한국산 와편모조류 Peridinium bipes f. occultatum의 Small-Subunit Ribosomal DNA(SSU rDNA) 염기서열 분석

기장서,조수연,한명수,Ki, Jang-Seu,Cho, Soo-Yeon,Han, Myung-Soo 한국조류학회(藻類) 2005 ALGAE Vol.20 No.1

To clarify some confusions concerning identification of the Korean Peridinium species, genotypic analysis was performed with their SSU rDNA sequences. PCR was used to amplify the partial SSU rDNA of Peridinium isolates collected from three different Korean waters (Juam, Sang-sa and Togyo Reservoirs). The PCR products were allowed directly to sequence, which revealed each 942 bp of rDNA sequence. Analyses of the rDNA sequences showed that all the Korean isolates had the same genotype (100% sequence homology), and they were nearly identical to a Japanese strain of P. bipes f. occultatum (NIES 364; 99.8% sequence similarity). The sequence-based comparisons could clearly resolve P. bipes f. occultatum isolated from three different Korean waters.

유해 남조세균 Microcystis aeruginosa의 16S rRNA 및 rpoB 유전자 염기서열 변이 분석

기장서,Ki, Jang-Seu 한국미생물학회 2010 미생물학회지 Vol.46 No.3

남조세균 Microcystis (Cyanobacteria, Chroococcales)는 담수 녹조원인 생물의 하나로써 일부 종은 microcystin이라는 간 독소를 분비한다. 따라서 담수 수질관리 및 보건위생 측면에서 이들에 대한 관리가 필요하다. 본 연구는 Microcystis 분자 검출을 위한 신규 마커로 RNA polymerase beta subunit (rpoB) 유전자 염기서열을 분석하여 이들의 분자적 특성을 규명하였다. Microcystis rpoB 유전자는 16S rRNA보다 염기 유사도와 유전거리에서 큰 변이가 있는 것으로 조사되었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Student t-test, p<0.05). Parsimony 분석을 통해 rpoB 유전자가 16S rRNA 유전자보다 2배 이상 빠르게 진화하는 것으로 파악되었다. 또한 rpoB 유전자 phylogeny 분석에서 16S rRNA tree 보다 M. aeruginosa 균주를 명확하게 구분해 주었다. Microcystis가 속하는 Chroococcales 목은 염색체 안에 2개 정도의 rRNA 오페론이 있고 rpoB 유전자는 1개 있는 것으로 조사되었다. 본 연구결과는 rpoB 유전자가 Microcystis의 분자계통분류 및 분자검출 마커로 유용하다는 것을 제시해 준다. Microcystis (Cyanobacteria, Chroococcales) is one of the green tide-causing organisms in freshwaters, and some species produce microcystin that is hepatotoxin. In the aspects of freshwater quality controls and health concerns, therefore it is necessary to manage the harmful organisms. In the present study, RNA polymerase beta subunit (rpoB) gene sequences of Microcystis were determined and characterized in order to use a potential marker for the molecular detections of the species. Microcystis rpoB showed high divergences of DNA similarity and genetic distances when compared with those of 16S rRNA, and the molecular differences were statistically significant (Student t-test, p<0.05). Parsimony analyses showed the rpoB gene evolves more than 2-fold faster than 16S rRNA. In addition, phylogeny of the rpoB gene separated each M. aeruginosa strain more clearly compared with a 16S rRNA tree. This study found that the order Chroococcales, including Microcystis, has approximately two rRNA operons and single copy of the rpoB gene in their chromosomes. These results suggest that the rpoB gene is a useful marker for the molecular phylogenetics and the detection of Microcystis.

Vibrio 속 16S rRNA 유전자 염기서열의 이질성 분석

기장서,Ki, Jang-Seu 한국미생물학회 2009 미생물학회지 Vol.45 No.4

세균 16S rRNA 유전자 염기서열은 분자계통분류, 진화역사 규명, 미생물 검출 등 다양한 목적으로 이용되어 왔다. 세균 제놈(genome)은 multiple rRNA 오페론을 갖고 있으며, 이들 유전자 염기서열은 일부 변이가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 Vibrio 속의 16S rRNA 유전자 염기서열을 이용하여 세포 내 16S rRNA의 이질성을 규명하였다. 분석은 GenBank 자료 중에서 제놈 염기서열 annotation이 완료된 V. cholerae, V. harveyi, V. parahaemolyticus, V. splendidus, V. vulnificus를 이용하여 실시하였다. Vibrio 속은 1번 염색체에 7~10개의 16S rRNA 유전자 copy를 갖고 있으며, 이들의 세포 내 유전자 변이는 0.9% 이하 상이성(99.1%이상 DNA 상동성)을 보였다. 2번 염색체에서는 16S rRNA 유전자가 1개 이하로 존재하였다. 유전체내 16S rRNA 유전형은 최소 5개(V. vulnificus #CMCP6)에서 최대 8개(V. parahaemolyticus #RIMD 2210633, V. harveyi #ATCC BAA-1116)로 조사되었다. 본 결과는 Vibrio 속의 16S rRNA 유전자 염기서열이 높은 이질성을 갖는 것을 제시해 준다. Bacterial 16S rRNA gene sequences have been widely used for the studies on molecular phylogeny, evolutional history, and molecular detections. Bacterial genomes have multiple rRNA operons, of which gene sequences sometimes are variable. In the present study, heterogeneity of the Vibrio 16S rRNA gene sequences were investigated. Vibrio 16S rRNA sequences were obtained from GenBank databases, considering the completion of gene annotation of Vibrio genome sequences. These included V. cholerae, V. harveyi, V. parahaemolyticus, V. splendidus, and V. vulnificus. Chromosome 1 of the studied Vibrio had 7~10 copies of the 16S rRNA gene, and their intragenomic variations were less than 0.9% dissimilarity (more than 99.1% DNA similarity). Chromosome 2 had none or single 16S rRNA gene. Intragenomic 16S rRNA genotypes were detected at least 5 types (V. vulnificus #CMCP6) to 8 types (V. parahaemolyticus #RIMD 2210633, V. harveyi #ATCC BAA-1116). These suggest that Vibrio has high heterogeneity of the 16S rRNA gene sequences.

한국 연안에 출현하는 무각와편모조류 5종에 대한 형태 및 분자계통학적 특성

조수연,기장서,한명수,Cho, Soo-Yeon,Ki, Jang-Seu,Han, Myung-Soo 한국조류학회(藻類) 2008 ALGAE Vol.23 No.1

Many species in Gymnodiniales, which are unarmored dinoflagellates, are responsible for marine algal blooms and some of them have potent toxin in the cell. Their taxonomy has so far been well-defined, and several genera (e.g. Akashiwo, Gymnodinium, Karenia) have recently been re-described. In Korea, few works have been carried out on their taxonomical and molecular studies. This study focused on comparison of both morphological and molecular characteristics of five unarmored dinoflagellates on Korean coastal water: Akashiwo sanguinea, Cochlodinium polykrikoides, Gymnodinium catenatum, Gymnodinium impudicum and Karenia aureolum (=K. mikimotoi). Morphological characteristics observed here was in good accordance with the original descriptions of individual species. In addition, none of difference was found in morphological comparisons between the Korean and foreign strains. Furthermore, molecular analysis showed that the SSU rDNA sequences were generally identical according to each species. In some distinct features, A. sanguinea, which has generally the same morphological features, were divided into two groups: one was Korean isolates including European isolates, the other was American isolates. In the two groups, the nucleus was positioned differently: middle of the cells in the Korean isolates (GnSg02, GnSg03), near the epicone in American isolates (CCMP1593, CCMP1837). In addition, this was strongly supported by phylogenetic analysis, inferred from the SSU rDNA sequences. K. aureolum (GrAr01) was corresponded to European G. aureolum (=K. mikimotoi) in shape and position of nucleus, chloroplast, however, which is similar to K. digitata in view of having a finger-like sulcus. This was in good agreement with phylogenetic study of these species. G. catenatum have identical morphology except the ridge location, and their genotype of SSU rDNA was also identical to GenBank data of the same species. From this study, we found that the five Korean unarmored dinoflagellates are identical morphological characteristics and genotype to each species of foreign isolates.

Toxic effects of Aroclor 1016 and bisphenol A on marine green algae Tetraselmis suecica, diatom Ditylum brightwellii and dinoflagellate Prorocentrum minimum

비니타 에베네저,기장서,Ebenezer, Vinitha,Ki, Jang-Seu The Microbiological Society of Korea 2016 미생물학회지 Vol.52 No.3

미세조류는 수환경으로 유입되는 독성물질의 배출기준을 설정하거나 환경영향을 평가하기 위한 환경변화의 잠재적 생물지표이다. 본 논문에서 해양 미세조류인 녹조류 Tetraselmis suecica, 규조류 Ditylum brightwellii, 와편모조류 Prorocentrum minimum에 대한 내분비 교란물질(EDCs) 비스페놀 A (BPA)와 Aroclor 1016의 영향을 평가하였다. 처리한 EDCs에 대하여 각각의 종은 매우 다른 민감도 차이를 보였다. 각 종에 대한 50% 영향농도($EC_{50}$)는 Aroclor 1016가 BPA보다 더 유해하였다. 실험에 사용한 미세조류중에서 규조류 D. birghtwellii(0.037 mg/L BPA과 0.002 mg/L Aroclor 1016)가 다른 종보다 매우 민감하게 반응하는 것으로 조사되었다. 본 연구 결과는 수서생태계에로 배출되는 기준 농도 이상의 EDCs가 해양 생물에게 유해 효과가 있다는 것을 제시해 준다. Microalgae are the potential bioindicators of environmental changes, for the environmental risk assessment as well as to set limits for toxic chemical release in the aquatic environment. Here, we evaluated the effects of two endocrine disrupting chemicals (EDCs), namely bisphenol A (BPA) and Aroclor 1016, on the green algae Tetraselmis suecica, diatom Ditylum brightwellii, and dinoflagellate Prorocentrum minimum. Each species showed wide different sensitivity ranges when exposed to these two EDCs; the 72 h effective concentration ($EC_{50}$) for these test species showed that Aroclor 1016 was more toxic than BPA. $EC_{50}$ values for the diatom D. birghtwellii were calculated at 0.037 mg/L for BPA and 0.002 mg/L for Aroclor 1016, representing it was the most sensitive when compared to the other species. In addition, these results suggest that these EDC discharge beyond these concentrations into the aquatic environments may cause harmful effect to these marine species.

해양의 부착 미세조류 분류군 현황 및 선체부착 연구의 중요성

박재영,김태희,기장서,Park, Jaeyeong,Kim, Taehee,Ki, Jang-Seu 한국해양과학기술원 2022 Ocean and Polar Research Vol.44 No.2

Microalgae can attach to the surface of ships and then spread to various areas by means of ship transport. The introduction of invasive species through ships is recognized as a marine problem worldwide. Identification of attached microalgae is necessary to investigate such movement between countries through ships. In the present study, through analytical methods we reviewed research data to identify the taxa of domestic attached microalgae and assess the ecological impacts of such microalgae. A total of 87 genera and 153 species (143 species of diatoms, 10 species of cyanobacteria, and 4 genera of dinoflagellates) were identified as native attached microalgae in Korea, and diatoms accounted for 93% of the total. Most of these attached microalgae were identified through research on natural substrates such as seaweeds and bedrock, and some were also identified through experiments using artificial adherent plates. To date, there is no information on microalgae attached to international ships and introduced into Korea. Molecular genetic analysis and systematic management through on-site sampling of international ships, microscopic analysis, and meta-barcoding are necessary to assess the inflow and spread path of hull-attached marine alien species and evaluate the risk they pose to the domestic ecosystem.

남조세균 흔들말목(Cyanobacteria, Oscillatoriales) 해양 균주의 16S rRNA와 rpoB 유전자 변이

천주용,이민아,기장서,Cheon, Ju-Yong,Lee, Min-Ah,Ki, Jang-Seu 한국미생물학회 2012 미생물학회지 Vol.48 No.4

본 연구는 남조세균 흔들말목(Cyanobacteria, Oscillatoriales)의 16S ribosomal RNA (rRNA) 및 RNA polymerase beta subunit(rpoB) 유전자를 대상으로 염기서열 변이 및 분자계통학적 특성을 분석한 것이다. 흔들말목 rpoB 유전자는 16S rRNA보다 유전자 변이(유전거리: rpoB=0.270, 16S=0.109)가 큰 것으로 조사되었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Student t-test, p<0.001). 흔들말목 16S rRNA와 rpoB의 계통분석에서 유사한 계통 분지형태를 보였으며, rpoB 유전자가 높은 해상도를 갖고 있어 흔들말목 분류군을 더 명확하게 구분하였다. 또한, parsimony 분석을 통해 rpoB 유전자가 16S rRNA 보다 2.40배 빠르게 진화하는 것으로 파악되었다. 본 연구결과는 rpoB 유전자가 흔들말목의 분자계통 및 종 분류 연구에 매우 유용하다는 것을 제시해 준다. In this study, we investigated molecular divergences and phylogenetic characteristics of the 16S ribosomal RNA (rRNA) and RNA polymerase beta subunit (rpoB) gene sequences from the order Oscillatoriales (Cyanobacteria). The rpoB of Oscillatoriales showed higher genetic divergence when compared with those of 16S rRNA (p-distance: rpoB=0.270, 16S=0.109), and these differences were statistically significant (Student t-test, p<0.001). Phylogenetic trees of 16S rRNA and rpoB were generally compatible; however, rpoB tree clearly separated the compared Oscillatoriales taxa, with higher phylogenetic resolution. In addition, parsimony analyses showed that rpoB gene evolved 2.40-fold faster than 16S rRNA. These results suggest that the rpoB is a useful gene for the molecular phylogenetics and species discrimination in the order Oscillatoriales.

남조세균 Anabaena 종 구분을 위한 RNA Polymerase Beta Subunit (rpoB) 유전자 염기서열 분석

천주용,이민아,기장서,Cheon, Ju-Yong,Lee, Min-Ah,Ki, Jang-Seu 한국미생물학회 2011 미생물학회지 Vol.47 No.3

남조세균 Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales)는 담수 생태계에서 녹조 현상을 유발하거나 일부 종은 간독소(hepatotoxin)를 갖고 있어 수질관리 차원에서 주목 받아 왔다. 본 연구는 Anabaena RNA polymerase beta subunit (rpoB) 유전자 염기서열을 규명하였으며, 분류학적 분자 마커로 사용하기 위하여 이들 염기서열의 특성을 평가하였다. Anabaena rpoB 유전자는 16S rRNA 유전자와 비교하여 염기 유사도가 낮으며 유전자 변이가 큰 것으로 분석되었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Student t-test, p<0.01). Parsimony 분석을 통해 rpoB 유전자가 4.8배의 속도로 빠르게 진화하는 것으로 파악되었다. 또한 rpoB 유전자 phylogeny 분석에서 16S rRNA tree보다 높은 해상도로 Anabaena 균주를 명확하게 구분해 주었다. 본 연구 결과는 Anabaena의 종 식별, 분자계통 분류, 분자적 검출을 위해 rpoB 유전자가 매우 효과적이라는 것을 제시해 준다. Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales) are important for water quality controls, because they are often responsible for freshwater green tides; moreover, some species are reported to produce hepatotoxin. In this study, we sequenced RNA polymerase beta subunit (rpoB) gene of Anabaena, and evaluated their sequences for the potential use of a molecular taxonomic marker in this taxon. Anabaena rpoB showed low DNA similarity and high genetic divergences when compared those of 16S rRNA, and the molecular differences were statistically significant (Student t-test, p<0.01). Parsimony analyses showed the rpoB gene evolves 4.8-fold faster than 16S rRNA. In addition, phylogeny of the rpoB gene separated each Anabaena strain more clearly compared with a 16S rRNA tree. These results suggest that the rpoB gene is a useful marker for the molecular phylogenetics and the species discrimination of Anabaena.

pH 충격에 의한 Chlamgdomonas acidophila ( Cholorophyta ) , UTCC 122 의 생리적 변화에 관한 연구

이경(Kyung Lee),기장서(Jang Seu Ki),김세화(Say Wa Kim),한명수(Myung Soo Han),최영길(Young Kil Choi),유광일(Kwang Il Yoo) 한국하천호수학회 2002 생태와 환경 Vol.35 No.3

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2012년 한강 서울통과 구간의 식물플랑크톤 군집 특성

이연수,김태희,이만덕,기장서,Lee, Yeon-Su,Kim, Taehee,Lee, Man-Duck,Ki, Jang-Seu 한국환경생물학회 2020 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.38 No.2

한강은 서울 및 수도권 지역의 수자원으로 다양하게 이용되고 있어 지속적인 모니터링과 관리가 필요하다. 본 연구는 2012년도 한강 하류의 식물플랑크톤 군집구조와 계절별 변화를 규명하였다. 현장시료는 서울통과 구간의 상류(팔당대교), 중류(청담대교), 하류(성산대교)에서 월 1회 채집하였으며, 현장에서 수온, 용존산소, pH, 전도도를 측정하였다. 환경요인은 3개 정점에서 유사한 값으로 조사되었으며, 수온은 2~30℃ 범위이고 DO는 4.8~19.1 mg L^-1로 온대지역의 전형적인 패턴을 보였다. 식물플랑크톤 수는 990 cells mL^-1(팔당대교, 12월)~2.9×10⁴ cells mL^-1(성산, 3월)의 변동이었고, 엽록소는 0.6 ㎍ L^-1(팔당대교, 12월)~10.3 ㎍ L^-1(성산, 3월)로 세포수와 같은 양상을 보였다. 조사된 식물플랑크톤 군집은 규조류 37종, 녹조류 29종, 남조류 11종, 와편모조류 2종 등 총 75속 95종 이었다. 계절별 최저 출현은 9종(5월, 팔당대교)에서 최고 35종(12월, 청담)으로 변화폭이 컸다. 봄철(3~5월)에 평균 15종으로 적은 출현종수를 보였으며, 겨울철(12월)에 평균 27종으로 다른 계절보다는 다양한 출현 종수를 보였다. 규조류는 여름철을 제외하고 모든 정점과 계절에서 가장 우점하였다. 반면 녹조류와 남조류는 여름철과 가을철에 산발적으로 높은 우점률을 나타냈지만, 제 1우점군은 아니었다. 출현빈도 10% 이상 되는 종으로, 규조류는 Aulacoseira granulate, Cyclotella sp., Stephanodiscus hantzschii이며, 녹조류는 Actinastrum hantzschii이고, 남조류는 Microcystis sp.였다. 본 연구는 2012년 한강 하류의 식물플랑크톤 군집 변화 및 현존량, 우점종의 변화를 분석한 것으로, 향후 진행될 연구들과 환경변화에 따른 한강의 수질 및 식물플랑크톤 군집 변화를 이해하기 위한 좋은 기초 자료가 될 것이다. This study reported on the phytoplankton community and seasonal changes in the Seoul passage section and downstream in the Han River in 2012. Field samples were collected monthly from the upper (Paldang), middle (Cheongdam), and downstream(Seongsan) areas of the Seoul passage section. Water temperature, DO, pH, and conductivity were measured at each station. All environmental factors measured were recorded similarly at the three stations. The water temperature ranged from 2 to 30℃ and the dissolved oxygen ranged from 4.8 to 9.1 mg L^-1, showing typical patterns of temperate regions. The phytoplankton cell concentrations ranged from 990 cells mL^-1 (Paldang, December) to 2.9×10⁴ cells mL^-1 (Seongsan, March), and the chlorophyll-a content showed similar patterns to the cell numbers. The phytoplankton community was comprised of 75 genera and 95 species, including 37 diatoms, 29 Chlorophyta, 11 cyanobacteria, and two dinoflagellates. The number of species that appeared seasonally varied greatly, from nine species (Paldang, May) to 35 species (Cheongdam, December). Diatoms were the most dominant in all stations and seasons, except in summer. In contrast, chlorophytes and cyanobacteria showed sporadic high numbers in the summer and fall seasons. Four diatoms Stephanodiscus hantzschii f. tenuis, S. hantzschii, Fragilaria sp., and Aulacoseira spp., a chlorophyte Actinastrum hantzschii, and a cyanobacterium Microcystis sp. were each present in proportions greater than 10%. This study provides fundamental data from phytoplankton communities and environmental factors in the Han River for understanding water quality for long-term environmental monitoring.