박테리아 Pseudomonas asplenii KACC 10152에 의한 해양유해조류 Chattonella marina (Raphidophyceae)의 성장 증진 특성 연구

Abstract

박테리아는 해양 수계 환경에서 유해 조류 대발생과 밀접한 관계를 가지고 있다는 점이 널리 알려져 있다. 그러나 현장에서 박테리아 분리의 어려움 때문에 박테리아가 유해 조류 대발생 시 무슨 역할을 수행하는 지에 대한 연구는 전무한 실정이다. Chattonella의 경우, 최근 우리나라 서해와 남해 연안지역에 빈번히 발생하고 있는 대발생 현상에 대해 영양염의 변화와 관련한 성장동력이 있다고 알려져 있을 뿐, 그 원인을 명확히 밝히지 못하고 있는 상황이다. 본 연구는 이러한 원인을 규명하기 위해 유해 조류 대발생의 시발점으로써 박테리아의 역할을 조사하기 위해 이미 기존에 분리되어 있는 박테리아 Pseudomonas 속을 사용하였다. 박테리아 Pseudomonas 속 25종을 해양 유해 조류중의 하나인 Raphidophyte에 속하는 Chattonella marina var. marina와 Chattonella marina var. antiqua 에 접종하여 Chattonella 종의 성장 변화를 조사하였다. 먼저 Chattonella에 대해 25종의 Pseudomonas를 접종한 스크리닝 테스트를 통해 25종의 Pseudomonas strain들 중 2종, Pseudomonas asplenii KACC 10152 strain과 Pseudomonas. fulva KACC 10795 strain에서 Chattonella에 대해 높은 성장 증진 효과를 확인했다. 특히 Pseudomonas asplenii KACC 10152 strain은 Chattonella에 대한 105 cells mL-1부터 107 cells mL-1까지의 박테리아 밀도별 접종 실험 결과에서 107cells mL-1의 밀도수준에서 약 7배의 최대 성장 증진 효과를 나타냈다. 본 연구는 Chattonella에 대한 Ps. asplenii의 성장 증진 특성을 조사하기 위해 Ps. asplenii 단일 배양 조건의 대조구와 Chattonella와 Ps. asplenii의 혼합 배양 조건의 처리구 사이의 박테리아 밀도의 차이점을 비교해보았다. 이 실험 결과에서 박테리아 밀도가 유의하게 변화하지 않았기 때문에 Chattonella의 박테리아 섭식에 의한 성장 증진 효과 요인은 확인할 수 없었다. Ps. asplenii를 처리한 반투과막 처리구에서의 Chattonella의 성장을 Chattonella 단일 배양 조건의 대조구와 같이 비교했을 때, Ps. asplenii가 간접적으로 반투과막을 통해 분비된 물질만으로 Chattonella의 성장을 약 2배까지 증가시키는 것을 확인하였다. 박테리아로부터 분비된 영양염을 통한 성장 증진 특성을 확인하기 위해 인 제한 조건에서 배양 8일째에 박테리아 Ps. asplenii를 접종한 실험 결과에서 조류-박테리아 혼합 배양 처리구에서만 Chattonella의 성장 증진 특성이 나타났다. 또한 인 제한 조건에서의 영양염 분석 결과, 박테리아 Ps. asplenii를 접종한 이 후에 인산염 인의 농도는 박테리아의 성장과 함께 약 5배 이상 증가하였다. 인 제한 상태에서의 인 농도와 Chattonella에 대한 성장 증진 특성사이에 중요한 상호관계가 있다는 것을 밝혀냈다. 따라서 Ps. asplenii가 인의 제한 상황에서 인산염 인을 공급함으로써 Chattonella의 성장을 도울 수 있는 가능성을 확인하였다.| It is widely known that bacteria play an important role to generate harmful algal blooms (HAB) in marine ecosystem. However, there have been rarely studied how bacteria affect to initiate HABs due to difficulties of bacteria isolation. To investigate the role of bacteria as an HABs trigger, we used isolated bacteria, genus Pseudomonas, and observed the growth change of a raphidophyte Chattonella marina, one of HAB taxa through inoculating isolated bacteria. In advance, we confirmed the high growth-promoting effect in 2 species among 25 Pseudomonas strains through screening 25 species of Pseudomonas for C. marina. And specially Ps. asplenii showed the best growth-promoting characteristics for C. marina that almost reached by 7 times at 107cells mL-1 densities on algal-test by bacterial densities (105 - 107cells mL-1). To investigate algal growth-promoting characteristics of Ps. asplenii, we compared the difference of bacterial abundance between Ps. asplenii single culture and algal-bacterial co-culture. The factor on algal growth-promoting effect could not be caused by phagotroph of C. marina, because the bacterial abundance was not significantly changed. So the study confirmed that Ps. asplenii indirectly increased C. marina up to approximately 2 times at algal-bacterial co-culture compared to algal monoculture by only matter secreted from Ps. asplenii through the dialysis membrane. As the results on spiking Ps. asplenii into C. marina culture at day 8 at phosphate limitation to know the growth-promoting characteristics through nutrients secreted from bacteria, it was only detected the growth-promoting characteristics at algal-bacterial co-culture at phosphate limitation. In nutrient analysis, phosphorus concentration was increased with bacterial growth by about 5 times at phosphate limitation after spiking Ps. asplenii. We found that there was the significant relationship between the growth-promoting characteristics for C. marina and phosphate concentration in phosphate limitation state. Accordingly, it assumed that Ps. asplenii help the growth of C. marina through supplied phosphate secreted by them at phosphate limitation.; It is widely known that bacteria play an important role to generate harmful algal blooms (HAB) in marine ecosystem. However, there have been rarely studied how bacteria affect to initiate HABs due to difficulties of bacteria isolation. To investigate the role of bacteria as an HABs trigger, we used isolated bacteria, genus Pseudomonas, and observed the growth change of a raphidophyte Chattonella marina, one of HAB taxa through inoculating isolated bacteria. In advance, we confirmed the high growth-promoting effect in 2 species among 25 Pseudomonas strains through screening 25 species of Pseudomonas for C. marina. And specially Ps. asplenii showed the best growth-promoting characteristics for C. marina that almost reached by 7 times at 107cells mL-1 densities on algal-test by bacterial densities (105 - 107cells mL-1). To investigate algal growth-promoting characteristics of Ps. asplenii, we compared the difference of bacterial abundance between Ps. asplenii single culture and algal-bacterial co-culture. The factor on algal growth-promoting effect could not be caused by phagotroph of C. marina, because the bacterial abundance was not significantly changed. So the study confirmed that Ps. asplenii indirectly increased C. marina up to approximately 2 times at algal-bacterial co-culture compared to algal monoculture by only matter secreted from Ps. asplenii through the dialysis membrane. As the results on spiking Ps. asplenii into C. marina culture at day 8 at phosphate limitation to know the growth-promoting characteristics through nutrients secreted from bacteria, it was only detected the growth-promoting characteristics at algal-bacterial co-culture at phosphate limitation. In nutrient analysis, phosphorus concentration was increased with bacterial growth by about 5 times at phosphate limitation after spiking Ps. asplenii. We found that there was the significant relationship between the growth-promoting characteristics for C. marina and phosphate concentration in phosphate limitation state. Accordingly, it assumed that Ps. asplenii help the growth of C. marina through supplied phosphate secreted by them at phosphate limitation.