NGS 데이터를 이용한 CHEMTAX 분석의 개선

Title
NGS 데이터를 이용한 CHEMTAX 분석의 개선
Alternative Title
Improving CHEMTAX estimation through NGS data sets
Author(s)
현명진; 이하은; 이호원; 최동한; 노재훈
KIOST Author(s)
Lee, Haeun(이하은)Lee, Howon(이호원)Choi, Dong Han(최동한)Noh, Jae Hoon(노재훈)
Publication Year
2019-05-15
Abstract
식물플랑크톤은 강(Class) 수준의 분류군 사이에 광합성 색소 조성이 다르다. 이러한 색소조성은 통계프로그램 CHEMTAX를 통해 군집의 분류군 별 생체량 조성으로 변환이 가능하다 (Mackey et al., 1998). 하지만, 이 방법은 조사해역에서 우점하는 식물플랑크톤 종 조성을 잘 알지 못하거나, 분류군별 색소조성 추정치인 “initial ratio”의 입력이 실제와 크게 차이가 나는 경우에 분석에 편향이 생길 수 있다. 이러한 한계를 극복하고자, 본 연구에서는 CHEMTAX 분석에 앞서 NGS 분석을 도입하여 정확도 개선을 도모하였다.
시료 채집은 2016년 8월에 동중국해 및 남해에서 이루어졌으며, NGS를 통하여 우점 분류군을 먼저 확인하고, initial ratio에 포함할 분류군을 확정지었다. 그 결과, Furuya et al., (2003)과 Lee et al., (2009)가 앞서 동중국해 및 제주연안에서 수행되었던 두 선행 연구와는 분석 대상 분류군이 각각 2개, 5개의 차이가 있었다. 앞선 연구들에서는 미포함 되었던 분류군의 생체량이 다른 분류군의 생체량으로 오인됨으로써, 일부 분류군의 생체량이 과대 또는 과소평가되는 문제가 있었다. 3개의 연구에서 모두 포함한 분류군인 Chlorophyta의 생체량 경우, 선행된 두 연구의 initial ratio를 사용한 결과가 NGS 기반 initial ratio를 사용한 값보다 3.2배, 2.6배 높게 나타났으며, Cryptophyceae, Dinophyceae, Prymnesiophyceae는 모두 NGS 기반 ratio에 비해 낮은 생체량이 나타났다 (0.30 ~ 0.82배). Bacillariophyceae는 Furuya et al. 의 ratio에서 1.4배 높은 값을 나타냈으나, Lee et al. 의 ratio에서 0.7배로 낮게 측정이 되었으며, Cyanobacteria의 경우 이와는 반대 되는 경향이 나타났다 (각 0.3배, 1.4배).
또한, CHEMTAX 분석이 강 수준이기 때문에, 넓은 해역에 동일한 분류군별 색소 조성을 도입 시, 해역 별 세부 종조성에 따라 결과 값에 편향이 생기기 쉽다. 이러한 한계를 극복하기 위해, NGS 종 조성을 기반으로 H-클러스터분석을 통하여 종조성에 차이가 큰 군집을 구분하여 따로 분석을 진행하였다. 그 결과, 조사해역 전역에서 20m를 기준으로 하부의 식물플랑크톤 종조성이 상부와는 극명하게 차이가 나타남을 확인하였다. 이에 따라 20m의 상부와 하부에 다른 initial ratio를 대입하여 별개로 분석을 진행하였으며, 비교를 위해 클러스터를 나누지 않은 채로 분석을 진행해 보았다. 각각의 경우 Mackey et al (1998)의 방법으로 60개의 무작위로 수정된 initial ratio를 적용하였다. 그 결과, 60개의 initial ratio 모두에서 전자의 RMS 값이 후자보다 높았으며, 각각 평균 0.0379±0.0038, 0.0285±0.0050 의 값을 보였다.
따라서 NGS 분석 결과의 CHEMTAX 도입이, 식물플랑크톤의 분류군별 생체량 측정에 정확도를 높여주는 것을 확인하였으며, 추후 생태기능 연구 및 원격탐사분야의 여러 가지 측면에서 도입이 가능할 것으로 생각된다.
URI
https://sciwatch.kiost.ac.kr/handle/2020.kiost/22709
Bibliographic Citation
2019년도 한국해양학회 춘계학술대회, pp.171, 2019
Publisher
한국해양학회
Type
Conference
Language
Korean
Publisher
한국해양학회
Related Researcher
Research Interests

Phytoplankton ecology,Primary productivity modelling,Coral reef ecosystem study,식물플랑크톤 생태학,일차생산력 모델,산호초 생태계 연구

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