북서태평양 쿠로시오 확장역에서 미소 진핵생물의 다양성 분포 연구

Abstract

To investigate distribution and diversity of microbial eukaryotes across the Kuroshio extension (KE) region in the NW Pacific Ocean, a total of 328 samples were collected from 9 stations along a transect (21.49°to 37.73°N along 150°to 150.19°E) across the KE region during a cruise from 22 October to 12 November 2017. Using Illumina High Throughput Sequencing (HTS) of the V4 region of 18S rRNA gene, a total of 3,209 operational taxonomic units (OTUs) were obtained from the analyzed 2,173,371 sequence reads, ranging from 2,056 to 33,947 per each sample. Two taxonomic supergroups, Alveolata and Rhizaria, were predominant during the study period by representing 62.4% and 25.3% in total 18S sequence reads, respectively. HTS data revealed that while parasitic syndiniales groups I and II dominated picoeukaryotic community (32.9% in pico-sized fraction), Dinophyceae dominated nano-microeukaryotes (44.4% in nano to micro-sized fraction). While the parasitic syndiniales group I widely distributed over the whole depths, syndiniales group II mainly distributed at the deep waters below 200 m depth. Interestingly, picoeukaryotes in surface waters of the KE front region, where the highest Chl a concentration was recorded, were highly dominated by Mamiellales, Ostreococcus, Bathycoccus, and Micromonas.

북서태평양의 쿠로시오 확장역은 북극에서 생성된 저온의 영양염이 풍부한 오야시오 해류와 태평양 서부 타이완 섬 동쪽에서 생성된 고온의 빈영양의 쿠로시오 해류가 합쳐져 북태평양 동쪽방향으로 흘러가며, 그 아래로 북극에서 기원된 북태평양 중층수가 위치하고 있다. 본 연구는 북서태평양의 쿠로시오 확장역에서 미세진핵생물의 다양성과 분포양상에 대한 연구를 수행하기 위해 총 9개의 연구정점을 선정하여 2017년 10월에 조사하였다. 미소 진핵생물의 다양성을 조사하기 위해 두 가지 크기 범위인 초미소진핵생물(picoeukaryotes; >0.2, <3um)과 미소 및 소형 진핵생물(nano-microeukaryotes; >3um, <200um)로 나누어 18S rDNA V4 영역을 이용한 메타바코딩 기법을 이용하여 분석하였다. 전체 2,923,073개(시료당 2,056개 ~ 33,947개)의 염기서열과 3,209개의 operational taxonomic units(OTUs)가 분석되었으며, 상위 분류군(Supergroup) 가운데 Alveolata와 Rhizaria 그룹이 전체 각각 62%, 25%를 차지하여 최우점하였다. 정점과 수심에 따라 우점하는 하위 분류군(Class)의 상대적인 비율을 나타내었을 때, 3.0 µm 이상의 미소플랑크톤시료에서는 Dinophyceae, Syndiniales I, Polycystinea, Syndiniales II, Acantharea 그룹이 각각 44%, 17%, 8%, 6%, 6% 를 차지하였으며, 쿠로시오 수괴의 표층에서는 전반적으로 Dinophyceae 그룹의 경우 높은 비율을 나타낸 반면, 수심 200m 이하에서는 그 외 그룹들이 월등히 우점하는 경향을 나타내었다. 초미소진핵생물에서는 Syndiniales II, Polycystinea, Syndiniales I, Acantharea, Mamiellophyceae, Dinophyceae 그룹이 각각 20%, 17%, 13%, 13%, 7%, 6%로 우점하였으며, 특히, Syndiniales I and II, Polycystinea, Acantharea 그룹은 수심 200m 이하에 분포하였으며 Dinophyceae는 미소 및 소형 진핵생물과 같이 표층에 집중되어 우점하는 경향을 보였다. 오야시오 해류와 혼합이 일어나는 쿠로시오 전선역에서는 매우 높은 엽록소a량을 나타내었으며, Mamiellales 그룹이 매우 높게 출현하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 표층부터 저층까지의 쿠로시오 확장역에서 생물다양성을 확인하였고 수괴와 크기별로 다른 생물 군집과 분포를 확인하였으며 추후에 Flow cytometry등을 이용한 정량적 분석자료와 비교한다면 생태적으로 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다.