우수연구사례

■ 이영환 교수 연구팀                                                                                                                              

1. 연구 제목: 

Multigenerational effects of elevated temperature on host-microbiota interactions in the marine water flea Diaphanosoma celebensis exposed to micro- and nanoplastics

2. 연구자 정보:

- 이름: 이영환

- 소속: 해양생태환경학과

- 직위: 교수

3. 연구 개요:

미세플라스틱 오염과 해양 온난화의 상호작용 효과는 부가적인 효과 이상을 생성할 수 있기 문에 해양 생태계에 상당한 영향을 미칠 것으로 예상할 수 있다. 또한 해양생물은 여러 환경 스트레스 요인에 의해 직접적으로 그리고 장내 세균 불균형에 대한 계단식 효과에 의해 간접적으로 영향을 받을 수 있다. 이러한 맥락에서 MF와 FA 공동 노출에 대한 해산 물벼룩 Diaphanosoma celebensis 공생 미생물군의 뚜렷한 변화는 여러 스트레스 요인 평가를 위한 새로운 바이오마커로서의 마이크로바이옴의 잠재력을 보여준다.

4. 주요 연구 성과:

○ 논문 게재: 환경과학 분야 세계적인 학술지 Journal of Hazardous Materials (IF 12.2, JCR 상위 3.35%, 12/358)

○ '다중오믹스 접근을 통한 유기오염원 흡착 미세플라스틱과 미세조류의 탄소저장능력 상관관계 규명' 을 과제로 하는 우수신진 과제 선정에 기여

○ 학술적·사회적 기여도
- 본 연구 결과는 단순한 환경 적응을 넘어, 여러 환경 스트레스 요인이 함께 작용할 때 그 독성이 세대를 거쳐 전달될 수 있다는 중요한 사실을 시사한다. 즉 기후 변화와 해양 오염이 해양 생물 다양성에 미치는 광범위한 생태적 영향을 이해하는 데 중요한 단서를 제공하며, 이러한 상호작용이 해양 생태계의 지속가능성에 심각한 위협이 될 수 있음을 보여준다.

5. 연구 내용 상세 설명:

1) 환경오염원과 미세플라스틱 복합영향: 해당 논문은 나노플라스틱과 해양온난화의 세대간 복합 노출이 해산물벼룩의 생식에 부정적인 영향을 미친다는 것을 발견했다. 이는 미세플라스틱이 다른 환경오염원과 부정적 시너지 영향 (A+B>)C)의 잠재적 위험성을 제시하였다.

2) 숙주-공생 마이크로바이옴 상호작용 연구: 본 연구는 마이크로바이옴과 숙주 전사체 통합 분석을 수행하여 나노플라스틱과 해양온난화의 복합노출에 의해 유도된 장내 박테리아의 변화가 숙주의 적합성 (fitness)에 영향을 미칠 수 있음을 입증하였으며, 통계적 분석을 통해 환경박테리아와 공생박테리아 집합체가 구별되며 공생 박테리아와 숙주의 밀접한 관계성을 발견하였다.

6. 기대 효과 및 활용 가능성:

○ 해양생물 유전체 연구에서의 활용

미세플라스틱 오염과 기후변화의 복합 노출에 따른 해양생물의 유전체, 전사체, 대사체, 후성유전체, 마이크로바이옴 정보 획득

유전체 정보를 통한 핵심 유전자 정보, metabolic pathway와 유용 유전자원 확보 및 진화 비교 분석 연구등에 활용

○ 과학 기술 측면

해양무척추동물-마이크로바이옴 상호작용 규명은 수생태계 마이크로바이옴 정보 활용 기술개발에 세계적인 경쟁력 확보 가능

오염원 노출에 따른 획득한 유전정보를 바탕으로 유용유전자 생화학 관련 산업에의 적용

7. 관련 자료 및 참고 링크:

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132877

8. 문의처:

- 연구자 이메일: yhlee1@gwnu.ac.kr

- 연구실 연락처: 033-640-1679