Jo, Jihoon;Lee, Hyun-Gwan;Kim, Kwang Young;Park, Chungoo
ALGAE
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v.34
no.1
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pp.57-70
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2019
DNA metabarcoding is currently used for large-scale taxonomic identification to understand the community composition in various marine ecosystems. However, before being widely used in this emerging field, this experimental and analytic approach still has several technical challenges to overcome, such as polymerase chain reaction (PCR) bias, and lack of well-established metabarcoding markers, a task which is difficult but not impossible to achieve. In this study, we present an adapted PCR-free small-organelles enriched metagenomics (SoEM) method for marine biodiversity assessment. To avoid PCR bias and random artefacts, we extracted target DNA sequences without PCR amplification from marine environmental samples enriched with small organelles including mitochondria and plastids because their genome sequences provide a valuable source of molecular markers for phylogenetic analysis. To experimentally enrich small organelles, we performed subcellular fractionation using modified differential centrifugation for marine environmental DNA samples. To validate our SoEM method, two marine environmental samples from the coastal waters were tested the taxonomic capturing capacity against that of traditional DNA metabarcoding method. Results showed that, regardless of taxonomic levels, at least 3-fold greater numbers of taxa were identified in our SoEM method, compared to those identified by the conventional multi-locus DNA metabarcoding method. The SoEM method is thus effective and accurate for identifying taxonomic diversity and presents a useful alternative approach for evaluating biodiversity in the marine environment.
To investigate foodweb of aquatic ecosystem in the Tamjin River, carbon and nitrogen stable isotopes ratios of aquatic organisms, as well as environmental indicators based on the water, were determined in this study. Various organisms such as fishes (Coreoperca kawamebari, Zacco platypus, Cobitis lutheri, and Pungtungia herzi) and periphyton (epilithon and epiphyte), and particulate- and coarse particulate organic matters (POM and CPOM) were collected in upper (Tamjin River, Yuchi Stream, and Omcheon Stream) and lower (TJ-1~TJ-5) reaches of Jangheung Dam. The nitrate concentration and ${\delta}^{15}N$ signature of POM and organisms (invertebrates and fish) were found to be more enriched toward the downstream section of the river. It was determined that allochthonous matter occurring from a tributary alters the chemical character of water, as well as the isotopic signature of organisms contained therein. Attached algae (ephilithon) were identified as a base component of the benthic foodchain further downstream.
Park, Juun;Lee, Taekjun;Kim, Donghyun;Kim, Philjae;Kim, Dong Gun;Shin, Sook
Korean Journal of Environmental Biology
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v.35
no.4
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pp.677-683
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2017
The Korean aquaculture industry was generally began in the 1970s and has gradually increased. Now, the number of households is about 7,068 and the scale of an aquaculture farm is about 248,014 ha; the value of all production in the industry is estimated to be about 1602.2 billion won. The aquaculture industry is very valuable and important for future food resources. However, the aquaculture industry was damaged by several marine ecological disturbance causing organisms. The Ascdiella aspersa colonized on the shell of scallop and then scallops were detached from rope. The patterns of damage in the aquacultures were observed in Tongyeong (oyster), Geojedo (oyster), and Gangneung (sea squirt) in June, 2017, as well as in Tongyeong (oyster) in November, 2017 by SCUBA divers. The species Halichondria bowerbanki, Bugula neritina, Mytilus galloprovincialis, Balanus amphitrite, Ascidiella aspersa, Ciona intestinalis, Didemnum sp, Styela plicata in Tongyeong, M. galloprovincialis, A. aspersa, C. intestinalis, D. vexillum, S. plicata in Geojedo, and M. galloprovincialis in Gangneung were all usually found in their farms. The marine ecological disturbance causing organisms gave rise to a reduced number of aquaculture products.
Surface sediments and seawater were sampled at Masan and Haengam Bays of Korea, to evaluate contamination by sewage-derived organic matter using fecal sterols, Six stream-water samples into Masan and Haengam Bays were also sampled. Total concentrations of eight sterols (coprostanol, epichloestanol, epicoprostanol, cholesterol, cholestanol, brassicasterol, stigmasterol and $\beta-sitosterol$) were in the range of $1,274\~4,768{\mu}g/g$ dry weight in suspended particulate from the stream-water, $292\~2,244{\mu}g/g$ dry weight in suspended particulate from the seawater and $4.5\~27.2{\mu}g/g$ dry weight in the sediments. Although sterol compositions in sediments, seawater and stream-water were different, cholesterol was the predominant sterol in all samples. The proportion and concentration of coprostanol, a sewage tracer, in stream-water was much higher than those in sediment and seawater. The sterol levels including coprostanol in the sediments and seawater were higher at inner basin than at the outer bay. Some molecular indices and multivariate statistical analysis were used to assess the origin of these sterols and sewage contamination in the study area. The sterol composition patterns in stream-water were mainly associated with contamination by sewage-derived organic matters and those of seawater were associated with the activities of marine-originated organisms. Sterol levels in the sediments were both from the sewage input through stream-water and the marine- originated organisms. This survey suggests that the main source/route of sewage-derived organic matters in Masan Bay is the input of stream-water into the bay.
To examine the interrelationship between transgenic insertion patterns and transgene expression profiles in established transgenic fish lines, four stable transgenic marine medaka Oryzias dancena germlines harboring ${\beta}$-actin regulator-driven RFP reporter constructs were selected. The established transgenic strains were characterized with regard to their transgenic genotypes (insertion pattern, concatemer formation, and transgene copy number based on genomic Southern blot hybridization and qPCR assay) and expression characteristics at the mRNA (qRT-PCR), protein (western blot), and phenotypic (fluorescent appearance) levels. From comparative examinations, it was found that transgenic expression at both the transcription and translation levels could be significantly downregulated in transgenic strains, potentially through methylation-mediated transgene silencing that was particularly associated with the formation of a long tail-to-head tandem concatemer in the chromosomal integration site(s). When this occurred, an inverse relationship between the transgene copy number and fluorescence intensity was observed in the resultant transgenic fish. However, with the other transgenic genotype, transgenic individuals with an identical Southern blot hybridization pattern, containing a tandem concatemer(s), had very different expression levels (highly robust vs. low expression strengths), which was possibly related to the differential epigenetic modifications and/or degrees of methylation. The concatemer-dependent downregulation of transgene activity could be induced in transgenic fish, but the overall pattern was strain-specific. Our data suggest that neither a low (or single) transgene copy number nor tandem transgene concatemerization is indicative of strong or silenced transgene expression in transgenic fish carrying a ubiquitous transgene. Hence, a sufficient number of transgenic lineages, with different genotypes, should be considered to ensure the establishment of the best-performance transgenic line(s) for practical applications.
Gene expression of two glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) paralogs was examined during Edwardsiella tarda challenge and heavy metal exposures in mud loach (Misgurnus mizolepis; Cypriniformes) kidney and spleen. Transcription of the two mud loach GAPDH paralogs (mlGAPDH-1 and mlGAPDH-2) was significantly modulated by these stimulatory challenges in an isoform-dependent manner. Based on the real-time RT-PCR analysis, the mlGAPDH-2 transcripts were more preferentially induced by E. tarda challenge, whereas the mlGAPDH-1 transcripts were proven to show more inducibility in response to heavy metal exposure using Cd, Cu, Mn and Zn at $5{\mu}M$. Their isoform-specific response patterns were closely in accordance with the TF binding profiles in promoter and intron-1 of the two mlGAPDH isoforms, in which the mlGAPDH-2 has more binding sites for immune-related transcription factors than mlGAPDH-1 while the mlGAPDH-1 possesses exclusively metal responsive elements in its intron. Collectively, the mlGAPDHs are potentially involved in cellular pathways independent of glycolysis and the two GAPDH paralogs might undergo functional diversification or subfunctionalization at least at the transcription level.
Siddiqui, Ruqaiyyah;Boghossian, Anania;Khan, Naveed Ahmed
Fisheries and Aquatic Sciences
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v.25
no.5
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pp.251-263
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2022
Sea cucumbers are worm-like, leathery bodied, benthic, marine organisms with a branched gonad. There are over 900 species, and these organisms are capable of changing their mechanical state, regenerating their small appendages, and digestive tract. Additionally, sea cucumbers possess both commercial and therapeutical value. Furthermore, it is thought that the metabolites these organisms possess may give rise to their therapeutical value. The use of sea cucumbers in therapy can be traced back to the Ming dynasty, where they were eaten for their tonic properties against constipation, hypertension, and rheumatism. A plethora of studies have been conducted, whereby different metabolites were extracted from sea cucumbers and tested for different therapeutic properties. Herein, we review and discuss the anti-cancer, anti-microbial, anti-coagulant, anti-diabetic, antioxidant, and anti-inflammatory properties of the sea cucumber by assessing literature on PubMed and Google Scholar. Furthermore, the genome and epigenome of these remarkable species is discussed. With the immense data supporting the therapeutic properties of sea cucumbers, further studies are warranted, in order to develop novel and innovative therapeutic compounds for the benefit of human health from these fascinating marine organisms.
The quality and quantity of food organisms in fish seed production are important. The marine microalgae Nannochloropsis oculata are used as initial food organisms in the field. We investigated the effects of salinity (0, 10, 20, 30, 40 and 50 psu) on the lipid and fatty acid composition of N. oculata. Cultivation of N. oculata at varying salinities showed the highest growth rate at 20 psu. Total lipid content ranged from 17.26 to 18.63% at salinities from 0 to 50 psu). The nonpolar lipid content increased markedly at 30 psu and was highest at 15.55%. The polar lipid content was lowest at 30 psu, by 84.45%. It was also found that the omega-3 and EPA contents were inversely proportional to salt concentration. For the polar and nonpolar lipid compositions, there was no significant effect of salinity. Omega-3 polyunsaturated fatty acid content especially the content of EPA in the seawater larvae is the essential fatty acid in this food organism. It is thus advantageous to culture N. oculata at 20 psu.
Over the past decade, there has been global expansion in the advancement of underwater cleaning technology for ship hulls. This methodology ensures both diver safety and operational efficiency. However, recent attention has been drawn to the harmful effects of ship hull-cleaning wastewater on marine animals. It is anticipated that this wastewater may have various impacts on a wide range of organisms, potentially leading to populationand ecosystem-relevant alterations. This concern is especially significant when the wastewater affects functionally important species, such as aquaculture animals and habitat-forming species living in coastal regions, where underwater cleaning platforms are commonly established. Despite this, information on the ecotoxicological effects of this wastewater remains limited. In this mini review, we discuss the adverse effects of wastewater from in-water cleaning processes, as well as the current challenges and limitations in regulating and mitigating its potential toxicity. Overall, recent findings underscore the detrimental effects posed by sublethal levels of wastewater to the health status of aquatic animals under both acute and chronic exposure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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