우리나라에서 확보한 해양미생물과 미세조류에 대한 기초생리활성 연구

배승섭,권용민,정다운,유운종,조기철,조은서,정윤희,박윤경,안혜미,이대성,박진수,이재욱,오동찬,오기봉,조은지,박상익,전유진,이효근,김근용,남상집,최혁재,판철호,최그레이스 (사)한국해양생명과학회 2023 한국해양생명과학회지 Vol.8 No.2

우리나라 여러 해양환경 지역으로부터 확보한 370주의 해양세균, 균류, 미세조류로부터 기초생리활성(항산화, 항염, 항균, 항암, 항바이러스)을 조사하여 채집지, 분리원, 종(種) 수준에서의 활성결과를 비교하였다. 해양세균의 경우, 일반적으로 유용성이 많이 알려진 Streptomyces 속과 Bacillus 속에 속하는 균주들이 두드러진 강한 효능이 관찰되었고, 주로 해양퇴적물로부터 유용한 자원을 분리할 수 있었다. 해양균류와 미세조류의 경우에도 종 특이적으로 활성이 강하게 나타나는 결과를 확인할 수 있었고, 효능 특이적으로 활성을 보이는 결과도 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 추후 특정질병에 선택적으로 효능을 보이는 화학물질 연구 또는 자원 기반 연구 수행 시 유용성을 전제로 한 자원 확보 전략 수립과 산업 활성화를 위한 전략소재로 우선적 접근이 용이할 수 있는 연구결과라 생각된다. 또한, 이들 결과를 해양바이오 뱅크를 통한 분양소재로 활용함으로써 학계, 산업계에서 활용하여 해양바이오산업 활성화에 좀 더 빠른 접근을 도울 수 있다고 생각한다. Basic bioactivities (antioxidant, anti-inflammatory, antibacterial, anticancer, antiviral) were investigated from 370 strains of marine bacteria, fungi, and microalgae obtained from various marine environmental regions in Korea, and the activity results were obtained at the collection site, isolation source, and species level was compared. In the case of marine bacteria, strains belonging to the generally useful genera Streptomyces and Bacillus were observed to have particularly strong efficacy and useful resources were mainly isolated from marine sediments. In the case of marine fungi and microalgae, results showing strong species-specific activity were confirmed, and results showing efficacy-specific activity were also obtained. Based on these results, it is a research result that can facilitate priority access as a strategic material for industrial revitalization and the establishment of a strategy to secure resources based on usefulness when conducting research on chemicals that are selectively effective against specific diseases or when conducting resource-based research. In addition, we believe that by using these results as material for sale through the Marine BioBank(MBB), academia and industry can use them to help accelerate the revitalization of the marine bio industry.

해양생태계 보호 기반의 해양 미세플라스틱 위해성평가 전략

정지현,심원준,김문구 (사)한국해양생명과학회 2023 한국해양생명과학회지 Vol.8 No.1

Microplastic particles are ubiquitous in the environment and not standardized particles of size, shape, or type. Therefore, it is very limited to establish a risk assessment framework that accurately evaluated and manage the multi-dimension of marine environment including seawater and sediment based on toxic data. In the study, we review the characteristics and effects of marine environmental microplastic and suggest risk assessment framework (draft) based on the distribution and impact of marine environmental microplastics. Although, the characteristics of environmental microplastic are very widely but the most abundant toxic data are concentrated on unique shape and type, and there are also large gaps of test organism between laboratory-exposed organisms and resident species. Great limitations with respect to toxicity data quality also exist for traditional effect assessment methods, which in reliability of the resulting risk characterizations. However, considering the fact that the international community's movement on microplastics management is gradually strengthening and the pollution level of microplastics in marine environment is increasing, further research on environmental relevant risk assessment technique should be proposed based on the characteristics of microplastics in the marine environment. 미세플라스틱 입자는 환경 내 어디에나 존재하며 크기, 모양 또는 유형의 표준화된 입자가 아 니다. 따라서 독성자료를 바탕으로 해수, 퇴적물 등 해양환경의 다차원을 정확하게 평가하고 관리하는 위험평가 프레임워크를 구축하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 해양환경 미세플 라스틱의 특징과 영향을 조사하였고, 해양환경 미세플라스틱의 분포와 생물영향에 따른 위해 도 평가 프레임워크(초안)를 제안하고 있다. 환경 미세플라스틱의 특성은 매우 다양하지만 대 부분의 독성 데이터는 독특한 형태와 유형에 집중되어 있으며, 실험실 노출 생물과 관리해야 하는 생물 종도 다르다. 실제적으로, 지금까지의 수집된 연구결과는 위해성평가에 활용하기에 독성 데이터 품질에 있어 불확실성이 높기도 하며, 전통적인 위해성평가 프레임워크를 적용 하는 데 있어 고려할 부분이 많이 존재한다. 그러나, 현재 미세플라스틱 관리에 대한 국제사회 의 움직임이 점차 강화되고 있고, 해양환경의 미세플라스틱 오염도가 높아지고 있는 점을 고 려하면, 해양환경의 미세 플라스틱 특성에 기초한 위해성평가 기법 구축에 대한 추가 연구가 제안되어야 할 것이다.

북방전복 Haliotis discus hannai의 부착생물 제거에 따른 생물학적 영향

신소령,김현진,황두진,신현출,이정식 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

본 연구에서는 한국 남해안의 해상가두리에서 북방전복 Haliotis discus hannai 부착생물의 종류와 밀도에 관한 자료의 축적과 부착생물 제거에 따른 영향을 평가하고자 하였다. 해상가두리에서 북방전복의 부착생물은 굴, 태형동물, 따개비가 우점하였으며, 이들의 평균 부착생물 면적비는 약 57.5%였다. 성장률과 간췌장의 건강도는 대조구에 비해 부착생물 제거구에서 좋은 결과를 보였다. 따라서 전복의 부착생물 제거는 개체의 성장과 출하 시 상품성 향상을 위해 필요한것으로 판단된다.

Fluorescent and Luminescent Proteins Derived from Marine Organisms: Functions and Applications

임세혁,황지섭,도학원,김보미,이성구,이준혁 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

Organisms constituting a large proportion of marine ecosystems, ranging from bacteria to fish, exhibit fluorescence and bioluminescence. A variety of marine organisms utilize these biochemically generated light sources for feeding, reproduction, communication, and defense. Since the discovery of green fluorescent protein and the luciferin-luciferase system more than a century ago, numerous studies have been conducted to characterize their function and regulatory mechanism. The unique properties of fluorescent and bioluminescent proteins offer great potential for their use in a broad range of applications. This short review briefly describes the functions and characteristics of fluorescent and bioluminescent proteins, in addition to summarizing the recent status of their applications.

생태독성평가를 위한 미역(Undaria pinnatifida) 암배우체 생존율 및 상대성장률의 환경조건 연구

이주욱,박윤호,심보람,전형주,허 승,황운기 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

미역(Undaria pinnatifida) 포자를 사용한 생태독성 시험법은 연중 상시 이용하기에 어렵다. 미역의 암배우체는 실험실에서 배양할 수 있기 때문에, 포자의 단점을 보완하고 상시 생태독성 시험에 사용할 수 있다. 따라서 미역의 암배우체를 생태독성 시험에 활용하기 위해 다양한 환경조건에 노출된 미역의 암배우체 생존율과 상대성장률의 변화를 분석하였다. 미역 암배우체는 염분(5~40 psu), 온도(5~30℃), pH (2~10), 광량(0~120 μmol photon m-2 s-1)에 노출되었다. 암배우체의 생존율은 최고 평균값을 기준으로 온도 20℃, 염분 27.5 psu, pH 8, 광량 30 μmol photon m-2 s-1에서 가장 높았다. 상대성장률은 최고 평균값을 기준으로 온도 15℃, 염문 35 psu, pH 9, 광량 60 μmol photon m-2 s-1에서 가장 높았다. 본 연구결과를 통해 미역 암배우체의 생존율과상대성장률을 활용하여 연안환경을 상시 신속하게 평가하기 위한 효율적인 방법으로 활용이기대된다.

Aeromonas hydrophila 인위감염이 붕어, Carassius carassius의 생존율, 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 미치는 영향

홍수민,현경태,조아현,정지호,유연아,조석원,최세린,송재희,김준환 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

붕어(무게 28.1±3.7 g, 길이 10.0±1.0 cm)에 0, 2.0×104, 2.0×105, 2.0×106, 2.0×107 CFU/ml의 Aeromonas hydrophila를 주사 후 2주간 실험을 실시하였다. A. hydrophila로 인위감염한Carassius carassius의 2주 뒤 반수치사농도는 19.776×105 CFU/ml이었다. 혈액학적 지표에서는A. hydrophila에 의해 혈색소와 적혈구 수가 유의하게 감소한 반면, 적혈구 용적은 유의적 변화가 없었다. 마그네슘, 칼슘과 같은 혈장 무기 성분은 유의적으로 감소하였다. 유기 혈장 성분에서 A. hydrophila 인위감염에 의해 혈장 포도당과 콜레스테롤이 유의하게 증가한 반면, 총 단백질은 유의하게 감소하였다. 혈장 효소 성분인 ALP는 A. hydrophila 인위감염에 의해 유의하게 증가하였다. 본 연구의 결과는 C. carassius에 대한 A. hydrophila의 인위감염이 치명적인병원성 세균으로 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 유의한 생리학적 변화를 유도하였음을 의미한다.

Bacillus subtilis을 활용한 바이오플락 시스템에서 사육한 대농갱이(Leiocassis ussuriensis)의 성장 및 사육수 수질 변화

조규석,박종호,강한승 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

본 연구는 Bacillus subtilis를 활용한 바이오플락 양식 기술(Biofloc technology, BFT)을 이용하여대농갱이(Leiocassis ussuriensis) 양식의 가능성을 확인하기 위해 90일 동안 생존, 성장지수와사육수 수질의 변화를 관찰하였다. 대농갱이를 입식하기 전 BFT 수 제조를 위해 실험수조에사료와 당밀을 첨가한 후 B. subtilis를 접종하여 40일간 수질을 안정화시켰다. 실험결과, 대농갱이의 생존율은 대조구 92.7±3.2%와 BFT 실험구 95.8±3.3%로 조사되었다. 증체율은 대조구118.1±9.0%와 BFT 실험구 197.7±15.6%을 보였고, 일간 성장율은 대조구 0.87±0.5%, BFT 실험구 1.21±0.06%로 나타났다. 사료효율은 대조구가 43.7±2.6%이었고, BFT 실험구는 70.1±4.1%로측정되어 BFT 실험구의 사료효율이 더 높은 것으로 조사되었다. 실험기간 동안의 수질 변화를측정한 결과, pH는 대조구와 BFT 실험구 모두 감소되었고, MLSS는 대조구에서 변화를 보이지않았지만, BFT 실험구에서는 90일째부터 유의한 증가를 보였다. NH4+-N와 NO2--N는 대조구에서 실험 30일째부터 유의한 증가를 보였으나, BFT 실험구에서는 변화를 보이지 않았다. 결론적으로 B. subtilis를 활용한 BFT 시스템을 대농갱이 양성 과정에 적용한 결과, 수질은 안정화되는 경향을 보였고, 성장도와 사료효율은 대조구에 비해 높은 것으로 조사되어 긍정적인 효과가 있는 것으로 확인되었다.

통영 오비도 어류양식장 주변에서 하계 수계 내 단주기 환경요인의 변화에 따른 미세조류 반응

이민지,백승호,Lee, Minji,Baek, Seung Ho 한국해양생명과학회 2017 한국해양생명과학회지 Vol.2 No.2

양식업이 발달한 통영 오비도 주변해역에서 하계 해양환경요인의 변화 특성과 그에 따른 식물플랑크톤의 변화양상을 파악하여, 가두리 양식 생물에 미칠 수 있는 잠재적인 환경요인을 분석하였다. 조사는 2개의 정점에서 2016년 6월부터 9월까지 격주로 4개월간 수행되었다. 6월과 7월은 강한 수온 성층이 형성되었으며, 8월에는 특이적으로 강한 양쯔강 희석수의 영향으로 8월 10일 29℃ 전후로 고수온이 관찰되었다. 조사기간 동안 질산염+아질산염, 암모늄, 인산염, 규산염은 각각 0.08~5.11 μM, 0.08~34.62 μM, 0.01~ 1.15 μM, 1.46~31.79 μM의 범위를 보였다. Chlorophyll a 농도는 0.49~7.39 ㎍ l^-1의 범위를 보였다. 9월의 빈번한 잦은 강우 및 양식어장에서 용출된 영양염류는 장시간 지속되지 못하고 빠르게 소비되거나 확산되었다. 이후 강우로 인한 영양염 유입과 함께 표층을 중심으로 Chaetoceros debilis, C. pseudocurvisetus, Pseudonitzschia delicatissima와 같은 규조류가 최대 4.74 × 10⁹ cells l^-1로 크게 증식하였다. 또한 용존산소 변동은 4.52~7.62 ㎍ l^-1로 식물플랑크톤 대증식 이후 조사에서 유기물질이 분해됨에도 불구하고 빈산소 수괴(< 4.00 mg l^-1)의 형성은 관찰되지 않았다. 따라서 본 해역은 하계의 식물플랑크톤 증식 및 가두리양식장이 밀집됨에도 불구하고, 다른 반폐쇄적 만과 달리 해류 순환이 원활한 특징으로 인해 빈산소 수괴는 나타나지 않았다. In order to assess the potential environmental factors in the vicinity of a fish cage farm, we investigated the biotic and abiotic factors during a short-term period in summer 2016 in two inner stations of Tongyeong Obi. High water temperature on August 10^th was apparent among the full depth of up to 29℃, which might have been related to the abnormally high temperatures of large amounts of the Changjiang River discharge along the Tongyeong coast. The concentration of nitrate+nitrite, ammonium, phosphate, and silicate ranged from 0.08 to 5.11 μM, 0.08 to 34.62 μM, 0.01 to 1.15 μM, and 1.46 to 31.79 μM, respectively. The nutrients were mainly supplied by precipitation and leaching from the bottom sediments in the fish culture farm area. It was not retained for a long duration because of the phytoplankton consumption and diffusion by water currents. The chlorophyll a concentration varied from 0.49 ㎍ l^-1 to 7.39 ㎍ l^-1. At that time, Chaetoceros debilis, C. pseudocurvisetus, and Pseudo-nitzschia delicatissima were rapidly proliferated and reached the level of 4.74 × 10⁹ cells l^-1. In particular, the lowest dissolved oxygen was recorded at 4.52 ㎍ l^-1 at the bottom layer after bloom. Therefore, even though phytoplankton blooms in summer have frequently occurred in a fish culture farm area, the oxygen-deficient environments were not found in neither the surface nor bottom layers, which implied that the water masses might be well exchanged from the mouth of the northwest and southeast between Obi and Mireuk Island in the study area.

해상가두리에서 북방전복 Haliotis discus hannai와 둥근전복속 교잡종(왕전복 H. madaka♀*둥근전복 H. discus discus♂)의 생물지표 비교

김현진,신소령,김성진,박정준,이정식 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

본 연구에서는 해상가두리 양식장에서 북방전복과 둥근전복속 교잡종(왕전복♀*둥근전복♂)의생물지표를 분석하여 교잡육종의 결과를 평가하고자 하였다. 생존율은 북방전복과 유사하였으나, 성장(각장)은 교잡종에서 약 10% 빠른 것으로 분석되었다. 패각의 호흡공 기형율은 교잡종이 북방전복보다 약 6% 낮았으며, 패각 함몰 및 부식율은 교잡종이 약 15% 낮았다. 생화학적 조성에서는 조단백질의 경우 교잡종에서 약 3.1% 높았으며, 이를 제외한 나머지에서 유사한 값을 나타냈다. 소화, 흡수 및 해독기능을 수행하는 간췌장의 조직학적 평가에서는 교잡종에서 좋은 결과를 보였다. 이러한 결과로 보아 둥근전복속 교잡종은 추후 양식 환경에 접목하였을 때 높은 양식 생산력을 가질 것으로 판단된다.

연어(Oncorhynchus keta) 치어의 생존, 성장 및 생리학적 반응에 미치는 염분의 영향

조규석,장석우,이유진,강동양,강한승 (사)한국해양생명과학회 2022 한국해양생명과학회지 Vol.7 No.2

본 연구는 연어(Oncorhynchus keta) 치어의 성장, 생존 및 혈액 성상에 미치는 염분 농도의 영향을 파악하고자 실시되었다. 실험은 염분 농도 0, 10, 20 및 30‰에서 30일간 실시되었으며3반복으로 진행되었다. 4주 후 생존율은 0, 10 및 20‰ 실험구에서 87.5% 이상이었으나, 30‰ 실험구는 75%로 유의한 감소를 보였다. 증중율(Weight gain), 일간 성장률(specific growth rate), 사료효율(feed efficiency), 일간 사료섭식량(daily feed intake), 일간 단백질섭취율(daily protein intake), 단백질효율(protein efficiency ratio)은 10‰ 실험구에서 가장 높았다. 혈장성분 중 ALT (alanine aminotransferase)는 10, 20 및 30‰ 실험구가 0‰ 실험구에 비해서 유의한 감소를보였으나, Na+ (sodium)과 Cl- (chloride)는 유의한 증가를 보였다. 또한, 실험기간 중 TP (total protein)과 K+ (potassium)은 변동을 보이지 않았다. 결론적으로 연어 치어(11~33 g)의 성장과생존에 적합한 최적의 염분 농도는 10‰로 보이나, 혈액 성상의 영향은 향후 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.