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Abstract
목차
제1장 서론 10
제1절 연구목표 10
제2절 이론적 배경 11
1. 금강 유역 기본 정보 11
2. 금강 유역의 오염원 현황 15
3. 담수 수질 모니터링 18
4. Next Generation Sequencing과 담수 수질 모니터링 18
5. 최상의 NGS-based 미생물 군집 분석 방법 탐구 19
6. 미생물군집 분석을 통한 수질 감시 21
제2장 연구내용 및 방법 22
제1절 연구내용 22
1. 담수 미생물 군집 분석을 위한 적절한 protocol의 개발 22
2. 금강미생물 Sequencing DB 구축 22
3. 수생태계조사자료-미생물생태 조사 23
4. 분변오염원 추적기술을 이용한 분변오염도 조사 23
제2절 연구방법 26
1. 금강 유역 시료 채취 26
2. 분석방법 29
제3장 연구 결과 및 고찰 33
제1절 금강 수질 변동성분석 33
1. BOD 33
2. TP 34
3. TN 34
제2절 Sequence DB 구축 36
제3절 미생물 생태 분석 41
제4절 수질조사 자료-미생물 생태 47
1. 기초자료분석 47
2. 정준상관분석(Canonical correlation analysis)을 통한 연관성 분석 51
3. 분석 결과 52
4. 한계점 및 보완방향 58
제5절 수생태계조사 자료 - 미생물생태 59
제4장 결론 66
제5장 활용방안 67
제1절 담수모니터링 시스템 개발을 기반한 미생물 군집 67
제2절 지속형 장기모니터링 시스템의 활용 68
제3절 Fecal Source Tracking Tool의 활용 69
제6장 참고문헌 70
제7장 부록 73
Table 1-1. 금강 수계 주요 하천 현황 12
Table 1-2. 금강수계 내 주요댐 및 저수지 13
Table 1-3. 생활계 오염원 현황(인구수) 15
Table 1-4. 행정구역별 축산 현황 16
Table 1-5. 행정구역별 산업체 페수발생 현황 16
Table 1-6. 행정구역별 양식장 현황 16
Table 1-7. 행정구역별 토지이용 현황 17
Table 1-8. 매립시설 현황 17
Table 1-9. 두 종류의 NGS 시스템 형식 비교 21
Table 2-1. 지역별 시료채취 지점 26
Table 3-1. 4개 샘플링지역의 BOD, COD, TN, TP의 상관관계 분석 35
Table 3-2. 본 연구에서 얻은 시퀀스 수 (red indicates "less than 1000"') 36
Table 3-3. 5월 금강의 수질측정 47
Table 3-4. 5월 금강의 수질지표 유의성 49
Table 3-5. Phylum 수준에서의 존재하는 평균 미생물 수 50
Table 3-6. OTU의 Phylum 수준에서 평균 및 표준편차 50
Table 3-7. 정준변수 쌍의 상관관계 53
Table 3-8. 수질지표와 정준변수(수질자료) 간 상관계수 53
Table 3-9. Phylum 수준과 정준변수(OTU자료) 간 상관계수 55
Table 3-10. 정준변수분석을 통한 샘플링 사이트 간 상관관계 58
Table 3-11. 분변미생물 유전자 Amova test 60
Table 3-12. 동물별 특정 분변미생물 종 62
Table 3-13. 특정 동물 분변미생물 검출 가능성 확인을 위한 테스트 결과 62
Table 3-14. 주요 19개 지점의 7월 미생물 데이터 64
Table 3-15. MST 분석 결과와 NIER의 생태학적 평가비교 65
Table 7-1. Raw data의 Sequence 수와 Processing후 sequecne 수(Trimmed), qPCR(Copy수) 결과 73
Table 7-2. 오염원인 추적 분석 97
Table 7-3. Shared-OTU를 이용한 분변오염원인 분석 103
Fig. 1-1. 오염원의 분류 15
Fig. 2-1. 금강 인근의 비점오염원에 의한 분변오염 분포 24
Fig. 2-2. 금강 수계 시료채취 지점 27
Fig. 2-3. 시료의 전 처리 및 배송방법 28
Fig. 2-4. Miseq 시퀀싱을 위한 전체적인 실험과정 30
Fig. 3-1. 4개 조사 지점별 BOD 비교 분석 33
Fig. 3-2. 4개 조사 지점별 TP 비교 분석 34
Fig. 3-3. 4개 조사 지점별 TN 비교 분석 35
Fig. 3-4. 표본 성향 분석 41
Fig. 3-5. 금강수계 주요 19지점 42
Fig. 3-6. 5월 19개 주요지점의 Phylum 분포 43
Fig. 3-7. 5월 19개 주요지점의 Family 분포 43
Fig. 3-8. 7월 19개 주요지점의 Family 분포 44
Fig. 3-9. 9월 19개 주요지점의 Family 분포 45
Fig. 3-10. 11월 19개 주요지점의 Family 분포 45
Fig. 3-11. 수질지표 상관관계 48
Fig. 3-12. Phylum 수준에서 미생물들의 상관계수 51
Fig. 3-13. 정준변수 쌍의 상관관계 53
Fig. 3-14. 수질지표와 Phylum 수준에서의 미생물과의 상관관계 56
Fig. 3-15. 정준변수분석을 통한 샘플링 사이트 간 상관관계 57
Fig. 3-16. 분변미생물생태 분석 60
Fig. 3-17. 동물 특정미생물을 응용한 분변오염원 추적 61
Fig. 3-18. 분변과 강물 간 미생물생태 차이 61
Fig. 3-19. 2013년 1-9월에 금강 주요지점의 총 대장균수와 연구 대상지역 63
Fig. 5-1. NGS 결과를 기반으로 한 수질모니터링 모식도 67
Fig. 5-2. Sequencing 기술의 발달사 68
Fig. 5-3. NGS 기반의 분변미생물 오염원 추적 69
Fig. 7-1. 19개 주요지점의 Phylum 분포 93
Fig. 7-2. 19개 주요지점의 Family 분포 96
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