살조세균 Alteromonas sp. strain A14의 Cochlodinium polykrikoides 적조 제어를 위한 적용

Abstract

매년 유해 적조생물 Cochlodinium polykrikoides에 의한 연안의 적조 발생으로 인하여 수산양식업에 막대한 피해와 오염이 발생되어왔다. 이러한 문제를 해결하기 위한 노력으로 유해 적조 종에 대한 살조세균이 다수 분리되었으나, 그 살조세균의 현장 적용을 위한 실내 및 현장 실험에 대한 연구는 미비하다. 본 연구에서는, 남해 여수 연안 sediment에서 2005년 10월 분리된 살조세균 Alteromonas sp. A14를 현장에서 발생한 Cochlodinium polykrikoides에 적용하여 살조 효과와 현장의 생물 군집에 대한 반응을 microcosm 실험을 통하여 조사하였다. 적용된 살조세균 A14는 새롭게 디자인된 프로브와 tyramide signal amplification-fluorescence in situ hybridization 기법을 이용하여 그 거동을 조사하였다. 연구결과, 최종 106 cells ml-1로 접종된 살조세균 A14에 의해 접종 3일째, C. polykrikoides 밀도는 1800에서 700cells ml-1로 감소를 보였다. 접종 후 1일 동안, 살조세균 A14와 다른 세균들의 밀도는 증가하였고 동시에 편모충 밀도 역시 증가하였다. 최종적으로, 살조세균 A14는 접종 5일째 104 cells ml-1로 감소하여 전체 세균의 0.5%세포 밀도를 구성하였다. C. polykrikoides의 감소와 함께, Skeletonema costatum 그리고 Chaetoceros spp.와 같은 규조류의 빠른 증식이 3일째부터 발생하였다. 살조세균 A14의 적용은 자연 발생된 C. polykrikoides의 적조 제어 효과를 나타내며 효과 후 적용한 살조 세균의 수적 감소를 보였다. 이와 함께 다른 유해 조류의 증식을 유도하지 않는 것으로 조사되었다. 이와 같은 결과는 분리된 살조세균 A14의 C. polykrikoides 적조 제어에 유용한 생물학적 도구로 가능성을 나타낸다. 살조세균을 이용한 유해 적조의 생물학적 제어의 경우, 적용된 살조세균의 특성 (조류에 대한 살조 범위), 현장 식물플랑크톤의 군집 조성 그리고 물리 화학적 요인에 따라 그 효과는 영향을 받는다. 그러므로, 본 연구는 살조세균의 적용과 식물플랑크톤의 군집 변화의 모니터링 연구가 살조세균의 현장적용을 위해 중요함을 나타내고 있다.; The red tide of dinoflagellate, Cochlodinium polykrikoides has frequently occurred in coastal waters, causing severe damage to fisheries. Although many algicidal bacteria which kill harmful algal cells have been isolated, the response of natural microbial communities to the inoculation of algicidal bacteria has not yet been studied well. In the present study, the bacterium A14 was applied to a natural Cochlodinium polykrikoides blooming seawater to investigate the efficiency of the algal cell lyses and the response of the microbial community. The Alteromonas sp. A14 was isolated from the southern coast of Korea. This bacterium has algicidal activity against algal strains of Akashiwo sanguinea, Cochlodinium polykrikoides and Heterocapsa triquetra, but does not have the activity against Nitzschia sp., Skeletonema costatum, Prorocentrum micans and P. minimum. The bacterium A14 was applied to natural C. polykrikoides blooming seawater. The inoculated bacterial abundance was monitored using tyramide signal amplification-fluorescence in situ hybridization with a newly-designed specific probe. Inoculation of the isolate A14 at a final cell density of 106 cells ml-1 caused significant decrease in C. polykrikoides abundance from 1800 to 700 cells ml-1 during 2 days. Cell densities of both A14 and other bacteria increased from 0 to 1 day. After 1 day, with decreasing of bacterial cell density, flagellate cell density increased. Finally, algicidal bacterial abundance decreased to 104 cell ml-1 which was only 0.5% to total bacterial cell density. With the decrease of C. polykrikoides cells density, abundance of diatoms such as Skeletonema costatum and Chaetoceros spp. rapidly increased from 3 days. The inoculation of algicidal bacterium A14 reduced the abundance of natural C. polykrikoides, and did not cause any other harmful algal blooms. The inoculated bacterial abundance decreased rapidly after algal cell lysis, indicating that the bacterium is a useful bio-agent to control C. polykrikoides blooms. This study emphasizes the importance of monitoring both the inoculated bacterium and phytoplankton species composition when applying bacterium to natural sea water.