<국문초록> 새우의 양식은 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 가장 중요한 1차 산업들 중의 하나이다. 세계의 새우 양식 총 생산량은 2003년에 148만톤에 이르며, 우리나라에서도 그 생산량이 매년 조금씩 증가하여 2004년도에는 2,426톤에 이르러 새우양식은 서해안 지역에서는 매우 중요한 양식 산업의 하나로 자리 잡게 되었다. 그러나 1993년 흰반점증후군바이러스(white spot syndrome virus, WSSV)에 의한 질병으로 새우의 대량 폐사가 일어난 이래로 새우 생산량은 매년 지속적으로 감소하고 있다. 이러한 피해를 극복하기 위해, 1994년 이후부터 과학자들은 흰반점증후군의 원인균인 WSSV의 검출방법, 조직학적 병변현상, 전염과정 등 많은 연구들을 수행하였다. 그 결과, 최근에는 양식장의 환경 인자인 온도, 염분, PH, 용존산소 및 영양염류의 변동이 갑각류 ...
<국문초록> 새우의 양식은 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 가장 중요한 1차 산업들 중의 하나이다. 세계의 새우 양식 총 생산량은 2003년에 148만톤에 이르며, 우리나라에서도 그 생산량이 매년 조금씩 증가하여 2004년도에는 2,426톤에 이르러 새우양식은 서해안 지역에서는 매우 중요한 양식 산업의 하나로 자리 잡게 되었다. 그러나 1993년 흰반점증후군바이러스(white spot syndrome virus, WSSV)에 의한 질병으로 새우의 대량 폐사가 일어난 이래로 새우 생산량은 매년 지속적으로 감소하고 있다. 이러한 피해를 극복하기 위해, 1994년 이후부터 과학자들은 흰반점증후군의 원인균인 WSSV의 검출방법, 조직학적 병변현상, 전염과정 등 많은 연구들을 수행하였다. 그 결과, 최근에는 양식장의 환경 인자인 온도, 염분, PH, 용존산소 및 영양염류의 변동이 갑각류 면역체계에 영향을 주어 새우가 WSSV 감염에 취약하게 되도록 하는 것으로 보고되었다. 하지만 WSSV의 감염과 환경 요인만을 가지고 양식산 대하의 바이러스성 질병 발생을 설명하는 데는 한계가 있다. WSSV가 감염된다고 해서 반드시 치명적 질병이 발생하는 것은 아니다. 따라서, 본 연구에서는 양식 기간 동안 환경요인의 변화와 WSSV, HPV 등 바이러스의 감염률의 변화를 분석하고, 이러한 요인들 간의 상관관계를 조사 하였다. 또 바이러스 감염시 질병 유전자의 발현 상태를 조사하여 양식대하의 질병에 대한 연구도 병행하였다. 여러 환경요인들 중에서 특히, 수온의 변화는 갑각류의 탈피, 성장, 생체 대사 작용에 직접적인 영향을 주는 중요한 환경요인으로 알려져 있어 주의 깊게 관찰하였다. 강수량은 수온 뿐 만 아니라 염분도, pH 등에 큰 영향을 미친다. 그래서 강수량의 변화폭이 심한 해에는 양식대하의 생산량은 크게 감소하였다. 또한 7월까지 강수량이 충분하지 않았던 2002년과 2006년도 생산량이 매우 적었다. 강수량은 바이러스 감염률과 밀접한 관련을 보였다. 2004년도는 강수량이 대체로 완만하게 상승하다 7월이후 감소하였는데 HPV 감염률도 6월이후 감소하였다. 2005년도에도 다른 해에 비하여 강우량이 적었으며 양식 전반기 HPV의 감염률도 상대적으로 낮았다. 그러나 2006년도에는 강수량이 5월에 많았고 6월에는 감소하였다가 다시 7월에는 높았는데 HPV 감염률도 6월 이후 감소하였다. 2005년도에도 다른 해에 비하여 강우량이 적었으며 양식 전반기 HPV 의 감염률도 상대적으로 낮았다. 그러나 2006년도에는 강수량이 5월에 많았고 6월에는 감소하였다가 다시 7월에는 높았는데 HPV 감염률 양식 초기부터 높게 나타나고 후반기에 70~80%를 유지하였다. 종합적으로 강수량의 변화가 심하면 HPV 감염률이 높아지고 동시에 WSSV 감염률이 높게 유지되면 대하의 총생산량이 감소함으로 알 수 있었다. 2004년부터 2006년 사이 HPV와 생산량의 상관계수는 -0.999로 바이러스가 생산량에 미친 영향이 절대적이었다. WSSV도 거의 비슷한 수준이며, HPV+WSSV는 0.44정도로 나타났다. HPV가 단독으로 감염된 경우에는 최종 생산량이 많이 감소하지만 대량폐사까지는 이어지지 않았다. 하지만 심한 WSSV 감염의 경우에는 바로 대량폐사가 나타났으며 이 경우에는 HPV 감염도 함께 관찰되었다. WSSV와 HPV에 대한 PCR 검사에서 시료 mg담 1.0E+07 copy 정도의 바이러스가 검출되면 4일 이내 대량폐사가 발생하였다. 바이러스 감염과 단백질 발현의 관계를 알아보기 위하여 전자분무형 질량분석기를 이용한 단백질 분자량 측정 및 동정을 수행하였다. 각 단백질들을 SDS-PAGE 겔에서 특이적 band를 기준으로 분자량 크기별로 band를 잘라서 추출하였다. 이것을 전자분무형 질량분석기를 이용하여 ESI 스펙트럼을 얻고 biotools와 mascot 프로그램을 이용하여 단백질 동정을 하였다. MS/MS 이온들을 확인하여 펩타이드를 동정한 결과 WSSV에 감염된 시료에서는 WSV421, WSV311, WSV360, WSSV419이 확인되었으며, 이들 펩타이드는 주로 envelope protein로 VP28, VP26이었다. HPV의 단백질 서열분석에서는 monomer 형태의 capsid protein 들이 확인되었다. 이상의 결과를 종합하면, 대하의양식에서 대량폐사를 방지하기 위해서는 첫째로 먹이생물의 의한 바이러스 감염 차단 해야하면, 둘째로 양식장 수질을 강수량 등의 기후 변화에 맞추어 적절하게 관리해야 한다. 세 번째로 양식 초기에는 치하의 소화 기관이 약하기 때문에 HPV 감염을 철저하게 예방해야 한다. 또 HPV 감염이 장기화되고 수질환경이 열악해진 상태에서 WSSV에 감염된다면 바로 대량 폐사로 이어지므로 이러한 상황에서는 사료 급여를 줄어 수질악화를 막아야 한다. 흰반점 바이러스와 간췌장 파르보상 바이러스 질병 유전자의 발현상태를 검토해 보면 높은 농도로 발현된 VP26, VP28과 같은 특정 단백질들은 바이러스성 질병의 예방 및 치료법 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 사료된다.
<국문초록> 새우의 양식은 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 가장 중요한 1차 산업들 중의 하나이다. 세계의 새우 양식 총 생산량은 2003년에 148만톤에 이르며, 우리나라에서도 그 생산량이 매년 조금씩 증가하여 2004년도에는 2,426톤에 이르러 새우양식은 서해안 지역에서는 매우 중요한 양식 산업의 하나로 자리 잡게 되었다. 그러나 1993년 흰반점증후군바이러스(white spot syndrome virus, WSSV)에 의한 질병으로 새우의 대량 폐사가 일어난 이래로 새우 생산량은 매년 지속적으로 감소하고 있다. 이러한 피해를 극복하기 위해, 1994년 이후부터 과학자들은 흰반점증후군의 원인균인 WSSV의 검출방법, 조직학적 병변현상, 전염과정 등 많은 연구들을 수행하였다. 그 결과, 최근에는 양식장의 환경 인자인 온도, 염분, PH, 용존산소 및 영양염류의 변동이 갑각류 면역체계에 영향을 주어 새우가 WSSV 감염에 취약하게 되도록 하는 것으로 보고되었다. 하지만 WSSV의 감염과 환경 요인만을 가지고 양식산 대하의 바이러스성 질병 발생을 설명하는 데는 한계가 있다. WSSV가 감염된다고 해서 반드시 치명적 질병이 발생하는 것은 아니다. 따라서, 본 연구에서는 양식 기간 동안 환경요인의 변화와 WSSV, HPV 등 바이러스의 감염률의 변화를 분석하고, 이러한 요인들 간의 상관관계를 조사 하였다. 또 바이러스 감염시 질병 유전자의 발현 상태를 조사하여 양식대하의 질병에 대한 연구도 병행하였다. 여러 환경요인들 중에서 특히, 수온의 변화는 갑각류의 탈피, 성장, 생체 대사 작용에 직접적인 영향을 주는 중요한 환경요인으로 알려져 있어 주의 깊게 관찰하였다. 강수량은 수온 뿐 만 아니라 염분도, pH 등에 큰 영향을 미친다. 그래서 강수량의 변화폭이 심한 해에는 양식대하의 생산량은 크게 감소하였다. 또한 7월까지 강수량이 충분하지 않았던 2002년과 2006년도 생산량이 매우 적었다. 강수량은 바이러스 감염률과 밀접한 관련을 보였다. 2004년도는 강수량이 대체로 완만하게 상승하다 7월이후 감소하였는데 HPV 감염률도 6월이후 감소하였다. 2005년도에도 다른 해에 비하여 강우량이 적었으며 양식 전반기 HPV의 감염률도 상대적으로 낮았다. 그러나 2006년도에는 강수량이 5월에 많았고 6월에는 감소하였다가 다시 7월에는 높았는데 HPV 감염률도 6월 이후 감소하였다. 2005년도에도 다른 해에 비하여 강우량이 적었으며 양식 전반기 HPV 의 감염률도 상대적으로 낮았다. 그러나 2006년도에는 강수량이 5월에 많았고 6월에는 감소하였다가 다시 7월에는 높았는데 HPV 감염률 양식 초기부터 높게 나타나고 후반기에 70~80%를 유지하였다. 종합적으로 강수량의 변화가 심하면 HPV 감염률이 높아지고 동시에 WSSV 감염률이 높게 유지되면 대하의 총생산량이 감소함으로 알 수 있었다. 2004년부터 2006년 사이 HPV와 생산량의 상관계수는 -0.999로 바이러스가 생산량에 미친 영향이 절대적이었다. WSSV도 거의 비슷한 수준이며, HPV+WSSV는 0.44정도로 나타났다. HPV가 단독으로 감염된 경우에는 최종 생산량이 많이 감소하지만 대량폐사까지는 이어지지 않았다. 하지만 심한 WSSV 감염의 경우에는 바로 대량폐사가 나타났으며 이 경우에는 HPV 감염도 함께 관찰되었다. WSSV와 HPV에 대한 PCR 검사에서 시료 mg담 1.0E+07 copy 정도의 바이러스가 검출되면 4일 이내 대량폐사가 발생하였다. 바이러스 감염과 단백질 발현의 관계를 알아보기 위하여 전자분무형 질량분석기를 이용한 단백질 분자량 측정 및 동정을 수행하였다. 각 단백질들을 SDS-PAGE 겔에서 특이적 band를 기준으로 분자량 크기별로 band를 잘라서 추출하였다. 이것을 전자분무형 질량분석기를 이용하여 ESI 스펙트럼을 얻고 biotools와 mascot 프로그램을 이용하여 단백질 동정을 하였다. MS/MS 이온들을 확인하여 펩타이드를 동정한 결과 WSSV에 감염된 시료에서는 WSV421, WSV311, WSV360, WSSV419이 확인되었으며, 이들 펩타이드는 주로 envelope protein로 VP28, VP26이었다. HPV의 단백질 서열분석에서는 monomer 형태의 capsid protein 들이 확인되었다. 이상의 결과를 종합하면, 대하의양식에서 대량폐사를 방지하기 위해서는 첫째로 먹이생물의 의한 바이러스 감염 차단 해야하면, 둘째로 양식장 수질을 강수량 등의 기후 변화에 맞추어 적절하게 관리해야 한다. 세 번째로 양식 초기에는 치하의 소화 기관이 약하기 때문에 HPV 감염을 철저하게 예방해야 한다. 또 HPV 감염이 장기화되고 수질환경이 열악해진 상태에서 WSSV에 감염된다면 바로 대량 폐사로 이어지므로 이러한 상황에서는 사료 급여를 줄어 수질악화를 막아야 한다. 흰반점 바이러스와 간췌장 파르보상 바이러스 질병 유전자의 발현상태를 검토해 보면 높은 농도로 발현된 VP26, VP28과 같은 특정 단백질들은 바이러스성 질병의 예방 및 치료법 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 사료된다.
The aquaculture of the shrimp is one of the most important primary industries not only in Korea but over the whole world. The total production in the shrimp aquaculture worldwide had increased upto 1,480 kilotons in 2003 and local production in this country had gradually expanded to 2,426 tons in 2...
The aquaculture of the shrimp is one of the most important primary industries not only in Korea but over the whole world. The total production in the shrimp aquaculture worldwide had increased upto 1,480 kilotons in 2003 and local production in this country had gradually expanded to 2,426 tons in 2004. Shrimp aquaculture industry has given significant contribution to local economic development of south-western coastal areas of Korea. Since the outbreak of viral diseases in the shrimp nursery had occurred in 1993, however, the total production of the shrimp has gradually sunken down year by year. In order to overcome these problems, scientists has studied detection methods, histological lesions and transfection process of the pathogen, white spot syndrome virus (WSSV) since 1994. As the results, there had been reported that fluctuations in the water temperature, salinity and pH, DO and the nutritive salts may affect their immune system and make the shrimps be subject to WSSV infection. WSSV infection and environmental disturbance, however, are not sufficient to explain the outbreak of viral disease. WSSV infection does not cause mortal disease necessarily. Consequently, we investigated in this experiment the changes in the various environmental factors and infection ratio of viruses such as WSSV and HPV during the culture periods analysed the correlations between those factors. Moreover, expression of the pathogenic genes was chased to study diseases in the cultured shrimp. Among the various environmental factors, change in the water temperature was observed carefully because it sheds direct influences on ecdysis, growth and organism metabolism of the crustaceans. The amount of rainfall affects largely the salinity and pH as well as the water temperature. As a result, yearly production of the shrimp decreased on a large scale when the changes in rainfall is was agitated. In the year 2002 and 2007, insufficient rainfall resulted in big drop in shrimp production. The amount of rainfall also closely related to virus infection ratio. In 2004, lowering in rainfall on July after slight rising previously was accompanied by decrease in HPV infection. HPV infection ratio in 2005 also kept lower with relatively sparse rainfall. In 2006, however, HPV infection ratio continued high level as much as 70~80% and the intensity of rainfall had been strong throughout the culture period. Collectively, fluctuant changes in rainfall leaded rise in HPV infection and simultaneous infection of WSSV at high level resulted in big loss in total production of shrimp. The correlation coefficient between precipitation and HPV infection was -0.999 during the period from 2004 to 2006, which shows surpassing influence of viral infection over the shrimp production. Infection of WSSV showed similar tendency and the coefficient for coupled influence of HPV and WSSV was 0.44. Independent infection of HPV did not provoked the mass mortality even though it was obliged to big loss in production. Severe WSSV infection, however, ended in the mass mortality and it went with HPV infection together. Within 4 days, mass mortality was observed when the viruses WSSV and HPV were detected in the level at about 1.0E+07 copies per mg sample in PCR examination. In order to examine the relationship between virus infection and pathogenic protein expression, proteins were analysed by electronic spraying mass spectrophotometer to determine their molecular weights and identities. The proteins were extracted from the SDS-PAGE gels, which were cut into several pieces regarding specific bands at 900Da, 75kDa, 50kDa, 25kDa, 12~17kDa. The extracts were subjected to electronic spraying mass spectrophotometer to get ESI spectra and the results were analysed by biotools and mascot programs for peptide identification. Peptide identification from the samples infected with WSSV by MS/MS ions confirmation revealed WSV421, WSV311, WSV360, WSSV419, these peptides comprise the envelope proteins, VP28 and VP26. Analysis of the sample infected with HPV unveiled some capsid proteins. In summary, the prophylactic strategies for mass mortality in the shrimp aquaculture are as follows. At first, transmission of viral agents through feeding should be prevented. The second, water quality of the nursery should be conditioned in accordance with the changes of environmental factors such as rainfall. The third, HPV infection should be prevented at early stage of growth because the shrimps are weak at digestive problem. Prolonged infection of HPV in the contaminated and following invasion of WSSV will provoke mass mortality. Encountering that situation, water spoiling must be relieved by reducing food supply. Inspection of the pathogenic viral gene expression after infection of WSSV and HPV suggest that the viral proteins such as VP26 and VP28, which were expressed at high level, may be important clues for development of the techniques for preventing and curing viral disease in the shrimp.
The aquaculture of the shrimp is one of the most important primary industries not only in Korea but over the whole world. The total production in the shrimp aquaculture worldwide had increased upto 1,480 kilotons in 2003 and local production in this country had gradually expanded to 2,426 tons in 2004. Shrimp aquaculture industry has given significant contribution to local economic development of south-western coastal areas of Korea. Since the outbreak of viral diseases in the shrimp nursery had occurred in 1993, however, the total production of the shrimp has gradually sunken down year by year. In order to overcome these problems, scientists has studied detection methods, histological lesions and transfection process of the pathogen, white spot syndrome virus (WSSV) since 1994. As the results, there had been reported that fluctuations in the water temperature, salinity and pH, DO and the nutritive salts may affect their immune system and make the shrimps be subject to WSSV infection. WSSV infection and environmental disturbance, however, are not sufficient to explain the outbreak of viral disease. WSSV infection does not cause mortal disease necessarily. Consequently, we investigated in this experiment the changes in the various environmental factors and infection ratio of viruses such as WSSV and HPV during the culture periods analysed the correlations between those factors. Moreover, expression of the pathogenic genes was chased to study diseases in the cultured shrimp. Among the various environmental factors, change in the water temperature was observed carefully because it sheds direct influences on ecdysis, growth and organism metabolism of the crustaceans. The amount of rainfall affects largely the salinity and pH as well as the water temperature. As a result, yearly production of the shrimp decreased on a large scale when the changes in rainfall is was agitated. In the year 2002 and 2007, insufficient rainfall resulted in big drop in shrimp production. The amount of rainfall also closely related to virus infection ratio. In 2004, lowering in rainfall on July after slight rising previously was accompanied by decrease in HPV infection. HPV infection ratio in 2005 also kept lower with relatively sparse rainfall. In 2006, however, HPV infection ratio continued high level as much as 70~80% and the intensity of rainfall had been strong throughout the culture period. Collectively, fluctuant changes in rainfall leaded rise in HPV infection and simultaneous infection of WSSV at high level resulted in big loss in total production of shrimp. The correlation coefficient between precipitation and HPV infection was -0.999 during the period from 2004 to 2006, which shows surpassing influence of viral infection over the shrimp production. Infection of WSSV showed similar tendency and the coefficient for coupled influence of HPV and WSSV was 0.44. Independent infection of HPV did not provoked the mass mortality even though it was obliged to big loss in production. Severe WSSV infection, however, ended in the mass mortality and it went with HPV infection together. Within 4 days, mass mortality was observed when the viruses WSSV and HPV were detected in the level at about 1.0E+07 copies per mg sample in PCR examination. In order to examine the relationship between virus infection and pathogenic protein expression, proteins were analysed by electronic spraying mass spectrophotometer to determine their molecular weights and identities. The proteins were extracted from the SDS-PAGE gels, which were cut into several pieces regarding specific bands at 900Da, 75kDa, 50kDa, 25kDa, 12~17kDa. The extracts were subjected to electronic spraying mass spectrophotometer to get ESI spectra and the results were analysed by biotools and mascot programs for peptide identification. Peptide identification from the samples infected with WSSV by MS/MS ions confirmation revealed WSV421, WSV311, WSV360, WSSV419, these peptides comprise the envelope proteins, VP28 and VP26. Analysis of the sample infected with HPV unveiled some capsid proteins. In summary, the prophylactic strategies for mass mortality in the shrimp aquaculture are as follows. At first, transmission of viral agents through feeding should be prevented. The second, water quality of the nursery should be conditioned in accordance with the changes of environmental factors such as rainfall. The third, HPV infection should be prevented at early stage of growth because the shrimps are weak at digestive problem. Prolonged infection of HPV in the contaminated and following invasion of WSSV will provoke mass mortality. Encountering that situation, water spoiling must be relieved by reducing food supply. Inspection of the pathogenic viral gene expression after infection of WSSV and HPV suggest that the viral proteins such as VP26 and VP28, which were expressed at high level, may be important clues for development of the techniques for preventing and curing viral disease in the shrimp.
주제어
#흰반점바이러스 간췌장파르보상바이러스 단백질 동정 Fenneropenaeus chinensis
학위논문 정보
저자
윤영승
학위수여기관
목포대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
생물학과
발행연도
2010
총페이지
xi, 129 p.
키워드
흰반점바이러스 간췌장파르보상바이러스 단백질 동정 Fenneropenaeus chinensis
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