The Role of Mitogen-Activated Protein kinase activation in heavy metal-induced cytotoxicity potentiated by sulfur amino acid deficiency

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :약학과 약물학 전공,2001.Docto

적조생물 Cochlodinium polykrikoides와 Heterocapsa circularisquama 살조를 위한 3개 화학물질 적용

수산업에 심각한 피해를 초래하는 유해조류의 화학적 처리는 처리물질에 따라 제어의 효과에 대해서는 꾸준히 연구되어 왔으나, 이들의 구체적인 살조기작의 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 화학적 처리에 따라 유해조류에 어떠한 기작으로 영향을 미치는지에 대해 조사하였고, 추후 화학적 처리의 효율을 증대시킬 수 있는 방안으로 활용될 것으로 기대하였다. 화학적 처리 물질로는 황산구리 (CuSO4), 차아염소산나트륨 (NaClO), Thiazolidinedione 유도체 (이하 TD49)를 이용하였고, 대상생물은 Cochlodinium polykrikoides와 Heterocapsa circularisquama로 선정하였다. 처리물질에 3, 24, 48, 72시간에 노출된 대상생물의 세포벽 파괴, 세포내 효소활성, 광합성 활성, 엽록소 a 함량을 측정하여, 화학물질과 대상생물별로 어떠한 영향을 받는지 조사하였다. CuSO4는 3시간 이내에 광합성 활성과 세포벽의 영향에 비해, 효소활성에 더 높은 영향을 주었다(H. circularisquama의 65%, C. polykrikoides 89%). NaClO는 H. circularisquama의 세포벽에 상대적으로 높은 손상(45%)을 초래하였고, C. polykrikoides의 광합성 활성에 82% 이상의 지속적으로 높은 영향을 주었다. TD49는 24시간 이내에 H. circularisquama와 C. polykrikoides의 광합성 활성에 모두 특이적으로 높은 영향(100%)을 주었다. CuSO4와 같은 중금속은 세포내 효소활성에 영향을 주는 것으로 보고한 기존의 연구결과와 유사한 경향을 보였다. NaClO는 피각이 없는 C. polykrikoides의 세포외벽에도 일부 영향을 준 것으로 보아, 세포를 침투하여 최종적으로 엽록소 산화에 관여한 것으로 판단되었다. 반면, 피각이 있는 H.circularisquama에는 세포외벽의 산화에 영향을 준 것으로 판단된다. TD49는 모두 세포외벽을 침투하여, 세포내 엽록소의 광반응에만 특이적으로 영향을 미칠 수 있는 것으로 사료되었다. 결과적으로, CuSO4는 효소활성, TD49는 광합성 활성에 상대적으로 높은 영향을 주었으며, NaClO는 대상생물의 외형에 따라서 서로 다른 영향을 줄 수 있음을 시사하였다.2

Akashiwo sanguinea 적조 발생과 단기 분포특성

2011년 추계와 동계에 걸쳐 장목만에서 Akashiwo sanguinea (>90% 단일종)의 적조가 발생하여, 그들의 적조 발생 직후부터 소멸할 때 까지 장목만의 5개 정점에서 매일 2회(간조, 만조) 조사하여, 단기적 분포와 환경요인과의 상관관계를 파악하였다. 적조발생 초기에는 10 x103 cells mL-1의 극히 높은 개체수가 일정기간 관찰되었고, 그 후 2개월 동안 개체수의 증가와 감소가 반복되면서 소멸하였다 (20,000 ∼ 2 cells mL-1). 영양염과의 상관관계에서 인산염 농도와 A. sanguinea 개체수와 높은 양(+)의 상관성 (p0.05). 11월 18-19일 사이 2일에 걸쳐 내린 강우가 100 mm 정도로 관측되었고, 강우 이후 높은 영양염 농도가 관찰되었다. 강우 이후 4일 동안 A. sanguinea 개체수도 장목만 내측에서 지속적으로 높게 나타났다. A. sanguinea는 저수온에 강한 내성을 가지는 종으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 12월 말에 점차 낮아지는 수온조건에서 개체수 밀도가 감소하면서 단계적으로 소멸하였다. 또한 장목만에서 발생한 A. sanguinea 적조는 단주기성 조석의 차이에 따라서 집적과 분산을 반복하였고, 특히 간조시 만 최내측의 정점에서 높은 밀도를 보였고, 만조시에는 개체수가 만 전체에 걸쳐 분산되는 특징을 보였다. 결과적으로 그들의 적조 발생은 인산염 농도와 관계가 있을 것으로 사료되었으며, 그들의 소멸은 수온의 영향을 받는 것으로 판단되었다.2

Responses of microbial communities to dosing with the algicide thiazolidinedione derivative TD49 in a mesocosm experiment

To determine the effects of the algicide thiazolidinedione derivative 49 (TD49) on a microbial community, including the targeted harmful alga Heterocapsa circularisquama, we conducted exposure experiments (control, blank, 0.2, 0.4, 0.6, and 1.0 &micro M) with TD49 in mesocosm enclosures (1300 L). The algicidal effects on the target alga depended on the concentration of TD49. Following the addition of TD49, heterotrophic bacteria (HB) and heterotrophic nano-flagellates (HNFs) grew well in all treatments. Total ciliates remained relatively low in abundance in TD49 treatments compared to control and blank groups, whereas aloricate ciliate abundance gradually increased at the end of the experimental period, even with high TD49 concentrations. Therefore, TD49 has a positive effect on the microbial community, particularly through its growth-promoting effects on HB and HNFs. and 1.0 &micro M) with TD49 in mesocosm enclosures (1300 L). The algicidal effects on the target alga depended on the concentration of TD49. Following the addition of TD49, heterotrophic bacteria (HB) and heterotrophic nano-flagellates (HNFs) grew well in all treatments. Total ciliates remained relatively low in abundance in TD49 treatments compared to control and blank groups, whereas aloricate ciliate abundance gradually increased at the end of the experimental period, even with high TD49 concentrations. Therefore, TD49 has a positive effect on the microbial community, particularly through its growth-promoting effects on HB and HNFs.2

춘계 진해만에서 농도 구배로 첨가한 영양염에 의한 식물플랑크톤 성장반응과 군집구조의 명확한 차이

본 연구는 진해만에서 2010년 부영양화해역(St.1)과 빈영양화해역(St.22)에서, 2011년에는 부영양화해역(St.1, St.5), 중영양화해역(St.19), 빈영양화해역(St.22) 등 해역의 특성이 다른 정점에서 영양염 농도구배(Nitrate: 0, 1, 5, 10, 20, 50, 100 &micro M Phosphate: 0, 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10 &micro M)에 따른 식물플랑크톤의 성장반응 및 군집구조의 특성을 파악하였다. 2010 년 St.1에서 질산염과 인산염 첨가군에서 농도구별에 따른 식물플랑크톤성장의 차이를 보였으나(One-way ANOVA:P50 &micro M 에서 Pseudo-nitzchia spp. 가 각각 우점하였고, 인산염 2 &micro M 이하에서는 Cylindrotheca spp.로, 5 &micro M 이상에서는 Pseudo-nitzchia spp.로 우점하였다. 2011년에는 4정점 모두 영양염 농도구배에 따른 식물플랑크톤 성장의 명확한 차이를 보였다(One-way ANOVA:P<0.01). 하지만, 정점1, 5, 19에서는 식물플랑크톤의 성장이 2일 후부터 점차적으로 증가하였으나, 정점 22에서는 실험 6일 후부터 반응하였고, 이는 낮은 영양염농도에 적응된 생물군집에 갑작스럽게 영양염이 공급되어도 성장 지연현상이 일어날 수 있다는 것을 의미한다. 식물플랑크톤의 우점종은 정점1의 낮은 영양염농도에서는 Eucampia spp., Chaetoceros spp.가 높게, 높은 영양염농도에서는 Skeletonema spp.와 Thalassiosira spp.로 나타났다. St. 5에서는 Skeletonema spp.가 우점하였고, St.19에서는 Chaetoceros spp.와 Skeletonema spp.도 상대적으로 높은 비율을 차지하였다. 반면, St. 22에서는 Thalassiosira spp.가 높은 점유율을 보였다. 결과적으로 영양염특성이 다른 해역에서 추가적으로 첨가한 영양염은 영양염 농도구배에 따라서 식물플랑크톤의 우점종 및 종조성을 차이를 보였고, 이는 각각의 해역의 특성에 따라서 식물플랑크톤의 현존량 및 우점종의 차이가 계절적으로 명확하게 차이를 보이는 것을 잘 대변할 수 있는 중요한 근거라고 판단된다.2

신규 화학적 살조물질에 의한 유해적조생물의 생리학적 영향 연구

본 연구는 신규로 제작된 화학적 살조물질 처리에 따라 유해적조생물의 생리활성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 조사하였고, 추후 화학적 처리 효율의 검증에 활용할 수 있을 것으로 기대하였다. 신규 화학적 처리 물질로는 Thiazolidinedione(TD) 유도체 TD49, TD93, TD102, TD105와 살조효과를 검증하기 위해 NaClO를 이용하였다. 대상생물은 와편모조류 Cochlodinium polykrikoides, Prorcentrum sp., 침편모조류 Chatonella marina, 은편모조류 Rodomonas salina로 선정하였다. 처리물질의 농도는 0.1, 0.5 μM 이었으며, 24, 48시간에 노출된 대상생물의 세포내 효소활성, 광합성 활성, 엽록소 a 함량을 분석하여, 영향을 평가하였다. C. polykrikoides은 TD 유도체(TD49, 102, 105) 0.1μM 처리시 24시간째에는 효소활성이 대조군에 비해 증가한 경향을 보였으나, 광합성 활성과 엽록소 함량이 감소된 것으로 관찰되었다. 특히 TD93과 TD105는 0.5 μM 48시간 처리시 광합성 활성과 엽록소 a 함량이 대조군 대비 90% 이상 감소되었다. Prorcentrum sp.,는 TD 유도체와 NaClO 처리시 24시간째에 효소활성이 대조군 보다 증가한 경향을 보였으나, 48시간째에 저해되는 경향을 나타내었다. 엽록소 a의 감소는 TD93과 TD105의 0.5 μM 처리군에서 75% 이상을 보였고, 광합성 활성은 TD49, TD93, TD105의 0.5 μM 처리군에서 92% 이상의 높은 감소율을 나타내었다. C. marina에서 살조물질 처리에 의한 효소활성이 48시간째에 감소하여, Prorocentrum sp.과 유사한 경향으로 나타났다. 반면 엽록소 a 함량은 TD93, TD102, TD105의 0.5 μM 처리군에서 77% 이상의 감소율을 보였고, 광합성 활성은 0.5 μM로 처리한 모든 TD 유도체에서 76% 이TD49, TD93, TD102, TD105와 살조효과를 검증하기 위해 NaClO를 이용하였다. 대상생물은 와편모조류 Cochlodinium polykrikoides, Prorcentrum sp., 침편모조류 Chatonella marina, 은편모조류 Rodomonas salina로 선정하였다. 처리물질의 농도는 0.1, 0.5 μM 이었으며, 24, 48시간에 노출된 대상생물의 세포내 효소활성, 광합성 활성, 엽록소 a 함량을 분석하여, 영향을 평가하였다. C. polykrikoides은 TD 유도체(TD49, 102, 105) 0.1μM 처리시 24시간째에는 효소활성이 대조군에 비해 증가한 경향을 보였으나, 광합성 활성과 엽록소 함량이 감소된 것으로 관찰되었다. 특히 TD93과 TD105는 0.5 μM 48시간 처리시 광합성 활성과 엽록소 a 함량이 대조군 대비 90% 이상 감소되었다. Prorcentrum sp.,는 TD 유도체와 NaClO 처리시 24시간째에 효소활성이 대조군 보다 증가한 경향을 보였으나, 48시간째에 저해되는 경향을 나타내었다. 엽록소 a의 감소는 TD93과 TD105의 0.5 μM 처리군에서 75% 이상을 보였고, 광합성 활성은 TD49, TD93, TD105의 0.5 μM 처리군에서 92% 이상의 높은 감소율을 나타내었다. C. marina에서 살조물질 처리에 의한 효소활성이 48시간째에 감소하여, Prorocentrum sp.과 유사한 경향으로 나타났다. 반면 엽록소 a 함량은 TD93, TD102, TD105의 0.5 μM 처리군에서 77% 이상의 감소율을 보였고, 광합성 활성은 0.5 μM로 처리한 모든 TD 유도체에서 76% 이2

울산만 해역의 환경요인이 식물플랑크톤의 분포에 미치는 영향과 추가로 공급된 영양염류에 의한 식물플랑크톤 성장반응

2013년 울산만 내측과 외측 해역 환경요인이 계절적 식물플랑크톤 분포에 미치는 영향을 파악하기 위하여 만 내외측 13개 정점에서 생물학적 요인과 무생물학적 요인을 조사하였다. 또한 식물플랑크톤 성장에 대한 계절적 영양염의 공급효과를 알아보기 위해서 현장 표층수를 이용한 영양염 첨가 실험을 병행하였다. 수온 변동은 크게 추계와 동계에 강해지는 대마난류에 의한 영향을 받아 내만 해역에 비해 외만 해역이 유의하게 높았고 (P<0.01), 영양염류는 모든 계절 전반적으로 내측정점에서 높은 값을 보였다. Chl. a는 동계와 하계에 내측과 외측이 유의한 차이를 보였으며, 특히 하계에 Chl. a는 영양염류 DISi(r=0.75, P<0.01), DIN(r=0.77, P<0.01), DIP(r=0.86, P<0.01)와 유의한 상관관계를 보였다. 식물플랑크톤 군집구조를 살펴보면 춘계와 하계(외측)에는 규조류가 대부분을 차지하였고(88.2%, 91.8%), 동계와 추계에는 규조류와 은편모조류가 높은 비율(59.6%, 57.4%)을 차지하였다. 하계 내측에서는 특이적으로 와편모조류가 65.3%로 높은 비율을 보였고, 조사기간 전(8/13) 대규모로 증식한 남해안으로부터 기인된 Cochlodinium polykrikoides가 해류의 영향으로 만내측으로 밀려와서 본 연구의 조사당일(8/20)까지 지속적으로 높은 밀도를 유지하였다. 추계와 동계에 은편모조류가 높은 밀도로 출현하였고, 그 이유는 수층 혼합이 활발하게 이루어지는 해역 특성에서 기인된 높은 탁도, 낮은 수온, 낮은 광량 등의 환경조건이 은편모조류에게 이점으로 작용하여 다른 생물과의 경쟁에서 우위를 점한 것으로 사료되었다. 영양염 첨가(Control, +N, +P, +NP)에 따른 식물플랑크톤 성장과 대조군 대비 영양염 첨가효율은 하계와서 현장 표층수를 이용한 영양염 첨가 실험을 병행하였다. 수온 변동은 크게 추계와 동계에 강해지는 대마난류에 의한 영향을 받아 내만 해역에 비해 외만 해역이 유의하게 높았고 (P<0.01), 영양염류는 모든 계절 전반적으로 내측정점에서 높은 값을 보였다. Chl. a는 동계와 하계에 내측과 외측이 유의한 차이를 보였으며, 특히 하계에 Chl. a는 영양염류 DISi(r=0.75, P<0.01), DIN(r=0.77, P<0.01), DIP(r=0.86, P<0.01)와 유의한 상관관계를 보였다. 식물플랑크톤 군집구조를 살펴보면 춘계와 하계(외측)에는 규조류가 대부분을 차지하였고(88.2%, 91.8%), 동계와 추계에는 규조류와 은편모조류가 높은 비율(59.6%, 57.4%)을 차지하였다. 하계 내측에서는 특이적으로 와편모조류가 65.3%로 높은 비율을 보였고, 조사기간 전(8/13) 대규모로 증식한 남해안으로부터 기인된 Cochlodinium polykrikoides가 해류의 영향으로 만내측으로 밀려와서 본 연구의 조사당일(8/20)까지 지속적으로 높은 밀도를 유지하였다. 추계와 동계에 은편모조류가 높은 밀도로 출현하였고, 그 이유는 수층 혼합이 활발하게 이루어지는 해역 특성에서 기인된 높은 탁도, 낮은 수온, 낮은 광량 등의 환경조건이 은편모조류에게 이점으로 작용하여 다른 생물과의 경쟁에서 우위를 점한 것으로 사료되었다. 영양염 첨가(Control, +N, +P, +NP)에 따른 식물플랑크톤 성장과 대조군 대비 영양염 첨가효율은 하계와2

Assessment of potential interactions between nutrients and microalgal community structure following algicide addition in manipulated mesocosms

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Algicidal activity of the thiazolidinedione derivative TD49 against the harmful dinoflagellate Heterocapsa circularisquama in a mesocosm enclosure

To assess the algicidal effects of the thiazolidinedione derivative TD49 on Heterocapsa circularisquama, and to evaluate the response of the planktonic community and the environment to this chemical, we undertook mesocosm (1300 L) and small scale experiments. The reduction ratio for H. circularisquama in each experiment was dependent on the concentration of TD49. At a TD49 concentration > 0.4 &micro;M the abundance of H. circularisquama decreased by 99% in the small scale experiment and by 84% in the mesocosm during the initial 2 days. At 0.2 &micro;M TD49 the abundance of H. circularisquama decreased by up to 85% in the small scale experiment, whereas the abundance in the mesocosm increased, implying the absence of an algicidal effect. The decrease in planktonic organisms, including H. circularisquama, following TD49 treatment was correlated with abrupt declines in the culture pH and dissolved oxygen concentration. Following addition of TD49 there was a significant increase in the abundance of diatoms and cryptophyta species, and after 8 days the dominant species in the TD49 treatments shifted to small pennate diatoms including Cylindrotheca and Entomoneis species. The growth of some species among the zooplankton community was promoted at low TD49 concentrations (≤ 0.4 &micro;M), whereas high concentrations (≥ 1.0 &micro;M) had a negative effect.2

유해적조생물 제어를 위한 살조물질이 상위영양단계의 생물에 미치는 영향

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