유류 노출에 따른 박테리아 군집 변화가 유해 와편모조류 Alexandrium catenella와 A. pacificum 성장에 미치는 영향 조사

Abstract

해양에서 유류사고 후, 사고지역을 중심으로 유해조류대발생(Harmful Algal Blooms, HABs)이 종종 관측되었다. 이들 사이의 연계성을 설명하기 위해 여러 연구자들이 다양한 연구를 시도해 왔으나 아직까지 이를 명확하게 설명 가능한 기작은 밝혀진 바가 없다. 유류는 직접적으로 박테리아 군집 구조 및 기능에 영향을 미칠 수 있으며, 이로 인한 박테리아 군집 변화는 식물플랑크톤 군집에도 영향을 미칠 수 있다. 그러나 현재까지 유류 노출에 따른 박테리아 군집 구조 및 기능변화가 식물플랑크톤 군집에 미치는 영향에 대한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 이를 규명하기 위한 첫 걸음으로 본 연구에서는 유류처리로 인한 박테리아 군집 변화가 유해조류의 성장에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 HABs 원인종인 Alexandrium catenella(LIMS-PS-2750)와 A. pacificum(LIMS-PS-2760, 2762)을 대상으로 자유유영 박테리아(Free-Living bacteria) 군집을 분리하여 100 ppm 농도 원유에서 35일간 배양하였다. 이후 원심분리를 통해 유류에 노출된 박테리아 군집을 수확하고, 이를 A. catenella, A. pacificum 배양주에 재접종한 후, 유해조류의 성장 변화를 조사하였다. 그 결과, 대조군 대비 유류처리한 박테리아를 접종 했을 때, A. catenella, A. pacificum 성장이 각각 1.5배, 1.4배(최대세포밀도 기준) 증진되었다. 이러한 성장증진효과를 나타낸 박테리아 군집을 조사하기 위해, NGS(Next Generation Sequencing)기반 메타게놈(metagenomics)기법을 사용했다. 그 결과, A. pacificum에서는 유류처리 후 박테리아 군집 조성의 확연한 차이가 나타났으며, 특히 Shima속(Rhodobacterales)의 비율(약 43%)이 매우 높았다. 이에 반해, A. catenella의 경우, 유류처리에 따른 박테리아 군집조성(속 수준, genus level)의 유의한 차이는 나타나지 않았다. 유류처리한 박테리아 군집이 A. catenella의 성장을 증진시킨 원인을 분석하기 위해, PICRUSt(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States) 분석법을 활용하여 박테리아 군집의 신진대사 기능을 분석하고, cluster analysis를 통해 신진대사 기능의 유사도를 분석했다. 그 결과, 흥미롭게도 A. catenella 유류처리 박테리아 군집의 신진대사 기능은 A. pacificum(LIMS-PS-2760)에서 성장증진 효과를 나타낸 유류처리 박테리아 군집의 신진대사와 가장 유사한 것으로 나타났다. 이러한 연구결과들을 종합해서 살펴보면 유류에 의한 박테리아 군집 및 신진대사 변화가 유해조류의 성장을 증진시킬 수 있다는 것을 의미한다.