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문제 정의
- 그러나, 성전화 기법과 자성발생성 기법을 동시에 실현하여 산업화를 위한 연구의 진행은 미비한 수준이며, 우리나라의 환경에 맞는 무지개송어 양식의 양식 산업의 생산성 향상 및 경제성을 높일 수 있는 유전육종학적 연구의 확립은 아직 체계화되어 있지 못한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 양식현장의 사육조건에 맞는 수온에서 생리적인 성전환 기준을 제시하고 자성발생 2배체를 대량으로 유도함 으로서 전 암컷 대량생산의 기초과정을 수행하고자 하였다.
- 본 연구는 전 암컷 무지개송어의 대량생산 방법을 확립하기 위하여 17 alpha-Methyltestosterone (MT) 처리 및 사육 수온에 의한 생리학적 성전환을 실시하여 가짜수컷을 유도하였고, 또한 유전적 우성 형질 복원을 위한 자성발생성 2배체 유도의 최적 조건을 파악하여 유전적으로 우수한 형질의 자성발생성 2배체 가짜수컷을 대량생산하는 방법을 확립하였다.
제안 방법
- MT처리 사료를 공급후 6개월간 일반 배합사료로 공급하면서 사육한 뒤, 각 실험구와 대조구의 생식소를 적출하여 압착법에 의해 성별을 판별하였으며(Fig. 1a, b), 성전환율 결과를 Table 3에 나타내었다. 그 결과 수온 10℃ 대조구의 경우 60% 수컷 비율을 나타내었으나, 적산수온별 실험구는 90～93.
- 9% 생리식염수에 10배 희석하여 엷게 편후 UV (UVB, 10W/G1078, 동성과학사)를 3,600 erg/cm2로 조사하였다. 그 후 성숙된 암컷의 복부를 눌러 배란된 알과 UV 처리된 정액을 첨가하여 수정시켰다. 그 후 일반적인 방법으로 세란 과정을 거쳐 처리하였다.
- 그 후 성숙된 암컷의 복부를 눌러 배란된 알과 UV 처리된 정액을 첨가하여 수정시켰다. 그 후 일반적인 방법으로 세란 과정을 거쳐 처리하였다.
- 또한 시험 기간 중 사료 공급은 합성 웅성호르몬인 17 alpha-methyltestosterone(MT, Tokyo Kasei Co., Japan)이 사료 1 kg당 5 mg 농도로 함유된 사료를 부화 후 먹이붙임 단계에서부터 1일 2회, 82일간 공급하면서 가짜 수컷으로의 성전환을 유도하였다. 웅성호르몬 처리 종료후 시험어를 각 수온대의 적산수온별로 구분하여 배합사료를 공급하여 6개월째 각 실험구와 대조구의 생식소를 적출후 광학현미경으로 압착법(squash method)[5]에 의한 암 · 수컷 성별을 판별하여 성전환율을 산출하였다.
- 무지개송어 가짜수컷 생산을 위한 성전환 처리 시 사육 수온은 10℃ 내외로 적산수온 700℃가 적절한 처리 기간임이 보고되고 있다[5]. 본 연구에서는 강원도 지역 내에 소재하는 무지개송어 종묘생산 양어장의 사육 수온이 13℃임을 감안하여 실내 FRP 원형수조(100 l)에 지하수 10℃와 13℃ 두 구간으로 나누어 각 2,000마리씩 호르몬 사료 공급 후 성장과 성전환율을 조사하였고, 대조구는 같은 조건으로 호르몬이 첨가되지 않은 사료를 공급하였다. 처리 기간은 적산수온이 700℃, 800℃ 및 900℃의 세 구간으로 나누어 적정 처리수온 및 처리 기간을 산정하고자 하였다.
- 정자의 불활성화를 위한 자외선 조사는 Levanduski방법을 사용하였다[16]. 수컷의 복부를 압박하여 정액을 채취하고 0.9% 생리식염수에 10배 희석하여 엷게 편후 UV (UVB, 10W/G1078, 동성과학사)를 3,600 erg/cm2로 조사하였다. 그 후 성숙된 암컷의 복부를 눌러 배란된 알과 UV 처리된 정액을 첨가하여 수정시켰다.
- 웅성호르몬 처리 종료후 시험어를 각 수온대의 적산수온별로 구분하여 배합사료를 공급하여 6개월째 각 실험구와 대조구의 생식소를 적출후 광학현미경으로 압착법(squash method)[5]에 의한 암 · 수컷 성별을 판별하여 성전환율을 산출하였다.
- 자성발생 2배체 무지개송어 생산을 위하여 본 연구에서는 일반 무지개송어 수컷의 정자를 채정하여 자외선을 조사하여 불활성화 시킨 것을 수정에 사용하였다. 불활성화 정자는 운동성만 유지한 체 수정에 관여하였으며, 고온처리를 통한 제2극체방출을 억제하지 않은 대조구은 발생이 진행되지 않는 것으로 관찰되어 본 실험에서 설정한 자외선 조사 농도가 적정하였음을 알 수 있었다.
- 본 연구에서는 강원도 지역 내에 소재하는 무지개송어 종묘생산 양어장의 사육 수온이 13℃임을 감안하여 실내 FRP 원형수조(100 l)에 지하수 10℃와 13℃ 두 구간으로 나누어 각 2,000마리씩 호르몬 사료 공급 후 성장과 성전환율을 조사하였고, 대조구는 같은 조건으로 호르몬이 첨가되지 않은 사료를 공급하였다. 처리 기간은 적산수온이 700℃, 800℃ 및 900℃의 세 구간으로 나누어 적정 처리수온 및 처리 기간을 산정하고자 하였다.
대상 데이터
- 2005년도에는 냉수성어류연구센터와 개인양어장 두 곳에서 실시하였다. 연구센터에서 확보중인 2003년산 친어(♀: 64마리, 수컷: 17마리), G수산(평창 소재)의 2002년산 친어(암컷: 7마리, 수컷: 5마리) 및 S수산(정선 소재)의 2002년산 친어(암컷: 77마리, 수컷: 17마리)를 시험어로 사용하였으며, 본 실험에 사용된 친어들의 특징을 Table 1에 나타내었다.
- 자성발생 2배체 유도를 위한 실험은 2004년 개인 양어장인 O수산 (평창 소재)에서 2000년산 친어(암컷: 29마리, 수컷: 16마리)를 실험에 사용하였다. 2005년도에는 냉수성어류연구센터와 개인양어장 두 곳에서 실시하였다.
데이터처리
- 실험결과에 대한 통계처리는 Student′s t-test와 two-way ANOVA로 유의성 검정을 실시하였다.
이론/모형
-
자외선 조사 및 수정
정자의 불활성화를 위한 자외선 조사는 Levanduski방법을 사용하였다[16]. 수컷의 복부를 압박하여 정액을 채취하고 0.
성능/효과
- 고온처리에 의한 제2극체방출 억제 효과는 수정 15분 후에서는 전량 폐사하였으나, 수정 10분 후 28℃에서 10분간 처리에서 가장 좋은 결과를 나타내었고, 실험에 사용한 난질의 차이에 의하여 생존율이 크게 차이가 나는 것을 알 수 있었다.
- 냉수성어류연구센터와 민간 양어장의 암컷 친어에서 채취된 수정란의 발안율 및 부화율 결과를 Table 5 (2004년 결과) 및 Table 6 (2005년 결과)에 나타내었다. 그 결과 2004년 O수산의 암컷 친어의 채란된 알은 수정 15분 후 28℃ (20분)에서 고온 처리한 실험구는 전량 폐사되었으나, 수정 10분 후 처리한 실험구는 전체 처리한 알의 5.8%, 3,300마리만 부화하였다. 그러나 2005년의 경우에는 G수산과 연구센터의 암컷 친어의 채란된 알은 부화율이 각 9.
- 1a, b), 성전환율 결과를 Table 3에 나타내었다. 그 결과 수온 10℃ 대조구의 경우 60% 수컷 비율을 나타내었으나, 적산수온별 실험구는 90～93.4%로 대조구 보다 높은 수컷 비율을 나타내었다. 그 중 적산수온 800℃에서 성전환 비율이 가장 높게 나타났다.
- 이는 우리나라의 경우 경북 북부 지역 이북의 자연수온 조건에서는 성전환 처리에 수온이 큰 영향을 미치지 않음을 보여주는 것으로 사료된다. 또한 성전환시 사육수온이 5～8℃의 경우[25]와 비교할 시 적산수온을 기준으로 할 때 처리기간이 단축될 수 있는 장점을 가질 것으로 사료되나, 100% 성전환율이 나타나지 않는 점은 충분한 호르몬 사료 섭취를 못함에 따른 호르몬 공급의 부적합성에 있다고 판단할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서 성전환 처리수온에 있어 10～13℃ 범위 내에서는 유의적 차이를 보이지 않았다. 이는 우리나라의 경우 경북 북부 지역 이북의 자연수온 조건에서는 성전환 처리에 수온이 큰 영향을 미치지 않음을 보여주는 것으로 사료된다.
- 본 연구에서도 2005년 자성발생성 2배체 유도에서 살펴보면 G수산의 부화율은 9.4%였고, 연구센터 보유 친어의 부화율은 3.0%로 나타났지만, 난경이 평균 0.498 cm이고, 난중량이 0.099 g인 S수산 수정난으로만 자성발생성 2배체를 유도했을시 61.7%의 높은 부화율을 나타낸 것만 보더라도 알 수 있었다.
- 자성발생 2배체 무지개송어 생산을 위하여 본 연구에서는 일반 무지개송어 수컷의 정자를 채정하여 자외선을 조사하여 불활성화 시킨 것을 수정에 사용하였다. 불활성화 정자는 운동성만 유지한 체 수정에 관여하였으며, 고온처리를 통한 제2극체방출을 억제하지 않은 대조구은 발생이 진행되지 않는 것으로 관찰되어 본 실험에서 설정한 자외선 조사 농도가 적정하였음을 알 수 있었다. 무지개송어를 대상으로 자외선량이 600 ergs/mm2 일때 반수체를 얻을 수 있었으며[21], 은어에서도 1,600～3,200 ergs/mm2 일때 효과적이었음이 보고된바 있다[15,28].
- 성전환 처리 기간 내의 성장에 있어서는 10℃ 실험구과 대조구간 유의적 차이를 나타내지 않았으나, 13℃ 실험구에 있어서는 적산온도가 높아질수록 성장이 높게 나타났다. 이는 MT 처리가 성장을 촉진시킨다는 타 보고[5]와 일치하는 것으로서 향후 호르몬 처리에 따른 직접적 영향인지, 암컷이 수컷으로 성전환된 개체들이 원래 수컷 집단보다 빠르게 성장하는 것인지에 대하여는 향후 연구가 필요하리라 사료된다.
- 성전환 처리 시 대조구와 각 수온대(10℃ 및 13℃)의 적산수온별 실험구 간의 성장 비교를 위하여 전장, 체장 및 무게를 측정한 결과를 Table 2에 나타내었다. 수온 10℃ 실험구에서 성장을 비교한 결과 대조구와 각 적산수온별 실험구간 전장 및 체중의 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 그러나, 수온 13℃실험구에서는 적산수온 900℃에서 타 실험구 보다 전장(p<0.
- 수컷으로 성전환은 수온 10℃를 기준으로 사료 1 kg당 3 mg의 MT를 섞어 첫 먹이 공급기부터 90일동안 공급하여 100% 수컷을 유도하였고[26], 동일방법으로 적산수온 800℃까지 처리하여 100% 수컷을 유도하였으며[7], 또한 수온이 높은 16.5℃의 사육 수온에서 사료 1 kg당 3 mg의 MT를 섞어 적산수온 900℃까지 공급하여(55일) 100%의 성전환율을 보였는데 반해[5], 본 연구의 결과는 국내 양식 산업 현장의 실제 부화 자어 사육수온인 10℃와 13℃의 적산수온 800℃에서 각각 93.4%와 96.7%의 유도율로 다소 낮게 나타났다. 이는 호르몬을 사료에 직접 섞지 않고 흡착방법에 의해 처리한 것에 기인한 것으로 추측된다.
- 062 g였다. 한편 S수산의 친어에서 채란한 알수는 185,000개, 난경 평균 0.498 cm였으며, 난중량은 평균 0.099 g으로 연구센터 및 타 민간 양어장의 친어에서 얻어진 알의 난경 및 난중량 결과 보다 높았다.
후속연구
- 다른 연구 사례에서 보듯 침지법을 개량하여 호르몬 처리기간 중 단시간 내 노출시키거나 사료에 호르몬을 흡착하여 병행 처리함으로서 좋은 결과를 얻은 사례도 많이 보고되고 있다[1,20,22,30]. 본 연구결과가 비록 다른 연구 결과 보다 낮은 유도율을 나타냈으나 이는 양식현장에서 적용할 시 보다 편리한 방법의 일환으로 적용될 수 있으리라 생각된다. 그러나 이러한 생리학적 성전환은 각 종마다 성분화에 따른 호르몬 처리시기, 기간 및 호르몬 종류에 따라 그 처리방법 등이 다양하여 성전환 유도율이 크게 좌우된다[4].
- 성전환 처리 기간 내의 성장에 있어서는 10℃ 실험구과 대조구간 유의적 차이를 나타내지 않았으나, 13℃ 실험구에 있어서는 적산온도가 높아질수록 성장이 높게 나타났다. 이는 MT 처리가 성장을 촉진시킨다는 타 보고[5]와 일치하는 것으로서 향후 호르몬 처리에 따른 직접적 영향인지, 암컷이 수컷으로 성전환된 개체들이 원래 수컷 집단보다 빠르게 성장하는 것인지에 대하여는 향후 연구가 필요하리라 사료된다.
- 그러나 이러한 생리학적 성전환은 각 종마다 성분화에 따른 호르몬 처리시기, 기간 및 호르몬 종류에 따라 그 처리방법 등이 다양하여 성전환 유도율이 크게 좌우된다[4]. 향후 양식 현장에서 수컷으로의 100% 성전환을 유도하기 위해서는 난황기부터 직접 사육수에 침적 하는 것과 사료에 흡착 공급하는 것을 병행하여 100%의 성전환 효과를 나타낸 방법[3]을 수정하여 적용한다면 보다 효과적일 것이라 생각된다.
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