Advancement of picophytoplankton diversity analyses: Its application to the future ECS ecosystem study

Abstract

세포 직경이 3 m 이하인 초미소 식물플랑크톤은 해양에서 높은 생체량을 나타내는 주요 일차생산자로서 잘 알려져 있다. 초미소 남세균인 Prochlorococcus와 Syncchococcus가 개체수 측면에서 각각 외양과 연안 환경에서 절대적으로 우점하는 초미소 식물플랑크톤으로 알려져 왔으나, 최근의 연구들은 해역에 따라 생물량과 생산력 측면에서 초미소 진핵생물의 기여도가 높을 수 있음을 보고하였다. 그러나 flow cytometer를 이용한 개체수 연구는 많은 진전이 있었으나, 다양성 연구는 수월성이 확보되지 않아 생태연구는 제한적인 분야에서 진행되어 왔다. 본 연구는 NGS 방법을 이용하여 다양한 환경이 교차하여 나타나는 동중국해에서 초미소 식물플랑크톤의 다양성 및 생태적 특성의 해상력 높은 자료를 얻고자 진행하였다. 2016년 8월에 동중국해에서 채집한 시료를이용 초미소 진핵생물은 색소체의 16S rRNA 유전자 염기서열을, 초미소 원핵생물은 16S-23S internal transcribed spacer(ITS) 염기서열을 분석함으로써 생물지리적 다양성 분포 및 환경과의 관계 이해를 통해 향후 생태계 연구의 활용 가능성을 파악하고자하였다.연구 해역에서 초미소 원핵생물인 Synechococcus 속은 장강저염수의 영향을 받은 수역에서 최대 10^6 cells/ml 이상의 높은 개체수 밀도를 나타냈다. 반면 Prochlorococcus속은 쿠로시오 분지류의 영향을 받는 수역에서 우세하였다. Syncchococcus속은 sub-cluster 5.1에 속하는 clade들이 우점하였으며 전체적으로 clade II 높은 우점율을 나타냈으며，환경변화에 따라 각각의 clade들이 분포를 달리 하였다. Prochlorococcus 속은 고염환경에서 제한적으로 출현하였으며 높은 광에 적응된 ecotype과 낮크톤으로 알려져 왔으나, 최근의 연구들은 해역에 따라 생물량과 생산력 측면에서 초미소 진핵생물의 기여도가 높을 수 있음을 보고하였다. 그러나 flow cytometer를 이용한 개체수 연구는 많은 진전이 있었으나, 다양성 연구는 수월성이 확보되지 않아 생태연구는 제한적인 분야에서 진행되어 왔다. 본 연구는 NGS 방법을 이용하여 다양한 환경이 교차하여 나타나는 동중국해에서 초미소 식물플랑크톤의 다양성 및 생태적 특성의 해상력 높은 자료를 얻고자 진행하였다. 2016년 8월에 동중국해에서 채집한 시료를이용 초미소 진핵생물은 색소체의 16S rRNA 유전자 염기서열을, 초미소 원핵생물은 16S-23S internal transcribed spacer(ITS) 염기서열을 분석함으로써 생물지리적 다양성 분포 및 환경과의 관계 이해를 통해 향후 생태계 연구의 활용 가능성을 파악하고자하였다.연구 해역에서 초미소 원핵생물인 Synechococcus 속은 장강저염수의 영향을 받은 수역에서 최대 10^6 cells/ml 이상의 높은 개체수 밀도를 나타냈다. 반면 Prochlorococcus속은 쿠로시오 분지류의 영향을 받는 수역에서 우세하였다. Syncchococcus속은 sub-cluster 5.1에 속하는 clade들이 우점하였으며 전체적으로 clade II 높은 우점율을 나타냈으며，환경변화에 따라 각각의 clade들이 분포를 달리 하였다. Prochlorococcus 속은 고염환경에서 제한적으로 출현하였으며 높은 광에 적응된 ecotype과 낮