Physiological Ecology of parasitic Dinoflagellate Amoebophrya and Harmful Algal Blooms

기생성 와편모류 Amoebophrya의 생리 생태적 특성과 적조

Parasitism is a one-sided relationship between two organisms in which one benefits at the expense of the other. Parasitic dinoflagellates, particularly species of Amoebophrya, have long been thought to be a potential biological agent for controlling harmful algal bloom(HAB). Amoebophrya infections have been reported for over 40 species representing more than 24 dinoflagellate genera including a few toxic species. Parasitic dinoflagellates Amoebophrya spp. have a relatively simple life cycle consisting of an infective dispersal stage (dinospore), an intracellular growth stage(trophont), and an extracellular reproductive stage(vermiform). Biology of dinospores such as infectivity, survival, and ability to successfully infect host cells differs among dinoflagellate host-parasite systems. There are growing reports that Amoebophrya spp.(previously, collectively known as Amoebophrya ceratii) exhibit the strong host specificity and would be a species complex composed of several host-specific taxa, based on the marked differences in host-parasite biology, cross infection, and molecular genetic data. Dinoflagellates become reproductively incompetent and are eventually killed by the parasite once infected. During the infection cycle of the parasite, the infected host exhibits ecophysiologically different patterns from those of uninfected host in various ways. Photosynthetic performance in autotrophic dinoflagellates can be significantly altered following infection by parasitic dinoflagellate Amoebophrya, with the magnitude of the effects over the infection cycle of the parasite depending on the site of infection. Parasitism by the parasitic dinoflagellate Amoebophrya could have significant impacts on host behavior such as diel vertical migration. Parasitic dinoflagellates may not only stimulate rapid cycling of dissolved organic materials and/or trace metals but also would repackage the relatively large sized host biomass into a number of smaller dinospores, thereby leading to better retention of host's material and energy within the microbial loop. To better understand the roles of parasites in plankton ecology and harmful algal dynamics, further research on a variety of dinoflagellate host-parasite systems is needed.

기생은 공생하는 두 생물사이에 한쪽(기생생물)은 이득을 얻는 반면에 다른 한쪽(숙주)은 해를 입는 관계를 말한다. 이러한 기생관계가 생물학적으로 적조를 제어하기 위한 하나의 방법으로서 응용될 수 있으며, 특히 적조생물을 숙주로 하는 기생성 와편모류인 Amoebophrya spp.는 그 잠재력이 큰 것으로 오랫동안 주목받아 왔다. Amoebophrya spp.는 유독성 및 유해성 적조를 일으키는 종을 포함하여 24속 40여종 이상의 와편모류들을 감염시킬 수 있는 것으로 알려져 있다 기생성 와편모류 Amoebophrya는 포자(dinospore)의 분산 및 감염 단계,감염 후 숙주 세포내에서 성장단계 (trophont), 그리고 숙주 세포 밖의 생식단계(vermiform) 등의 간단한 생활사를 가지고 있다. 최근의 연구결과에 의하면, 분산 및 감염을 담당하는 dinospore는 각 숙주-기생생물 관계에 따라 감염능력, 생존능력 및 감염 성공률 등 서로 다른 생물학적 차별성을 보인다. 각 숙주기생생물 관계 기원 dinospores의 서로 다른 생물학적 특성, 교차 감염실험 및 분자생물학적 연구결과 등으로 보아 Amoebophrya ceratil가 숙주 특이성이 없는 단일종이라는 이전의 주장보다는 아마도 숙주 특이성을 갖고 있는 여러 분류군으로 구성된 종 복합체 (species complex)라는 가설이 타당하다. 숙주 와편모류들은 기생성 와편모류 Amoebophrya에 의해 일단 감염되고 나면 더 이상 성장하지 못하고 생식능력을 잃고 모두 사망하게 되는데, 이 감염 과정동안 해당 플랑크톤 생태계에 대한 영향은 다양하게 나타난다. 독립영양성 와편모류들이 감염될 경우 그들의 광합성 능력이 크게 영향을 받으며, 감염위치(핵 또는 세포질)에 따라서 영향받는 속도가 다르다. 이 기생성 와편모류에 의한 감염은 광주성 및 유영속도 등에 영향을 미쳐서 숙주 와편모류의 일주 수직이동 양상과 같은 동태에도 커다란 영향을 끼칠 수 있다. 기생성 와편모류의 감염으로 인한 숙주의 사망은 자연 사망할 때보다 시간적으로 더 빨리 숙주로부터 다량의 유기물이 방출되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 기생생물에 의한 감염은 감염기간 동안에도 숙주로부터 상당한 양의 용존 유기물이 인위적으로 방출되게 할 가능성이 있다. 기생생물에 감염시에는 상대적으로 크기가 큰 숙주 와편모류의 생체량이 사망과 동시에 크기가 작은 수많은 포자들로 생물학적 전환이 일어나고, 이어서 이들 포자들은 섬모류 등의 포식자들에게 먹이로서 이용i소화될 수 있으므로, 숙주 와편모류가 지녔던 물질과 에너지가 미소생물고리내에서 보다 오랜기간 동안 머무를 수 있는 가능성이 더욱 커질 것으로 생각된다 다양한 숙주-기생생물 관계에 대하여 다양한 물리, 화학적 환경요인과 여타의 생물학적 요인들이 어떠한 영향을 미치는지에 대한 보다 심도있는 연구는 플랑크톤 생태학과 적조역학에서 기생성 와편모류의 역할을 보다 잘 이해하도록 하는데 기여할 것으로 기대된다.