrophic cultures, respectively. Mixotrophy was to be the best form of cultivation for improving the growth and nutritional content of Euglena.

• ALGAE
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• 제34권4호
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• pp.289-301
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• 2019

Mixotrophy in marine organisms is an important aspect of ecology and evolution. The discovery of mixotrophic abilities in phototrophic dinoflagellates alters our understanding of the dynamics of red tides. In the phototrophic dinoflagellate genus Alexandrium, some species are mixotrophic, but others are exclusively autotrophic. There are differences in the ecological roles of autotrophic and mixotrophic Alexandrium in marine food webs. However, of the 34 known Alexandrium species, the mixotrophic ability of >20 species has yet to be explored. In this study, the mixotrophic capabilities of Alexandrium insuetum CCMP2082, Alexandrium mediterraneum CCMP3433, Alexandrium pacificum CCMP3434, Alexandrium tamutum ATSH1609, and Alexandrium margalefii CAWD10 were investigated by providing each species with 22 diverse prey items including bacterium-sized microbeads (1 ㎛), the cyanobacterium Synechococcus sp., algal prey species, and the ciliate Mesodinium rubrum. None of the 5 Alexandrium species fed on any of the prey items. These results increase the number of Alexandrium species lacking mixotrophic abilities to 9, compared to the 7 known mixotrophic Alexandrium species. Furthermore, the Alexandrium phylogenetic tree based on the large subunit ribosomal DNA contained 3 large clades, each of which had species with and without mixotrophic abilities. Thus, the acquisition or loss of mixotrophic abilities in Alexandrium might readily occur.

• ALGAE
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• 제34권4호
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• pp.303-313
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• 2019

Floating seaweed rafts are a surface-pelagic habitat that serve as substrates for benthic flora and fauna. Since 2008, Sargassum horneri clumps have periodically invaded the Korea Strait. In this study, the polymerase chain reaction-free small-organelles enriched metagenomics method was adopted to identify the species of epibiotic eukaryotes present in floating S. horneri fronds. A total of 185 species were identified, of which about 63% were previously undetected or unreported in Korean waters. The rafts harbored a diverse assemblage of eukaryotic species, including 39 Alveolata, 4 Archaeplastida, 95 Opisthokonts, 4 Rhizaria, and 43 Stramenopiles. Of these 185 taxa, 48 species were found at both Sargassum rafts collection stations and included 24 Stramenopiles, 17 Alveolata, and 7 Opisthokonts. Among these, the highest proportion (50%) of species was photo-autotrophic in basic trophic modes, while the proportion of phagotrophic, osmo- or saprotrophic, and parasitic modes were 43.8%, 4.2%, and 2.1%, respectively. This study demonstrates the contribution of floating Sargassum rafts as dispersal vectors that facilitate the spread of alien species.

• 생태와환경
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• 제43권1호
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• pp.55-68
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• 2010

박테리아, HNF, 식물플랑크톤 그리고 섬모충류로 이어지는 미소생물군집의 계절적 변화를 2007년 5월에서 2008월 5월까지 부영양화된 기수호유역 시화호의 3개 정점에서 조사하였다. 배수갑문 주변의 두 정점과 비교하여 상류의 정점에서 염분농도가 낮게 나타났고, 영양염 농도와 더불어 Chl-$\alpha$가 현저하게 높게 기록되었다. 박테리아의 연 평균은 St. 1에서 $6.8{\times}10^6\;cells\;mL^{-1}$로, St. 2에서 $7.4{\times}10^6\;cells\;mL^{-1}$로, St. 3에서 $4.6{\times}10^6\;cells\;mL^{-1}$로 각각 관찰되었다. HNF의 연 평균은 St. 1에서 $19{\times}10^2\;cells\;mL^{-1}$로, St. 2에서 $6.7{\times}10^2\;cells\;mL^{-1}$로, St. 3에서 $5.9{\times}10^2\;cells\;mL^{-1}$로 각각 기록되었다. 최고치의 섬모충 개체수는 St. 1에서 2008년 4월 29 일에 관찰되었고, 전체의 99%가 자가영양성 섬모충 Mesodinium rubrum (=Myrionecta rubra) 이였다. Chl-$\alpha$농도는 박테리아와 높은 상관관계가 관찰되었으나, 박테리아는 HNF와 섬모충으로 이어지는 상위 포식자 간의 상관성이 높게 나타나지 않았다. 이것은 상위 포식자로 이어지는 에너지 흐름의 효율이 비교적 낮다는 것을 의미한다. 부영양화된 시화호에서 일차 생산자의 생물량이 높게 관찰되였음에도 불구하고, 미소생물군집의 상위 영양단계 생물과 하위 생물군과의 상관성이 나타나지 않았다는 것은 미소생물환의 먹이 연쇄는 고전적인 먹이망과 같은 간접적인 경로와 더불어 시간 지연의 영향을 받았을 것으로 사료되었다.

• Ocean and Polar Research
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• 제29권2호
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• pp.101-112
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• 2007

2001년 8월부터 9월 사이에 인천연안 수역에서 발생된 초가을 식물플랑크톤 대증식기에 식물플랑크톤과 종속영양 원생동물 군집의 단주기 변동에 대하여 조사하였다. 조사기간 동안 엽록소-$\alpha$ 농도의 분포는 $1.8-19.3\;{\mu}g\;l^{-1}$로 분포 하였으며, 첫 번째 대증식기에 가장 높은 농도를 보였다. 소형 엽록소-${\alpha}({\gt}20\;{\mu}m)$는 대증식기 동안에 엽록소-$\alpha$ 농도의 80% 이상을 차지하였고, 미소형 엽록소-${\alpha}(3-20\;{\mu}m)$ 대증식기 전과 대증식기 후에 전체의 42%를 차지하였으며, 대증식기 사이에는 극미소 엽록소-${\alpha}({\lt}3\;{\mu}m)$에 의해 50% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 식물플랑크톤 군집은 대증식기 사이에는 독립영양 극미소플랑크톤에 의해 우점 하였으며, 대증식기 전과 대증식기 후에는 독립영양 미소편모류에 의해 우점 하였고, 두 번의 대증식기에는 규조류에 의해 높은 우점률을 보였다. 특히 대증식기에 관찰된 규조류의 개체수는 Chaetoceros pseudocrinitus와 Eucampia zodiacus에 의해 50% 이상 우점하였다. 종속영양 원생동물의 탄소량은 $8.2-117.8\;{\mu}gC\;l^{-1}$로 분포하였으며, 식물플랑크톤의 생물량이 가장 높았던 직후에 가장 높게 나타났다. 조사기간 동안 종속영양 원생동물의 상대적인 기여도는 식물플랑크톤의 생물량 및 군집구조에 따라 차이를 보였다. 빈섬모충류와 종속영양 와편모류는 첫 번째와 두 번째 대증식기에 우점 하였으며, 종속영양 원생동물 생물량의 80% 이상을 차지하였다. Protoperidinium spp.에 의해 우점하는 종속영양 유각와편모류는 첫 번째 대증식기에 가장 우점하였으며, Gyrodinium spp.로 구성된 종속영양 무각와편모류는 두 번째 대증식기에 가장 우점 하였다. 그외 Noctiluca scintilla는 첫 번째 대증식기에 식물플랑크톤 소멸에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 결과적으로 식물플랑크톤의 대증식기 동안에 종속영양 원생동물 군집은 식물플랑크톤의 생물량 및 군집구 조의 변화에 빠르게 반응하였으며, 이와 같은 결과는 두 군집 사이에 잠재적인 피식-포식자의 관계가 있음을 암시한다. 따라서 조사기간 동안 종속영양 원생동물은 식물플랑크톤 대증식의 소멸과 관련된 중요한 섭식자로서, 식물플랑크톤 군집을 조절하는데 중요한 역할을 하였을 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제26권6호
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• pp.711-720
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• 2016

게놈분석이 완료된 680개의 세균의 공통 유전자 보유 정도와 유연관계를 파악하기 위해 4,631개의 COG (Clusters of Orthologous Groups of protein) 보유 유사도와 COG 보유 계통수를 작성하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 균주별 COG 보유개수는 103~2,199개 사이였고 평균 1377.1개 였다. 곤충과 절대공생성인 Candidatus Nasuia deltocephalinicola str. NAS-ALF가 최저였고 기회성병원균인 Pseudomonas aeruginosa PAO1가 최대였다. 2개의 세균들 사이에 나타내는 COG 보유 유무의 유사도는 49.30~99.78% 사이였고 평균 72.65%였다. 초고온성이며 자가영양생활을 하는 Methanocaldococcus jannaschii DSM 2661과 중온성이며 공생생활을 하는 Mesorhizobium loti MAFF303099 사이가 최소였다. 유전자 보유 정도가 생물이 각 서식지에 적응하는 정도를 나타내므로 이 결과는 원핵생물 진화의 역사 혹은 현재 지구의 원핵생물 서식지 범위를 나타내는 것일 수도 있다. COG 보유계통수를 통하여 첫째 진정세균인 Chloroflexi문의 일부는 진정세균보다 고세균과 유연관계가 높았고, 둘째 16S rRNA유전자에서 동일한 문(phylum)이나 강(class)으로 분류되지만 COG 보유 계통수에서는 일치하지 않는 경우가 많았으며, 셋째 delta-와 epsilon-Proteobacteria는 다른 Proteobacteria와 다른 분계(lineage)를 이루었다. 본 연구결과는 생물의 기원 파악과 기능적 연관성 파악 그리고 유용유전자 탐색 등에 이용할 수 있을 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제7권3호
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• pp.181-194
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• 2002

기생은 공생하는 두 생물사이에 한쪽(기생생물)은 이득을 얻는 반면에 다른 한쪽(숙주)은 해를 입는 관계를 말한다. 이러한 기생관계가 생물학적으로 적조를 제어하기 위한 하나의 방법으로서 응용될 수 있으며, 특히 적조생물을 숙주로 하는 기생성 와편모류인 Amoebophrya spp.는 그 잠재력이 큰 것으로 오랫동안 주목받아 왔다. Amoebophrya spp.는 유독성 및 유해성 적조를 일으키는 종을 포함하여 24속 40여종 이상의 와편모류들을 감염시킬 수 있는 것으로 알려져 있다 기생성 와편모류 Amoebophrya는 포자(dinospore)의 분산 및 감염 단계,감염 후 숙주 세포내에서 성장단계 (trophont), 그리고 숙주 세포 밖의 생식단계(vermiform) 등의 간단한 생활사를 가지고 있다. 최근의 연구결과에 의하면, 분산 및 감염을 담당하는 dinospore는 각 숙주-기생생물 관계에 따라 감염능력, 생존능력 및 감염 성공률 등 서로 다른 생물학적 차별성을 보인다. 각 숙주기생생물 관계 기원 dinospores의 서로 다른 생물학적 특성, 교차 감염실험 및 분자생물학적 연구결과 등으로 보아 Amoebophrya ceratil가 숙주 특이성이 없는 단일종이라는 이전의 주장보다는 아마도 숙주 특이성을 갖고 있는 여러 분류군으로 구성된 종 복합체 (species complex)라는 가설이 타당하다. 숙주 와편모류들은 기생성 와편모류 Amoebophrya에 의해 일단 감염되고 나면 더 이상 성장하지 못하고 생식능력을 잃고 모두 사망하게 되는데, 이 감염 과정동안 해당 플랑크톤 생태계에 대한 영향은 다양하게 나타난다. 독립영양성 와편모류들이 감염될 경우 그들의 광합성 능력이 크게 영향을 받으며, 감염위치(핵 또는 세포질)에 따라서 영향받는 속도가 다르다. 이 기생성 와편모류에 의한 감염은 광주성 및 유영속도 등에 영향을 미쳐서 숙주 와편모류의 일주 수직이동 양상과 같은 동태에도 커다란 영향을 끼칠 수 있다. 기생성 와편모류의 감염으로 인한 숙주의 사망은 자연 사망할 때보다 시간적으로 더 빨리 숙주로부터 다량의 유기물이 방출되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 기생생물에 의한 감염은 감염기간 동안에도 숙주로부터 상당한 양의 용존 유기물이 인위적으로 방출되게 할 가능성이 있다. 기생생물에 감염시에는 상대적으로 크기가 큰 숙주 와편모류의 생체량이 사망과 동시에 크기가 작은 수많은 포자들로 생물학적 전환이 일어나고, 이어서 이들 포자들은 섬모류 등의 포식자들에게 먹이로서 이용i소화될 수 있으므로, 숙주 와편모류가 지녔던 물질과 에너지가 미소생물고리내에서 보다 오랜기간 동안 머무를 수 있는 가능성이 더욱 커질 것으로 생각된다 다양한 숙주-기생생물 관계에 대하여 다양한 물리, 화학적 환경요인과 여타의 생물학적 요인들이 어떠한 영향을 미치는지에 대한 보다 심도있는 연구는 플랑크톤 생태학과 적조역학에서 기생성 와편모류의 역할을 보다 잘 이해하도록 하는데 기여할 것으로 기대된다.