• Ocean and Polar Research
• /
• 제33권2호
• /
• pp.99-111
• /
• 2011

To estimate the effects of limitation nutrients for phytoplankton growth and its influences on short-term variations of a winter phytoplankton community structure, we investigated the abiotic and biotic factors of surface and bottom waters at 20 stations of inner and offshore areas from 6 to 7 February in Gwangyang Bay, Korea. Also, several algal bio-assay studies were conducted to identify any additional nutrient effects on phytoplankton assemblage using surface water for the assay. The dominant species in the bay was diatom Skeletonema costatum, which occupied more than 70% of total species in most stations (St.1-16) of the inner bay. According to a cluster and multidimensional scaling (MDS) analysis based on phytoplankton community data from each station, the bay was divided into three groups. The first group included stations from the south-western parts of Myodo lsland, which can be characterized as a semien-closed eutrophic area with high phytoplankton abundance. The second group included most stations from the north-eastern part of Myodo lsland, influenced indirectly by surface water currents from offshore of the bay. The standing phytoplankton crops were lower than those of the first group. The other cluster was restricted to samples collected from offshore of the bay. In the bay, silicon (Si) and phosphorus (P) were not a major limiting factor for phytoplankton production. However, since the DIN: DIP and DSi: DIN ratios clearly demonstrated that there were potential stoichiometric N limitations, nitrogen (N) was considered as a limiting factor. Based on the algal bio-assay, in vivo fluorescence values in N (+) added experiments were higher compared to control and P added experiments. Our results suggested that nitrogen may act as one of the most important factors in controlling primary production during winter in Gwangyang Bay.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.355-356
• /
• 2000

Three 'stress probe' plasmids were constructed and characterized which utilize a green fluorescent protein (CFP) as a non-invasive reporter to elucidate Escherichia coli cellular stress responses in quiescent or 'resting' cells. Facile detection of cellular stress levels was achieved by fusion of three heat shock stress protein promoter elements, those of the heat shock transcription factor ${\sigma}^{32}$, pretense subunit ClpB, and chaperone DnaK, to the reporter gene $gfp_{uv}$. When perturbed by chemical or physical stress (such as heat shock, nutrient (amino acid) limitation, addition of IPTG, acetic acid, ethanol, phenol, antifoam, and salt (osmotic shock), the E. coli cells produced GFPuv which was easily detected from within the cells as emitted green fluorescence. A temporal and amplitudinal mapping of these responses was performed, demonstrating regions where quantitative delineation of cell stress was afforded.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제17권2호
• /
• pp.305-312
• /
• 2007

This study focused on the involvement of the unusual nucleotide (p)ppGpp, a stringent factor, during the morphological and physiological differentiation of Streptomyces coelicolor. Two genes, relA and rshA, were disrupted to demonstrate the roles of the stringent factor in the differentiation. The intracellular concentration of (p)ppGpp in the wild-type (M600) and disrupted mutants was measured in relation to the intentional starvation of a specific nutrient, such as carbon, nitrogen, and phosphate or the in situ depletion of nutrients in a batch culture. As a result, it was found that the morphological characteristic of the ${\Delta}relA$ mutant was a bld phenotype forming condensed mycelia, whereas the ${\Delta}rshA$ mutant grew fast-forming spores and straightforward mycelia. In both mutants, the production of actinorhodin (Act) was completely abolished, yet the undecylprodigiosin (Red) production was increased. Intracellular (p)ppGpp was detected in the ${\Delta}relA$ mutant in the case of limited phosphate, yet not with limited carbon or nitrogen sources. In contrast, (p)ppGpp was produced in the ${\Delta}rshA$ mutant under limited carbon and nitrogen conditions. Therefore, (p)ppGpp in S. coelicolor was found to be selectively regulated by either the RelA or RshA protein, which was differentially expressed in response to the specific nutrient limitation. These results were also supported by the in situ ppGpp production during a batch culture. Furthermore, it is suggested that RelA and RshA are bifunctional proteins that possess the ability to both synthesize and hydrolyze (p)ppGpp.

• 생태와환경
• /
• 제41권spc호
• /
• pp.35-41
• /
• 2008

본 연구는 2006년 6월 22일부터 28일까지 식물성 플랑크톤의 1차 생산력을 알아보기 위하여 영양염 첨가 실험을 실시하였다. 평가를 위한 샘플은 저수지 중앙부에서 총 10L를 채수하였으며, Cubitainer에 각각 2.5L씩 분배하였다. 대조군은 원수를 그대로 사용하였으며, 처리군 1에는 $KH_2PO_4$을 첨가하였고, 처리군 2에는 2배 더 많은 $KH_2PO_4$을 첨가하여 각각 P, 2P가 되도록 하였다. 또한 처리군 3에는 $KNO_3$를 첨가하여 $NO_3-N$가 되도록 하였으며, 처리군 4에는 $KH_2PO_4$와 $KNO_3$을 첨가하여 $P+NO_3-N$가 되도록 하여 7일 동안 변화를 관찰하였다. P(T1)와 2P(T2)가 처리된 Cubitainer의 엽록소-${\alpha}$ 농도는 실험기간 동안 점점 감소하였고, 초기의 농도에 비하여 훨씬 낮은 수치를 보였다. 그러나, $NO_3$(T3)와 $P+NO_3$(T4)가 처리된 Cubitainer의 경우, 초기의 엽록소-${\alpha}$ 농도에 비하여 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났다. 단기 실험의 경우 질소가 일차적인 제한요인으로 작용한 것으로 사료되었다. 장기간에 걸친 TP, TN, TN: P mass ratios의 자료에 따르면, 인이 식물 플랑크톤의 성장에 제한요인으로 작용하였고, 채집된 시기와 장소에 따라 제한염류가 변하는 것으로 연구되어 졌다. 본 연구에서 질소는 1차 제한영양염류로 작용하였고 계절적인 영향에 의한 것으로 사료되었다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제16권1호
• /
• pp.27-38
• /
• 2011

동계 진해만 광역해역의 식물플랑크톤의 군집구조와 영양염 제한 특성을 파악하고자 식물플랑크톤 군집의 정점간 비교와 환경인자간의 관계를 조사하였다. 아울러 식물플랑크톤의 성장에 영향을 미치는 제한영양염을 평가하기 위해서 현장수를 이용하여 생물검정실험을 수행하였다. 조사기간동안 규조류와 은편모조류는 대부분의 정점에서 전체 식물플랑크톤의 90% 이상을 점유하였고, 식물플랑크톤의 현존량은 마산만이 진해만 보다 현저히 높게 관찰되었다. DIN:DIP 비, pH, 투명도는 식물플랑크톤의 생물량과 유의한 양(+)의 관계를 보였다. 식물플랑크톤 군집구조를 바탕으로 Cluster 분석과 MSD 분석을 한 결과 크게 3개의 그룹으로 구분되었다. 제 1그룹은 고성과 통영을 중심으로 한 진해만 서부해역으로 은편모조류가 전체 식물플랑크톤 현존량에 50% 이상으로 우점하였다. 제 2그룹은 마산만 가장 내측해역으로 높은 생물량, 낮은 투명도, 높은 DIN:DIP 비가 관찰된 것이 특이적이였다. 제 3그룹은 진해만 동부수역에 해당되는 마산만 외측과 진해만 중앙해역으로 구분이 되었고, 이들 정점의 특성은 DSi:DIP 비가 높았고, 규조류가 우점출현하였다. 영양염 절대농도와 구성성분비에 의한 제한영양염과 생물검정실험을 통한 영양염 제한은 마산만 대부분의 정점은 P 영양염의 제한이 관찰되었고, 진해만은 N기원의 영양염제한이 식물플랑크톤의 증식에 중요한 역할을 하는 것으로 파악되었다. 동계 진해만은 규산염이 상대적으로 풍부하게 존재하였고, 이는 규조류가 우점하기 좋은 환경이라 사료된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제26권4호
• /
• pp.217-224
• /
• 2014

Cochlodinium polykrikoides 적조생물은 우리나라 연안에서 가장 빈번하게 적조를 유발하는 생물이다. 적조는 식물플랑크톤의 급격한 번식(algal bloom)으로 발생하기 때문에 적조를 유발하는 적조생물에 대한 최적의 성장조건 정보가 가용하다면 정확한 적조성장 모형 구성이 가능하며, 적조 발생예측에도 활용할 수 있다. 그러나 적조 성장에 영향을 미치는 인자가 빛, 수온, 염분, 영양염류 농도 등으로 다양하고, 적조성장을 제어하는 함수형태가 다양하기 때문에 실험조건의 최적 성장조건에 대한 연구 성과를 활용하여 적조 수치모형에서 활용할 수 있는 최적 성장모형을 구성한 연구는 매우 미흡한 수준이다. 본 연구에서는 우리나라의 대표적인 적조생물에 해당하는 Cochlodinium polykrikoides 적조생물의 최적 성장조건에 관한 연구 자료를 이용하여 다양한 함수형태에 따른 최적 매개변수 추정 및 오차비교 분석과정을 거쳐 적조 모형에서 바로 활용할 수 있는 최적 성장모형을 개발 제시하였다. 개발된 성장모형은 실험조건에서 추정된 최적 성장모형이기 때문에 현장자료를 이용한 모형의 보정 및 검정과정에서 본 연구결과로 제시된 최적 함수형태, 최적 매개변수 및 보정 매개변수의 범위 등을 기본 정보로 활용할 수 있으며, 실험조건과 현장조건의 차이 평가에도 활용할 수 있다.

• ALGAE
• /
• 제33권2호
• /
• pp.191-203
• /
• 2018

Fragilariopsis cylindrus is one of the most successful psychrophiles in the Southern Ocean. To investigate the molecular mechanism of biomineralization in this species, we attempted to synchronize F. cylindrus growth, since new cell wall formation is tightly coupled to the cell division process. Nutrient limitation analysis showed that F. cylindrus cultures rapidly stopped growing when deprived of silicate or light, while growth continued to a certain extent in the absence of nitrate. Flow cytometry analysis indicated that deprivation of either silicate or light could effectively arrest the cell cycle of this diatom species at the G1 phase, suggesting that synchrony can be established using either factor. Fluorescence labeling of new cell walls was faintly detectable as early as approximately 6 h after silicon repletion or light irradiation, and labeling was markedly intensified by 18 h. It is revealed that the synthesis of girdle bands begins before valve synthesis in this species, with active valve synthesis occurring during the G2 / M phase. Expression profiling revealed that selective member(s) of the F. cylindrus SIT genes (FcSIT) respond to silicate and light, with a different set of genes being responsive to each factor. The Si / light double depletion experiments demonstrated that expression of one FcSIT gene is possibly correlated to transition to G2 / M phase of the cell cycle, when the valve is actively formed.

• 환경생물
• /
• 제31권4호
• /
• pp.383-392
• /
• 2013

본 연구는 식물성 플랑크톤의 1차 생산력에 대한 N:P ratio의 영향을 분석하기 위해 "영양염 첨가실험(NEBs)"을 실시하였다. 영양염 첨가실험(NEBs)에 의한 N:P Ratio의 영향은 대청호에서 측정된 수질데이터와 비교분석하였다. 단기 영양염 첨가실험 결과, 인 (P)을 첨가한 처리군들 (N:P Ratio=5, 15, 20, 30)에서의 1차 생산력의 반응이 대조군 (Control)과 인(P)을 첨가한 처리군 (N:P Ratio=80, $T_V$), 질소(N)를 첨가한 처리군(N:P Ratio=150, $T_{VI}$)에서보다 높았다. 또한 질소 (N)를 처리한 처리군에서는 대조군과 모든 처리군에서보다 1차 생산력의 반응이 유의하게 작았다. 영양염 첨가실험의 결과, 식물성 플랑크톤의 성장에 인이 제한영양염으로 작용하고 있었으며, 질소첨가 (Spiking N)는 식물성 플랑크톤의 성장을 억제한 것으로 사료된다. 대청호의 영양염 변이 분석 결과, 최소 N:P Ratio에서 엽록소-a의 최대농도가 나타났고, N:P Ratio는 식물성 플랑크톤의 성장에 대한 핵심 조절자로 사료되었다. 본 연구결과를 종합해 볼 때, N:P Ratio가 식물성 플랑크톤의 성장을 조절하는 핵심 인자로 작용 할 것으로 사료된다.

• ALGAE
• /
• 제23권4호
• /
• pp.277-288
• /
• 2008

The relationship between nutrients and phytoplankton dynamics was investigated daily from 12 April to 22 July 2003 in Sagami Bay, Japan. According to multidimensional scaling (MDS) and cluster analysis, phytoplankton community was divided into four distinct groups. The first group was consisted of centric diatom species, such as Guinardia spp., Detonula spp., Letocylindrus danicus, Skeletonema costatum, Eucampia zodiacus and Chaetoceros spp.. The second and third clusters comprised mainly diatoms and dinoflagellates, respectively. The other cluster was restricted to the samples collected during the last sampling period when the rainfall and river discharge was frequently recorded. Canonical correspondence analysis (CCA) was applied to analyze four groups respectively, which focused on the effects of nutrients concentration and ratio on phytoplankton variations. Based on CCA analysis, most species of centric diatom were negatively correlated with DSi concentrations and Si/N ratio. Nutrients were strongly limited phytoplankton growth during the summer when the rainfall was not observed, whereas river discharge by rainfall and counterclockwise coastal currents (although the surface circulation pattern is often altered by Kuroshio Current, the counterclockwise coastal currents are generally dominant) has brought phytoplankton population accumulation and triggered the micoalgae growth in western part of the bay. Phosphorous (P) was strongly limited after significantly increases in the phytoplankton abundances. However, silicate (Si) was not a major limiting factor for phytoplankton production, since Si/DIN and Si/P ratio did not create any potential stoichiometric limitation. This indicates that high Si availability contributes favorably to the maintenance of diatom ecosystems in Sagami Bay.

• KSBB Journal
• /
• 제24권3호
• /
• pp.259-266
• /
• 2009

AfsR2 과발현 S. lividans TK21을 이용하여 DNA microarray를 수행하였다. 그 결과, phosphate starvation과 관련 있는 42개의 유전자들이 up-regulated 되었으며, 특히 SCO4139 (pstB, phosphate ABC transport system ATP-binding protein)와 SCO4142 (pstS, phosphate-binding protein precursor)는 afsR2가 phosphate와 같은 nutrient starvation에 적극적으로 관여한다는 것을 나타내며, SCO4228 (putative phosphate transport system regulatory protein)은 기존에 수행되었던 2D-electrophoresis 연구나 afsS null S. coelicolor를 이용한 DNA microarray 연구에서도 공통적으로 보고되었던 유전자로서 phosphate lilitation에 대한 afsR2의 효과가 지속적으로 검증되고 있음을 뜻한다. 또한 afsR2 과발현을 통해서 sigma factor인 SCO2954 (sigL)과 SCO5147 (sigE)의 발현이 유도되었으며 두 유전자의 구조적인 특징을 고려해 보았을 때 afsR2가 RNA polymerase와의 linker로서의 역할을 추측해 볼 수 있다. 뿐만 아니라 whi 관련 유전자들의 발현 또한 afsR2에 의해 증가되었다. 이는 afsR2가 단순히 2차 대사물질 생합성 조절에만 관여하는 것이 아니라 형태적 분화에 작용함으로써 최종적으로 여러 2차 대사물질의 합성을 유도한다고 말할 수 있다. 이러한 결과들을 토대로 afsR2가 기존에 항생제 생합성에만 관여하는 global regulatory 조절인자가 아닌 방선균이 stationary phase로 전환되는 시점에서 형태적 분화에 영향을 미치고 phosphate limitation stress를 줄여주는 2차 대사의 key-factor regulatory 유전자임을 알 수 있다.