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SUMMARY

CONTENTS

목차

제1장 서론 23

1.1. 연구의 필요성 23

1.2. 연구 목표 24

1.3. 연구 범위 및 내용 25

1.4. 당해 연도 사업내용 및 범위 25

1.4.1. 당해 연도 목표 25

1.4.2. 당해 연도 내용 및 범위 26

1.4.3. 당해 연도 사업의 평가방법 및 평가항목 26

제2장 국내외 연구 현황 28

2.1. 조류독소 및 이취미물질에 대한 국내외 연구 동향 28

2.1.1. 조류독소의 특성 및 대사과정 28

2.1.2. 냄새물질의 특성 및 대사과정 30

2.1.3. 대청호에서 조류독소 및 이취미 물질의 발생 현황 33

2.1.4. 조류 독소 및 이취미 물질에 대한 분자생물학적 연구 34

2.1.5. 조류 독소 및 이취미 물질의 생산과 환경요인과의 상관관계 36

2.1.6. 유해 조류 휴면 및 발아 특성 37

2.2. 조류 독소 및 이취미 물질 연구에 대한 문제점 38

2.2.1. Microcystins 연구에 대한 문제점 38

2.2.2. 이취미물질 연구에 대한 문제점 40

제3장 조사연구수행 내용, 방법 및 범위 42

3.1. 호소에서 조류독소·이취미물질 발생에 관여하는 환경 요인 분석 42

3.1.1. 시료의 채취 42

3.1.2. 환경 시료의 분석 44

3.1.3. 조류독소 및 냄새 물질의 분석 48

3.1.4. 조류독소·이취미물질 생성에 영향을 미치는 환경요인 도출 50

3.2. 대청호에서 조류독소·이취미물질 생성 유전자 다양성 분석 50

3.2.1. DNA 추출 50

3.2.2. 유전자 지표의 개발 51

3.2.3. 조류독소·이취미물질 생성 유전자 염기서열을 통한 다양성 분석 51

3.3. 조류 독소 및 이취미물질 발생 유발 환경요인 분석 52

3.3.1. 유해조류의 배양 52

3.3.2. 유해조류의 분리 및 배양 53

3.3.3. 분리된 유해조류의 동정 55

3.3.4. 분리된 유해조류에서 조류 독소 및 이취미 유발 환경요인 분석 56

3.3.5. 퇴적물 및 수시료에서 유해조류의 다양성 분석 56

3.4. 독성등가지수를 이용한 microcystins 규제 가이드라인 설정 57

제4장 연구결과 및 고찰 59

4.1. 조류독소·이취미물질 발생에 영향을 미치는 환경 요인 분석 59

4.1.1. 기후, 수문, 수질, 및 조류변학 특성 분석 선행 결과 수집 및 분석 59

4.1.2. 환경시료에서 조류독소의 생성과 환경요인과의 상관관계 분석 68

4.2. 분리조류에서 조류독소·이취미물질 발생 유발 환경요인 분석 76

4.2.1. 분리 유해조류를 이용한 조류독소의 발생과 환경요인과의 상관성 분석 76

4.2.2. 분리 유해조류의 성장에 따른 이취미 물질 생성량 변화 80

4.2.3. 퇴적물에서 유해조류 다양성 분석을 통한 휴면포자 분포 및 발아특성 분석 85

4.3. 국내호소에서 조류독소·이취미물질 생성 유전자 다양성 분석 90

4.3.1. 대청호에서 조류독소 생성 유전자 다양성 분석 90

4.3.2. 호소시료에서 냄새물질 유전자 검출을 위한 유전자 지표의 개발 96

4.3.3. 대청호에서 이취미물질 생성 유전자 다양성 분석 105

4.4. 독성등가지수를 이용한 microcystins 규제 가이드라인 설정 109

4.4.1. TEQ를 이용한 microcystins 규제 가이드라인 설정의 필요성 109

4.4.2. 조류 독소 가이드라인 설정을 위한 효소저해법의 최적화 114

4.4.3. Microcystins에 대한 독성등가지수(TEF)의 산출 118

제5장 결론 121

제6장 조사연구결과의 활용방안 123

6.1. 연구결과의 활용방안 123

6.2. 기대 효과 123

제7장 조사연구목표 달성도 및 대외기여도 125

참고문헌 130

[표 2-1] 냄새 물질을 생성하는 남조세균 31

[표 2-2] 냄새물질 유전자 검출을 위한 유전자 지표 36

[표 3-1] 시료 채취 지점 44

[표 3-2] 시료 채취 지점 및 일정 45

[표 3-3] 수시료 분석 항목 및 분석 방법 47

[표 3-4] 퇴적물 시료의 분석 항목 및 방법 48

[표 3-5] 염기서열 다양성 분석에 사용된 유전자 지표 52

[표 3-6] 실험에 사용된 독성 남조세균 53

[표 3-7] 실험에 사용한 남조세균 배양 배지의 조성 54

[표 3-8] 실험에 사용된 독성 조류 56

[표 3-9] 남조세균의 성장과 독소의 생합성에 미치는 화학적 요인 분석을 위한 조건 57

[표 4-1] 대청호의 수질과 관련된 수문자료 60

[표 4-2] 대청호 조류경보제 발령 현황(1997년~2013년) 63

[표 4-3] 대청호 수질측정망 지점의 년 평균 수질 분석 결과(2010년~2013년) 64

[표 4-4] 생활수질환경기준 67

[표 4-5] 대청호의 지점별 수질등급 변화 추이(2010년~2013년) 68

[표 4-6] 수시료에서 환경요인 변화 및 독소 생산량 분석 결과(일부) 69

[표 4-7] 수시료 중 이학학적 수질 항목의 분석 결과 72

[표 4-8] Microcystis의 생장 및 microcystin의 생성과 환경요인과의 상관관계 73

[표 4-9] N/P 비율에 따른 Microcystis 속 남조세균의 성장속도 77

[표 4-10] Mg, Si, Vit. B12의 첨가에 따른 Microcystis 속 남조세균의 성장속도 78

[표 4-11] 질소 및 인의 종류에 따른 Microcystis 속 남조세균익 성장속도 78

[표 4-12] 국내호소에서 분리된 microcystins 및 geosmin 생산 남조세균의 특성 81

[표 4-13] mcyC 유전자 염기서열 정보 92

[표 4-14] 냄새물질 유전자 검출을 위한 유전자 지표 97

[표 4-15] 국내 담수생태계에서 측정된 microcystins의 종류 및 농도 111

[표 4-16] TEQ가 1인 표준 microcystins 혼합액의 효소 활성 저해도 119

[그림 1-1] 대청호에서 냄새발생 및 조류대발생과 관련된 신문기사 23

[그림 2-1] Microcystins의 기본 구조 29

[그림 2-2] Microcystins 생합성 유전자 구조 29

[그림 2-3] Microcystins의 생합성 과정 30

[그림 2-4] 대표적 냄새물질인 geosmin과 2-MIB의 구조 31

[그림 2-5] Geosmin의 합성 과정 32

[그림 2-6] 2-MIB의 합성 과정 32

[그림 2-7] 국내 호소에서 검출된 microcystins의 농도(A) 및 이의 독성(B) 33

[그림 2-8] 대청호의 회남, 추동, 문의 수역에서 geosmin의 농도 변화 34

[그림 2-9] Geosmin 생합성에 관여하는 유전자의 염기서열 다양성 35

[그림 2-10] 2-MIB의 생합성에 관여하는 유전자 염기서열의 다양성 35

[그림 2-11] 대청호 퇴적물에 존재하는 조류의 관찰 결과 38

[그림 2-12] Microcystins 및 이취미물질에 대한 연간 논문 발표 건수 39

[그림 2-13] 이취미물질에 대한 연구 분야 및 해당 분야의 발표 논문 수 40

[그림 3-1] 시료 채취 지정(대청호, 용담호, 충주호) 42

[그림 3-2] 시료 채취 지점(금강, 낙동강, 영산강) 43

[그림 3-3] Microcystin 분석 프로토콜 49

[그림 3-4] PCR primer 설계를 위한 BioEdit program의 활용 51

[그림 3-5] 조류 연속 배양장치의 모식도(A) 및 실체도(B) 55

[그림 4-1] 대청호의 일일강우량, 유입량 및 수위 변화(2011년 1월부터) 59

[그림 4-2] 대청호 조류경보제 수역도 61

[그림 4-3] 대청호 지점별 엽록소 α 농도 변화(2010년~2013년) 66

[그림 4-4] 호소시료에서 microcystin의 농도와 환경요인과의 상관관계 70

[그림 4-5] N/P 비율에 따른 남조세균의 성장과 영양염류 농도의 변화 76

[그림 4-6] 독성 Microcystis의 성장과 독성 유전자의 발현 79

[그림 4-7] 독성 Microcystis에서 16S rRNA와 독소 생산 유전자익 발현도 80

[그림 4-8] 조류대발생 지역에서 분리된 남조세균(일부) 81

[그림 4-9] 분리된 남조세균의 계통학적 분류 82

[그림 4-10] 분리된 Anabaena sp.에서 geosmin synthase의 염기서열 다양성 83

[그림 4-11] 질소 농도에 따른 CBE-202의 성장 및 질소 농도 변화 84

[그림 4-12] 인산염 인 농도에 따른 CBE-202의 성장 및 인 농도 변화 84

[그림 4-13] ST1 에서 채취한 퇴적물의 현미경 사진(2013년 4월 12일) 85

[그림 4-14] 호소 수시료에서 16S rRNA 유전자의 DGGE pattern 86

[그림 4-15] 수시료에서 16S rRNA 유전자 DGGE pattern의 Pearson 상관관계 분석 결과 87

[그림 4-16] 호소 퇴적물 시료에서 16S rRNA 유전자의 DGGE pattern 87

[그림 4-17] 퇴적물 시료에서 16S rRNA 유전자 DGGE pattern의 Pearson 상관관계 분석 결과 88

[그림 4-18] 퇴적물시료에서 mcyA 유전자의 DGGE pattern 88

[그림 4-19] mcy gene cluster의 구조 및 microcystin 합성 과정 90

[그림 4-20] 국내외 microcystin 생성 남조세균의 mcyC 유전자 염기서열 분석 91

[그림 4-21] mcyC 유전자 염기서열에 대한 계통학적 분석 결과 92

[그림 4-22] 국내 호소에서 mcyC 염기서열의 다양성 93

[그림 4-23] mcyC 유전자의 염기서열의 변이 93

[그림 4-24] mcyC 유전자 염기서열의 분포(대청호, 용담호, 충주호의 수시료) 94

[그림 4-25] mcyC 유전자 염기서열의 분포(수시료와 퇴적물 시료 비교) 95

[그림 4-26] mcyC 유전자 염기서열의 분포(보의 수시료) 96

[그림 4-27] 환경시료에서 250F/971R를 사용한 geosmin synthase 검출 결과 97

[그림 4-28] 환경시료에서 MIBF2/MIBR2를 사용한 MIB synthase 검출 98

[그림 4-29] Geosmin synthase 검출을 위한 지표의 선정 99

[그림 4-30] 51F/1645R을 사용한 geosmin 생산 남조세균의 검출 적합성 검토 100

[그림 4-31] 51F/1645R을 이용한 PCR 산물의 염기서열 다양성 분석결과 101

[그림 4-32] Geosmin synthase 검출을 위한 GA792F/GA1409R의 평가 102

[그림 4-33] GS239SF/GS697SR을 이용한 geosmin 생산 방선균의 검출 103

[그림 4-34] 방선균의 geosmin synthase의 Mg2+ binding site(이미지참조) 104

[그림 4-35] 남조세균의 MIB synthase 검출을 위한 유전자 지표의 탐색 105

[그림 4-36] 팔당호 DGGE 분석 및 현미경 관찰 결과 106

[그림 4-37] Geosmin synthase 유전자 염기서열의 다양성 분석 결과 107

[그림 4-38] 호소 시료에서 Geosmin synthase 유전자 염기서열의 다양성 107

[그림 4-39] 대청호 및 팔당호에서 geosmin 발생 시료의 현미경 사진 108

[그림 4-40] 상수원수에서 microcystins의 guideline에 대한 국제 동향 110

[그림 4-41] 호소 환경시료의 microcystin 분석 chromatogram(예) 112

[그림 4-42] Microcystins의 측정 방법에 따른 농도 차이 112

[그림 4-43] Microcystins의 규제 guideline 설정 방법에 따른 문제점(예) 114

[그림 4-44] 상수원수에서 microcystins에 대한 WHO의 guideline 114

[그림 4-45] 독성등가지수를 반영한 독성평가법의 개발 전략 115

[그림 4-46] 효소 및 기질사용량에 따른 효소 반응도의 변화 116

[그림 4-47] Methanol 능도에 따른 효소 반응도의 변화 116

[그림 4-48] Glycine buffer 주입량에 따른 효소활성반응의 변화 117

[그림 4-49] Microcystins 농도에 따른 효소 활성 저해도 119

[그림 4-50] TEQ를 반영한 독성 평가 결과 120

I. 제목

유해조류에 의한 이취미·독소물질 발생원인 조사 및 관리방안 연구

II. 조사연구의 목적 및 필요성

2.1 조사연구의 필요성

ｏ 상수원수를 공급하는 국내 호수에서 조류독소 및 악취 문제가 빈번하게 발생하고 있음.

ｏ 대청호의 경우에는 유해조류의 대발생이 상시적으로 일어나고 있으며, 이에 따라 조류독소 및 냄새물질이 빈번하게 발생함.

ｏ 이취미 및 조류독소 발생에 대해 대응하기 위해서는 유해조류의 성장과 조류독소 및 이취미 물질의 발생의 기작을 밝히고 이의 발생에 영향을 미치는 환경요인을 분석한 후 이의조절을 통한 근원적 해결책이 마련되어야 함.

ｏ 상수원수에서 이취미물질의 발생을 예측하여 이취미물질의 확산에 대해 선제적으로 대응할 필요가 있음.

2.2 조사연구의 목적

ｏ 국내 호소, 특히 대청호에서 수리·수문 사상의 변화와 유해조류 성장과의 상관성 분석, 휴면 유해조류의 성장 촉발 인자 분석, 및 유해조류에 의한 조류독소 및 이취미 생산 촉발환경요인 분석을 통하여, 유해조류의 성장과 독소 및 이취미 물질의 생산에 영향을 미치는 환경요인을 도출

ｏ 조류독소 및 이취미 물질의 대사 기작과 유전자 다양성 분석 결과를 활용한 분자생물학적 방법을 도입하여, 조류독소 및 이취미 물질의 발생을 예측할 수 있는 조기경보시스템을 개발

ｏ 조류독소 및 이취미물질의 분해 특성 조사 및 제거 공법을 기초로, 조류독소 및 이취미물질의 관리전략, 취수/정수장에서의 대응전략, 및 규제 가이드라인을 제시

III. 조사연구의 내용 및 범위

3.1 유해조류 이상증식 및 조류독소 이취미 물질 발생원인 규명

ｏ 대청호에서 조류성장 및 조류독소·이취미물질 발생에 영향을 미치는 환경요인 분석

ｏ 유해조류의 이상증식 및 이취미물질 발생 유발 환경요인 분석

ｏ 대청호에서 이취미물질 생성 유전자 다양성 분석

3.2 이취미물질 발생 조기 감지 및 변화 예측 기법의 개발

ｏ 대청호에서 조류독소·이취미물질 발생에 영향을 미치는 주 환경요인 도출

ｏ 대청호에서 유해조류 이상증식을 유발하는 주 환경요인 도출

ｏ 이취미물질 생성 유해조류 검출을 위한 유전자 지표의 개발

3.3 유해조류 및 조류독소·이취미물질 관리에 적합한 대처 방안 수립

ｏ 분자생물학적 방법을 이용한 이취미 물질 발생 조기 감지 기법 개발

ｏ 유해조류 발생 및 이취미물질 변학 예측 기법의 개발

ｏ 유해조류 및 조류독소·이취미물질 관리를 위한 취수/정수장 대응전략 제시

IV. 조사연구결과

4.1 조류독소·이취미물질 발생에 영향을 미치는 환경 요인 분석

(1) 기후, 수문, 수질, 및 조류변화 특성 분석 선행 결과 수집 및 분석

ｏ 2013년의 대청호 수문 자료를 분석한 결과, 조류대발생 기간인 5월부터 9월까지 누적 강우량은 646mm로 2011년과 2012년의 1,174mm와 1,118mm에 비해 55~58%에 불과하였다.

ｏ 대청호의 조류대발생은 시기적, 지역적 특성을 지니고 있으며, 특히 조류의 확산 정도와 강도는 강우에 의해 많은 영향을 받는다. 강우량이 적을 경우에는 수위변동이 작고 수온성층이 강하게 일어나 조류대발생이 일부 지역에서 강하게 일어나며, 강우량이 많은 경우에는 수위가 급격히 높아지며 이로 인해 수온성층이 일시적으로 교란되면서 상층의 조류가 호수전역으로 확산된다.

ｏ 2013년의 경우 다른 해에 비해 회남, 문의 지역의 조류 농도는 낮았으나, 대청호 상류에 위치한 추소와 장계 지점에서 엽록소 a의 농도가 매우 높은 것으로 측정되었다. 따라서 대청호 유역의 수문 자료의 확보를 통해 대청호 전역의 조류대발생 강도와 지속 시간을 예측할 수 있으며, 이러한 자료는 유해조류의 대발생을 예측하고, 이의 성장에 영향을 미치는 환경요인을 유추하는데 사용할 수 있다.

ｏ 대청호의 수질 분석 결과 조류대발생에 가장 큰 영향을 미치는 요인인 총인의 경우 수질등급 Ib 또는 II 등급으로 양호하였으나, 총질소의 농도는 1.75(±0.20) mg/L로 대부분의 지점에서 가장 나쁜 수질인 VI 등급에 해당되어, 질소에 의한 오염이 매우 심한 것으로 판단되었다. 따라서 대청호의 경우 총질소의 농도를 줄이기 위한 대책이 수립되어야 할 것으로 판단된다.

(2) 환경시료에서 조류독소의 생성과 환경요인과의 상관관계 분석

ｏ Microcystin의 농도와 양의 상관관계를 나타내는 환경요인은, pH, F-, Na+, K+, Mg2+, Fe2+, 용존무기인(P043-), 엽록소 a, 총질소, 용존성 총인, 총인, 및 APase의 농도/활성도(Kmax)이었으며, 음의 상관관계를 나타내는 환경요인은 암모니아성 질소, 아질산성질소, 질산성질소, 엽록소 b, 용존성 총질소이었다.

ｏ Microcystis의 성장과 가장 관련성이 큰 환경요인은 alkaline phosphatase(APase)익 농도/활성도(Kmax)와 Mg2+의 농도로 나타났다. Mg2+의 농도와 Microcystis의 성장이 양의 상관관계를 나타내는 것은 아직까지 보고되지 않은 결과로, 이의 원인에 대해서는 보다 심도있는 연구가 필요할 것으로 사료된다.

4.2 분리조류에서 조류독소·이취미물질 발생 유발 환경요인 분석

(1) 독소 생산 Microcystis의 성장 및 microcystin의 생성에 미치는 환경요인 분석

ｏ 인이 충분히 공급되면 약 50% 정도 성장 속도가 증가하지만, 매우 낮은 인의 농도가 남조세균의 성장에 큰 영향을 미치지 않았다. 인의 농도가 낮을 경우, APase의 활성도가 매우 높았다. 이러한 결과는 남조세균 대발생이 일어난 후에는 외부로부터 인의 공급이 없어도 조류 대발생 상태가 계속적으로 유지될 수 있음을 의미한다.

ｏ 배양액 중 질소 및 인의 종류에 따른 남조세균의 성장 속도 변화를 측정한 결과, 인의 경우 무기인보다 유기인을 첨가하였을 때 성장속도가 증가하였으며, 질소의 경우 유기질소 (urea) 보다 NO3-를 질소 공급원으로 사용하였을 때 성장속도가 빠른 것으로 나타났다.

(2) 독성 Microcystis의 성장에 따른 microcystins 생산 유전자 활성도의 변화

ｏ 역전사 실시간 PCR법으로 독소 생합성 유전자의 활성도를 측정한 결과, 독소 생합성이 항생제와 같이 세균의 성장과 무관한 secondary metabolite가 아니라, 남조세균의 성장과 연결이 되어있는 대사물일 가능성이 있음을 의미한다. 이러한 사실은 남조세균 내 microcystin의 역할 및 Microcystis의 microcystin 억제를 위한 연구에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

(3) 이취미 생성 남조세균의 분리 및 동정

ｏ 2013년 남조세균 대발생이 일어난 지역으로부터 채취한 시료에서 geosmin을 생산하는 3종의 남조세균과 microcystins를 생산하는 5종의 남조세균을 확보하였다.

ｏ 분리된 남조세균의 형태학적 관찰과 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과, Oscillatoria 1종, Anabaena sp. 3종, Microcystis sp.가 4종이었다.

ｏ 분리된 Anabaena sp.에서 geosmin synthase의 염기서열을 분석한 결과 Anabaena sp.가 가지고 있는 유전자의 염기서열과 매우 높은 연관관계를 나타내었다. 본 연구에서 분리된 Anabaena sp.는 향후 국내 호소에서 냄새물질의 발생에 영향을 미치는 환경요인 분석, 냄새물질의 생산 조절 기작의 분석 연구 및 냄새물질 발생에 대한 조기 감지 시스템을 개발하고자 하는 본 연구에 적절히 활용될 수 있을 것이다.

(4) 퇴적물에서 유해조류 다양성 분석을 통한 휴면포자 분포 및 발아특성 분석

ｏ 조류 대발생 잠복기인 2013년 봄에 채취한 퇴적물에 다수의 Microcystis scum이 존재하는 것이 관찰되었으며, 이는 생장최적조건이 아닌 계절에도 vegetative cell의 형태로 퇴적물 내부에서 생존하고 있는 것을 의미한다.

ｏ DGGE 법을 사용하여 퇴적물에 존재하는 남조세균의 군집구조를 분석한 결과 특정 지점의 퇴적물에 존재하는 유해조류의 종류가 시기에 따라 거의 일정하게 유지되고 있음을 나타내었다. 이러한 결과로부터 조류대발생시 우점하는 남조세균이 퇴적물 중에 상시적으로 존재하고 있는 것으로 보이며, 조류대발생을 줄이기 위해 이들에 대한 관리 대책의 수립이 필요한 것으로 보인다.

4.3 국내호소에서 조류독소·이취미물질 생성 유전자 다양성 분석

(1) 대청호에서 조류독소 생성 유전자 다양성 분석

ｏ 대청호, 충주호, 용담호 및 금강, 영산강, 낙동강 유역에서 채취한 수시료에서 microcystin의 생합성에 관여하는 mcyC 유전자의 염기서열을 분석한 결과, 대부분 Microcystis 속의 유전자와 일치하였으나, 각 호소마다 특징적인 군집구조를 나타내었다. 이는 매년 호소의 수리수문학적인 요인과 다양한 수질 변화에 따라서 호소 별 환경요인의 조건이 다르기 때문에 우점하는 독성 Microcystis악 생장 및 독소 생성능이 영향을 받아 나타난 결과로 판단된다.

ｏ 대상 호소 시료에서 mcyC 유전자의 염기서열 다양성과 microcystin의 종류와의 상관성을 밝힐 수 있다면, mcy 유전자 다양성 분석을 통하여 대상 지역에서 생산되는 microcystin의 독소 종류를 예측하는데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

(2) 대청호에서 이취미물질 생성 유전자 다양성 분석

ｏ 남조세균의 geosmin synthase의 염기서열 다양성을 평가할 수 있는 유전자 지표를 개발하였으며, 이는 이취미가 발생하는 호소에서 활용이 적합한 것으로 평가되었다.

ｏ 대청호의 문의지점과 용담호 시료에서 geosmin synthase의 염기서열 다양성을 분석한 결과, 대부분 Anabaena 속에 속하는 것으로 나타났다.

4.4 독성등가지수를 이용한 microcystins 규제 가이드라인 설정

(1) 조류 독소 가이드라인 설정을 위한 효소저해법의 최적화

ｏ 국내 상수원수에서 microcystins의 허용 농도에 대한 guideline을 설정하기 위하여, ①대상 microcystin의 종류와 ②microcystins의 허용 농도를 결정하여야 한다.

ｏ 국내 호소에서는 microcystin-LR에 비해 독성도가 낮은 MC-RR의 비율이 높기 때문에, microcystins의 상대적 독성 정도를 반영한 규제 guideline의 설정이 필요하다.

ｏ 현장 시료에 있는 microcystins를 정량하기 위해서는 민감하고 간편한 효소 활성 저해법의 정립이 필요하며, 이를 위하여 본 연구에서는 효소의 종류, 효소의 사용량, 기질의 종류, 기질의 농도, 반응시간 등을 최적화하였다.

(2) Microcystins에 대한 독성등가지수(TEF)의 산출

ｏ 정립된 PPI법을 사용하여 microcystin-LR에 대한 microcystin-LA, -YR, -RR의 독성등가지수(TEF)를 산출한 결과 각각 0.384, 0.246, 0.150이었다.

ｏ 본 연구에서 구한 TEF는 다양한 종류의 microcystins가 존재하는 환경시료에서 조류독소에 대한 규제 guideline을 설정하는데 활용될 수 있을 것이다.

V. 결론

ｏ Microcystin의 농도와 양의 상관관계를 나타내는 환경요인은, pH, F-, Na+, K+, Mg2+, Fe2+, 용존무기인(P043-), 엽록소 a, 총질소, 용존성 총인, 총인, 및 APase의 농도/활성도(Kmax)이었다.

ｏ 독소의 생합성은 남조세균의 성장과 연결이 되어있는 1차 대사인 것으로 나타났다.

ｏ 환경 시료에서 geosmin을 생산하는 3종의 남조세균과 microcystins를 생산하는 5종의 남조세균을 확보하였다.

ｏ 조류 대발생 잠복기에 퇴적물을 조사한 결과, 조류대발생시 우점하는 독성 남조세균이 vegetative cell의 형태로 퇴적물 내부에 상시적으로 생존하고 있는 것을 확인하였다.

ｏ 남조세균의 geosmin synthase의 염기서열 다양성을 평가할 수 있는 유전자 지표를 개발하였으며, 이를 이용하여 대청호 및 용담호 시료에서 geosmin 생산 유전자의 다양성을 조사한 결과 변이가 크지 않았으며 대부분 Anabaena 속에 속하는 것으로 나타났다.

ｏ Microcystin-LR에 대한 microcystin-LA, -YR, -RR의 독성등가지수(TEF)를 산출한 결과 각각 0.384, 0.246, 0.150이었으며, 이는 다양한 종류의 microcystins가 존재하는 환경시료에서 조류독소에 대한 규제 guideline을 설정하는데 활용될 수 있을 것이다.

VI. 조사연구결과의 활용방안

ｏ조류독소·이취미물질에 의한 유해도 저감을 위한 상수원수 관리 시스템 개선 및 고도 정수 처리 시스템의 설치와 규모를 결정하는데 중요한 자료로 활용될 수 있다.

ｏ 본 과제의 결과를 통하여 조류독소·이취미물질을 생산하는 유해조류의 생리적 변화와 생태 환경에서의 적응 기작에 대한 이해를 높일 수 있으며, 이는 효율성이 증대된 유해 조류의 제어 기법 및 조류독소·이취미물질의 고도 처리 기술의 새로운 실마리를 제공할 수 있다.

ｏ 개발된 분자생물학적 방법을 활용하여 이취미물질의 발생 잠재력을 간편하고 정확하게 예측 또는 모니터링 함으로써 수자원 관리의 효율성을 제고할 수 있으며, 이러한 기술은 수자원을 관리하는 지자체 또는 공공기관에서의 활용성이 높을 것으로 판단된다.

ｏ 상수원수로 사용되는 국내 호소에서 이취미물질 생산 유해조류의 계수와 이취미물질의 생합성에 관련되는 유전자의 종류 및 다양성의 연구를 통하여 이취미물질로 인한 민원을 최소화하고 이의 고도처리기술 개발 및 상용화를 통한 국민의 만족도 향상에 크게 기여할 수 있다.