The genus Chroomonas is a group of blue-green colored cryptomonads. This study describes two freshwater Chroomonas species for the first time in South Korea: Chroomonas nordstedtii Hansgirg and Chroomonas coerulea (Geitler) Skuja. We examined the morphology and ultrastructure of these species by light microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. These two Chroomonas species were blue-green colored and ovate to oval-shaped. Chroomonas nordstedtii was characterized by two Maupas ovals with hexagonal periplast plates, whereas C. coerulea was characterized by one eyespot with rectangular periplast plates. A molecular phylogeny with data from nuclear SSU rRNA and chloroplast rbcL genes revealed that Korean C. nordstedtii formed a distinct clade with NIES-708, NIES-1004 from Japan, and UTEX 2779 from Colorado, USA, while C. coerulea formed a clade with ACOI 1366 from Portugal.

Prediction of the behavior of heavy metals over time is important to evaluate the heavy metal toxicity in algae species. Various modeling studies have been well established, but there is a need for an improved model for predicting the chronic effects of metals on algae species to combine the metal kinetics and biological response of algal cells. In this study, a kinetic dynamics model was developed to predict the copper behavior (5 μg L-1, 10 μg L-1, and 15 μg L-1) for two freshwater algae (Pseudokirchneriella subcapitata and Chlorella vulgaris) in the chronic exposure experiments (8 d and 21 d). In the experimental observations, the rapid change in copper mass between the solutions, extracellular and intracellular sites occurred within initial exposure periods, and then it was slower although the algal density changed with time. Our model showed a good agreement with the measured copper mass in each part for all tested conditions with an elapsed time (R 2 for P. subcapitata: 0.928, R 2 for C. vulgaris: 0.943). This study provides a novel kinetic dynamics model that is compromised between practical simplicity and realistic complexity, and it can be used to investigate the chronic effects of heavy metals on the algal population.

메타바코딩을 이용한 환경 DNA 분석은 검출 감도가 높아 어류의 생물다양성 평가 및 멸종위기종의 검출에 유용 한 기술이다. 이번 연구는 메타바코딩을 이용해 우리나라 담수어류를 대상으로 높은 검출 효율을 보일 수 있는 적합 한 분석방법을 확인하기 위해 4가지 분석조건별, 즉 필터 (cellulose nitrate filter, glass fiber filter), 추출 키트 (DNeasy® Blood & Tissue Kit, DNeasy® PowerWater Kit), 프라이머 조합 (12S rDNA, 16S rDNA) 그리고 PCR 방법 (conventional PCR, touchdown PCR)로 나타나는 Operational Taxonomic Units (OTUs) 수와 종 조성을 비교하였다. Glass fiber filter와 DNeasy® Tissue & Blood Kit를 이용해 추출한 시료는 12S rDNA와 16S rDNA 프라이머 조합에서 담수어류 OTUs가 가장 많이 검출되었다. 모든 분석조건 중 프라이머 조합에서만 조기어강 (Class Actinopterygii) 평균 OTUs 수에서 통계적으로 유의한 차이를 보였고 (Non-parametric Wilcoxon Signed Ranks Test, p=0.005), 담수어류 평균 OTUs 수는 유의하지 않았다. 종 조성 비교 결과 역시 프라이머 조합에서 유의한 차이를 보였고 (PERMANOVA, Pseudo-F=6.9489, p=0.006), 나머지 분석조건에서는 유의한 차이를 보이지 않았다. NMDS 분석 결과 종 조성은 유사도 65% 기준에서 프라이머 조합에 따라 묶였고, 16S rDNA 프라이머 세트는 주로 멸종위기종인 모래주사 (Microphysogobio koreensis), 꼬치동자개 (Pseudogobio brevicorpus)가 기여하였고, 12S rDNA 프라이머 세트는 주로 일반종인 피라미 (Zacco platypus), 꺽지 (Coreoperca herzi) 등이 기여한 것으로 나타났다. 본 연구는 국내 하천에서 채취한 시료에 대한 메타바코딩을 이용한 종 다양성 분석의 기초정보를 제공한다.

환경유전자 (eDNA)는 다양한 환경 (수중, 토양, 대기)에 존재하는 생물체로부터 유래된 유전물질을 의미한다. eDNA는 높은 민감도, 짧은 조사시간 등 많은 장점들이 존재하며 이로 인해 생물 모니터링 및 유해생물과 멸종위기 생물을 탐색하는 분야에 다양하게 활용되고 있다. 이러한 eDNA 를 채집하기 위해서는 대상생물 및 대상유전자뿐만 아니라 현장 여과방법 및 eDNA 보존방법과 같이 매우 다양한 항목들을 고려해야 한다. 특히 환경에서 eDNA를 채집하는 방법은 eDNA 농도와 직결되는 항목으로서 적절한 채집방법을 사용하여 eDNA를 채집할 때 정확한 분석결과를 얻을 수 있다. 또한 현장에서 채집한 eDNA를 보존하고 추출하는 과정에서도 정확한 방법을 사용하였을 때 현장에 분포하는 eDNA의 농도를 정확하게 파악할 수 있다. 특히 eDNA 연구를 시작하는 연구자들에게 eDNA 분야는 초기 진입 장벽이 매우 높은 기술로서 이를 위한 기초 자료가 매우 절실하다. 본 연구에서는 본 연구는 eDNA가 수생태계를 연구하기 위한 도구로서 보다 널리 이용되며, eDNA를 이용하기 시작하는 연구자들에게 도움을 주고자 수생태계에서 eDNA를 채집하고 및 운반하는 방법과 실험실에서 eDNA를 추출하는 방법을 소개하고, 보다 간편하고 효율적인 eDNA 채집 도구와 방법을 제시하였다.

국내 멸종위기 어류 25종의 먹이원을 문헌 조사한 결과, 먹이원은 20문, 31강, 58목, 116과, 154속으로 나타났다. 먹이원 중 가장 많은 어류가 섭식한 먹이원은 분류군에 따라 절지동물문, 곤충강, 파리목, 깔따구과로 조사되었으며, 식물류 먹이원은 돌말문, 윷돌말강, 반달돌말목, 반달돌말과로 조사되었다. 계층적 군집분석과 NMDS를 이용하여 멸종위기 어류 20종의 먹이원 유형화 결과, 어류를 주로 포식하는 충식성 어류와 식물플랑크톤을 섭식하는 어류 2가지 유형으로 나타났다. 네트워크 분석의 허브 점수가 높은 먹이원은 파리목, 하루살이목, 날도래목, 강도래목, 딱정벌 래목으로 나타났으며 식물류 먹이원 중 허브 점수가 높은 쪽배돌말목과 반달돌말목, 김발돌말목으로 조사되었다. 먹이원 폭이 큰 어류는 연준모치 (PP)와 열목어, 좀수수치, 가는돌고기, 꼬치동자개, 퉁사리, 묵잡자루, 미호종개로 Bi 지수 값이 0.3 이상으로 조사되어 다양한 먹이를 먹는 것으 로 조사되었다. 반면, 금강모치, 부안종개, 감돌고기, 흰수마자, 다묵장어, 돌상어, 얼룩새코미꾸리, 북방종개는 Bi 지수 값이 0.1 이하로 조사되어 먹이원 다양성이 낮게 조사되었다.

Cyanobium is a genus of picoprokaryotic cyanophytes, which includes species worldwide. The present study investigated the morphology, ultrastructure, and molecular phylogeny of the unrecorded genus Cyanobium Rippka & Cohen-Bazire 1983 and species Cyanobium gracile Rippka & Cohen-Bazire 1983. A C. gracile culture from a freshwater sample collected from the Adongji pond was established by singlecell isolation. Morphological data were analyzed using light and transmission electron microscopy. C. gracile lives as solitary cells without gelatinous envelopes and is ovate, oval, or shortly rod-shaped. Thylakoids are laid along the cell walls, with three thylakoid membranes parallel to each other. Nucleoplasm was observed in the center of the cell. Molecular phylogeny performed with data from 16S small subunit ribosomal DNA gene (SSU rDNA) sequences showed that the three strains of C. gracile, including the type strain (PCC6307) and a newly recorded strain (Adong101619), formed a distinct clade with a high supporting value (maximum-likelihood=100, pp=1.00). Based on morphology and molecular data, we report the newly recorded C. gracile in Korea.

본 연구에서는 2020년 6월에서 9월까지 4개월 동안 우리나라 하천 중 금강 백제보에 주로 서식하는 말조개, 펄조개와 대칭이를 채집하여 서식처 특성을 살펴보았고, 이들의 여과율을 실내 실험을 통하여 측정하여 검량선을 산출하였다. 백제보에서 채집된 말조개, 펄조개, 대칭이는 24시간 동안 평균 154.84 μg L-1의 Chl-a를 제거하였으며, 이는 실내 수조 (2 L) 내의 식물플랑크톤 C. vulgaris (초기 Chl-a=168.34 μg L-1)를 약 24시간 만에 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 사용한 말조개, 펄조개, 대칭이가 연평균 4 만 마리가 서식할 경우 (Lee et al., 2020), 6월 한달 동안 예상되는 Chl-a의 저감 효과는 10.55%으로 예측되고 7월의 경우 34.88%, 8월의 경우 20.14%, 9월의 경우 46.21%로 평균 27.94%의 저감 효과를 예상할 수 있다. 이러한 결과는 간접적으로 이매패류가 서식지에서 효과적으로 Chl-a를 제거 할 수 있을 가능성을 제시한다. 실제로 이매패류를 통하여 수생태계의 조류 제어능력을 평가하기 위해서는 이매패류뿐만 아니라 식물플랑크톤, 수생식물, 저서생물, 퇴적물, 유속 등의 작용들을 종합적으로 고려해야 하지만 본 연구에서는 이매패류의 여과율과 이에 따른 Chl-a에 저감율에 기반하여 수생 태계 조류 제어능력을 산정하였다. 본 연구 결과들은 차후 다양한 요인과 관점에서의 통합된 연구에 기초적인 정보를 제공할 것으로 사료된다.

중부산악 DMZ 민통선이북지역의 담수어류 출현양상을 밝히기 위해 2018년 5월부터 10월까지 조사를 실시하였다. 조사기 간동안 24개 지점에서 족대와 투망으로 12과 43종 7,744개체를 채집하였고, 우점종은 참갈겨니(30.3%), 아우점종은 피라미 (18.5%)였으며, 그 다음으로 버들치(10.0%), 버들개(6.7%), 돌마자(5.9%), 묵납자루(4.5%), 돌고기(4.2%), 대륙종개 (2.6%), 등의 순으로 우세하게 출현하였다. 출현종 중 법정보호종은 천연기념물 어름치 1종, 환경부지정 멸종위기야생생물 II급의 다묵장어, 묵납자루, 가는돌고기 3종 등 모두 4종이, 한국고유종은 20종(46.5%)이 채집되었다. 또한 기후변화민감종 (냉수성어류)은 금강모치와 새미, 둑중개 3종이, 육봉형 어류는 다묵장어와 둑중개와 밀어 3종이, 외래종은 배스 1종이 출현하 였다. 지점별 우점종은 참갈겨니(15개 지점), 피라미와 버들치(4개), 둑중개(1개)였으며, 우점도는 상류부에서 하류부(김화남 대천 본류)로 갈수록 낮아지고, 반대로 다양도와 종풍부도는 상류부에서 하류부로 갈수록 높아졌다. 군집구조는 크게 최상류, 상류, 한강, 임진강으로 구분되었다. 선행조사와 비교한 결과, 본 조사에서 가장 많은 종(43종)이 채집되었고, 새로 채집된 어류는 2종(참중고기, 배스), 채집되지 않은 종은 6종(쏘가리, 대농갱이, 열목어, 흰줄납줄개, 왜매치, 왜몰개)이었다. 김화남대 천은 법정보호종(4종)을 비롯한 많은 종이 서식하고 다양도와 풍부도지수가 높아 생물학적 가치가 높았고, 끝으로 이 지역의 보전방안에 대해 논의하였다.

영산강 하구는 1981년에 농지 및 농업용수 개발을 위해 하굿둑이 건설되면서 인위적인 변형이 이루어진 시스템으로 하굿둑을 중심으로 담수역과 해수역으로 분리되었다. 하지만 여름철에는 잦은 강우로 인해 수문이 자주 개방되고, 개방 시에 담수가 해수역으로 방류되면서 기수역의 특성을 보이기도 한다. 본 연구에서는 담수 방류의 직접적인 영향을 파악하기 위해 2013년부 터 2015년까지 여름철 동안 담수 방류 전후로 일간 모니터링을 실시하여 하계 식물플랑크톤 크기구조와 환경여건 변화를 파악하고자 하였다. 그 결과, 담수 방류는 급격한 염분감소와 탁 도를 증가시켜 표층의 용존산소도 감소시키는 것으로 나타났다. 다만 조사 전까지 방류가 지 속적으로 이루어진 2014년에는 이미 염분이 감소한 상황이어서 추가적인 방류로 인한 염분의 감소는 나타나지 않았다. 영양염 중에서는 특히 질소성 영양염의 유입이 크게 나타났고, 이로 인해 질소의 상대적 제한 보다는 인이나 규소의 제한 가능성이 크게 나타났다. 식물플랑크톤 생체량 및 크기구조는 연도별로 상이한 결과를 보였으나 결과적으로 담수 방류에 따라 변화를 초래하였고, 방류 후에도 어느 정도 그 경향이 유지되었다. 결론적으로 불규칙적이고 예측이 어려운 담수 방류는 염분, 탁도, 영양염 농도 등의 환경요인뿐만 아니라 식물플랑크톤의 생체 량 및 크기구조를 단기적으로 크게 변화시키는 것으로 나타났다. 이러한 변화는 적조와 같은 유해조류발생(HABs) 뿐만 아니라, 먹이량 및 미세먹이망 변화를 통해 상위소비자 그리고 먹이 망 구조에도 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 동해유입하천 (강릉 연곡천, 양양 남대천), 한강수계 (섬강, 속사천), 낙동강수계 (길안천)에 서식하는 참갈겨니 (Zacco koreanus) 개체군을 대상으로 채집된 110개 체로부터 미토콘드리아 DNA COI 유전자 (mitochondrial DNA cytochrome oxidase I)를 분자마커로 이용하여 계통지리학적 분석을 수행하고, 추가적으로 강릉 연곡천 상·중· 하류 개체군을 대상으로 집단유전학적 분석을 수행하였다. 계통지리학 분석 결과, 동해유입하천과 한강수계의 참갈겨니 개체군은 동일한 단일계통을 나타내었고, 낙동강수계의 개체군은 상이한 계통으로 분기됨을 나타내었으며, 다른 수계 계통과의 유전적 거리 수치 범위가 평균 4.0% (3.7~4.2%)로서 동일종 이상 수준을 보여 잠재종 가능성을 시사하였다. 참갈겨니가 서식하는 수계에 따른 형태학적 차이는 연구된 바 있으나 DNA 염기서열의 변이를 이용한 분자유전학적 연구는 부족한 실정이므로 본 연구 결과는 향후 낙동강수계 참갈겨니 개체군의 계통분류학적 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 집단유전체학 및 생태학적 분석을 통하여 관찰된 낙동강수계 계통이 다른 종, 잠재종 혹은 단순히 큰 수준의 종내 변이를 나타내는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 강릉 연곡천 상·중·하류에 서식하는 개체군의 집단유전학 분석을 통해 중류의 개체군이 상대적으로 높은 다양성을 나타냈으며 상·중·하류 개체군 간의 유전적 차이는 나타나지 않았다. 이는 상·중·하류 개체군 간 유전자 확산이 원활하게 이루어지고 있음을 의미하며 하천의 개체군 간 연결성을 판단할 수 있는 지표로 활용될 수 있다. 하지만 생태학적 시간 스케일의 연구에 더 적합한 분자마커를 이용한 추후 연구가 필요할 것으로 사료된다.

국내 담수 어류 12과, 28속, 45종의 먹이원을 문헌 조사 한 결과, 동물류 먹이원은 16문, 24강, 54목, 126과, 212속으로 조사되었으며 식물류 먹이원은 10문, 18강, 42목, 63과, 82속으로 나타났다. 동물류 먹이원 중 가장 많은 어류가 섭식한 먹이원은 분류군에 따라 절지동물문, 곤충강, 파리목, 깔따구과로 조사되었으며, 식물류 먹이원은 돌말문, 윷돌말강, 반달돌말목, 반달돌말과로 조사되었다. SOM을 이용하여 45종 어류의 유형화 결과, 어류를 주로 포식하는 어류와 저서무척추동물을 포식하는 어류, 동물플랑크톤을 섭식하는 어류, 식물플랑크톤을 섭식하는 어류, 잡식성 어류 5가지 유형으로 나타났다. 네트워크 분석의 허브 점수가 높은 상위 5종의 어류는 블루길, 몰개, 수수미꾸리, 남방 종개, 새코미꾸리 순으로 나타났으며 먹이원 중 허브 점수가 높은 상위 5 종류의 먹이원은 파리목, 하루살이목, 이지목, 김발돌말목, 쪽배돌말목 순으로 조사되었다.

Nine fish and one clam species were collected from freshwater environments in Korea, including four lakes, two streams, and the Nakdong River, to investigate the host-associated bacteria. Hundreds of bacterial strains were isolated from the samples using a cell sorter and a dilution plating method. After identification of the bacterial strains using 16S rRNA gene sequences, 42 strains with greater than 98.7% sequence similarity with validly published species were determined to be unrecorded bacterial species in Korea. These strains were phylogenetically diverse and assigned to four phyla, six classes, 17 orders, 27 families, and 32 genera. At the genus level, the unrecorded species were classified as Corynebacterium, Mycobacterium, Mycolicibacterium, Gordonia, Williamsia, Modestobacter, Brachybacterium, Sanquibacter, Arthrobacter, and Mycolicibacterium of the class Actinobacteria; Empedobacter, and Flavobacterium of the class Flavobacteriia; Fictibacillus, Psychrobacillus, Cohnella, Paenibacillus, Rummeliibacillus, Enterococcus, and Vagococcus of the class Bacilli; Aquamicrobium, Paracoccus, and Sphingomonas of the class Alphaproteobacteria; Achromobacter, Delftia, and Deefgea of the class Betaproteobacteria; and Aeromonas, Providencia, Yersinia, Marinomonas, Acinetobacter, and Pseudomonas of the class Gammaproteobacteria. The 42 unrecorded species were subjected to further taxonomic characterization using gram staining, cellular and colony morphological determination, biochemical analyses, and phylogenetic analyses. This paper provides detailed descriptions of the 42 previously unrecorded bacterial species.

As part of the research program “2018 Rapid screening and identification of freshwater microorganisms using MALDI-TOF/MS library” freshwater samples were collected from a branch of the Nakdong River. Almost 300 antibiotic-resistant bacterial strains were isolated from freshwater samples and subsequently identified by 16S rRNA gene sequencing. Seventeen strains among the isolates shared high 16S rRNA gene sequence similarity (>99.0%) with known species that were not previously recorded in Korea, and each of the isolates also formed a robust phylogenetic clade with the closest species. These species were phylogenetically diverse, belonging to four phyla, seven classes, 10 orders, and 13 genera. At the genus and class level, the previously unrecorded species belonged to Rhodovarius, Xanthobacter, and Shinella of the class Alphaproteobacteria; Ottowia, Simplicispira, and Zoogloea of Betaproteobacteria; Pseudomonas, Acinetobacter, and Shewanella of Gammaproteobacteria; Arcobacter of Epsilonproteobacteria; Sphingobacterium of Sphingobacteriia; Trichococcus of Bacilli; and Leucobacter of Actinobacteria. The previously unrecorded species were further characterized by examining their gram-staining, colony and cell morphology, biochemical properties, and phylogenetic position.

The accurate estimation of fish assemblages is highly dependent on the sampling gear used for sampling. We used data from 15 sampling sites along the Nakdong River, which is a large river in South Korea, to identify differences in assemblages and sizes of freshwater fishes collected with either cast nets or gill nets, the two most commonly used sampling gear in South Korea. The two gears differed in the fish assemblages they captured, with more species caught by gill nets. Further, due to its tighter mesh size, the cast net caught significantly smaller fishes than the gill nets (independent t-test, p<0.05). We found the cast net to be appropriate for species that inhabit shallow (less than 2 m) and open water, but inappropriate for deep water, habitats with plant beds, and nocturnal species. Thus, cast net sampling is not efficient in a large river environment, and a combination of sampling methods is more suitable for understanding fish assemblages in such habitats. In general, appropriate selection of fishing methods to specific habitats is necessary to improve data quality and minimize the misrepresentation of environmental conditions.

참다슬기 아가미 조직으로부터 heat shock protein 70 유전자를 분리 · 동정하였다. 참다슬기 HSP70 cDNA의 open reading frame (ORF)는 1,917 bp로 639개의 아미노산을 암호화하여 분자 량은 약 70 kDa으로 예측되었다. 생물정보학 배열분석에 의해 HSP 유전자 기능과 관여되어 있는 3가지 주요 signature motifs와 보존된 도메인을 확인하였다. 계통학적 분석을 통하여 참 다슬기 HSP70 유전자는 왕우렁이 Pomacea canaliculate와 같은 클러스트에 포함된다는 사실을 확인하였다. 수온 및 염분 변화에 따라, 참다슬기 HSP70 mRNA 유전자 레벨은 유의적으로 증 가하였으며(p < 0.05), 이는 외부자극요인을 파악할 있는 분자생물학적 마커로서 활용될 수 있 을 것으로 사료된다.

This study examined the effects of freshwater discharge by artificial dikes from the Kanwol and Bunam lakes on the dynamics in the Chunsu Bay, Yellow Sea, Korea, during the summer season based on three-dimensional numerical modeling experiments. Model performances were evaluated in terms of skill scores for tidal elevation, velocity, temperature, and salinity and these scores mostly exceeded 90 %. The variability in residual currents before and after the freshwater discharge was examined. The large amount of lake water discharge through artificial dikes may result in a dramatically changed density field in the Chunsu Bay, leading to an estuarine circulation system. The density-driven current formed as a result of the freshwater inflow through the artificial dikes (Kanwol/Bunam) caused a partial change in the tidal circulation and a change in the scale and location of paired residual eddies. The stratification formed by strengthened static stability following the freshwater discharge led to a dramatic increase in the Richardson number and lasted for a few weeks. The strong stratification suppressed the vertical flux and inhibited surface aerated water mixing with bottom water. This phenomenon would have direct and indirect impacts on the marine environment such as hypoxia/anoxia formation at the bottom.

본 연구에서는 멸종위기종이 서식하는 4개 하천 (금강, 지천, 황지천, 섬진강)에서 환경유전자 (environmental DNA, eDNA)와 보편적 어구를 이용한 조사 방법을 적용하여 지점별 종 다양성을 확인하고, 이를 통해 eDNA의 활용을 고찰 하였다. eDNA 조사를 통해서 확인된 종 수는 지점 평균 (± 표준편차) 19종 (±4.4)이며, 이는 어구를 이용한 정량 조사의 10종 (±4.8)과 비교하여 높게 나타났다. 대부분의 지점에서 eDNA 조사가 어구를 이용한 조사보다 효율이 높게 나타났다. 반면 eDNA 조사 결과 고유종 및 근연종에 대해서 동정의 오류가 확인되어, universal primer (MiFish primer set)에 대한 국내 적용의 한계를 확인하였다. 또한 멸종위기종의 서식 여부도 일부 종에 대해서 eDNA 조사 결과가 현장 조사 및 문헌과의 차이를 보였다. 현재 개발된 universal primer는 국내에서 서식하는 모든 담수종의 서식을 확인 하는 데 있어서 결과의 신뢰성을 담보할 수 없기 때문에 universal primer의 보완 및 개발이 필요하며, 멸종위기종과 같은 특정종의 서식 확인을 위해서는 종특이적 마커 개발을 통한 적용이 고려되어야 한다. 마지막으로 eDNA의 현장 조사 방법에 대한 매뉴얼이 개발될 경우, 수생태계 조사에 대한 활용성이 증대될 수 있을 것이다.