This study was conducted to evaluate the characteristics of geosmin production of Anabaena circinalis under different environmental condition. The test cyanobacterium was isolated from Lake Paldang. The growth rate and geosmin production of A. circinalis were examined with different variables including temperature (10, 15, 20, 25℃), light intensity (60, 120, 240 μmol photons m-2 s-1), and phosphorus concentration (0.01, 0.05, 0.25, 0.50, 1.00 mg L-1). The highest growth rate and chlorophyll-a (Chl-a) concentration appeared at 25℃, 60 μmol photons m-2 s-1 and 1.00 mgP L-1 for temperature, light intensity, and P concentration, respectively. Total geosmin production was highest at the optimal growth condition of each variable, while chlorophyll-specific geosmin production (the ratio of geosmin to Chl-a) was higher at the less favorable growth condition, indicating high potential of the off-flavor problem during low temperature period, e.g., late fall and early winter. Our results demonstrated that geosmin production of A. circinalis was directly related to chlorophyll synthesis and varied with cellular growth condition.

September 2014 and March 2015 at the three sites (PD-1, PD-2 and PD-3) of Lake Paldang. Nitrogen and phosphorus concentrations were higher at PD-2 than at PD-1 and PD-3. TSI (TN) values at the three field sites were in the range of 65~85, which were the level of eutrophic or hypereutrophic state. TSI (TP) also showed high values (49~68), which were the level of mesotrophic or eutrophic state. Akinete germination potential was higher at PD-2 with increased nutrient (nitrogen and phosphorus), and algal growth potential also increased with nutrient enrichment.

본 연구는 최근 북한강 수계에서 번성하고 있는 Anabaena strain의 16S rDNA 염기서열을 이용한 종 수준의 동정과 geosmin 합성 유전자의 탐침을 통해 이취미 물질의 잠재 생산능력을 분석하였다. 현장(경기도 양평군 조암면 삼봉리 수역)에서 분리 배양한 Anabaena는 직선형과 나선형 두 가지의 형태적 변이를 보였다. 이들은 세포의 크기와 사상체에서 형태적 차이를 나타냈으며, A. circinalis 및 A. crassa와 유사한 형태적 특징들을 보여주었다. 그러나 16S rDNA 계통수 및 유연관계를 분석한 결과, 직선형과 나선형 모두 동일한 A. circinalis 종으로 확인되었다(98%~100%의 유전적 유사도). 또한 직선형과 나선형 strain 모두에서 geosmin을 합성하는 유전자 구간이 발견되어, 북한강 수계에 존재하는 Anabaena circinalis는 종의 형태적 변이에 관계없이 geosmin을 생산할 수 있음을 보여주었다. 본 연구의 결과는 유전자 수준에서 A. circinalis의 geosmin 생산에 대한 직접적인 증거를 제공하는 국내 최초의 보고로서 북한강 수계에서 geosmin 증가의 원인종 확인 및 관리에 중요한 자료를 제공한다.

Akinete germination may be a starting point of some akinete-producing cyanobacterial blooms in eutrophic freshwater systems. This study examined germinability of akinete of a cyanobacterium Anabaena circinalis isolated from the sediment of the North Han River (Cheongpyung Dam), Korea, under several environmental factors such as temperature (5∼25℃), light (0∼100μmol photons m-2 s-1), nutrients (nitrogen and phosphorus) and pH (5~12). The high germination rate appeared at high temperature: >55% at 25℃, followed by 15% at 15℃, 10℃ and 10% at 5℃. Low light intensity was favorable for akinete germination. Over 45% of germination occurred at low light intensities (5, 15 and 30μmol photons m-2 s-1), while less than 10% of germination occurred at both 50 and 100μmol photons m-2 s-1. No germination occurred in the dark condition. Akinete germination rate increased with nutrient (phosphorus and nitrogen) enrichment, and nitrogen addition showed greater effect on the germination compared to phosphorus addition. Akinetes germinated well at neutral or slightly alkaline pH condition (pH 7 and pH 8: >55%), but no germination was observed at pH 11~12. The present study demonstrates some favorable ambient conditions of Anabaena circinalis germination, which could provide useful information to study the germination conditions of other Anabaena species or akinete-forming algae and predict its bloom in eutrophic freshwaters.

2012년 5월부터 2013년 4월까지 북한강 수계 3개의 연속댐(의암호, 청평호, 팔당호)의 수리-수문, 수질 및 식물플랑크톤 현존량 등을 월 1회씩 총 12회에 걸쳐 조사하였다. 3개 저수지의 식물플랑크톤 군집은 몬순전기에는 돌말류, 몬순기에는 남조류, 몬순후기에는 다시 돌말류가 우점하는 계절성을 보였으며, 팔당호에서는 몬순후기 저온기에 녹조류가 높은 밀도를 나타냈다. 조사기간 동안 가장 높은 현존량을 보였던 남조 Anabaena spp.는 의암호에서 2012년 6월에 출현하여 7월에 최고치(43,850cells mL-1)를 보이고 높은 수준을 유지하다가 11월에 소멸되었다. 이에 비해 청평호 (31,648 cells mL-1)와 팔당호 (7,136 cells mL-1)에서는 공히 7월에 처음 출현하여 8월에 최고치를 보이다가 9월에 완전히 사라졌다. 수환경과 남조 Anabaena spp. 현존량과의 관계를 보면, 3개 저수지 모두 강우 (r=0.72, r=0.83, r=0.88, P⁄0.01 for all)를 비롯한 유입량, 유출량 및 영양염에 대하여 높은 상관성을 나타냈다. 따라서 2012년 봄철 갈수기 동안 북한강 수계 3개 저수지에서 일어난 Anabaena 대발생 및 소멸은 강우의 직, 간접적인 영향을 받았으며, 의암호는 강우 이후에도 상당기간 동안 다른 남조류가 비교적 높은 현존량을 유지하고 있어 상수원 저수지의 이취미 및 독소발생 가능성은 지속될 것으로 판단되었다.

남조류는 겨울철에 휴면포자의 형태로 퇴적층에서 존재하다가 적합한 환경조건이 되었을 때 다시 영양세포로 전환된다. 이렇게 전환된 영양세포는 성장에 적합한 환경이 되었을 때 대량증식 하게 되어 수체 내에서 우점한다. 이전까지의 국내 대부분의 연구는 수체 내 영양세포의 변동과 환경인자와의 관계 또는 영양세포에 대한 생리생태적 연구부분에 국한되었다. 하지만, 휴면포자에서 영양세포로 진행되는 부분에 대한 연구가 조류대량증식의 궁극적인 기작이 되므로 휴면포자에 대한 연구는 조류의 생활사를 이해하는 데에도 매우 중요하다. 또한 다른 조류들간의 변동 및 천이의 연구를 위해서도 필수적이다.

2012년 북한강수계 전역에 걸쳐 대발생을 일으킨 남조 Anabaena의 분자생물학적 특성을 검토하였다. 시료는 2012년 7월 13일에 남조 Anabaena 밀도가 높았던 3개 호소- 의암호, 청평호, 팔당호에서 각각 채집하였다. 분석은 선행연구 문헌을 근거로 하는 형태학적 분석, 16S rRNA 염기서열 분석을 통한 분자계통학적 분석을 동시에 실시 하였다. 결과를 종합하면 북한강수계 3개 호소에서 조류 대발생을 일으킨 남조 Anabaena는 모두 동일종 Anabaena crassa (Lemmermann) Komark.-Legn. & Cronberg 이며, 동시에 출현하고 본 종과 형태 및 분자생물학적으 로 매우 유사한 A. circinalis는 환경요인에 따라 형태변 이가 쉽게 일으키는 동일종으로 밝혀졌다.

본 연구는 청정수역으로 알려져 있던 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민 (geosmin)에 대해 조사하고 환 경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식 특성을 알아보고자 하였다. 2011년 11월 말에 A. spiroides가 과다증식하였는데 출현지역은 의암호 내의 공 지천 유입부 부터 하류의 팔당호까지 그 범위가 넓고 하 류로 확산되는 특성을 보였다. 저수온기에 수온 상승과 체류시간 증가 등의 물리학적 수환경 변화가 남조류 A. spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A. spiroides 현존 량은 팔당호에서 11,325 cells mL-1로 최대증식을 보였으 며, 수온이 4􀆆C 이하로 내려가면서 A. spiroides 현존량이 급격히 감소하였다. 수환경 요인 중에서 수온 하강이 A. spiroides 현존량 감소에 가장 큰 영향을 준 인자였다. 남 조류의 대사물질로 이취미의 원인물질인 Geosmin은 팔 당호에서 최대 1,640 ng L-1 농도를 나타냈다. 북한강 수 계에서 Geosmin 농도는 A. spiroides와 매우 유의한 상 관관계를 보여 A. spiroides에 의해 이취미가 유발되었음 을 시사하였다.

This study characterizes three Anabaena strains and 5 Trichormus strains isolated from Korean waters and 3 Anabaena flos-aquae strains procured from the UTEX based on morphological features and molecular analyses. The Anabaena and Trichormus isolates were morphologically assigned to A. variabilis Kützing and T. variabilis (Kützing ex Bornet et Flahault) Komárek et Anagnostidis, respectively. The Anabaena and Trichormus strains differed significantly in the mean length of their vegetative cells. The 16S rRNA genes from the Anabaena strains showed a 100% identity to that from A. variabilis ATCC 29413, while the 16S rRNA genes from the Trichormus strains showed a 99.9% identity to that from T. variabilis GREIFSWALD. The overall topology was in agreement for the 16S rRNA gene and cpcBA-IGS trees in the both tree-constructing methods. In a neighbor-joining tree based on the 16S rRNA gene, the 3 Anabaena strains were asso-ciated with A. variabilis, the 5 Trichormus strains with T. variabilis, and the 3 Anabaena (UTEX) strains were with Nostoc. To date, this is the first report on A. variabilis and T. variabilis strains originating from Korea.

To investigate bacteria with algalytic activities against Anabaena cylindrica when water blooming occurs and to study enzyme profiles associated with alga-lytic activity, various bacterial strains were isolated from surface waters and sediments in eutroph

남조류의 대발생이 자주 발생하는 석촌호수와 팔당호로부터 시료를 채취하여 남조류 분해세균의 분리를 시도하였다. MDM배지 상에서 Anabaena cylindrica를 숙주로 하는 over-layer method를 이용하여 Anabaena cylindrica lawn에서 남조류 분해 세균을 분리하여 HY0210-AK1으로 명명하였다. HY0210-AK1의 형태적, 생화학적 특성은 Rhizobium속과 유사하였으며, 16S rDNA 염기서열을 분석한 결과 S