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문제 정의
- 따라서 본 연구는 환경 독성학의 실험 재료 및 자어의 먹이로 이용 가능한 담수산 rotifer, B. calyciflorus의 내구란을 대량 생산하기 위해서 통기 및 환수 방법에 따른 내구란 생산 및 0.5톤 수조에서 내구란을 대량 생산한 실험을 보고하고자 한다.
제안 방법
- 본 연구는 통기방법과 배양수의 환수에 따른 담수산 rotifer B. calyciflorus의 내구란 형성을 조사하였고 0.5 톤 수조에서 내구란 대량 생산을 수행하였다.
- 15 L)를 이용하였다. 실험구는 rotifer가 100 개체/ml에 도달한 후, 배양수를 환수하지 않는 실험구(batch culture)와 100 개체 이후 1일과 2일 마다 배양수 내 rotifer female의 밀도를 100 개체/ml로 유지한 실험구(semi-continuous cultures)로 나누었다. 통기량은 각 실험구마다 100 ml/min 공급하였다.
- 이용하였다. 실험구는 공기 단독 공급구, 산소 단독 공급구 및 혼합 공급구 (공기 산소=1:1)로 나누었고 통기량은 각 실험구마다 100 ml/min를 공급하였다. 실험은 배양 12일째 종료하였고 2회 반복 실험하였다.
- 위의 모든 실험에서 rotifer 먹이는 담수산 농축 Chlorella(대상 주식회사) 20 L에 vitamin B12를 6 ppm으로 조정하여 rotifer 1,000 개체당 Chlorella 건조중량 2.0 mg을 1일 3회로 나누어서 공급하였고 rotifer의 초기 접종밀도는 1 개체/ml로 하였으며 수온 27℃를 유지하였다. 또한, 유성생식률, 수정률, 10,000 rotifer 당 내구란 생산 및 Chlorella 건조중량(g)당 내구란 생산은 Hagiwara et al.
대상 데이터
- 실험에 이용된 담수산 rotifer, B. calyciflorus는 군산시 옥구군에서 분리한 strain (O-C)이었다(Hur and Park, 1996b). 내구란 대량생산 실험을 하기 전 이 strain의 내구란 100여개를 수온 27℃, 조도 3,000 lx하에서 부화시킨 후 갓 부화한 rotifer 30마리를 10 ml test-tube에서 각각 1마리를 접종하여 30 clone을 만들어 농축 Chlorella를 먹이로 공급하면서 수온 27℃에서 배양하였다.
데이터처리
- 실험 결과는 One-way ANOVA test를 실시하여 Duncan's multiple range test (Duncan, 1955)로 처리한 후 평균간의 유의성 (P＜0.05)을 SPSS program (Ver. 10)으로 검정하였다.
이론/모형
- 0 mg을 1일 3회로 나누어서 공급하였고 rotifer의 초기 접종밀도는 1 개체/ml로 하였으며 수온 27℃를 유지하였다. 또한, 유성생식률, 수정률, 10,000 rotifer 당 내구란 생산 및 Chlorella 건조중량(g)당 내구란 생산은 Hagiwara et al. (1988)의 방법에 따라 계산하였다.
성능/효과
- calyciflorus의 최고밀도, 유성생식률, 수정률 및 내구란 생산은 Table 1과 같다. Rotifer의 최고밀도는 산소 공급구에서 276.3 개체/ml로 가장 높게 나타났으나 공기 및 혼합 공급구와 유의적인 차이는 보이지 않았으며(P＞0.05) 유성생식률에 있어서도 모든 실험구에서 53.3~59.6%로 뚜렷한 차이는 없었다(P＞0.05). 그러나 수정률에 있어서는 공기 공급구에서 49.
- (1997)은 150 개체/ml를 기준으로 배양수의 일부분을 환수하는 semi-continuous로 배양하였을 경우, 이온화되지 않은 암모니아의 농도가 본 실험의 경우와 같이 batch 배양보다 낮게 유지되었다. 그러나 그들의 실험에서는 총 내구란 생산에 있어서 batch 배양과 차이가 없지만 내구란 생산의 효율적인 측면인 Chlorella 건조중량당 내구란 생산은 semi-continuous 배양이 높게 나타났다. 본 실험에서도 Chlorella 건조중량당 내구란 생산은 이들의 연구결과와 일치하였지만 총 내구란 생산은 오히려 batch 배양에서 가장 높게 나타났다.
- 5 ppm에서도 rotifer 개체밀도가 600 개체/ml이상으로 나타났기 때문에 암모니아의 영향은 아닌 것으로 판단된다. 따라서 근본적인 원인은 모든 통기 배양 실험구에서 유성생식률이 54~59%로 매우 높게 나타난 것이 rotifer 개체 밀도를 높이는데 방해한 것으로 판단된다. 한편, 통기 공급 방법에 따른 내구란 생산을 보면 공기를 공급한 실험구가 산소를 공급한 실험구보다 높게 나타났다.
- , 1999b) 이러한 활력은 내구란 형성시 mictic female과 male의 수정률에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 높은 용존 산소를 유지함으로써 mictic female과 male의 활력을 높여 이들의 수정률을 증가시켜 내구란 생산을 증가시킬 목적으로 산소를 공급하였지만 오히려 이들의 수정률은 공기를 공급한 것보다 낮았다. 이러한 결과는 높은 용존 산소가 오히려 mictic female과 male의 수정률을 낮추는 원인이 된 것으로 사료되며 앞으로 이에 대한 구체적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 이것은 batch 배양에서의 rotifer의 최고 밀도가 높아 생산한 내구란의 수가 많았던 것으로 판단된다. 또한 B. calyciflorus의 효율적인 내구란의 생산 측면에서 볼 때 semi-continuous 배양시 매일 배양수 내 rotifer 밀도가 100 개체/ml가 되도록 환수하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 이러한 결과로 볼 때 먹이로 이용되는 Chlorella의 가격과 환수에 필요한 노동력 등의 경제성 평가를 통해 batch와 semi-continuous 중 효과적인 방법을 찾을 필요성이 있을 것으로 판단된다.
- 2), 이온화되지 않은 암모니아는 배양 경과일에 따라서 모든 실험구에서 서서히 증가하다가 배양 4일째 이후 1일과 2일 환수 실험구에서 일정하게 유지되었지만 환수를 하지 않은 실험구에서는 배양 8일째 급격히 증가하는 경향을 보였다. 또한 용존산소는 모든 실험구에서 배양시간이 경과할수록 감소하는 경향을 보였다.
- 배양수 환수 간격에 따른 배양환경을 보면(Fig. 2), 이온화되지 않은 암모니아는 배양 경과일에 따라서 모든 실험구에서 서서히 증가하다가 배양 4일째 이후 1일과 2일 환수 실험구에서 일정하게 유지되었지만 환수를 하지 않은 실험구에서는 배양 8일째 급격히 증가하는 경향을 보였다. 또한 용존산소는 모든 실험구에서 배양시간이 경과할수록 감소하는 경향을 보였다.
- 05). 배양수의 환수 간격에 따른 총 내구란 생산량은 환수를 하지 않은 실험구에서 20.5×105 개로 가장 높게 나타났으며 반면에 Chlorella 건조중량(g)당 내구란 생산량은 1일 마다 환수 해준 실험구에서 74.1×103 개로 환수를 해주지 않은 실험구의 38.1×103 개 보다 높게 나타났다(P＜0.05).
- 나타났다. 배양수의 환수간격에 따른 실험에서 환수를 하지 않은 실험구가 rotifer 최고밀도와 내구란 형성은 환수를 한 실험구(매일 환수한 실험구)보다 높게 나타났지만 내구란 생산의 효율적인 측면에서 Chlorella 건조중량당 내구란 형성은 환수를 한 실험구(매일 환수한 실험구)에서 가장 높게 나타났다. 또한 0.
- 그러나 그들의 실험에서는 총 내구란 생산에 있어서 batch 배양과 차이가 없지만 내구란 생산의 효율적인 측면인 Chlorella 건조중량당 내구란 생산은 semi-continuous 배양이 높게 나타났다. 본 실험에서도 Chlorella 건조중량당 내구란 생산은 이들의 연구결과와 일치하였지만 총 내구란 생산은 오히려 batch 배양에서 가장 높게 나타났다. 이것은 batch 배양에서의 rotifer의 최고 밀도가 높아 생산한 내구란의 수가 많았던 것으로 판단된다.
- 6×l06 개를 생산하였다. 본 실험에서도 먹이 종류가 다르지만 같은 용량의 수조에 담수산 rotifer B. calyciflorus의 총 내구란은 51.8~57.9×l06 개로 Balompapueng et al. (1997)의 생산량과 비슷한 결과를 보였다. 이러한 결과로 볼 때 담수산 B.
- 본 연구의 결과를 종합하여 볼 때, 공기를 공급한 batch 배양이 담수산 rotifer, B. calyciflorus의 내구란을 대량생산하는데 효과적인 방법인 것으로 판단된다. 또한 이종의 내구란 대량생산은 해수산 rotifer B.
- 산소와 공기를 공급한 실험구에 있어서 rotifer의 최고밀도와 유성생식률은 차이는 없으나 수정률과 내구란 형성은 공기를 공급한 실험구가 산소를 공급한 실험구보다 높게 나타났다. 배양수의 환수간격에 따른 실험에서 환수를 하지 않은 실험구가 rotifer 최고밀도와 내구란 형성은 환수를 한 실험구(매일 환수한 실험구)보다 높게 나타났지만 내구란 생산의 효율적인 측면에서 Chlorella 건조중량당 내구란 형성은 환수를 한 실험구(매일 환수한 실험구)에서 가장 높게 나타났다.
- (1997)의 생산량과 비슷한 결과를 보였다. 이러한 결과로 볼 때 담수산 B. calyciflorus은 해수산 B. plicatilis와 B. rotundiformis 비슷한 생산량을 보이며 앞으로 0.5 m3 수조 이상에서의 내구란 대량 생산도 가능할 것으로 판단된다.
- 통기 방법에 따른 배양환경을 보면(Fig. 1), 이온화되지 않은 암모니아는 배양 경과일에 따라서 점차적으로 증가하다가 배양 10일째 모든 실험구에서 급격히 증가하는 경향을 보였다. 또한 용존산소는 산소 공급구에서 배양기간 동안 15 ppm이상을 유지하였지만 다른 실험구에서는 배양시간이 경과할수록 감소하였고 배양 12일째 공기 공급구에서 무산소 상태로 나타났으며 공기와 산소 혼합 공급구는 3 ppm 이상을 유지하였다.
- 05). 통기방법에 따른 총 내구란 생산은 공기 공급구에서 18.5×105 개로 산소 공급구의 4.4×105 개보다 약 4 배 정도 높게 나타났으며 Chlorella 건조중량(g)당 내구란 생산은 공기 공급구에서 81.6×103 개로 가장 높게 나타났다(P＜0.05).
- 따라서 근본적인 원인은 모든 통기 배양 실험구에서 유성생식률이 54~59%로 매우 높게 나타난 것이 rotifer 개체 밀도를 높이는데 방해한 것으로 판단된다. 한편, 통기 공급 방법에 따른 내구란 생산을 보면 공기를 공급한 실험구가 산소를 공급한 실험구보다 높게 나타났다. 이러한 원인은 유성생식률에 있어서는 모든 실험구에서 유의적인 차이는 없지만 산소를 많이 공급할수록 수정률이 낮아 용존산소가 수정률에 영향을 미친 것으로 판단된다.
후속연구
- 따라서 본 연구를 종합하여 볼 때 담수산 rotifer B. calyciflorus의 내구란 대량생산을 위한 배양환경은 공기만을 공급해 주고 내구란 생산량 및 경세성을 고려하여 배양수의 환수 간격을 조절해야 할 것으로 판단된다. 또한 담수산 rotifer B.
- calyciflorus의 내구란 대량생산을 위한 배양환경은 공기만을 공급해 주고 내구란 생산량 및 경세성을 고려하여 배양수의 환수 간격을 조절해야 할 것으로 판단된다. 또한 담수산 rotifer B. calyciflorus의 내구란 대량 생산은 해수산 rotifer B. plicatilis와 B. rotundiformis와 비슷한 생산 효율을 보인 것으로 판단되어 먹이생물 및 환경 독성학의 실험 재료로 충분히 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 따라서 본 연구에서는 높은 용존 산소를 유지함으로써 mictic female과 male의 활력을 높여 이들의 수정률을 증가시켜 내구란 생산을 증가시킬 목적으로 산소를 공급하였지만 오히려 이들의 수정률은 공기를 공급한 것보다 낮았다. 이러한 결과는 높은 용존 산소가 오히려 mictic female과 male의 수정률을 낮추는 원인이 된 것으로 사료되며 앞으로 이에 대한 구체적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- calyciflorus의 효율적인 내구란의 생산 측면에서 볼 때 semi-continuous 배양시 매일 배양수 내 rotifer 밀도가 100 개체/ml가 되도록 환수하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 이러한 결과로 볼 때 먹이로 이용되는 Chlorella의 가격과 환수에 필요한 노동력 등의 경제성 평가를 통해 batch와 semi-continuous 중 효과적인 방법을 찾을 필요성이 있을 것으로 판단된다.
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