Cyanobacterial harmful algal blooms (Cyano-HABs) are an international environmental problem that negatively affects the ecosystem as well as the safety of water resources by discharging cyanotoxins. In particular, the discharge of microcystins (MCs), a highly toxic substance, has been studied most actively, and various water treatment methods have been proposed for this purpose. In this paper, we reviewed adsorption technology, which is recognized as the most feasible, economical, and efficient method among suggested treatment methods for removing MCs. Activated carbons (AC) are widely used adsorbents for MCs removal, and excellent MCs adsorption performance has been reported. Research on alternative adsorption materials for AC such as biochar and biosorbents has been conducted, however, their performance was lower compared to activated carbon. The impacts of adsorbent properties (characteristics of pore surface chemistry) and environmental factors (solution pH, temperature, natural organic matter, and ionic strength) on the MCs adsorption performance were also discussed. In addition, toward effective control of MCs, the possibility of the direct removal of harmful cyanobacteria as well as the removal of dissolved MCs using adsorption strategy was examined. However, to fully utilize the adsorption for the removal of MCs, the application and optimization under actual environmental conditions are still required, thereby meeting the environmental and economic standards. From this study, crucial insights could be provided for the development and selection of effective adsorbent and subsequent adsorption processes for the removal of MCs from water resources.

The present study aimed to analyze the metaproteome of the microbial community comprising harmful algal bloom (HAB) in the Daechung reservoir, Korea. HAB samples located at GPS coordinates of 36°29’N latitude and 127°28’E longitude were harvested in October 2013. Microscopic observation of the HAB samples revealed red signals that were presumably caused by the autofluorescence of chlorophyll and phycocyanin in viable cyanobacteria. Metaproteomic analysis was performed by a gelbased shotgun proteomic method. Protein identification was conducted through a two-step analysis including a forward search strategy (FSS) (random search with the National Center for Biotechnology Information (NCBI), Cyanobase, and Phytozome), and a subsequent reverse search strategy (RSS) (additional Cyanobase search with a decoy database). The total number of proteins identified by the two-step analysis (FSS and RSS) was 1.8-fold higher than that by one-step analysis (FSS only). A total of 194 proteins were assigned to 12 cyanobacterial species (99 mol%) and one green algae species (1 mol%). Among the species identified, the toxic microcystin-producing Microcystis aeruginosa NIES-843 (62.3%) species was the most dominant. The largest functional category was proteins belonging to the energy category (39%), followed by metabolism (15%), and translation (12%). This study will be a good reference for monitoring ecological variations at the meta-protein level of aquatic microalgae for understanding HAB.

본 연구에서는 바이오매스 폐기물인 Corynebacterium glutamium을 Alg를 이용한 고정화와 PEI 표면개질 과정을 통하여 유해 미세조류인 Microcystis aeruginosa를 제거할 수 있는 흡착소재인 PEI-AlgBF를 개발하였다. 녹조의 발생단계에 상관없이 PEI-AlgBF는 수계로부터 M. aeruginosa를 성공적으로 제거할 수 있었으며 유해조류 제거과정에서 M. aeruginosa 세포의 파괴를 유발하지 않았다. 흡착소재의 표면적은 M. aeruginosa의 제거효율에 매우 큰 영향을 주는 주요인자로 확인할 수 있었다. PEI-AlgBF를 사용한 M. aeruginosa 흡착/제거 방식은 기존 기술에 비하여 환경영 향성이 낮기 때문에 보다 안전하고 안정적인 유해조류의 제어 방식이 될 것이다.

본 연구에서는 CyanoHABs를 제어하기 위해 주요 우점종인 Microcystis aeruginosa에 대한 항균 펩타이드의 살조 활성을 조사하고, 구조적 특이성을 바탕으로 새로운 M. aeruginosa 제어 펩타이드를 제작하였다. 본 실험에서 CAMA 유래 펩타이드 CMA1, CMA2와 Helicobacter pylori 유래 펩타이드 HPA3P, HPA3NT3는 처리 48시간 후 각각 67.3, 73.1, 76.7, 69.8%의 최대 살조 효율을 보였다. 또한, 신규 펩타이드 K160242~5는 처리 48시간 후 각각 64.0, 64.1, 66.4, 70.1%의 최대 살조 효율을 보였다. CA-MA 유래 펩타이드는 처리 24시간 이후 세포의 재성장이 관찰되었으므로 세포 표면과의 정전기 인력을 통해 세포를 응집하고 간접적으로 제어하는 것으로 조사되었다. 반면에, 양친매성 펩타이드는 세포의 재성장이 관찰되지 않았으므로 세포 응집과 더불어 세포 내 침투를 통해 직·간접적으로 세포를 제어하는 것으로 추정되었다. 또한, 펩타이드의 살조 기작 및 효율에는 구성 아미노산의 종류, 수, 구조 및 펩타이드의 분자량, 처리 농도 등이 복합적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 펩타이드를 이용한 CyanoHABs의 제어 가능성을 제고하기 위해서는 정확한 기작과 관련 인자들의 확인 및 증명이 요구된다.

본 연구에서는 동물플랑크톤인 Daphnia magna를 이용하 여 유해조류인 Microcystis aeruginosa, Anabaena variabilis, Limnothrix planctonica에 대한 제어 가능성을 평가하였다. D. magna와 유해조류를 공생배양 시킨 경우, M. aeruginosa (80.2±4.2%), A. variabilis (39.7±4.0%) 그리고 L. planctonica (25.9±10.9%)의 순으로 조류 발생 억제효율을 보였 다. 동물플랑크톤의 섭생에 의한 조류 제어 효과 이외에 D. magna의 대사/분비물질의 조류 제어 가능성을 확인할 수 있 었다. D. magna를 배양한 배지를 유해조류 제어에 이용했을 때, M. aeruginosa와 A. variabilis에 대하여 각각 24.9±9.9% 와 8.9±4.0%의 성장 억제효과를 확인할 수 있었다. 하지만, L. planctonica에 대한 성장 억제효과는 나타나지 않았다. 본 연구의 결과를 통하여 동물플랑크톤인 D. magna를 활용한 친환경적 유해조류 제어기술 개발이 가능할 것으로 판단된 다.