수온의 급하강과 급상승이 넙치 (Paralichthys olivaceus)와 쥐노래미(Hexagrammos otakii)에 미치는 스트레스 Stress in Olive Flounder (Paralichthys olivaceus) and Fat Cod (Hexagrammos otakii) by the Sudden Drop and Rise of Water Temperature원문보기
1회성의 수온급변 실험으로서 크게 2가지 형태의 수온변화 조건을 주었다: $20^{\circ}C$로부터 시간당 $2^{\circ}C$씩 수온을 떨어뜨려 $10^{\circ}C$까지(소요시간 5시간) 낮춘 다음, 21시간 유지한 것 (Exp.I)과 $20^{\circ}C$로부터 시간당 $2^{\circ}C$씩 수온을 상승시켜 $30^{\circ}C$까지 (소요시간 5시간)올린 다음, 21시간 유지한 것 (Exp. II). 수온을 $20^{\circ}C$로부터 $10^{\circ}C$로 급격하게 낮춘 실험에서 실험어의 Ht는 넙치대 $11.6\pm0.2\sim15.5\pm0.1\%$, 넙치소 $9.0\pm0.4\sim13.5\pm2.0\%$, 쥐노래미 $18.3\pm3.6\sim23.2\pm3.8\%$의 범위로서 쥐노래미가 넙치에 비하여 높은 값을 나타냈다. 코티졸 농도는 넙치소에서 유의한 변화를 보이지 않은 반면, 넙치대와 쥐노래미에서 실험개시시에 각각 $5.2\pm8.5ng/mL,\;2.7\pm0.4ng/mL$였던 것이 $10^{\circ}C$ 하강시에 각각 $164.0\pm53.1ng/mL,\;207.9\pm25.4ng/mL$로 크게 높아졌다. 젖산은 넙치대에서는 실험개시시에 비해 차이를 보이지 않았으나, 넙치소와 쥐노래미에서 개시시 보다 낮아져 글루코스 농도의 변화와 비슷하였다. 수온을 $20^{\circ}C$로부터 $30^{\circ}C$로 급격하게 높인 Exp. II에서 실험어의 Hb 변화는 모든 어종에서 수온급상승에 따라 약간 높아지는 경향을 보이다가 실험개시시의 수준으로 회복되었다. 쥐노래미에서는 수온급변에 따라 MCV는 상승하는 반면, MCHC는 하강하였다. 넙치대·소의 코티졸 농도는 Exp. I의 결과와 같이 큰 변화를 나타내지 않았다. 그러나 쥐노래미에서는 실험개시시의 $2.7\pm0.2ng/mL$로부터 $44.7\pm9.1ng/mL$로 높아졌다. 글루코스 농도는 모든 어종에서 실험개시시 보다 높아져 Exp.Ⅰ결과와는 반대되는 경향을 나타냈다.
1회성의 수온급변 실험으로서 크게 2가지 형태의 수온변화 조건을 주었다: $20^{\circ}C$로부터 시간당 $2^{\circ}C$씩 수온을 떨어뜨려 $10^{\circ}C$까지(소요시간 5시간) 낮춘 다음, 21시간 유지한 것 (Exp.I)과 $20^{\circ}C$로부터 시간당 $2^{\circ}C$씩 수온을 상승시켜 $30^{\circ}C$까지 (소요시간 5시간)올린 다음, 21시간 유지한 것 (Exp. II). 수온을 $20^{\circ}C$로부터 $10^{\circ}C$로 급격하게 낮춘 실험에서 실험어의 Ht는 넙치대 $11.6\pm0.2\sim15.5\pm0.1\%$, 넙치소 $9.0\pm0.4\sim13.5\pm2.0\%$, 쥐노래미 $18.3\pm3.6\sim23.2\pm3.8\%$의 범위로서 쥐노래미가 넙치에 비하여 높은 값을 나타냈다. 코티졸 농도는 넙치소에서 유의한 변화를 보이지 않은 반면, 넙치대와 쥐노래미에서 실험개시시에 각각 $5.2\pm8.5ng/mL,\;2.7\pm0.4ng/mL$였던 것이 $10^{\circ}C$ 하강시에 각각 $164.0\pm53.1ng/mL,\;207.9\pm25.4ng/mL$로 크게 높아졌다. 젖산은 넙치대에서는 실험개시시에 비해 차이를 보이지 않았으나, 넙치소와 쥐노래미에서 개시시 보다 낮아져 글루코스 농도의 변화와 비슷하였다. 수온을 $20^{\circ}C$로부터 $30^{\circ}C$로 급격하게 높인 Exp. II에서 실험어의 Hb 변화는 모든 어종에서 수온급상승에 따라 약간 높아지는 경향을 보이다가 실험개시시의 수준으로 회복되었다. 쥐노래미에서는 수온급변에 따라 MCV는 상승하는 반면, MCHC는 하강하였다. 넙치대·소의 코티졸 농도는 Exp. I의 결과와 같이 큰 변화를 나타내지 않았다. 그러나 쥐노래미에서는 실험개시시의 $2.7\pm0.2ng/mL$로부터 $44.7\pm9.1ng/mL$로 높아졌다. 글루코스 농도는 모든 어종에서 실험개시시 보다 높아져 Exp.Ⅰ결과와는 반대되는 경향을 나타냈다.
The effects of sudden changes of water temperature (WT) on the stress response and physiological change of the cultured olive flounder in large (FL) and small (FS) size, and fat cod (FC) were examined by manipulating WT (2 types) in a flow through seawater culture system with 6 tanks (water vol. 270...
The effects of sudden changes of water temperature (WT) on the stress response and physiological change of the cultured olive flounder in large (FL) and small (FS) size, and fat cod (FC) were examined by manipulating WT (2 types) in a flow through seawater culture system with 6 tanks (water vol. 270 L/tank). The WT was decreased from $20^{\circ}C$ to $10^{\circ}C$ within 5 hours ($2^{\circ}C/hour$) and maintained at $10^{\circ}C$ for 21 hours (Exp. I), and it was raised from $20^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$ within 5 hours and maintained at $30^{\circ}C$ for 21 hours (Exp.II). In Exp. I, the levels of blood hematocrit at 5 hours ($10^{\circ}C$) in FS was significantly decreased from $13.5\pm2.0\%\;to\;11.3\pm2.3\%$, but FC at 2.5 hours ($15^{\circ}C$) ($19.0\pm0.3\%\;to\;23.2\pm3.8\%$) was increased, The blood hemoglobin concentration of all fish in Exp, II was significantly increased until 8 hours after raising WT from $20^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$. In Exp. I and II , the levels of plasma cortisol in FL, FS and FC was changed from $5.2\pm8.5ng/mL,\;4.4\pm4.5ng/mL\;and\;2.7\pm0.4ng/mL$, respectively, before sudden drop and rise of WT. The levels of plasma cortisol of in FL ($164.0\pm53.1ng/mL$) and FC ($207.9\pm25.4ng/mL$) were significantly increased by the lowering WT sharply during whole experiment. The FL ($12.6\pm2.0ng/mL$) and FS ($4.0\pm3.9ng/mL$) showed no significant differences in cortisol level according to sudden rise of WT (5 hours). But it in FC ($44.7\pm18.2ng/mL$) was increased. In Exp. I, the plasma glucose levels of all fish groups were decreased after 5 hours ($10^{\circ}C$), The plasma lactic acid concentration of FL and FS showed no significant differences until 5 hours after raising WT from $20^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$, But it in FC was significantly increased with WT raise.
The effects of sudden changes of water temperature (WT) on the stress response and physiological change of the cultured olive flounder in large (FL) and small (FS) size, and fat cod (FC) were examined by manipulating WT (2 types) in a flow through seawater culture system with 6 tanks (water vol. 270 L/tank). The WT was decreased from $20^{\circ}C$ to $10^{\circ}C$ within 5 hours ($2^{\circ}C/hour$) and maintained at $10^{\circ}C$ for 21 hours (Exp. I), and it was raised from $20^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$ within 5 hours and maintained at $30^{\circ}C$ for 21 hours (Exp.II). In Exp. I, the levels of blood hematocrit at 5 hours ($10^{\circ}C$) in FS was significantly decreased from $13.5\pm2.0\%\;to\;11.3\pm2.3\%$, but FC at 2.5 hours ($15^{\circ}C$) ($19.0\pm0.3\%\;to\;23.2\pm3.8\%$) was increased, The blood hemoglobin concentration of all fish in Exp, II was significantly increased until 8 hours after raising WT from $20^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$. In Exp. I and II , the levels of plasma cortisol in FL, FS and FC was changed from $5.2\pm8.5ng/mL,\;4.4\pm4.5ng/mL\;and\;2.7\pm0.4ng/mL$, respectively, before sudden drop and rise of WT. The levels of plasma cortisol of in FL ($164.0\pm53.1ng/mL$) and FC ($207.9\pm25.4ng/mL$) were significantly increased by the lowering WT sharply during whole experiment. The FL ($12.6\pm2.0ng/mL$) and FS ($4.0\pm3.9ng/mL$) showed no significant differences in cortisol level according to sudden rise of WT (5 hours). But it in FC ($44.7\pm18.2ng/mL$) was increased. In Exp. I, the plasma glucose levels of all fish groups were decreased after 5 hours ($10^{\circ}C$), The plasma lactic acid concentration of FL and FS showed no significant differences until 5 hours after raising WT from $20^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$, But it in FC was significantly increased with WT raise.
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문제 정의
그러므로, 본 연구에서는 넙치와 쥐노래미를 사용하여 수온급변 스트레스 반응에 대한 기초자료를 얻고자, 수온하강과 상승에 따른 생리적 반응을 조사하였다.
제안 방법
1회성의 수온급변 실험으로서 크게 2가지 형태의 수온변화 조건을 주었다: 20t:로부터 시간당 2°C씩 수온을 떨어뜨려 10°C까지 (소요시간 5시간) 낮춘 다음, 21시간 유지한 것 (Exp.I)과 20t 로부터 시간당 2°C씩 수온을 상승시켜 까지 (소요시간 5시간) 올린 다음, 21시간 유지한 것 (Exp.II). 수온을 20◎로부터 10 t로 급격하게 낮춘 실험에서 실험어의 Ht는 넙치대 11.
이후 헤파린을 처리한 주사기를 사용하여 마취없이 1분 이내에 개체별로 미병부의 혈관에서 채혈하였다. 개체별로 채취한 혈액은 즉시 젖산분해방지 용기와 튜브에 분주하였으며, 이중 혈액성상 분석용 시료는 혈액 분석기 (Excell 500, USA)로 적혈구용적 (hematocrit; Ht), 적혈구수 (red blood cell; RBC), 혈색소농도 (hemoglobin; Hb), 평균적혈구혈구용적(mean corpuscular volume; MCV) 평균적혈구혈색소량 (mean corpuscular hemoglobin; MCH) 및 평균적혈구혈색소농도 (mean corpuscular hemoglobin concentration; MCHC)를 즉정하였다. 나머지 혈액은 상온에서 20분간 방치한 뒤, 원심분리(5, 600Xg, 5 분)에 의해 혈장을 추출하여 -70t:에 보관하면서 코티졸과 글루코스 등의 분석에 사용하였다.
실험수조의 1일 환수량은 수용적의 32배로 하였고, 용존산소는 5ppm 이상이 되도록 조절하였다. 또한 실험어의 안정과 도피방지를 위하여 차광막을 설치하였다.
혈장의 젖산, 글루코스, 삼투질 농도 (osmolality), as partate aminotransferase (AST) 및 alanine aminotransferase (ALT) 등을 조사하였다. 삼투질 농도는 Na염의 함유량에 따라 동결점 이 다른 것을 응용하여 Micro Osmometer(3MO, USA)를사용하여 측정하였고, 젖산, 글루코스, AST 및 ALT는 건식 생화학분석기 (Kodak, USA)로 분석하였다.
7g)씩 2반복으로 수용하였다. 실험수조는 수온조절이 가능한 유수식 사육시스템이었으며, 해수를 1차 모래 여과한 다음, 수온조절 제어시스템 (Hana Com., Korea)에 의해 설정된 실험수온으로 맞추어 공급하였다. 수온조절은 Fig.
실험어의 혈액을 채취하기 위하여 채혈시각(0, 2.5, 5, 8, 14 및 26시간)에 맞추어 24시간 전부터 실험어를 절식시킨 다음, 실험그룹당 넙치대와 쥐노래미는 각각의 수조에서 3마리씩, 넙치소는 8 마리씩 무작위 추출하였다. 이후 헤파린을 처리한 주사기를 사용하여 마취없이 1분 이내에 개체별로 미병부의 혈관에서 채혈하였다.
5, 5, 8, 14 및 26시간)에 맞추어 24시간 전부터 실험어를 절식시킨 다음, 실험그룹당 넙치대와 쥐노래미는 각각의 수조에서 3마리씩, 넙치소는 8 마리씩 무작위 추출하였다. 이후 헤파린을 처리한 주사기를 사용하여 마취없이 1분 이내에 개체별로 미병부의 혈관에서 채혈하였다. 개체별로 채취한 혈액은 즉시 젖산분해방지 용기와 튜브에 분주하였으며, 이중 혈액성상 분석용 시료는 혈액 분석기 (Excell 500, USA)로 적혈구용적 (hematocrit; Ht), 적혈구수 (red blood cell; RBC), 혈색소농도 (hemoglobin; Hb), 평균적혈구혈구용적(mean corpuscular volume; MCV) 평균적혈구혈색소량 (mean corpuscular hemoglobin; MCH) 및 평균적혈구혈색소농도 (mean corpuscular hemoglobin concentration; MCHC)를 즉정하였다.
항원 . 항체반응을 유도한 다음, Wizard 1470 /-counter (Hewlett Packard, USA)를 사용하여 radioimmunoassay (RIA) 로분석하였다. 혈장의 젖산, 글루코스, 삼투질 농도 (osmolality), as partate aminotransferase (AST) 및 alanine aminotransferase (ALT) 등을 조사하였다.
항체반응을 유도한 다음, Wizard 1470 /-counter (Hewlett Packard, USA)를 사용하여 radioimmunoassay (RIA) 로분석하였다. 혈장의 젖산, 글루코스, 삼투질 농도 (osmolality), as partate aminotransferase (AST) 및 alanine aminotransferase (ALT) 등을 조사하였다. 삼투질 농도는 Na염의 함유량에 따라 동결점 이 다른 것을 응용하여 Micro Osmometer(3MO, USA)를사용하여 측정하였고, 젖산, 글루코스, AST 및 ALT는 건식 생화학분석기 (Kodak, USA)로 분석하였다.
대상 데이터
1회성 수온급변에 따른 넙치와 쥐노래미의 스트레스 반응을 알아보고자, 육상수조식 넙치양식장에서 사육중인 건강한 넙치와 울진수산종묘시험장에서 종묘생산하여 사육해 온 쥐노래미를 3주 동안 예비사육하여 안정시킨 다음, 실험수조 (저면적 0.54m2, 수심 50cm, 사각 FRP 수조)에 무작위로 넙치대 (FL) 20마리 (전장: 28.8±9.4cm, 체중: 277.4±10.8g), 넙치소(FS)50마리 (전장: 12.6 ±0.3 cm, 체중: 17.1±0.6g), 쥐노래미(FC)20마리 (전장: 21.1 ± 0.3 cm, 체중: 110.7±5.7g)씩 2반복으로 수용하였다. 실험수조는 수온조절이 가능한 유수식 사육시스템이었으며, 해수를 1차 모래 여과한 다음, 수온조절 제어시스템 (Hana Com.
데이터처리
각 실험에서 얻어진 자료값 사이의 유의차 유무는 SPSS-통계 패키지에 의한 ANOVA 및 Duncan's multiple range test로 판정하였다.
성능/효과
1회성 수온 급하강시 넙치대와 쥐노래미의 코티졸 농도는 높아졌고, 급상승시에는 넙치는 증가하지 않았으나, 쥐노래미는 급하강 시 보다 증가폭이 적었지만 증가하는 경향을 보였다. 수온 급하강 시 넙치와 쥐노래미의 글루코스와 젖산 농도는 코티졸 증가에 비하여 상승하지 않았고 각각 감소 또는 정체되었다 한편 수온 급상승 시에도 넙치는 글루코스와 젖산이 뚜렷한 변화가 없었으며, 쥐노래미는 글루코스와 젖산의 농도가 증가된 경향을 나타냈다.
수온을 20℃로부터 30℃로 급격하게 높인 Exp.II에서 넙치대의 Ht는 실험개시시 12.9±1.2%였던 것이 2.5시간에 16.2±6.6%로 높아졌고, 이후 14시간까지도 17.6±1.5%로 실험개시시와 차이를 보였으나 (P<0.05), 실험종료시인 26시간째에는 15.3±0.1%로 실험개시시의 수준으로 안정되었다 (Table 2). 그러나, 쥐노래미에서는 실험개시시 18.
수온을 20°C로부터 30°C로 급격하게 높인 Exp.II에서 실험 어의 삼투질 농도는 Exp.I 의 결과와 반대로 모든 어종에서 실험개시시 의 377.5±24.8~449.0土9.9 mOsm/kg으로부터 3此에 451.0+ 24.0~543.5±0.7 mOsm/kg으로 높아졌다 (Table 3). 넙치 소에서는 수온 상승에 따른 차이가 없었으나, 넙치대와 쥐노래미에서는 유의하게 높아진 삼투질 농도를 보였다.
수온을 20t로부터 301로 급격하게 높인 Exp.II에서 실험어의 Hb 변화는 모든 어종에서 수온 급상승에 따라 약간 높아지는 경향을 보이다가 실험개시시의 수준으로 회복되었다. 쥐노래미에서는 수온급변에 따라 MCV는상승하는 반면, MCHC는 하강하였다.
2(化에서 로 급하강시 넙치와 쥐노래미에서는 폐사 개체가 없었으나, 20t에서 30°C로 급상승한 Exp.II의 실험에서는 넙치대 90.0%, 넙치소 99.0%로 높은 생존율을 보였으나, 쥐노래미는 실험종료 시 전량 폐사하였다.
AST는 Exp. Ⅰ 의 결과와 같이 모든 어종에서 수온상승에 따라 높아졌으며, 쥐노래미에서는 개시시의 142.5土 10.6IU/L로부터 3此의 150.0±25.5IU/L로 약간 높아진 반면, 넙치대와 넙치소에서는 개시시 각각 274.5± 176.1 IU/L, 322.5±129.4IU/L로부터 442.5±10.6IU/L, 427.5±10.6IU/L로 변화하여 쥐노래미에 비하여 높은 값을 나타냈다.
본 연구에서 쥐노래미의 경우, 혈액의 pH, 산소소비량 등은 조사하지 않았으나, 아마도 혈액산성화 현상에 의해 불충분한 산소수급이 일어나 에너지 생성에 영향을 주어 전량 폐사한 것으로 추측된다. 그러나 수온 하강시에 코티졸 농도는 높게 나타났지만, 글루코스와 젖산 및 혈액 성상으로 볼 때, 수온 상승 시보다 낮은 수치를 보임으로써, 혈액 산성화는 일어나지 않았으며, 산소수급도 원활한 상태였음을 암시한다.
따라서 본 연구 결과, 넙치는 Chang et al. (1999)과 Park et al. (1999)의 연구에서와 같이 1회성 수온급변에 대하여 강한 어종인 것으로 나타났고, 다른 경골어류의 스트레스 반응 보다 다소 낮은 반응을 보여주었다. 일반적으로 연어류의 스트레스시 나타나는 코티졸 농도는 40~200ng/mL인 것으로 알려지고 있으며, 다른 어종에서는스트레스시 이 보다 더 높게 나타날 수 있다고 하였다 (Pickering and Pottinger, 1989).
수온 상승 시 운동성은 하강시에 비해 활발하였으나, 수온급변 스트레스를 주기전 보다는 둔화되는 경향이었다. 또한 수온하강시 보다 수온 상승시에는 아가미 개폐운동이 빨라지는 것이 관찰되었다.
본 연구에서 넙치는 1회성 수온하강시에 체표의 반문이 더욱 뚜렷해졌으며, 체표점액 분비상태는 육안이나 감촉으로는 변화를 구별할 수 없었다. 그러나 어체의 운동성은 매우 둔화되었다 수온 상승 시에는 체표의 반문이 뚜렷하지는 않았으나, 체표점액의 분비증가는 수온 하강시와는 반대로 육안으로 확인할 수 있었다.
일반적으로 연어과 어류에서 안정상태이거나 스트레스를 받지 않은 상태에서의 혈중 코티졸 수준은 30~40ng/mL이고 (Wedemeyer et al, 1990), 이상적인 것은 5ng/mL 이하로 알려져 있다 (Pickering and Pottinger, 1989). 본 연구에서 실험개시시 코티졸 농도는 2.7~5.2ng/mL로 안정 시 값과 매우 유사하였다. 그러나 Chang et al.
, 1985)시 킴 에 따라, 다량으로 생성된 글루코스가 혐기적 대사를 촉진시켜 에너지 수급에 대처해야 하는데, 본 연구에서는 코티졸, 글루코스, RBC, Ht 및 HIM] 증가했음에도 불구하고 젖산의 과다한 생성으로 혐기적 대사를 촉진시키지 못하여 에너지 수급에 문제가 생긴 것으로 생각된다. 본 연구에서 쥐노래미의 경우, 혈액의 pH, 산소소비량 등은 조사하지 않았으나, 아마도 혈액산성화 현상에 의해 불충분한 산소수급이 일어나 에너지 생성에 영향을 주어 전량 폐사한 것으로 추측된다. 그러나 수온 하강시에 코티졸 농도는 높게 나타났지만, 글루코스와 젖산 및 혈액 성상으로 볼 때, 수온 상승 시보다 낮은 수치를 보임으로써, 혈액 산성화는 일어나지 않았으며, 산소수급도 원활한 상태였음을 암시한다.
보다 증가폭이 적었지만 증가하는 경향을 보였다. 수온 급하강 시 넙치와 쥐노래미의 글루코스와 젖산 농도는 코티졸 증가에 비하여 상승하지 않았고 각각 감소 또는 정체되었다 한편 수온 급상승 시에도 넙치는 글루코스와 젖산이 뚜렷한 변화가 없었으며, 쥐노래미는 글루코스와 젖산의 농도가 증가된 경향을 나타냈다. 넙치의 경우, 본 연구와 유사하게 실험한 Park et al.
05). 한편 글루코스 농도는 모든 어종에서 실험개시시 보다 약간 높아졌으나, 유의한 차이를 보이지 않았다. 젖산 농도의 경우, 넙치소에서는 개시시 0.
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