Jegadeesh Raman;Young-Joon Ko;Jeong-Seon Kim;Da-Hye Kim;Soo-Jin Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.34
no.3
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pp.710-724
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2024
Flavobacterium can synthesize xanthophyll, particularly the pigment zeaxanthin, which has significant economic value in nutrition and pharmaceuticals. Recently, the use of carotenoid biosynthesis by bacteria and yeast fermentation technology has shown to be very efficient and offers significant advantages in large-scale production, cost-effectiveness, and safety. In the present study, JSWR-1 strain capable of producing xanthophyll pigment was isolated from a freshwater reservoir in Wanju-gun, Republic of Korea. Based on the morphological, physiological, and molecular characteristics, JSWR-1 classified as belonging to the Flavobacterium species. The bacterium is strictly aerobic, Gram-negative, rod-shaped, and psychrophilic. The completed genome sequence of the strain Flavobacterium sp. JSWR-1 is predicted to be a single circular 3,425,829-bp chromosome with a G+C content of 35.2% and 2,941 protein-coding genes. The optimization of carotenoid production was achieved by small-scale cultivation, resulting in zeaxanthin being identified as the predominant carotenoid pigment. The enhancement of zeaxanthin biosynthesis by applying different light-irradiation, variations in pH and temperature, and adding carbon and nitrogen supplies to the growth medium. A significant increase in intracellular zeaxanthin concentrations was also recorded during fed-batch fermentation achieving a maximum of 16.69 ± 0.71 mg/l, corresponding to a product yield of 4.05 ± 0.15 mg zeaxanthin per gram cell dry weight. Batch and fed-batch culture extracts exhibit significant antioxidant activity. The results demonstrated that the JSWR-1 strain can potentially serve as a source for zeaxanthin biosynthesis.
The environment has been identified as an origin, reservoir, and transmission route of antibiotic resistance genes (ARGs). Among diverse environments, freshwater environments have been recognized as pivotal in the transmission of ARGs between opportunistic pathogens and autochthonous bacteria such as Aeromonas spp. In this study, five environmental strains of Aeromonas spp. exhibiting multidrug resistance (MDR) were selected for whole-genome sequencing to ascertain their taxonomic assignment at the species-level and to delineate their ARG repertoires. Analyses of their genomes revealed the presence of one protein almost identical to AhQnr (A. hydrophila Qnr protein) and four novel proteins similar to AhQnr. To scrutinize the classification and taxonomic distribution of these proteins, all Aeromonas genomes deposited in the NCBI RefSeq genome database (1,222 genomes) were investigated. This revealed that these Aeromonas Qnr (AQnr) proteins are conserved intrinsic resistance determinants of the genus, exhibiting species-specific diversity. Additionally, structure prediction and analysis of contribution to quinolone resistance by AQnr proteins of the isolates, confirmed their functionality as quinolone resistance determinants. Given the origin of mobile qnr genes from aquatic bacteria and the crucial role of Aeromonas spp. in ARG dissemination in aquatic environments, a thorough understanding and strict surveillance of AQnr families prior to the clinical emergence are imperative. In this study, using comparative genome analyses and functional characterization of AQnr proteins in the genus Aeromonas, novel Aeromonas ARGs requiring surveillance has suggested.
Tamjin Dam is built in the upper reaches of the Tamjin River which flows through the Janghung-gun and Gangjin-gun of the Jeollanamdo, Korea. In order to map out a preservation strategy of the fish community from dam construction, We studied the distribution of fish distribution and changes of the habitat environment. we found 49 fish species inhabiting in the downstream and upstream of the Tamjin Dam. Among them, migratory fish were two species sweet smelt, Plecoglossus altivelis and freshwater eel, Anguilla japonica. The Coreoperca kawamebari which designated as a species to be protected by The Ministry of Environment of Korea was also observed. After the dam construction, reservoir would be filled with water and running water system will change to standing water system. Then the habitat and spawning space for mountain torrent fish will be reduced and the migration of migratory fish to upstream will be blocked. Through our study, we proposed several ways to protect fish community. In order to preserve the reduced habitat and spawning area of mountain torrent fish, a fishway has been diagnosed to be built in the shallow reservoir in the entrance of the upriver. The establishment of artificial spawning ground on the riverside has been recommended. In addition, We propose a creation of a shelter for fresh water eel, Anguilla japonica in areas where the depth of the water is about l0m by laying rocks. Since it is difficult for a spawning ground to be formed naturally in the reservoir due to the year-round changes in water level, We suggested a floating spawning facility using an artificial fixture. In the downstream of the dam, a waterway-style habitat and spawning ground in the river and increasing the diversity and abundance of fish fauna in the Tamjin River. A low-cost and highly efficient operational fishway has been recommended so that migratory fish such as Plecoglossus altivelis (sweetfish) can migrate from the lower reaches to the upper reaches of the river.
We evaluated the field application feasibility that biologically derived substances (Naphthoquinone derivate: NQ 2-0) can be used for the eco-friendly mitigation of natural harmful cyanobacterial blooms in freshwater. We conducted a 30 ton scale mesocosm experiment to investigate the effects of NQ 2-0 on biotic and abiotic factors in water collected from Gi-heung reservoir. In the mesocosm experiments, the abundance of Microcystis sp. was continuously increased in the control. However, the Microcystis sp. cell density was sharply decreased on the $10^{th}$ day. In the treatment, NQ 2-0 showed the strong and selective algicidal activity toward the target cyanobacteria (Microcystis sp.). Accordingly, the algicidal activity of NQ 2-0 compound increased gradually until $10^{th}$, $15^{th}$ days and algal biomass was decreased to 99.4 and 100 %, respectively. NQ 2-0 compound was not only selective algicidal activity but also the growth of other phytoplankton and increased the Shannon-Wiener diversity index of phytoplankton. In the mesocosm experiments, the dynamics of biotic (bacteria, heterotrophic nanoflagellate, ciliates, zooplankton) and abiotic (water temperature, dissolved oxygen, pH, conductivity, nutrients) factors remained unaffected. These results suggest that NQ 2-0 could be a selective and ecologically safe algicide to mitigate harmful cyanobacterial blooms. In addition, it is believed that NQ 2-0 will play a major role in forming a healthy aquatic ecosystem by facilitating habitat and food supply of aquatic organisms.
Relative importance between bottom-up and top-down controls on phytoplankton dynamics was investigated in the Juam Reservoir, Chonnam based on the results from statistical analyses including regression and artificial neural network (ANN) modeling. Effects of nutrients on size-structured phytoplankton dynamics were explored by simple linear regression analysis and relative importance between bottom-up and top-down controls was estimated based on results from the artificial neural network analyses. Although there is a limitation in determining direct grazing effects since chlorophyll a : pheopigments ratios, indirect index for grazing activity rather than grazing rates or herbivores biomass were used, the results from regression analysis showed that nutrients especially orthophosphates were positively correlated with the phytoplankton biomass and chlorophyll a : pheopigments ratios were also positively correlated with the phytoplankton biomass at lower coefficient of determination ($r^2$) compared to orthophosphates. The simulation results from ANN suggested that the bottom-up mechanisms including water temperature and availability of nutrients, especially orthophosphates were more important than top-down mechanisms such as grazing in the phytoplankton dynamics.
Park, Hwa-Jun;Kim, Won-Il;Ho, Jung-Seok;Ahn, Won-Sik
Journal of Korea Water Resources Association
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v.42
no.11
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pp.1005-1015
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2009
Saltwater intrusion in coastal aquifer was investigated using a laboratory model. Salt-wedge profiles were reproduced in a porous media tank 140 cm long, 70 cm high, and 10 cm wide. The experiments were performed with various conditions of porous media hydraulic conductivity, salinity, and ground surface slope to assess relationships on salt wedge location and inclination. Salt-wedge profiles induced by saltwater intrusion were observed in porous media equilibrium state, and compared with previously derived formulas of the Glover (1959), Henry (1959) and Strack (1976). It was found that salt-wedge shape and formations were affected by the water level ratio ($H_F/H_S$) due to high hydraulic conductivity, saltwater salinity and ground surface slope. High $H_F/H_S$ of porous media having high hydraulic conductivity shifted the saltwater interface toward the saltwater reservoir. Increasing surface slope of the porous media caused the salt-wedge profile inclination to decrease. Saltwater salinity also contributed to the location of saltwater interface, yet the impact was not more significant than hydraulic conductivity.
Kim Tae-Ha;Park Yong-Chul;Lee Hyo-Jin;Kim Dong-Hwa;Park Jun-Kun;Kim Sung-Jun;Lee Mi-Yeon
Journal of Environmental Science International
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v.13
no.12
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pp.1089-1102
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2004
Seasonal variation of biogeochemical characteristics was determined in Lake Shihwa from October 2002 to August 2003. When the lake was artificially constructed for the freshwater reservoir in 1988, the development of the strong haline density stratification resulted in two-layered system in water column and hypoxic/anoxic environment prevailed in the bottom layer due to oxidation of accumulated organic matters in the lake. Recently, seawater flux to the lake through the sluice has been increased to improve water quality in the lake since 2000, but seasonal stratification and hypoxic bottom layer of the lake still developed in the summer due to the nature of artificially enclosed lake system. As the lake is still receiving tremendous amount of organic matters and other pollutants from neighboring streams during the rainy summer season, limited seawater flux sluicing into the lake may not be enough for the physical and biogeochemical mass balance especially in the summer. The excess of accumulated organic matters in the bottom layer apparently exhausted dissolved oxygen and affected biogeochemical distributions and processes of organic and inorganic compounds in the stratified two-layered environment in the summer. During the summer, ammonia and dissolved organic carbon remarkably increased in the bottom layer due to the hypoxic/anoxic condition in the bottom layer. Phosphate also increased as the result of benthic flux from the bottom sediment. Meanwhile, dissolved organic carbon showed the highest value at the upstream area and decreased along the salinity gradient in the lake. In addition to the sources from the upstream, autochthonous origin of particulate organic carbon from algal bloom in the lake might be more important for sustaining aggravated water quality and development of deteriorated bottom environment in the summer. The removal of trace metals could be attributed to scavenging by strong insoluble metal-sulfide compounds in the hypoxic/anoxic bottom layer in the summer.
The ichthyofauna in certain reservoirs in Gyeongju-si, Gyeongsangbuk-do were studied from August 17 to September 22, 2005. During the study period, 22,747 individuals belonging to 25 species, 20 genera, 9 families and 4 orders were collected. Of these, 14 species were cyprinid fishes, and the dominant species was Pseudorasbora parva (relative abundance 52.28%). There were six Korean endemic species (8.51%), including Sarcocheilichthys variegatus wakiyae, Squalidus chankaensis tsuchigae, Squalidus mulimaculatus, Hemiculter eigenmanni, Pseudobagrus brevicorpus and Odontobutis platycephala the dominant species was Squalidus chankaensis tsuchigae (7.59%). There were six introduced species (25.00%), of which Hemiculter eigenmanni, Pseudobagrus fulvidraco and Hypomesus nipponensis were introduced from other native stream systems (20.99%), and Cyprinus carpio (Israeli), Carassius cuvieri and Lepomis macrochirus were exotic species (4.01%).
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.28
no.11
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pp.1207-1212
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2006
In this study, Chemical Oxygen Demand(COD) which is the measure of organic substances, Total nitrogen(T-N), Total phosphorous(T-P), Fe and Mn were analyzed in the sediments of dam reservoir. The purpose of this study were to understand the relevances among the analytical methods adopted and the applicabilities of those methods. For the determination of COD, Standard Method for the Examination of Marine Environment(SMEME) and Standard Method for the Examination of Sanitary(SMES) was used. Both method had wide dynamic range and the deviations of the values obtained by two methods were small because $KMnO_4$ method closely reflected BOD and organic substances. For the determination of T-N and T-P, Standard Method for the Examination of Food(SMEF) and Standard Method for the Examination of Sanitary(SMES) were used. Two methods for T-N were both the acid-base titration but SMES gave less T-N values than SMEF because of the differences in digestion and distillation steps. Two methods for T-P gave the comparable values after acid digestion of $HNO_3$ and $HClO_4$. The determination of heavy metals as a Fe, Mn was mainly divided to the leaching method and acid digestion method. The values obtained by leaching method were less than those by digestion method. It is thought that the condition of acid digestion was more severe than that of leaching method.
Kim, Ki-Hong;Hwang, Yoon-Jung;Kwon, Se-Ryun;Cho, Jae-Bum
Journal of fish pathology
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v.13
no.2
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pp.137-142
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2000
Differences in larvicidal activity of complement and chemiluminescent response of phagocytes in carp (Cyprinus carpio), crucian carp (Carassius auratus) and false dace (Pseudorasbora parva) against excysted metacercariae of Clonorchis sinensis were investigated. The prevalence of C. sinensis metacercariae of false daces caught at Nakdong river (NR) was 100%. However, no C. sinensis metacercariae were found in false daces, which were collected at a reservoir in Chinyoung (CY), crucian carps and carps. The sera of false dace, which were intensively infected with C. sinensis metacercariae, killed excysted metacercariae of C. sinensis more readily than that of carp. However, the serum obtained from C. sinensis metacercariae-free false dace showed the lowest larvicidal ability. The larvicidal ability of sera collected from each fish species completely disappeared when the complement was inactivated by heating. When supernatant of excysted metacercariae homogenate were added to phagocytes of each species, the chemiluminescent responses were significantly (p<0.05) diminished in false dace and carp. The inhibition ratio of chemiluminescent responses by the supernatant was 22.9% in false dace, 9.6% in crucian carp and 12.4% in carp.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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