This research focused on the isolation and characterization of the new strains which can be used as microbial resources for auxin production in the agriculture industry. For the isolation of the new microorganism in the gut of Larimichthys polyactis, a marine agar medium was used and 3 colonies were isolated. Through the 16S-based ID service, isolated strains were identified as 1 strain of Niallia circulans and 3 strains of Proteus mirabilis. Verifying the agriculture industrial values of these isolated strains, the productivity of auxin and activity of various enzymes such as amylase, lipase, and protease were confirmed. As a result, isolated 3 strains showed auxin activity and only protease activities which means the possibility of applying them to the production of effective microorganisms in the agriculture industry.

Screening of Bacillus subtilis strains capable of producing extracellular hydrolases, including lipolytic enzyme was carried out. Within the scope of this study, total 61 strains were isolated from various domestic specific environmental samples such as seawater, soil, Jeju ranch, hot spring, salt farm, and fermented food and identified as Bacillus subtilis based on 16S rRNA sequences. Among the isolates, 4 strains had extracellular lipase activity. The growth profile of the strains revealed that 4 strains showed well growth at 50℃, 3 strains at 55℃, and pH 7.0. All strains could tolerate salinity up to 5%(w/v), 3 strains up to 10%(w/v), and only one strain showed growth at 15%(w/v). Additionally, amylolytic and proteolytic activities were detected in these strains. The highest lipolytic, amylolytic, and proteolytic activity was detected in Bacillus subtilis YS-YR 5A. These results demonstrate the potential application of extracellular hydrolase-producing Bacillus subtilis strains, especially strain YS-YR 5A, as fermentation starter to enhance the functionality and multiplication of functional natural products in the food/medicine/cosmetics/bio industries.

To isolate aerobically and identify the diversity of halophilic bacteria in the soil around two ports, Daepopogu and Hwasun Port, on Jeju island, a total 46 halophilic bacteria strains were isolated and phylogenetically analysed. The isolated strains were divided into 3 phyla, 8 families, 16 genera and 23 species. The main taxa was the Bacilli class, which included 50.0% of the strains with 3 families, 10 genera and 15 species of Bacillaceae, Exiguobacterium_f and Planococcaceae. The second taxa was the Gammaproteobacteria class, which included 45.7% of the strains with 4 families, 5 genera and 7 species of Aeromonadaceae, Halomonadaceae, Marinobacteraceae and Vibrionaceae. The isolated strains were tested for hydrolytic enzymes, amylase, lipase and protease activity, and 31 strains showed activity of at least one enzyme. Furthermore, auxin activity was determined in 7 strains. This study showed that the isolated strains have possible applications in the food and agricultural industries and have importance as a genetic resource in Korea.

본 연구는 국내외 해양유래 발효산물 시료로부터 분리한 호염성 미생물들의 다양성 및 특성에 관하여 조사하였다. 호염성 미생물의 순수 분리를 위하여 marine agar 배지를 사용하였으며 25, 37, 50oC에서 호기적으로 배양하였다. 순수 분리 후, 86균주를 분리하였으며 16S rRNA 염기서열 분석 결과를 바탕으로 계통학적 분석을 실시한 결과, 3문, 7과, 9속, 24종으로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 특히 Firmicutes문 Bacilli강은 84.9%의 분포를 나타내었으며 4과, 6속, 19종으로 Bacillaceae, Planococcaceae, Staphylococcaceae와 Enterococcaceae로 분포하는 것을 확인하였다. 그리고 분리한 균주들이 amylase, lipase, cellulase, protease 같은 산업적으로 유용한 효소를 생산하는지 확인하기 위하여 효소 활성 평가를 실시하였으며, 55 균주가 최소 한 종류 이상의 효소 활성을 가지고 있는 것을 확인하였다. 또한 옥신 생산능을 가지는 균주도 2 균주가 확인되었으며 이는 본 연구를 통하여 분리한 미생물들의 산업적 활용 가능성을 나타내었다. 그러므로 이번 연구는 국내 유전자원 확보 및 시료의 호염성 미생물의 다양성과 특성에 관한 과학적 지식 확장에 도움이 될 것으로 생각된다.

본 연구에서는 2009–2019년 기간 동안 대전시 외곽의 도심개발에 따른 인근 하천(관평천)의 상류, 중류, 하류의 구간에서 4회 조사(2009, 2010, 2016, 2019)를 통해 이화학적 수질, 어류 종 조성, 생태 건강성 특성에 대해 장기간 변화추이를 분석하였다. 본 하천지역에서 도심개발은 2008년에 이루어졌고, 2012년에는 하천복원사업이 수행되어 하천복원 전과 후의 특성변화 추이를 모니터링 하였다. 하천 생태건강도 평가를 위해 군집수준의 어류평가지수(Fish Assessment Index, FAI)를 이용하였고, 어류의 기관(Organ) 수준에서 해부학적 건강도(Necropsy-based Health Assessment Index, HAI) 분석을 실시 하였다. 이화학적 수질 분석에서는 중류(St. 2)에서 가장 낮은 탁도와 엽록소(Chl-a)가 측정되었다. 이는 빠른 유속에 의한 물리적 요인 때문으로 나타났다. 어류 조사에서는 총 18종이 채집되었고, 피라미(Zacco platypus)가 가장 우점 하는 종 (40.6%)으로 나타났다. 하천복원 직후(2016)에는 민감종(Sensitive species)과 충식종(Insectivore species)이 우점, 종 다양도 및 종 풍부도 지수 상승, 생태건강도 지수(FAI)가 상승하여 생태 건강도는 “최상상태(A: 87.5)”로 나타났으나 가장 최근 조사인 2019년에는 전 기간에 비해 악화되는 것으로 나타났다. 기관(Organ) 분석에 의거한 해부학적 건강도 지수(HAI) 분석에 따르면, 피부손상(Skin)은 상류에서, 신장 손상(Kidney)은 하류 역에서 나타났고, 간(Liver)과 아가미(Gill)의 손상은 모든 지점에서 나타나 해부학적 측면의 건강도에서도 영향을 받는 것으로 나타났다.

The diversity and characterization of microorganisms isolated from the soil around several ranches in Korea were confirmed in this study. To isolate halophilic microorganisms, the marine agar medium was basically used and cultivated at 37℃ for several days. After single colony isolation, a total of 116 pure colonies were isolated and phylogenetic analysis was carried out based on the result of 16S rDNA sequencing, indicating that isolated strains were divided into 4 phyla, 23 families, 30 genera and 51 species. To confirm whether isolated strain can be a candidate for the fermentation of diverse food ingredients, amylase, lipase, and protease enzyme assays were performed individually, showing that 92 strains possessed at least one enzyme activity. Especially 4 strains, identified to Jonesia quinghaiensis (isolate name: JSF 19-2), Halomonas alkaliantarctica (isolate name: JSF 21), Bacillus velezensis (isolate name: NWFY-36), and Staphylococcus capitis subsp. urealyticus (isolate name: MSY-5), showed all enzyme activity tested. Moreover, 17 strains showed the ability for auxin production. This result indicated that isolated strains have shown the possibility of the application for the food and feed industries. Therefore, this study has contributed to securing domestic biological resources and the improvement of hydrolytic enzyme activity by using isolated strains.

This research confirmed the diversity and characterization of halophilic microorganisms isolated from the various solar salterns, collected on the inside and outside of the country. To isolate strains, the marine agar medium was basically used and cultivated at 37oC for several days aerobically. After single colony isolation, a totally of 230 pure colonies were isolated and phylogenetic analysis was carried out based on the result of 16S rDNA sequencing, indicating that isolated strains were divided into 4 phyla, 12 families, 27 genera and 64 species. Firmicutes phylum, the main phyletic group, comprised 89.6% with 3 families, 17 genera and 52 species of Bacillaceae, Staphylococcaceae and Carnobacteriaceae. To confirm whether isolated strain can produce industrially useful enzyme or not, amylase, lipase, and protease enzyme assays were performed individually, showing that 177 strains possessed at least one enzyme activity. Especially 17 strains showed all enzyme activity tested. This result indicated that isolated strains have shown the possibility of the industrial application. Therefore, this study has contributed to securing domestic genetic resources and the expansion of scientific knowledge of the halophilic microorganisms community in solar salterns.

본 연구는 합천호에서 2002~2017년까지 16년간의 장기간 동안 수질변수를 이용하여 부영양화 특성, 경험적 모델분석 및 몬순강도에 따른 수질변이 특성을 분석하였다. 장기간의 연별 수질 분석에서 합천호는 중영양 ~부영양 상태로 분석되었고, 계절별 수질분석에서 부영양화 현상은 하절기 이후 심화되는 것으로 나타났다. 장기간의 수질변이 특성은 유역의 점오염원 및 비점 오염원이 크게 변하지 않는 상황 하에서 매년 강우 사상 (집중 강우 vs. 약한 강우) 및 계절적인 강우강도에 의해 조절되는 것으로 분석되었다. 총인(TP), 총질소(TN), 생물학적 산소요구량(BOD) 및 이온 농도변화는 건기해(Dry year)와 홍수해 (Wet year)의 비교분석에서 뚜렷한 차이를 보여 영양염류, 유기물 농도 및 이온농도 변동에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 특히, 수질 변수 중 매년 영양염 지표(TP, TN), 유기물 지표(BOD, COD), 총 부유물질 농도 및 1차생산력의 지표 (Chl-a)는 강수량과 정상관관계를 보였다. 녹조의 지표인 Chl-a 농도는 총인, 총질소, 및 BOD와 높은 상관관계를 보여, 타 호수처럼 영양염의 과도한 증가시기에 Chl-a농도가 낮아지는 특성과는 차이를 보였다. Log-전환된 총질소, 총인 및 Chl-a에 대한 경험적 모델(Empirical model) 분석에 따르면, Chl-a 농도는 인(phosphorus) 농도에 의해 1차적으로 조절되며, 질소(N)농도는 유의한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이는 Log10TN, Log10TP, Log10CHL의 상류, 중류, 하류구간에 대한 공간적 회귀분석에서 총인과 Chl-a는 p <0.005의 유의적인 상관관계를 나타내었으나 총질소와 Chl-a는 p > 0.005의 결과를 보여, 녹조번성에 대해 인(P)이 핵심역할을 하는 것으로 분석 되었다. 또한, 총질소와 총인 모두 Chl-a와 댐에 가까운 하류구간(Lacustrine zone)에 비해 상류구간(Riverine zone)에서 더 유의적인 결과를 보여, 상류역에서 무기성 부유물의 농도의 영향에 의한 광제한 효과(Light limitation)가 거의 나타나지 않는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 동진강 수계에서 외래 교란어종 (큰입배스와 블루길)에 대한 물리적 서식지 및 화학적 수질 특성의 영향을 분석하였다. 또한 큰입배스 (Micropterus salmoide)와 불루길 (Lepomis macrochirus) 각각 어종에 대한 우점 지역 (출현 지역)과 비출현 지역을 구분하였고, 수 화학 (Water chemistry) 및 어류서식지 특성 (하상구조 등)에 대한 상관도 분석을 실시하였다. 두 교란어종의 상대 풍부도는 BOD, PO4-P 및 pH의 수질이 악화됨에 따라 크게 감소하였으나, NO3-N 및 전기전도도에 따른 풍부도 변화는 보이지 않았다. 블루길은 동진강 수계의 우점 지역 (출현 지역)과 비출현 지역 두 지역 사이에 서식지 구조적 측면에서 유의한 차이를 보이지 않은 반면, 큰입배스는 두 지역 간의 비교군에서 뚜렷한 차이를 보였고, 특히, 실트, 자갈, 암반과 같은 하상구조에서 뚜렷한 차이를 보였다. 동진강에서 우점종은 피라미 (14.6%), 불루길 (14.0%) 및 큰입 배스 (9.8%)로서 나타났다. 즉, 외래 생태교란종이 전체 개체수의 24%를 차지하여, 동진강 수계는 외래종의 분포는 유기물 오염 및 영양염 (P) 오염에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 2008년 6월과 2009년 5월 조사기간 동안 금강의 상･중･하류부의 14개 지점을 선정해서 이･화학적 수질의 특성을 파악하였으며 어류군집의 분포 및 길드 분석과 어류생물통합지수(Fish Assessment Index, FAI)의 다 변수 8개 메트릭을 이용해 금강 수계의 건강도를 평가하였다. 수질 변수 평균 변화를 분석해 본 결과 중상류지점은 수질변수의 변이양상이 크게 없었고 갑천과 미호천이 합류되는 지점부터 유기물질이 축적되어 수질 변수가 급격한 변이양상을 보였다. 이･화학적 수질 특성을 분석한 결과, 미호천과 갑천이 합류되는 하류지점부터 BOD, COD, TN, TP, Cond, Chl-a는 증가하는 경향을 보였고 DO는 감소하여 부영양화와 녹조현상이 진행되고 있는 것으로 사료된다. 어류 군집 분석 결과, 종 풍부도지수와 종 다양도 지수는 중상류지점에서는 증가한 양상을 보인 반면 하류구간에서 는 감소하는 양상을 보여 상류는 생태적 안정성은 양호하고 하류는 생태적으로 비교적 불안정한 것으로 보였다. 어류종 분포 분석결과 우점종은 피라미(Zacco platypus)이며 전체 어종의 20.9%를 차지하였고 아우점종은 참갈겨니 (Zacco koreanus)가 13.1%를 차지했다. 어류 내성도 및 섭식길드 특성 분석에 따르면, 중상류지점에는 민감종, 충식성 그리고 여울성 어종이 우점한 반면 미호천이 유입되면서 하수종말처리장 오염원으로 영향을 받는 하류구간부터 내성종, 잡식성 그리고 정수성 어종 우점에 결정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 따라서 우리는 수질 상태를 개선하기 위해 특히 도심 오염원의 부하량을 줄이도록 노력해야 하며 수생태계 보존과 복원에 관심이 필요한 것으로 요구 된다.

This study analyzed the water quality characteristics and developed empirical models prior to and after the construction of Baekje Weir, in the Geum River watershed between 2004-2017. The comparative evaluation of the surface water chemistry before and after the four major river projects on the weirs indicated that total phosphorus (TP), based on annual data, rapidly decrease after the construction of the weir while the total nitrogen (TN) decreased. Conversely, chlorophyll-a (CHL) concentration, which is a good indicator of primary productivity, increased after the construction of the weir together with an increase in specific conductivity. Simply put, the construction of the weir led to the decrease in concentrations of N and P due to the increased water residence time (WRT), whereas the CHL : TP ratio greatly increased in magnitude. The regression analysis of the empirical model indicated that CHL had no significant relation (r=0.068, p=0.6102, n=58) with TP before the weir construction, but had a relation with TP after the weir construction (r=0.286, p<0.05, n=56). Therefore, such conditions resulted in an increase in primary productivity on a given unit of phosphorus, resulting in frequent algal blooms. In contrast, seasonal suspended solids (SS) and TP increased during the monsoon period, compared to the pre-monsoon, thereby showing positive correlations (r>0.40, p<0.01, n=163) with precipitation. If the government consistently discharges water from the weir, the phosphorus concentration will be increased due to its reversion to a lotic waterbody from a lentic waterbody hereby reducing algal blooms in the future.

The objectives of this study were to analyze the influence of chemical water quality on fish guilds, pollution tolerance and the multi-metric ecological health, based on the Fish Assessment Index (FAI) in the main stream of Mangyeong River between 2009−2016. The quality of water with specific conductivity, TP, and NH4-N got worse dramatically in the down region. During the study, a total of 50 species were collected and the most dominant species was Zacco platypus. Also known as tolerant species, accounted 22.9% of the total abundances, thus indicating a trophic degradation. The downstream region (S5) had the highest number of fish external abnormalities, indicating a degradation of ecological health, based on the fish assemblages. Pearson correlation analysis indicated that relative abundance of tolerant fish species and omnivore fish species had a significant positive correlation (r>0.30, p<0.05) with values of BOD, conductivity and NH4-N. Whereas, the relative abundance of the sensitive species and insectivore species had a significant negative relations (r<−0.30, p<0.001) with the parameters. The mean obtained from the multi-metric fish model, based on the FAI of all sites was 47 (n=40). This indicated a “fair condition” in the ecological health, and the downstream regions (S3−S5) were judged as “bad condition”, indicating an influence of the chemical degradation on the ecological health.

The objective of this study was to describe the development and testing of an initial ecological health assessment model, based on the index of biological integrity (IBI) using fish assemblages, before establishing the final and currently used model for ecological health assessment, conservation and management of freshwater fish in Korea. The initial fish IBI model was developed during 2004~2006 and included 10 metrics, and in 2007 the final IBI 8-metric model was established for application to streams and rivers in four major Korean watersheds. In this paper, we describe how we developed fish sampling methods, determined metric attributes and categorized tolerance guilds and trophic guilds during the development of the multi-metric model. Two of the initial metrics were removed and the initial evaluation categories were reduced from six to four (excellent, good, fair, poor) before establishing the final national fish model. In the development phase, IBI values were compared with chemical parameters (BOD and COD as indicators of organic matter pollution) and physical habitat parameters to identify differences in IBI model values between chemical and physical habitat conditions. These processes undertaken during the development of the IBI model may be helpful in understanding the modifications made and contribute to creating efficient conservation and management strategies for stream environments to be used by limnologists and fish ecologists as well as stream/watershed managers.

본 연구에서는 금강 대권역에 서식하는 멸종위기 담수어류의 분포, 이들 종에 대한 화학적 지표와의 관계 및 물리적 서식지 특성을 분석하였다. 금강 대권역에 서식하는 멸종위기종의 개체수는 감돌고기(Pseudopungtungia nigra), 꾸구 리(Gobiobotia macrocephala), 돌상어(Gobiobotia brevibarba), 퉁사리(Liobagrus obesus), 미호종개(Iksookimia choii) 순으로 나타났다. 멸종위기 야생생물 I급 어류인 감돌고기는 금강 대권역 내 18개 하천에서 가장 광범위하게 분포하여, 향후 감돌고기의 I급 어종 선정에 대한 재평가가 필요한 것으로 사료되었다. 또한 초강 중권역에서 멸종위기어종이 총 4종 384개체가 채집되어 종수 및 개체수가 풍부하였다. 멸종위기어종 서식지에서 이화학적 수질내성도 분석에 따르면, 생물학적 산소요구량(BOD) 및 총인(TP)은 각각 매우 좋음(Ⅰa), 좋음(Ⅰb)으로 평가 되었으며. 암모니아성 질소(NH4+), 총질소(TN), 인산염 인(PO4-P) 등의 수질 항목도 멸종위기종 비 출현지점에 비해 훨씬 양호한 것으로 분석되었다. 한편, 미호종개의 경우 수질의 내성범위가 다른 어종에 비해서 광범위하게 나타나, 화학적 수질특성이 크게 악화되지 않을 경우 수질특성 보다는 미소서식처의 하상구조, 수리수문학적 특성 등의 물리적 서식지 조건이 더 중요한 것으로 나타났다. 또한, 멸종위기종의 분포는 1∼3차의 소형하천보다 4∼6차 대형하천에서 높게 나타났으며, 주로하천의 상류 및 중상류에 작은 무리를 이루며 서식하는 것으로 나타났다. 멸종위기종 미출현지역과 출현지역의 생태건강도 다변수 평가모델 값은 각각 21.6 “보통상태(Fair)” 및 30.5 “양호상태(Good)”로 나타나 뚜렷한 차이를 보여, 생태건강도가 잘 유지된 곳에서 멸종위기종이 잘 서식하는 것으로 나타났다. 본 연구를 요약해 보면, 감돌고기와 같은 어종의 멸종위기종 선정에 대한 재평가가 향후 필요하며, 수질오염 및 서식지교란이 가속화되고 있어 멸종위기종 에 대한 체계적인 보호 및 관리가 필요하다.