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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 20
제1절 연구개발의 목적 20
제2절 연구개발의 필요성 및 범위 21
제2장 국내외 기술개발 현황 23
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 24
제1절 한강하구의 자연환경 24
1. 비생물학적 환경 요인의 현황 24
가. 지형학적 특징 24
나. 하구 퇴적과 습지의 생성 28
1) 한강하구의 퇴적상 28
2) 한강하구의 범람원 29
3) 한강하구의 퇴적물 관리 29
다. 기후 30
라. 보호구역 지정 현황 31
제2절 한강 하구의 저서무척추동물의 분포 33
1. 조사 방법 33
가. 습지 조간대 저서동물 33
나. 조하대 저서동물 33
2. 조사 결과 38
가. 습지 조간대 저서동물 38
나. 조하대 저서동물 46
다. 기존 자료와의 비교 49
라. 미기록 강어귀참갯지렁이 속 (Hediste, Nereidae, Polychaeta)의 분류 및 생태의 기재 58
1) 하천의 감조역에 우점하는 갯지렁이류 58
2) 강어귀참갯지렁이 속의 분포와 생활사 59
3) 동아시아에서 발견되는 강어귀참갯지렁이의 생식과 초기 생활사 특성 61
4) 동아시아에서의 강어귀참갯지렁이의 분포 64
5) 분포의 제한요인으로서의 조석 64
6) 동아시아의 강어귀참갯지렁이 속 3종의 검색표(Sato and Nakashima, 2003) 65
마. 한강하구 저서무척추동물 조사에 대한 요약 68
제3절 한강하구 및 강화도 갯벌의 다모류 소화관에서 미생물자원 확보 69
1. 미생물 자원의 분리 및 확보 69
가. 한강하구 갯지렁이 및 한강하구수의 채취 69
나. 강화도 갯벌의 갯지렁이 채취 70
다. 평판배지법을 이용한 미생물의 배양 73
2. 분리된 미생물의 분자계통학적 분석 75
가. 미생물의 순수배양 결과 75
나. 16S rRNA 유전자를 이용한 분자계통학적 분석방법 77
1) 핵산의 추출 및 증폭 77
2) RFLP를 이용한 phylotype의 탐색 및 염기서열 결정 78
3) 16S rRNA 유전자 염기서열의 분자계통학적 분석 81
다. 16S rRNA 유전자 염기서열의 유사도 분석 82
1) 장항습지 다모류 소화관 내 미생물 84
2) 곡릉천 하구습지 강물 서식 미생물 88
3) 동검도 갯벌서식 갯지렁이 소화관 내 미생물 93
라. 확보된 미생물의 분자계통학적 분석 102
1) 한강하구 미생물의 분자계통학적 특징 102
2) 동검도 갯벌의 다모류 소화관에서 분리한 미생물의 분자계통학적 분류 107
3) 한강 하구에서 확보한 미생물 신종의 계통학적 특성 113
제4장 연구개발 목표달성도 126
제5장 연구개발결과의 활용계획 127
제6장 참고문헌 128
Table 3-1-1. 한강하구 주요 식생현황 27
Table 3-1-2. 한강 하구 습지보호지역 지정 내용... 32
Table 3-2-1. 장항습지 조간대 대형저서동물의 종별 밀도 (개체/㎡) 40
Table 3-2-2. 산남습지 조간대 대형저서동물의 종별 밀도 (개체/㎡) 42
Table 3-2-3. 시암습지 조간대 대형저서동물의 종별 밀도 (개체/㎡) 44
Table 3-2-4. 조하대 대형저서동물의 종별 밀도 (개체/㎡) 47
Table 3-2-5. 한강하구 조하대의 퇴적물 조성 및 평균입자크기 48
Table 3-2-6. 한강 하구역 (신곡수중보-전류리 사이)의 습지 조간대 및 조하대에서 출현한 대형저서동물 목록 52
Table 3-2-7. 조사 지역 주변 수역에서 채집된 참게의 갑장(CL)과 전중(TW)범위. 56
Table 3-2-8. Smith(1958), Sato and Nakashima(2003)에 근거한 강어귀참갯지렁이 속(Hediste) 5종의 강모의 비교 (Sato, 2004). 60
Table 3-2-9. 강어귀참갯지렁이 속 5종의 생식과 발생형질의 비교 (Sato, 2004) 62
Table 3-3-1. Composition of agar media used for cultivation studies. 74
Table 3-3-2. The total number of isolates and 16S rDNA sequences obtained. 76
Table 3-3-3. Sequences of primers used for bacterial 16S rDNA analysis. 79
Table 3-3-4. Number of isolates identified by PCR-RFLP-sequencing and summary of phylogenetic analyses 83
Table 3-3-5. Summary of comparative 16S rRNA gene analyses from polychaeta in the Janghang wetland.... 86
Table 3-3-6. Summary of comparative 16S rRNA gene analyses from river water in Gokleung wetland area.... 89
Table 3-3-7. Summary of comparative 16S rRNA gene analyses retrived from polychaeta digenstive tracts inhabitating Donggeum tidal flat.... 95
Fig. 2-1-1. 연구개발의 전체적인 로드맵. 22
Fig. 3-2-1. 한강 습지 조간대 및 조하대 저서동물의 채집 장면. 원통 코어를 이용한 조간대 저서동물 채집. 35
Fig. 3-2-2. 한강 습지 조간대 및 조하대 저서동물의 채집 장면. van Veen 채니기를 이용한 조하대 저서동물 채집. 36
Fig. 3-2-3. 한강하구의 조간대 및 조하대 대형무척추동물 조사 지역 37
Fig. 3-2-4. 장항습지 조간대 전경 39
Fig. 3-2-5. 시암습지 조상대 갈대군락과 조간대 펄 퇴적상 43
Fig. 3-2-6. 갈대군락과 경계를 이루는 폭좁고 가파른 경사면은 한강습지 조간대의 전형이다. 45
Fig. 3-2-7. 한강 하구역의 습지 조간대 및 조하대에서 출현한 대형저서동물 53
Fig. 3-2-8. 한강 하구역의 습지 조간대 및 조하대에서 출현한 대형저서동물 (그림 7에서 계속) 54
Fig. 3-2-9. 조사지역에서 홑자망에 채집된 참게 55
Fig. 3-2-10. 조사 지역 주변 수역에서 채집된 참게의 갑장-전중 관계식 57
Fig. 3-3-1. The map of sampling area and sampling stations in Han river wetlands. 71
Fig. 3-3-2. Pictures taken from Janghang wetland and polychaeta. 72
Fig. 3-3-3. Examples of gel electophoresis using PCR products (A) and restriction fragment length polymorphism (B) obtained from the Han river wetlands.... 80
Fig. 3-3-4. Phylogenetic composition of bacterial isolates retrieved from Gokleung wetland river water and polychaeta digestive tracts. 85
Fig. 3-3-5. Phylogenetic composition of bacterial isolates retrieved from marine polychaeta digestive tracts in Donggum tidal flat. 94
Fig. 3-3-8. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from Han river esturay and related bacteria in the Betaproteobacteria. 104
Fig. 3-3-9. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from Han river esturay and related bacteria in the Bacteroidetes. 105
Fig. 3-3-10. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from Han river esturay and related bacteria in the Firmicutes and Actinobacteria. 106
Fig. 3-3-11. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from polychaeta digestive tracts inhabiting Donggum tidal flat sediment, in the domain Bacteria. 108
Fig. 3-3-12. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from polychaeta digestive tracts inhabiting Donggum tidal flat sediment, in the Alphaproteobacteria. 109
Fig. 3-3-13. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from polychaeta digestive tracts inhabiting Donggum tidal flat sediment, in the Gammaproteobacteria. 110
Fig. 3-3-14. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from polychaeta digestive tracts inhabiting Donggum tidal flat sediment, in the Bacteroidetes. 111
Fig. 3-3-15. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the bacterial isolates from polychaeta digestive tracts inhabiting Donggum tidal flat sediment, in the phyla Firmicutes, Actinobacteria, and Planctomycetes. 112
Fig. 3-3-16. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6337 and related bacteria. 114
Fig. 3-3-17. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6404 and IMCC6519 and related bacteria. 115
Fig. 3-3-18. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6411 and related bacteria. 116
Fig. 3-3-19. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6412 and related bacteria. 117
Fig. 3-3-20. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6413 and related bacteria. 118
Fig. 3-3-21. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6438 and related bacteria. 119
Fig. 3-3-22. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6494, IMCC6526 and related bacteria. 120
Fig. 3-3-23. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6499, IMCC6506 and related bacteria. 121
Fig. 3-3-24. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6527 and related bacteria. 122
Fig. 3-3-25. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6545, IMCC6532, and related bacteria. 123
Fig. 3-3-26. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between strain IMCC6483, IMCC6546, and related bacteria. 124
Fig. 3-3-27. Neighbor-joining phylogenetic tree showing relationships between the clade of IMCC6560 and related bacteria. 125
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I. 제목
한강 하구습지 염분구배에 따른 대형저서동물과 공생미생물의 분포 파악 및 유전자원 확보
II. 연구개발의 목적 및 필요성
한강하구의 염분구배에 따른 저서동물의 분포패턴의 변화는 이들과 공생하는 해양미생물의 분포에 영향을 미치고 있지만 공생미생물 연구 또한 미진한 실정이다. 저서동물의 분포패턴 확인은 한강 하구 습지생태계 관리를 위한 서식처의 종류별 mapping에 필수적이며 저서동물과 공생하는 유용미생물의 배양은 미래원천 유전자원으로 사용될 수 있도록 하는 기초가 될 수 있다. 이와 같은 연구의 필요성 아래 연구목적을 다음과 같이 설정하였다.
1) 한강 하구역의 염분구배에 따른 대형무척추동물 분포 파악
2) 매년 봄철에 한강에 출현하는 기수산 갯지렁이의 종류 파악
3) 주요대형무척추동물과 공생하는 난배양 유용공생미생물 배양
4) 난배양 공생미생물로부터 새로운 유전자원 확보 및 신종의 등록
III. 연구개발 내용 및 범위
첫째, 본 연구에서는 한강하구에서의 대형 저서생물상의 파악과 더불어 갯지렁이의 생태를 연구한다.
둘째, 미개척 생태계에 서식하는 새로운 생물유전자원의 확보는 해양생명공학의 기초원천물질로서 기능하므로 공생미생물을 기반으로 하는 생물유전자원의 조속한 파악 및 확보가 필요하다. 이미 산업적으로 효용성을 인정받은 바 있는 갯지렁이류에 공생하는 미생물의 군집 분석 및 이를 토대로 한 순수 토종 신종 미생물 순수 분리 배양을 통한 유전자원 확보를 달성한다.
본 연구는 1년간의 단년 과제로서 한강하구에 서식하는 대형저서동물의 분포파악과 이에 공생하는 미생물을 순수분리하여 미생물자원을 확보하는 것을 연구의 주된 범위로 하고 있다.
IV. 연구개발 결과
ㆍ한강하구역 3곳의 습지(장항습지, 산남습지, 시암습지)에서 대형무척추동물의 종조성 및 분포를 파악하였음
ㆍ강갯지렁이류(Hediste diadroma), 털보백금갯지렁이(Nephtys ciliata), 대나무갯지렁이류(Maldanidae sp.) 등 환형동물 3종이 한강하구에 서식하고 있음을 확인
ㆍ강어귀참갯지렁이류 중 미기록종 Hediste diadroma 를 국내 최초로 보고하였음
ㆍ한강 하구역에서 도약옆새우류와 털보백금갯지렁이가 서식함을 처음으로 보고하였음
ㆍ한강하구의 강갯지렁이 소화관에서 총 84주, 한강하구 강물에서 160주, 동검도 갯벌의 흰이빨참갯지렁이에서 총 150주 등 총 394주의 미생물을 순수 배양하였음
ㆍLINUX기반 ARB DB의 확립 및 미세콜로니 의 염기서열을 이용한 신종 후보군을 확보
ㆍ총 394주의 순수배양 미생물 중 23개의 신종 및 신속에 해당하는 미생물 70주 확보 및 다상분류 진행 중
V. 연구개발 결과의 활용계획
본 1년 과제의 연구개발결과는 다음과 같은 과학적, 정책적 측면에서 중요한 자료 및 과학적 내용으로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.
ㆍ환경변화에 따른 한강 생태계 관리를 위한 생물다양성 감시대책 활용
ㆍ한강 하구역의 서식처 mapping으로 한강습지관리에 정책자료로 활용
ㆍ저서생물상 파악으로 홍수 및 가뭄으로 인한 생물상 예측 용이
ㆍ확보된 70여주의 신규 미생물의 다상분류를 통한 신종의 국제적인 등록에 활용
ㆍ확보된 약 400여주의 미생물은 신규 유용유전자원 발굴의 원천재료로서 적극적인 활용이 가능
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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