UV and O3 are materials used in the water treatment process, and many studies have been reported to remove organic matters, contaminants, and microorganisms. In this study, we were investigated effects of Chirnomidae (Chironomus flaviplumus, Chironomus riparius), which are contamination indicator species to exposure UV and O3 for the survival rate, body color change and gene expression response. The survival rate of C. flaviplumus exposed to UV decreased to about 70% after 24 hours, and C. riparius about 50%. There was no change in the survival rate of C. flaviplumus exposed to O3, and C. riparius decreased to 95% after 10 minutes of exposure, but there was no change during the subsequent exposure time. In addition, UV and O3 exposure to the two species in body color faded in a time-dependent. In the HSP70 gene expression, C. riparius showed an increase in expression after UV exposure compared to the control group, and a significant difference was shown 12 hours after exposure (P<0.05). C. flaviplumus exposed to O3 showed a relatively low expression compared to the control group, and showed a significant difference at 10 minutes and 1 hour after exposure (P<0.05). These results reported the ecotoxicological effects on Chironomidae according to UV and O3 exposure. Therefore, the results of this study can be used as basic data to understand the effects of UV and O3, which are disinfectants used in water treatment plants, on Chirnomidae entering plants. Key words: Chironomus flaviplumus, Chironomus riparius, UV, O3, acute toxicity, survival

Cadmium (Cd), a heavy metal found in the aquatic environment, accumulates in organisms through the food chain. In the study, we investigated the survival rates, measurement of body Cd levels, and expression analysis of the stress response genes (Heat shock protein 70: HSP70 and Heat shock protein 60: HSP60) and antioxidant enzyme Glutathione S-Transferases (GST) on benthic oligochaete worm Tubifex tubifex exposed three concentrations of Cd, to analyze the bioaccumulation and changes of stress gene expressions to exposure toxicity of the Cd-spiked sediment. Survival rates of T. tubifex exposed to the Cdspiked sediment were 93% at 0.4 mg kg-1 Cd, 96% at 1.87 mg kg-1 Cd, and 93% at 6.09 mg kg-1 Cd for 10 days. Cd concentration in the body of T. tubifex was higher than that in the sediment. After Cd exposures for 10 days, the body Cd levels were 18.4 mg kg-1, 13.06 mg kg-1, and 79.11 mg kg-1 at exposed three concentrations of Cd, respectively. Upregulation of HSP70 gene expression was observed at all concentrations of exposed Cd as a time-dependent manner, whereas transcriptional expression of the HSP60 gene increased as a timedependent manner in T. tubifex exposed to the relative high concentration (6.09 mg kg-1) of Cd. However, GST gene expression increased on day 1 at all concentrations after Cd exposures, and then downregulated until 10 days. These results indicate to ecotoxicological and molecular effects in benthic oligochaete worm T. tubifex to Cd-spiked sediment and provide the basic information for the utilization of environmental toxicity assessment using the T. tubifex as a aquatic pollution indicator species.

An estuary is a water ecosystem with a high abundance of the species diversity, due to a variety of complex physicochemical factors of the area where freshwater and ocean mixed. The identification of Corbicula species in the estuary environments is difficult because of various morphological characteristics. In this study, we provide taxonomic information on Corbicula species with taxonomic difficulties using morphological and genetic analysis. This study was conducted on clams from the Seomjin River-Gwangyang Bay, one of the major production area of marsh clam in Korea. As a result, we characterized Cytocrome C Oxidase subunit I (COI) sequences of the Corbicula. The 636 bp nucleotide sequences of COI have 98% homology among Corbicula species collected from 2 sites of Seomjin River-Gwangyang Bay. The phylogenetic analysis with 17 species of Corbicula indicated that most of the species collected from Seomjin River-Gwangyang Bay were brackish water clam (Corbicula japonica), and only one Asian clam (Corbicula fluminea). The evolutionary distance between C. japonica and C. fluminea was less than 0.003. Therefore, it was confirmed that C. japonica is phylogenetically closely related to C. fluminea. In 9 species of Cyrenidae, phylogenetic tree was classified into three lineages. These results will be used as an important data for an identification of clam species by providing genetic information for Corbicula species with a morphological diversity. Key words: Corbicula japonica, cytochrome c oxidase subunit I (

Intertidal mud crab (Macrophthalmus japonicus) is an organism with a hard chitinous exoskeleton and has function for an osmotic control in response to the salinity gradient of seawater. Crustacean exoskeletons change in their natural state in response to environmental factors, such as changes in the pH and water temperature, and the presence of pollutant substances and pathogen infection. In this study, the ecotoxicological effects of irgarol exposure and heavy metal distribution were presented by analyzing the surface roughness of the crab exoskeleton. The exoskeleton surface roughness and variation reduced in M. japonicus exposed to irgarol. In addition, it was confirmed that the surface roughness and variation were changed in the field M. japonicus crab according to the distribution of toxic heavy metals (Cd, Pb, Hg) in marine sediments. This change in the surface roughness of the exoskeleton represents a new end-point of the biological response of the crab according to external environmental stressors. This suggests that it may affect the functional aspects of exoskeleton protection, support, and transport. This approach can be utilized as a useful method for monitoring the aquatic environment as an integrated technology of mechanical engineering and biology.

깔따구 (Diptera: Chironomidae)는 저서성 대형무척추동 물로 환경 및 수질 변화에 민감한 영향을 받는 중요한 환경 지표생물이다. 이러한 깔따구 유충이 정수장에서 본 연구에서는 제주 정수처리장에서 발견된 깔따구 유충의 종을 분류하기 위해 형태 사진 및 COI (cytochrome c oxidase subunit I) Primer로 증폭시킨 DNA의 염기서열을 계통수 분석을 통해 분석을 실시하였다. 정수장 내 수도꼭지와 소화관 등에서 채집된 17개체는 둥근깃깔따구 (O. tamarutilus) 14개체, 타마긴털깔따구 (P. tammaater) 3개체 총 2종으로 확인되었다. 각 깔따구 종의 형태적 특징은 두부, 하순기절, 대악, 안테나, 발톱의 형태적 특징의 분류기로 종 동정하였다. NCBI Genbank에 등록된 깔따구 19종 COI 염기서열을 기반으로 본 연구에서 조사된 17개체의 계통진화적 분석 결과 채집된 깔따구 COI 염기서열이 둥근깃깔따구 (O. tamarutilus)와 타 마긴털깔따구 (P. tammaater) 2종으로 각각 계통군 (clade)를 이루는 것이 확인되었다. 이러한 결과는 정수장 환경별 발견 되는 깔따구 유충의 다양성의 확인과 형태적-유전적 종 동정 분류정보를 바탕으로 수환경 관리 및 평가를 위한 기반 정보로 활용될 것이다.

말쥐치는 북서태평양 해역에 분포하는 군집성 어류로 수산식품으로 이용되는 경제적 가치가 높은 어종이다. 본 연구에서는 서남해에 서식하는 국내산 말쥐치 (Thamnaconus modestus)와 기존에 보고된 유사종 (Thamnaconus septentrionalis) 과의 형태적-유전적 특징을 비교-분석하였다. 이를 위해 서남해에서 채집한 말쥐치의 외부 형태와 골격을 관찰하고, 미토콘드리아 DNA의 cytochrome c oxidase subunit I (COI) 유전자 염기서열을 비교하여 유사종 (T. septentrionalis)과의 계통진화적 연관관계를 분석하였다. 서남해안 말쥐치의 외부 형태는 회갈색 바탕에 몸 전체에 흑갈색 무늬가 불규칙하게 산재된 패턴을 가지며 청록빛의 지느러미가 관찰되었다. 채집한 말쥐치에서 추출한 미토콘드리아DNA의 COI 유전자 분석결과 7종류의 염기서열 변이가 나타났으나 상동성이 전체적으로 98.8% 이상으로 유사 성이 높게 나타났다. 또한 형태적으로 말쥐치 유사종인 T. septentrionalis COI 염기서열 비교와 계통유전학적 분석 결과, 보고된 시퀀스 중 상동성이 99%로 유전적으로 말쥐치로 보여지는 두 종 (JN813099, MW485059)과 상동성 95%로 유사종으로 보이는 두 종 (EF607583, KP267619)이 확인되었다. 말쥐치와 유사종은 계통유전적 분석결과 말쥐치와 유사종의 차이를 확인하였으나 형태적 특징으로 종 분류는 어 려운 상태이다. 따라서 본 연구는 말쥐치의 외부 형태와 내부 골격 및 계통유전학적 정보를 제공함으로 말쥐치와 유사종 (T. septentrionalis)의 분류학적 재검토를 진행하는 데 주요한 정보가 될 것이다.

중금속은 다양한 경로를 통해 환경 중 배출되어 서식 생물에 노출되며 체내 다양한 생리학적 불균형을 유도한다. 본 연구에서는 수서생물지표종으로 이용되는 깔따구 (Chironomus riparius)를 이용하여 야외 중금속 (Al, Aluminum; Cr, Chromium; Cu, copper; Mn, Manganese; Zn, Zinc) 농도 노출에 따른 다양한 분자발현 반응과 상관성을 분석하였다. 생물 체내 분자 반응을 관찰하기 위해 heat shock protein 40, 70, 90 (HSP40, 70, 90), cytochrome 450 (CYP450), Glutathione S-transferase (GST) and Serine-type endopeptidase (SP)를 이용하였다. 그 결과, 스트레스 분자마 커로 이용되는 HSPs 유전자들은 중금속 노출된 개체들에서 대조군보다 높은 경향을 보였으며 Cu 노출 시 가장 높은 발현을 나타냈다. 해독에 관여하는 CYP450과 GST 유전자 발현 결과, Cr과 Cu에서는 다른 노출군에 비해 높은 발현 경향을 나타냈다. SP 유전자 발현 결과 Al을 제외한 모든 노출군이 대조군과 유사한 발현 패턴을 보였다. 이와 같은 연구 결과는 실내에서 환경 중 존재하는 실제 농도를 반영한 독성실험을 통해 노출물질과 농도에 따라 특이적으로 발현하는 분자마커 패턴을 보고하였다. 또한, 수생태계로 유입되는 중금속이 하천에 서식하는 생물에 주는 유해 영향에 대한 정보와 분자 지표 유전자들의 현장 적용 가능성을 보여준다.

인간의 인위적 활동으로 인해 발생하는 중금속 중 카드 뮴 (Cd)과 아연 (Zn)은 다양한 경로를 통해 하천으로 유입 되어 서식생물에게 유해 영향을 준다. 본 연구에서는 도심 하천에서 우점하는 장수깔따구 (Chironomus plumosus)를 이용하여 Cd와 Zn 노출에 따른 생태독성학적 반응을 연구 하였다. 생활사를 고려하여, 생존율, 성장율, 우화율, 성비와 하순기절 기형을 관찰하였다. 장수깔따구 생존율은 Cd 와 Zn 노출에 따라 시간, 농도의존적인 경향을 나타냈다. 성장율은 Cd 노출 후 Day 4와 Day 7, 농도의존적인 감소를 보였으며, 고농도인 50 mg L-1에서 대조군에 비해 급격한 감소를 나타냈다. 또한, 우화율은 10, 50 mg L-1 Cd에서 대조군에 비해 감소함을 관찰하였다. 성비 변화는 100 mg L-1 Zn에서 암컷의 비율이 증가였으나 농도가 높아짐에 따라 수컷의 비율이 높아짐을 보이며 성비불균형이 관찰되었다. 게다가, 장수깔따구의 하순기절에서는 대조군에 비해 Cd와 Zn 노출된 장수깔따구에서 기형이 관찰되었다. 이와 같은 결과는 수생태계로 유입되는 중금속이 하천의 하상저층에 서식하는 저서무척추동물에게 유해한 영향을 주며, 중금속 노출에 따른 생물학적 분석을 위한 현장 지표 종으로서의 가능성을 보여주었다.

섬진강 수계에 서식하는 누치 (Hemibarbus labeo)의 미토콘드리아 DNA에서 cytochrome c oxidase subunit I (COI) 유전자를 발굴하고 누치속 Hemibarbus 및 잉어과 (Cyprinidae) 내 계통유전학적인 위치를 확인하는 연구를 수행하였다. 발굴된 577 bp COI 시컨스의 다중배열 결과 섬진강산 누치들의 높은 염기서열 상동성을 보였다 (99~100%). 우리나라에서 발견되는 누치속 3종에서 누치 (H. labeo: HD1)와 어름치 (H. mylodon)의 염기서열 유사성은 88.91%, 참마자 (H. longirostis)와는 88.81%이었 다. 또한, H. maculatus, H. meditus, H. umbrifer, H. barbus 는 각각 누치와의 염기서열 유사성이 98.97%, 97.20%, 96.87%, 98.85% 등으로 나타났다. 누치속 7종의 계통유전 학적 분석결과 섬진강산 누치 (H. labeo)들은 두개의 단계통 (clade)을 형성하는데 하나는 하동, 임실, 강진, 순창의 섬진강 누치들로만 이루어진 단계통, 다른 하나는 하동의 HD2, HD8, HD9와 국내 부산, 아산, 서울 등에서 채집 보고된 누치들과 단계통을 형성하였다. 잉어과 내 섬진강산 누치 (HD1)의 계통진화적 위치는 피라미 (Zacco platypus) 와는 진화적 거리가 0.143, 누치속 H. maculatus와는 0.006 으로 나타났다. 또한 잉어과 28종 내 계통유전학적 위치는 모래무지아과 (Gobioninae) 어류들이 포함된 그룹 I에 섬진 강산 누치가 위치함을 확인하였다. 본 연구의 결과는 누치를 포함하는 잉어과 내 어류의 계통유전학적 비교와 환경 오염에 따른 담수환경 모니터링을 위한 모델어류의 발굴 연구에 주요한 유전적 정보를 제공할 것이다.

본 연구는 지난 50년간 (1969~2018년) 우리나라 연안 - 하구에서 수행된 어류먹이원 분석과 관련된 논문을 수집하여 현황을 파악하였다. 확인된 연구논문은 총 101편 이었으며, 이 중 국내 학회지에 발표된 논문은 81편, 보고서는 6편 그리고 국제 학회지에 발표된 논문은 14편 이었다. 발표된 연구 논문을 10년 단위로 나누어 보면, 1990~1999년에 21편 (19.4%; 2.1편±3.0/년 [평균±표준 편차]), 2000~2009년에 26편 (24.1%; 2.6편±2.3/년) 이후 크게 증가하여 2010~2018년에는 52편 (48.1%; 5.8편±2.3/ 년)의 논문이 출판되었다. 국내 연안 - 하구에서 어류먹이원 분석을 수행한 조사수역의 해역을 방위 (남해, 남 - 동해, 동해, 서해)로 나누어보면, 남해에서 65편 (69.1%)으로 가장 많은 연구가 이루어졌다. 그 뒤를 동해가 13편 (13.8%), 서해와 남 - 동해에서 각각 8편씩 (8.5%) 연구가 수행되었다. 조사 지역의 분포를 보면 광양만에서 18편 (24.3%)으로 가장 많은 연구가 수행되었으며, 가덕도에서 8편 (10.8%)으로 그 뒤를 이었다. 출간된 논문의 방법론적 특성을 보면, 먹이원 중요도나 생태적 지위의 범위를 나타내주는 지표 를 계산하는 방법은 총 14가지가 사용되었으며, 이 중 가장 많이 사용된 지수는 IRI (Index of relative importance) 와 Pi (Prey-specific abundance)였으며, E (electivity index) 와 Bi (dietary breadth index)가 그 뒤를 이었다. 총 11가지 통계적 방법을 사용하였으며 이 중 correlation analysis와 Bray-Curtis similarity matrix를 가장 많이 적용하였다. 생태학적 연구 주제 변화를 살펴보면 초기 논문들은 계절적 또는 조사 지점별 차이에 초점을 맞추고 있었으나, 2000년도 이후부터는 국제 학회지에 출판되기 시작한 논문들은 종간 경쟁 (competition), 동소성 (sympatric), 생태직위중첩 (niche overlap) 등과 같은 세부적인 생태학적 연구가 이루어졌다. 국내 학회지에 출판된 논문들의 경우 다소 정형화 된 형태로 연구가 수행되고 있었으며 조사되지 않은 종에 대한 기초자료 제공 형태가 주류를 이루고 있었는데, 향후 국내 학회지에 발표되는 연구논문에서도 종간 경쟁, 먹이 망 구조 파악 등과 같은 생태학적 주제를 반증할 수 있는 연구 방향이 지향되어야 할 것이다.

A total of 23 individuals of glass eel (Anguilla japonica) were investigated from two estuarine barrages of the Nakdong River in 2016. It was observed that most individuals migrated through the eastern barrage, compared to the western. Individual numbers differed significantly along the corridor modification of the barrages; for example, the number of individuals was two to three times higher after the modification. These results indicate that modification of fish way and lock gate for has facilitated migration of glass eel, and our study potentially offers the operation strategy of estuarine barrage in order to induce more active migration of glass eel.

Heavy metals resulted from the increase of human industrial activity are introduced into the environment through rainfall and wastewater, and have harmful effects on inhabitants. In this study, we investigated biological responses such as survival rate, growth rate, emergence rate and sex ratio, and morphological effects of mentum deformity in Chironomus plumosus, an indicator organism to evaluate pollutions on aquatic ecosystem. The survival rate of C. plumosus showed time- and dose-dependent decrease after chromium and copper exposures. Growth rate decreased at 4th day after chromium exposure and significantly reduced at exposure to relatively high concentration (copper 1000 mg L-1) for all exposure times. In addition, we observed that the emergence rate by exposure to copper 1000 mg L-1 was significantly lower than that of the control group. The imbalance of sex ratios showed at relatively low concentrations (chromium 10 and 50 mg L-1) with the high proportion of female and at the relative high concentration (copper 1000 mg L-1) with the high proportion of male. Furthermore, the morphological mentum deformities of C. plumosus observed in the exposed group according to chromium and copper exposure. These results suggest that the heavy metal exposure in environment may influence biosynthetic and morphological stresses of benthic invertebrate C. plumosus, and aquatic midge C. plumosus are potential indicators for toxicity assessment of heavy metals such as chromium and copper.

We investigate that the impact of freshwater organism exposed to the salinity environment by the frequent rainfall following climate change. To evaluate the stress response following salinity exposure, we assessed the survival rate, molting success rate, the developmental period and mouthpart deformities in Chironomus riparius. In addition, we measured the molecular responses of biomarker gene, gene expression of heat shock protein 70 (HSP70) in C. riparius exposed to salinity after 96 hour. The C. riparius survival rates were showed on time dependent manner and not observed survival organisms above 15 psu at day 4. The pupation and emergence of C. riparius were not seen above 15 psu, and the molting success rate was less than 20% at 10 psu. The developmental retardation of C. riparius was well observed in the pupation and emergence period and was delayed by 4 days at 10 psu compared to the control and 5 psu. The mouthpart deformities after salinity exposure at 96 or 72 hour were observed at 10 psu and 15 psu. The expression of C. riparius HSP70 level was significantly increased exposure to 5 psu and 10 psu. Thus, salinity has been caused to be various ecotoxicological and molecular stress responses on freshwater organisms similar to harmful substances such as EDCs and so on.

Environmental changes exert harmful effects on organisms inhabiting coastal regions. These changes are also associated with reduced production in aquaculture farms. In this study, we investigated internal and external responses of two Bivalvia species (Crassostrea gigas and Mytilus galloprovincialis) in Gamak Bay under stressful environmental conditions in aquaculture farms. We investigated external responses such as weight, size, and environment exposure time, and analyzed the expression of the HSP70 gene. C. gigas HSP70 gene expression level was significantly high in the C3 aquaculture farm site, but the weight and size of C. gigas were high in the C2 aquaculture farm site. The response of C. gigas HSP70 mRNA was associated with the environmental exposure time in each aquaculture farm. Expression of M. galloprovincialis HSP70 gene was found to be significantly higher in the M2 aquaculture farm site than in the M1 site, whereas the weight of M. galloprovincialis was observed to be higher in the M1 site. The size and environmental exposure time of M. galloprovincialis were similar between M1 and M2 sites. In addition, HSP70 sequences of C. gigas and M. galloprovincialis showed high similarity with that of another marine species. According to our results, there were differences in internal responses following environmental stress in aquaculture farms, with respect to HSP70 gene expression. The results suggest that the HSP70 gene is a useful molecular indicator for monitoring stress responses in Bivalvia species in the field.