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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 감태 자연자원의 보호와 효율적 인 이용을 위한 양식의 기초로서 감태 암수 배우체의 분리 배양 및 생장과 성숙 조건을 파악하여 안정적인 유리배우체의 확보와 대량배양조건을 확립하는 것을 목적으로 하였다.
- 본 연구는 감태 암수배우체의 분리배양시 유리 배우체의 생장 및 성숙 유도를 위한 최적배양 조건을 구명하고 이를 이용한 인공채묘기법을 개발하여 대량 양식에 이용할 수 있는 기초자료로 사용하고자 하였다. 이러한 감태 유리 배우체의 증식 및 성숙 유도를 위한 배양조건의 구명은 인공채묘기법의 개발과 대량 양식 가능성을 크게 높여 해조 양식 대상 종을 다양화하고, 해중림 조성을 위한 다년생 해조류의 대상종 확대에 크게 기여할 것으로 판단된다.
제안 방법
- 1C)는 방줄 즉시 기물에 부작하여 구형으로 작생하였다. 10℃, 20"mol・iTf2.疽 및 14:10h(L:D)광주기 조건에서 배양 3일후 각각 암배우체 (Fig. ID) 또는 수배우체 (Fig. IE)로 생장하였다. 각각의 암수 배우체는 통기 조건하에서 약 30일이 경과되면 Fig.
- 1과 같이 유주자액을 차례로 분주하여 밀도를 낮추었다. 4-5일 후 배우체가 암수로 구별되면 도립현미경 (Axio Observer Al, Carl zeiss, Germany)하에서 각각 암배우체와 수배우체로 구분하여 별도의 직경 5 cm의 멸균된 Petri dish에 수용하여 PESI 배 양액 (Tatewaki, 1966) 20 mL를 넣 어 배 양하면서 배 양액은 2-3 일 간격으로 환수하였다. 암수 배우체의 생장에 따라 배양 용기를 250 mL로 옮겨 주고 PESI 배지를 첨가하여 각각의 암수배우체 덩어리가 직경 5 mm 크기에 도달할 때까지 50-60 일간 배양하였다.
- 조도의 측정은 LI-1400 (LI-COR, USA)으로 하였고, 조도 구간의 조정은 중성필터 (Lee Filter) ND 209, 210, 211호를 사용하여 조절하였다. 길이생장은 호모게나이저 로 분쇄 후 절단된 배우체는 분지가 없는 상태의 것을 선별해 측정하였으며 PESI 배지는 7일마다 교환해 주었다. 유리배우체의 상대생 장율 (RGR)은 Serisawa et al.
- 1 g-fresh wt.를 멸균해수 100mL와 함께 250mL 비이커에 넣고 각각 호모게 나이 저 (DI 25 basic, GMBH & Co., Germany)의 회 전속도 (8, 000, 9, 500, 13, 500, 20, 500 및 24, 000 rpm) 구간별로 60초간 세단한 후 15℃와 20〃mol, m'・s-‘의 조건에서 12 multi wellplate# 사용하여 20일간 정치배양한 후 배우체의 길이 생장과 세포 수를 도립현미경 하에서 측정하였다. 세단된 배우체의 크기 그룹별 길이 및 세포수의 생장은 배양 개시시의 배우체 평균 길이 및 평균 세포수를 배양종료시의 그것과 비교하여구하였다.
- 암수배우체를 각각 수용하였다. 배양조건은 4개 온도 구간 (5, 10, 15, 20℃)과 4개 조도구간 (5, 10, 20, 40//mol-m*2-广) 및 3개 광주기 구간 [10:14, 12:12, 14:10h (L:D)]으로 설정하여 Multi room incubator (DS-14MCLP)를 이용하여, 배우체의 길이생장 및 성숙 여부를 도립현미경으로 관찰하였다. 조도의 측정은 LI-1400 (LI-COR, USA)으로 하였고, 조도 구간의 조정은 중성필터 (Lee Filter) ND 209, 210, 211호를 사용하여 조절하였다.
- , Germany)의 회 전속도 (8, 000, 9, 500, 13, 500, 20, 500 및 24, 000 rpm) 구간별로 60초간 세단한 후 15℃와 20〃mol, m'・s-‘의 조건에서 12 multi wellplate# 사용하여 20일간 정치배양한 후 배우체의 길이 생장과 세포 수를 도립현미경 하에서 측정하였다. 세단된 배우체의 크기 그룹별 길이 및 세포수의 생장은 배양 개시시의 배우체 평균 길이 및 평균 세포수를 배양종료시의 그것과 비교하여구하였다.
- 길이생장은 호모게나이저 로 분쇄 후 절단된 배우체는 분지가 없는 상태의 것을 선별해 측정하였으며 PESI 배지는 7일마다 교환해 주었다. 유리배우체의 상대생 장율 (RGR)은 Serisawa et al. (2002)의 방법을 응용하여 아래와 같은 식으로 구하였다.
- 유리배우체의 세단 후 유리배우체 단편의 생장 및 성숙 유도에 유리한 최적 환경조건을 파악하기 위해 덩어리로 자란 암수 유리배우체를 각각 호모게나이저로 재생장이 가장 좋았던 세단 조건인 8, 000 rpm의 속도로 1분간 분쇄하여, 12 multi well-plate에 PESI 배지 1 mL를 채우고 한 well당 1개씩의 암수배우체를 각각 수용하였다. 배양조건은 4개 온도 구간 (5, 10, 15, 20℃)과 4개 조도구간 (5, 10, 20, 40//mol-m*2-广) 및 3개 광주기 구간 [10:14, 12:12, 14:10h (L:D)]으로 설정하여 Multi room incubator (DS-14MCLP)를 이용하여, 배우체의 길이생장 및 성숙 여부를 도립현미경으로 관찰하였다.
- 배양조건은 4개 온도 구간 (5, 10, 15, 20℃)과 4개 조도구간 (5, 10, 20, 40//mol-m*2-广) 및 3개 광주기 구간 [10:14, 12:12, 14:10h (L:D)]으로 설정하여 Multi room incubator (DS-14MCLP)를 이용하여, 배우체의 길이생장 및 성숙 여부를 도립현미경으로 관찰하였다. 조도의 측정은 LI-1400 (LI-COR, USA)으로 하였고, 조도 구간의 조정은 중성필터 (Lee Filter) ND 209, 210, 211호를 사용하여 조절하였다. 길이생장은 호모게나이저 로 분쇄 후 절단된 배우체는 분지가 없는 상태의 것을 선별해 측정하였으며 PESI 배지는 7일마다 교환해 주었다.
- 채취하였다. 채취된 성숙 모조는 Ice box에 넣어 즉시 실험실로 운반한 뒤, 자낭반 부분을 절취하여 멸균 해수로 수 회 세척한 후 멸균해수를 200 mL 채운 500 mL 용량의 비 이커에 자낭반 조각을 넣고, Incubator (EYELA MTI-202B, Japan)을 이용하여 10℃, 20emol-m'2-s'1 및 10:14 h (L:D) 조건에서 4시간 동안 유주자 방출을 유도하였다. 방출된 유주자액 0.
- 1F-G와 같이 배우체는 덩어리로 증식되었다. 호모게나이저를 이용하여 절단된 암수 배우체의 절편 (Fig. 1H-I)은 정치배양 40일후 Fig. 1J-K와 같이 각각 배우체 덩어리로 증식하였다. 이들 배우체 덩어리를 다시 세단하여 성숙을 유도한 결과 Fig.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 성숙 모조는 2007년 11월에 국립수산과학원 해조류연구센터에서 양식 실험중인 전남 완도군 약산면의 시험 어장에서 채취하였다. 채취된 성숙 모조는 Ice box에 넣어 즉시 실험실로 운반한 뒤, 자낭반 부분을 절취하여 멸균 해수로 수 회 세척한 후 멸균해수를 200 mL 채운 500 mL 용량의 비 이커에 자낭반 조각을 넣고, Incubator (EYELA MTI-202B, Japan)을 이용하여 10℃, 20emol-m'2-s'1 및 10:14 h (L:D) 조건에서 4시간 동안 유주자 방출을 유도하였다.
데이터처리
- 실내배양실험에서 얻어진 배우체 단편의 생장율에 대한온도, 조도 및 광주기 조건에 대한 각각의 유의성 분석은 분산분석법 (one-way ANOVA)을 이용하여 실시하였으며 (Zar, 1984), 통계프로그램은 SPSS ver. 8.0과 SYSTAT ver. 9.0을 이용하여 0.05 수준에서 이루어졌다. 생장율 데이터는 통계분석 이 전에 arcsine transformation하였다 (Parker, 1979).
성능/효과
- 온도와 10“molfi'.广 이하의 낮은 조도 및 12:12h (L:D) 또는 10:14h (L:D) 조건에서 성숙은 억제되는 반면 영양 생장은 우세하며, 15-20℃, 20"mol・m-2.疽 이상 및 14:10 h (L:D) 조건에서는 배양 10일 이내에 성숙에 도달함을 알 수 있었다. 수배우체의 생장 및 성숙은 암배우체 보다 높은 온도인 15-20℃와 20zzmol・m-2.
- 암배우체의 온도조건별 길이생장은 배양 10일 이후부터 15℃ 조건에서 빠르게 길이생장이 증가하기 시작하여 20일 후 최대 34L6±62."m로 타 온도 구간에 비하여 가장 높았다 (Fig. 3A). 조도구간별로는 배양 10일 이후부터 5와 조건에 비하여 20“mol, m%s' 이상의 조도구간에서 암배우체의 길이생장이 빠르게 증가하였다 (Fig.
- 4B). 광주기 구간별로는 14:10 h (L:D) 조건에서 길이생장이 가장 빠르게 증가하여 371.0±37.1“m로 최대치를 보였으며, 12:12 와 10:14h (L:D) 조건에서는 253.0-304.2로 .길이 생장이 저조하였다 (Fig.
- 유도를 위한 적정 배양조건의 구명이 중요하다. 본 연구 결과 감태 배우체의 성숙에 대한 온도, 조도와 광주기의 영향은 암수 배우체에서 각각 차이를 나타내었다. 암배우체의 경우 15℃, 20//mol-m'2-s'1, 14:10h (L:D)에서 배양 10일 경과 후 성숙개체가 관찰되었고, 5-10℃ 구간에서는 배양 10일이 경과하여도 성숙하지 않았다(Table 1).
- , 1996). 본 연구 결과에서는 감태 암수배우체의 분리 배양을 통하여 성숙은 억제되고 지속적으로 재생이 이루어지는 조건과, 성숙이 유도되는 조건은 암수배우체별로 차이를 보였다. 일반적으로 대형 갈조류는 암수배우체를 분리하지 않고 동일 조건에서 함께 배양할 경우 수배우체가 암배우체보다 약 3-5 일 정도 빨리 성숙하는 경향이 있는데, 이는 암배우체로부터 분비되는 성 유인물질이 수배우체 조정기의 선단부 세포벽을 분해시켜 (Maier, 1982), 정자가 세포벽 밖으로 헤엄쳐 나오게 하여 수정을 용이하게 하기 위한 하나의 생식 촉진 전략으로보여진다.
- 본 연구의 결과로 볼 때 감태 암배우체는 10℃ 이하의 낮은 온도와 10“molfi';.广 이하의 낮은 조도 및 12:12h (L:D) 또는 10:14h (L:D) 조건에서 성숙은 억제되는 반면 영양 생장은 우세하며, 15-20℃, 20"mol・m-2.
- 수배우체의 온도조건별 생장은 배양 15일후부터 15℃ 조건에서 빠르게 길이생장이 증가하기 시작하여 배양 20일 후 최대 371.0±37.1“m로 타 온도 조건에 비하여 가장 높았으며, 5 ℃ 에서 길이 생 장이 가장 저조하였다 (Fig. 4A). 조도 구간별로는 20“mol・n『.
- 유리배우체의 단편 크기별 길이생장은 Fig. 2A와 같이 배양 개시시 유리배우체의 세단 크기가 가장 작았던 173.6±93.6 조건에서 배양 20일후 485.1±112.6“m로 증가하여 생장율이 5.1±0.6% day』로 가장 높았다. 유리배우체의 배양개시시 세단 크기가 클수록 생장율은 2.
- 6% day"로 가장 높았다. 유리배우체의 배양 개시시 세포수가 많을수록 생 장율은 4.5~-0.1% day'로 감소하는 경향을 나타내었다.
- 유리배우체의 세단은 단편의 크기가 작을수록 그리고 세포 수가 적을수록 길이생장이나 세포수의 증가측면에서 생장율이 높게 나타나는 경향을 보였는데 (Fig. 2), 이는 김의 경우 유리 사상체를 패각에 잠입시키기 위해 인위적으로 5-10“m 크기로 세단하여 배양 또는 패각에 잠입을 시키는 것이 보다 효과적이라는 것을 고려한다면, 감태의 유리배우체 역시 단편의 크기가 작을수록 빠른 재생을 보이므로 대량증식에 적합한 특징을 가지고 있다고 할 것이다.
후속연구
- 일반적으로 대형 갈조류는 암수배우체를 분리하지 않고 동일 조건에서 함께 배양할 경우 수배우체가 암배우체보다 약 3-5 일 정도 빨리 성숙하는 경향이 있는데, 이는 암배우체로부터 분비되는 성 유인물질이 수배우체 조정기의 선단부 세포벽을 분해시켜 (Maier, 1982), 정자가 세포벽 밖으로 헤엄쳐 나오게 하여 수정을 용이하게 하기 위한 하나의 생식 촉진 전략으로보여진다. 그러나 암수배우체를 분리 배양한 결과 온도, 조도 및 광주기 조건별로 암수배우체가 성숙에 도달하는 시간에서 차이를 나타낸 것은, 향후 암수배우체의 성숙유도에 대한 적산온도, 조도 및 광주기의 단독 또는 복합적 영향에 대한 정량적인 연구를 통해 그 원인을 보다 상세히 구명할 수 있을 것으로 판단된다.
- 사용하고자 하였다. 이러한 감태 유리 배우체의 증식 및 성숙 유도를 위한 배양조건의 구명은 인공채묘기법의 개발과 대량 양식 가능성을 크게 높여 해조 양식 대상 종을 다양화하고, 해중림 조성을 위한 다년생 해조류의 대상종 확대에 크게 기여할 것으로 판단된다.
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