표준생태독성시험법 개발을 위한 한국산 물벼룩의 최적 사육수 선발 Selection of Optimal Culture Media for Developing Standard Ecological Toxicity Test Methods using Korean Freshwater Cladocera원문보기
본 연구의 목적은 대표적인 한국 담수산 물벼룩을 대상으로 농약의 생태영향을 평가하기 위한 표준 시험법을 개발하기 위하여 수행되었다. 국내환경에서의 대표성, 실내사육가능성 및 독성시험에 적합한 크기 등을 고려하여 선발된 4종의 한국산 물벼룩(Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa, Simocephalus vetulus)과 국제표준종인 Daphnia magna를 대상으로 실내사육에 적합한 최적 사육수를 선발하고자 하였다. 국내산 물벼룩은 사육수의 경도가 $80{\sim}100$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$인 hard water와 $40{\sim}48$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$인 soft water 에서 가장 우수한 생육을 보였으나, 우리나라 강물의 경도가 $60.2{\sim}127.2$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$의 범위에 있는 점과 칼슘부족이 동물성플랑크톤 갑각류의 종 번식과 군집구조에 중대한 결정요소인 점을 감안하여 우리나라 물벼룩의 실내사육을 위한 최적 사육수로 경도가 $80{\sim}100$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$인 hard water를 추천하고자 한다.
본 연구의 목적은 대표적인 한국 담수산 물벼룩을 대상으로 농약의 생태영향을 평가하기 위한 표준 시험법을 개발하기 위하여 수행되었다. 국내환경에서의 대표성, 실내사육가능성 및 독성시험에 적합한 크기 등을 고려하여 선발된 4종의 한국산 물벼룩(Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa, Simocephalus vetulus)과 국제표준종인 Daphnia magna를 대상으로 실내사육에 적합한 최적 사육수를 선발하고자 하였다. 국내산 물벼룩은 사육수의 경도가 $80{\sim}100$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$인 hard water와 $40{\sim}48$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$인 soft water 에서 가장 우수한 생육을 보였으나, 우리나라 강물의 경도가 $60.2{\sim}127.2$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$의 범위에 있는 점과 칼슘부족이 동물성플랑크톤 갑각류의 종 번식과 군집구조에 중대한 결정요소인 점을 감안하여 우리나라 물벼룩의 실내사육을 위한 최적 사육수로 경도가 $80{\sim}100$ mg $L^{-1}(CaCO_3)$인 hard water를 추천하고자 한다.
The purpose of the current study was to develop a standard method to assess the ecological effect of pesticides using the representative Korean freshwater cladocerans. The indigenous cladocerans, Daphnia obtusa, Daphnia sp., Moina macrocopa, Simocephalus vetulus and Daphnia magna formally endorsed b...
The purpose of the current study was to develop a standard method to assess the ecological effect of pesticides using the representative Korean freshwater cladocerans. The indigenous cladocerans, Daphnia obtusa, Daphnia sp., Moina macrocopa, Simocephalus vetulus and Daphnia magna formally endorsed by the major international organizations were tested to select optimal culture media in laboratory condition. All of the Korean water flea tested showed good growth and fecundity in the moderately hard water ($CaCO_3$ ranged 80 to 100 mg $L^{-1}$) and soft water ($CaCO_3$ ranged 40 to 48 mg $L^{-1}$). However, considering that the total hardness of fresh water collected from 5 rivers ranged from 60.2 to 127.2 mg $L^{-1}$ ($CaCO_3$) and Ca deficiency could be a major determinant of species success and community structure among crustacean zooplankton, the present study suggests that the optimal water hardness for growing Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa and Simocephalus vetulus is $80{\sim}100$ mg $L^{-1}$ of $CaCO_3$.
The purpose of the current study was to develop a standard method to assess the ecological effect of pesticides using the representative Korean freshwater cladocerans. The indigenous cladocerans, Daphnia obtusa, Daphnia sp., Moina macrocopa, Simocephalus vetulus and Daphnia magna formally endorsed by the major international organizations were tested to select optimal culture media in laboratory condition. All of the Korean water flea tested showed good growth and fecundity in the moderately hard water ($CaCO_3$ ranged 80 to 100 mg $L^{-1}$) and soft water ($CaCO_3$ ranged 40 to 48 mg $L^{-1}$). However, considering that the total hardness of fresh water collected from 5 rivers ranged from 60.2 to 127.2 mg $L^{-1}$ ($CaCO_3$) and Ca deficiency could be a major determinant of species success and community structure among crustacean zooplankton, the present study suggests that the optimal water hardness for growing Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa and Simocephalus vetulus is $80{\sim}100$ mg $L^{-1}$ of $CaCO_3$.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
Daphnia sp., Daphnia obtusa, Moina macrocopa and Simocephalus vetulusfjQ, 1988; 윤, 1995) 에 대한 최적 경도의 사육수를 선발하기 위해 수행되었다.
가설 설정
b)Stillbirth.
b)Swim on carrying.
e)VHW: very hard water.
제안 방법
, 1997) 다른 종에 비해 매우 짧기 때문에 조사기간을 10일로 하였다. 매일 시험 물벼룩의 탈피여부, 출산한 어린 물벼룩의 수, 어미의 치사유무, 이상증상 등을 관찰하였고 출생한 어린 물벼룩은 마리수를 계수한 후 시험수조에서 제외시켰다. 시험 최종일에는 각 물벼룩의 체장을 해부현미경으로 측정하였는데 Villarroel 등(2003)이 조사한 기준에 의거하여 머리의 정수리부분에서부터 꼬리가시의 기저부까지 길이를 조사하였다.
먹이로는 Chlorella vulgaris를 실험실에서 대량배양한 후 농축하여 냉장보관하면서 매일 2.5×l05~5×l05 cells ml-1의 농도로 투여하였는데 어린 개체사육에는 먹이의 농도를 낮게 하고 자랄수록 그 양을 증가시켜 최대성장을 유지하도록 하였다.
시험용기는 125 mL 유리비이커를 사용하였으며, 각 비이커에 100 mL의 사육수를 채우고 나서 태어난 지 24시간이 되지 않은 어린 물벼룩을 1마리씩 투입하였다. 사육수는 일주일에 2번 교체하였으며 시험기간은 USEPA의 D. magna 번식독성시험법에서 제시하는 기간인 21일로 하였으나 M. macrocopa는 평균수명이 26℃±2℃조건에서 11.6일로 (Chu et al., 1997) 다른 종에 비해 매우 짧기 때문에 조사기간을 10일로 하였다. 매일 시험 물벼룩의 탈피여부, 출산한 어린 물벼룩의 수, 어미의 치사유무, 이상증상 등을 관찰하였고 출생한 어린 물벼룩은 마리수를 계수한 후 시험수조에서 제외시켰다.
시험 물벼룩의 최적 사육수를 선정하기 위해 표 1의 방법에 따라 5종의 사육수를 조제하여 24시간 동안 강하게 폭기한 후 사용하였다. 각각의 사육수 조건마다 최소한 10마리 이상의 물벼룩을 사용하였다.
매일 시험 물벼룩의 탈피여부, 출산한 어린 물벼룩의 수, 어미의 치사유무, 이상증상 등을 관찰하였고 출생한 어린 물벼룩은 마리수를 계수한 후 시험수조에서 제외시켰다. 시험 최종일에는 각 물벼룩의 체장을 해부현미경으로 측정하였는데 Villarroel 등(2003)이 조사한 기준에 의거하여 머리의 정수리부분에서부터 꼬리가시의 기저부까지 길이를 조사하였다.
우리나라 강물의 일반적인 경도를 확인하기 위하여 한강, 금강, 낙동강, 영산강, 만경강의 본류지점의 물을 채취하여 실험실내에서 EDTA 적정법을 사용하여 측정하였다(Kim, 2006).
대상 데이터
Daphnia sp., Daphnia obtusa, 모이나물벼룩(Moina macrocopa), 긴눈시모물벼룩(Simocephalus vetulus)으로 모두 조선대학교에서 분양을 받았으며, 국내산 물벼룩의 사육조건과 국제적으로 공인된 시험법과의 비교를 위해 국제표준종인 Daphnia magna를 한국화학연구소에서 분양받아 사용하였다.
강하게 폭기한 후 사용하였다. 각각의 사육수 조건마다 최소한 10마리 이상의 물벼룩을 사용하였다. 시험용기는 125 mL 유리비이커를 사용하였으며, 각 비이커에 100 mL의 사육수를 채우고 나서 태어난 지 24시간이 되지 않은 어린 물벼룩을 1마리씩 투입하였다.
각각의 사육수 조건마다 최소한 10마리 이상의 물벼룩을 사용하였다. 시험용기는 125 mL 유리비이커를 사용하였으며, 각 비이커에 100 mL의 사육수를 채우고 나서 태어난 지 24시간이 되지 않은 어린 물벼룩을 1마리씩 투입하였다. 사육수는 일주일에 2번 교체하였으며 시험기간은 USEPA의 D.
8시간으로 하였다. 실험에 사용할 생후 24시간 이전의 어린 물벼룩을 수확하기 위해 실험 1일전에 어미를 사육하고 있는 용기에 들어있는 어린 물벼룩을 완전히 제거하고 다음날 태어난 물벼룩만을 수집하여 사용하였다.
성능/효과
0마리로 20마리 이상이었다. 10일 후의 체장은 1.7~ 1.9 mm로 경도에 따른 차이가 없었으며 탈피횟수도 5.5~6.3회로 큰 차이가 없었다. Chu 등(1997)이 M.
macrocopa의 생육에 미치는 영향을 보면(표 4) 10일간의 생존율이 VSW의 40%를 제외하면 모두 100%를 나타냈으며 첫 출산까지 걸린 시간은 모든 사육수에서 4일이었다. 10일간의 총출산수는 MHW에서 가장 높은 113마리를 보였고 VSW에서는 53.8마리로 가장 낮은 출산을 보였다. 출산회수는 VHW에서 3.
5마리로 양호하였다. 21일후의 체장은 HW와 MHW에서 2.4, 2.5 mm로 상대적으로 길었으며 탈피회수는 사육수 별 8~10회로 큰 차이가 없었다. VHW에서는 꼬리부위에 조류 등을 달고 유영하는 개체가 있었으며 HW에서는 죽은 새끼가 출산되었다.
결론적으로 국내산 물벼룩은 적당한 hard water와 soft water에서 가장 우수한 생육을 보였으나 그림 1에서 보는 바와 같이 우리나라 강물의 경도가 평균 78.3 mg L-1(CaCO3)이었으며 조사한 모든 강물시료가 60.2-127.2 mg L'tCaCO)의 경도 범위에 있었던 점을 감안하여 우리나라 물벼룩의 실내사육을 위한 최적 사육수로 경도가 80-100 mg L1(CaCO3)인 hard watei를 추천하고자 한다.
Daphnia sp.는 VHW에서 생육이 현저히 저조한 반면 VSW에서는 초기에는 빠른 생육을 보였으나 10일 이후부터는 새끼의 출산수가 낮아지며, 이외의 3종 사육수는 대체로 지속적인 출산을 하여 양호한 생육을 보인 것으로 나타났다. VSW를 제외한 나머지 배양액에서는 죽은 새끼가 출산되었으나 그 수가 많지 않았고 첫배 출산 때 사산을 하는 경우가 대부분으로 이는 일반적으로 첫배에서 나온 어린 물벼룩이 건강하지 못한 경우가 많기 때문이다.
사육수가 M. macrocopa의 생육에 미치는 영향을 보면(표 4) 10일간의 생존율이 VSW의 40%를 제외하면 모두 100%를 나타냈으며 첫 출산까지 걸린 시간은 모든 사육수에서 4일이었다. 10일간의 총출산수는 MHW에서 가장 높은 113마리를 보였고 VSW에서는 53.
사육수의 경도가 S. veft/Zws의 생육에 미치는 영향을 보면(표 5) 21일간의 생존율이 HW와 MHW에서 100%를 보였고 나머지는 모두 80%를 나타냈다. 첫 출산까지 걸린 시간은 모든 사육수에서 9일에서 10일로 비슷하였으나 21일간의 총출산수는 MHW에서 가장 높은 90.
25);">-1(CaCC)3)의 soft water에서는 국내산 물벼룩이 성장과 번식이 대체적으로 저해됨을 보여주고 있어 사육수의 경도가 국내산 물벼룩의 생장 및 생존에 매우 중요한 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 수질 경도의 저하에 따라 체형이 큰 수서무척추동물인 갑각류(crustaceans)에서 작은 윤중류(rotifers)로 동물성 플랑크톤의 군집구조가 전환되며 이는 갑각류의 칼슘부족과 관련이 있다(Hessen et al., 2000)고 하였으나, 본 연구의 결과에서는 경도를 결정하는 주요 이온인 칼슘과 마그네슘이 과량으로 들어간 고도의 경도수에서도 국내산 물벼룩의 성장과 번식이 저해됨을 확인할 수 있었다.
이상의 결과를 종합하면 가장 높은 경도수인 280~320 mg L-1(CaCO3)의 hard water와 가장 낮은 경도수인 10~13 mg L-1(CaCC)3)의 soft water에서는 국내산 물벼룩이 성장과 번식이 대체적으로 저해됨을 보여주고 있어 사육수의 경도가 국내산 물벼룩의 생장 및 생존에 매우 중요한 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 수질 경도의 저하에 따라 체형이 큰 수서무척추동물인 갑각류(crustaceans)에서 작은 윤중류(rotifers)로 동물성 플랑크톤의 군집구조가 전환되며 이는 갑각류의 칼슘부족과 관련이 있다(Hessen et al.
veft/Zws의 생육에 미치는 영향을 보면(표 5) 21일간의 생존율이 HW와 MHW에서 100%를 보였고 나머지는 모두 80%를 나타냈다. 첫 출산까지 걸린 시간은 모든 사육수에서 9일에서 10일로 비슷하였으나 21일간의 총출산수는 MHW에서 가장 높은 90.7마리를 보였고 VHW에서는 5.3마리로 가장 낮은 출산을 보였다. 출산회수는 MHW에서 6.
의 생육에 미치는 영향을 보면(표 2) 21일간의 생존율이 HW에서는 75%를 보였으나 나머지 4종의 사육수에서는 100%의 생존율을 나타내었다. 첫 출산소요일은 VHW에서는 10일이 걸렸으나 다른 사육수에서는 7.0~8.8 일이 걸려 약간 빨라지는 경향을 보였다. 21일간의 출산수는 VHW에서는 49.
표 6에서와 같이 국제적으로 통용되는 표준종인 D. magna의 생육에 미치는 사육수의 경도 영향을 조사한 결과를 보면 출산수 및 출산횟수에서 가장 양호한 결과를 보인 hard water가 D. magna의 사육수로 적합한 것으로 조사되어 미국 EPA의 D. magna의 독성시험법에서 제시하는 사육수 기준과 일치하였다.
후속연구
본 연구의 결과와 함께 기존에 발표된 한국산 물벼룩의 최적 먹이조건과 온도조건에 관한 연구의 결과(김 등, 2004; 김 등, 2005)를 적용한다면 국내산 물벼룩의 생태독성실험을 위한 안정적인 실내사육법이 될 것으로 기대된다.
참고문헌 (16)
Baer, K. N. and C. E. Goulden (1998) Evaluation of a high-hardness COMBO medium and frozen algae for Daphnia magna. Ecotox. Environ. Safe 39:201-206
Chu, K. H., C. K. Wong and K. C. Chiu (1997) Effects of the insect growth regulator (S)-methoprene on survival and reproduction of the freshwater c1adoceran Moina macrocopa. Environtal Pollution 96: 173-178
Elendt, B. P. and W. R. Bias (1990) Trace nutrient deficiency in Daphnia magna cultured in standard medium for toxicity testing : Effects of the optimization of culture conditions on life history parameters of D. magna. Water Res. 24: 1157 -1167
Villarroel M. J., E. Sancho, M. D. Ferrando and E. Andreu (2003) Acute, chronic and sublethal effect of the herbicide propanil on Daphnia magna. Chemosphere 53:857 -864
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.