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적조를 유발하는 와편모류의 증식 특성 밝혀내
농수식품 해양수산부 (2021-01-11)

서울대학교 정해진 교수

<서울대학교 정해진 교수>


해양수산부는 해양 단세포생물인 플랑크톤의 일종으로 적조를 유발하는 와편모류의 증식 특성을 규명한 연구결과가 1월 9일(토) 『사이언스 어드밴시스(Science Advances)』에 게재되었다고 밝혔다.

‘와편모류’는 2개의 편모(flagella)를 이용하여 헤엄을 칠 때 소용돌이(와류(渦流), whirl)를 만드는 특성이 있는 플랑크톤이다. 수산생물의 기초 먹이자원이며, 이산화탄소와 질소를 흡수하고 산소를 발생시키는 등 해양생태계에서 중요한 역할을 하고 있으나, 너무 많이 증식할 경우 적조를 유발한다.

서울대학교 정해진 교수 연구팀은 2016년부터 해양수산부의 연구개발사업인 ‘유용 해양 와편모류 증식 및 병원성 기생충 제어 기반기술 개발’ 과제를 수행하면서 와편모류의 증식 특성을 규명하였다. 전 세계에서 1990년부터 2019년까지 30년간 발생한 적조를 분석한 결과, 약 3,500종의 와편모류 중 10개국 이상의 해역에서 광범위하게 적조를 유발하는 15종을 밝혀냈다. 이 15종은 모두 우리나라에서도 발견된 바 있다.

연구팀은 15종의 증식 특성을 규명하기 위해 우리나라 해역에서 발견된 신종 와편모류 7종의 생태적‧유전학적 분석 결과와 비교하는 방식으로 연구를 수행하였다.

연구 결과, 15종은 일부 해역에서만 국지적으로 적조를 유발하는 종에 비해 성장률은 낮았으나, 광합성과 먹이 섭취를 동시에 할 수 있는 ‘혼합영양성(mixotroph)’을 갖추고 있어 광합성이 어려운 여건에서도 먹이를 먹으면서 생존했기 때문에 생명력이 더욱 끈질긴 것을 확인할 수 있었다. 특히 다양한 종류의 먹이를 먹는 종들의 경우 1~2종류의 먹이만 먹는 종에 비해 더욱 광범위하게 적조를 일으키는 특징이 있었다.

이번 연구결과에 따라, 해역별로 적조를 유발하는 종의 개체수 분석 등을 통해 더욱 정교하고 철저한 적조 예방대책을 수립하고 적조 발생 예보의 정확도를 더욱 높여, 어패류 폐사와 같은 피해를 예방하는 데 기여할 것으로 기대된다.

또한, 와편모류가 해양생태계 내 탄소의 20% 이상을 보유하고 있음을 고려하면, 대규모 탄소순환이 어떻게 이루어지는지를 계측할 수 있게 되어 최근 전 세계적으로 핵심 이슈가 되고 있는 탄소중립* 등 기후 변화 이슈와 관련하여 바다에서의 대규모 탄소순환 체계 등을 규명하는 데도 기여할 것으로 기대된다.

  * 이산화탄소를 배출한 만큼 이산화탄소를 흡수하는 대책을 마련하여 이산화탄소의 실질적인 배출량을 ‘0’으로 만든다는 개념

연구팀은 이와 함께 올해 ‘유용 해양 와편모류 증식 및 병원성 기생충 제어 기반기술 개발’ 과제를 마무리하면서 와편모류 신종 발굴, 유용종 증식기술 개발 등도 적극적으로 추진해 나갈 계획이다.

김인경 해양수산부 해양수산생명자원과장은 “본 연구성과는 향후 적조 발생 조기 예보 모델 개발 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.”라며, “앞으로도 해양생명공학 분야에서 다양한 성과를 창출하고 해양환경 등 사회문제 해결에 기여할 수 있도록 지속적으로 지원해 나갈 계획이다.”라고 말했다.


□ 제목

 ㅇ Feeding diverse prey as an excellent strategy of mixotrophic dinoflagellates for global dominance. Science Advances. 7: eabe4214
     (다양한 먹이 섭취, 혼합영양성 와편모류의 글로벌 우점 전략)

□ 저자

 ㅇ 서울대 정해진 교수(주저자), 강희창 박사과정학생(공동교신저자),  포항공대 이기택 교수, 경상대 임안숙 교수, 군산대 유영두 교수, 전남대 김광용 교수 등(이상 공동저자)

□ 주요 내용

 ㅇ (연구경위) ’90~’19년 간 전 세계 바다에서 발생한 적조 분석을 통해 10개국 이상에서 증식하는 적조유발 와편모류 15종 발굴

  - 국내에서 세계 최초로 발견된 와편모류 신종*에 대한 생태․생리․유전학적 분석 결과를 토대로 적조유발 와편모류의 증식특성 규명

    * 파라짐노디니움 시화엔스(Paragymnodinium shiwhaense), 안산넬라 그라니페라(Ansanella granifera), 짐노디니움 스메이다(Gymnodinium smaydae) 등

 ㅇ (특성) 광합성과 포식을 병행하는 ①혼합영양성 와편모류가 ②다양한 종의 먹이를 섭취할 경우 10개국 이상에서 적조를 유발

  - 질소나 인 등 영양염류 농도가 낮아 광합성을 하기 어려운 조건에서 어떤 먹이든 먹으며 견딜 수 있는 종들이 글로벌하게 적조를 유발

 ㅇ (연구결과 활용방안) 해역별 우점 종에 대한 분석을 통해 적조발생 예측 및 이산화탄소 제거 및 산소 공급 추정 가능

  - 유해한 적조의 발생에 대한 사전 예측의 정확도를 개선하여 어패류 폐사 등 피해 예방에 기여

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