메타지노믹스 플랫폼을 이용한 자란만 내 미생물 군집 변화 분석

Abstract

A microbial community represents the environmental conditions, which is the result of complicate interactions of living organisms and the physical and chemical environmental factors. In order to investigate the environmental conditions in Jaran bay, a regional and seasonal variations of autotrophic phytoplankton and heterotrophic bacterial communities were studied using Miseq platform. Water temperature and salinity measured in five stations ranged between 5.1℃ and 29.4℃ and between 28.5 psu and 33.3 psu, respectively. Concentration of Chlorophyll a (Chl a) was between 0.1015 μgL-1 and 6.4974 μgL-1. The ratio of phytoplankton to total microbial community were determined by qPCR and its value was lowest in February and highest in April. NGS data showed that the increased phytoplankton ratio in April was mainly due to the increased pico-sized chlorophyte, Ostreococcus tauri. NGS data from two stations, St.1 and St.5 in May, showed that community structures between two stations were highly similar to each other and difference in phytoplankton ratio may have come from the relatively lower amount of O. tauri in St.1 compared to St.5. This result showed that changes in community structures in Jaran bay may have come from the seasonal factors, not from the regional factors. In conclusion, we were able to know that the microbial communities may provide an important information about the environmental conditions and a long-term surveys should be made to understand the various environmental events such as algal bloom, hypoxia, and thermal stress and following effects on the ecosystem in Jaran bay.

미생물 군집은 환경조건을 보여주며, 이는 생물과 물리•화학적 환경요소들의 복잡한 상호작용의 결과이다. 자란만 내 환경조건을 알아보기 위하여, Miseq platform을 이용하여 자가영양 식물플랑크톤과 종속영양 박테리아 군집의 시간적 변화와 공간적 변화를 연구하였다. 해수 샘플은 총 5개의 정점에서 2016년 12월부터 2017년 8월까지 매월 1회 채집되었다. 정점 4에서는 배고장으로 인하여 3월에 조사를 수행하지 못하였다. 전체의 미생물 군집은 16S universal primer set로 분석이 되었으며, 반면에 식물플랑크톤 군집구조분석에는 Yoon 등과 Kang에 의해 고안된 23S universal primer set가 쓰였다. 정점별 월별로 측정된 수온은 5.1℃에서 29.4℃ 사이의 범위에 있었고, 염분은 28.5 psu에서 33.3 psu의 범위에 있었다. 클로로필 a의 농도는 0.1015 μgL-1에서 6.4974 μgL-1까지의 범위에 있었다. qPCR을 통해 전체 미생물군집에 대한 식물플랑크톤의 비를 측정하였으며, 그 수치는 2월에 가장 낮고 4월에 가장 높았다. NGS 데이터는 4월에 식물플랑크톤의 비가 증가한 주요인은 pico-size의 녹조식물문의 Ostreococcus tauri 이었다. 그리고 5월에 정점1과 정점2에서 분석된 NGS 데이터는 두 정점 사이에서 서로 매우 비슷한 경향을 보이고 있었으며, 식물플랑크톤의 비의 차이는 O. tauri 가 정점5에 비하여 정점1에서 상대적으로 더 낮았기 때문인 것으로 생각된다. 이 결과를 통하여, 자란만 내 군집구조의 변화가 공간적 요소가 아닌 시간적 요소에 의하여 많은 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 결론적으로, 우리는 미생물군집이 환경조건에 대하여 중요한 정보를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있었으며, 자란만 내 생태계에서 일어나는 조류의 대증식, 빈산소수괴 그리고 고수온과 같은 다양한 환경적 현상들을 이해하기 위해서는 장기적인 연구가 전적으로 필요한 실정이다.