쇠미역사촌과 미역 포자체의 배양 및 야외 개체군의 생장 비교 Comparison on the Growth of Costaria costata and Undaria pinnatifida Sporophytes in Culture and Their Field Populations원문보기
The effects of temperature, light, and salinity on the growth of Costaria costata and Undaria pinnatifida juveniles were examined in laboratory cultures. In a cultivation farm, the monthly yield and density were also investigated between December and April for C. costata and between December and Mar...
The effects of temperature, light, and salinity on the growth of Costaria costata and Undaria pinnatifida juveniles were examined in laboratory cultures. In a cultivation farm, the monthly yield and density were also investigated between December and April for C. costata and between December and March in 2007 and 2008 for U. pinnatifida. The relative growth rates (RGRs) were greater at $20{\sim}60\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$ than at low ($0{\sim}10\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$) and high ($100{\sim}180\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$) irradiance levels. The optimal growth conditions for the two species were $17^{\circ}C$, 35 psu, $60\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$, and a daylength of 12 h, indicating that C. costata and U. pinnatifida have very similar growth responses to temperature, light, and salinity. However, the growth responses of the two species to various environmental factors were different; C. costata grew faster than U. pinnatifida but the latter species grew well at low salinity. The monthly yield of C. costata and U. pinnatifida increased steadily over the study period, and it was maximal in March for both species, but the yield of U. pinnatifida was greater than that of C. costata.
The effects of temperature, light, and salinity on the growth of Costaria costata and Undaria pinnatifida juveniles were examined in laboratory cultures. In a cultivation farm, the monthly yield and density were also investigated between December and April for C. costata and between December and March in 2007 and 2008 for U. pinnatifida. The relative growth rates (RGRs) were greater at $20{\sim}60\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$ than at low ($0{\sim}10\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$) and high ($100{\sim}180\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$) irradiance levels. The optimal growth conditions for the two species were $17^{\circ}C$, 35 psu, $60\;{\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$, and a daylength of 12 h, indicating that C. costata and U. pinnatifida have very similar growth responses to temperature, light, and salinity. However, the growth responses of the two species to various environmental factors were different; C. costata grew faster than U. pinnatifida but the latter species grew well at low salinity. The monthly yield of C. costata and U. pinnatifida increased steadily over the study period, and it was maximal in March for both species, but the yield of U. pinnatifida was greater than that of C. costata.
쇠미역사촌의 포자체는 이회진 근해의 양식장에서 2007년 12월부터 2008년 4월까지 그리고 미역은 동일한 양식장에서 2007년 12월부터 2008년 3월까지 월별로 개체별 길이와 무게 그리고 밀도 및 생산량을 측정하였다. 두 종에 대해 각각 친승줄 3개를 무작위로 선택하여 10 cm 내에 부착한 모든 개체의 기부를 칼로 채집하여 각기 다른 플라스틱 봉투에 넣어 실험실로 운반하였다. 실험실에서 친승줄 (10 cm)별 개체수, 밀도, 생물량을 측정하고 개체별 엽장을 측정하였다.
조도별 (0, 2, 10, 60, 100, 180 μmol photons m-2s-1)로 반복구 3개를 두었으며 12℃와 17℃로 세팅된 배양기에서 16일간 배양하였다. 배양기의 일장은 12 h로 동일하게 유지하였으며 규조류의 생장을 억제하기 위하여 산화게르마늄 (5 mgℓ-1)이 첨가된 배양액 (Shea and Chopin, 2007)을 사용하였으며 배양액은 4일 간격으로 교환하였다.
미역과 쇠미역사촌의 야외양성은 국내에서 보편적으로 사용되는 수평연승식 방법 (Kang and Koh, 1977)으로 시설하였다. 본 양성은 길이 10 cm인 씨줄을 친승줄에 10 cm 간격으로 끼워 넣고, 부이 (buoy)를 부착하여 수심 약 1 m에서 생장하도록 시설하였다. 쇠미역사촌의 포자체는 이회진 근해의 양식장에서 2007년 12월부터 2008년 4월까지 그리고 미역은 동일한 양식장에서 2007년 12월부터 2008년 3월까지 월별로 개체별 길이와 무게 그리고 밀도 및 생산량을 측정하였다.
본 양성은 길이 10 cm인 씨줄을 친승줄에 10 cm 간격으로 끼워 넣고, 부이 (buoy)를 부착하여 수심 약 1 m에서 생장하도록 시설하였다. 쇠미역사촌의 포자체는 이회진 근해의 양식장에서 2007년 12월부터 2008년 4월까지 그리고 미역은 동일한 양식장에서 2007년 12월부터 2008년 3월까지 월별로 개체별 길이와 무게 그리고 밀도 및 생산량을 측정하였다. 두 종에 대해 각각 친승줄 3개를 무작위로 선택하여 10 cm 내에 부착한 모든 개체의 기부를 칼로 채집하여 각기 다른 플라스틱 봉투에 넣어 실험실로 운반하였다.
두 종에 대해 각각 친승줄 3개를 무작위로 선택하여 10 cm 내에 부착한 모든 개체의 기부를 칼로 채집하여 각기 다른 플라스틱 봉투에 넣어 실험실로 운반하였다. 실험실에서 친승줄 (10 cm)별 개체수, 밀도, 생물량을 측정하고 개체별 엽장을 측정하였다. 친승줄의 생물량을 단위면적당 (g cm -1 rope) 수확량으로 계산하였으며 이때 개체별 습중량은 엽체 표면의 수분과 뻘 등을 종이타월로 제거한 후 0.
온도와 조도에 대한 포자체 유엽의 생장반응은 다양한 온도 (12, 17, 22, 27℃)와 위의 실험에서 최대생장과 상대적으로 빠른 생장을 보인 2개의 조도 (20, 60 μmol photons m-2s-1)의 조합으로 실시되었으며, 이때 일장 (12 h)과 염분 (35 psu)은 동일하였다.
고조도 (100, 180 μmol photons m-2s-1)는 형광등과 배양용기의 간격을 조절하여 만들었으며, 디지털조도계 (DX-200)로 조도를 측정하였다. 유엽의 50% 이상이 탈색된 조체는 사멸한것으로 판정하였고 생장은 기부 (holdfast)와 줄기 (stipe)를 제외한 엽장의 길이로 측정하였으며 상대생장률을 엽장의 변화로 계산하였다 (Rueness and Tananger, 1984).
일장과 염분에 대한 포자체 유엽의 생장반응은 다양한 일장 (8, 12, 16, 24 h)과 염분 (5, 15, 25, 35 psu)의 조합으로 실시되었으며, 온도 (17℃)와 광량 (60 μmol photons m-2s-1)은 일정하게 유지하였다. 저염분 실험구는 멸균해수에 증류수를 첨가하여 염분계 (Atago, S/Mill-E)로 염분 농도를 측정한 후 배양액을 만들어 사용하였다.
실험실에서 친승줄 (10 cm)별 개체수, 밀도, 생물량을 측정하고 개체별 엽장을 측정하였다. 친승줄의 생물량을 단위면적당 (g cm -1 rope) 수확량으로 계산하였으며 이때 개체별 습중량은 엽체 표면의 수분과 뻘 등을 종이타월로 제거한 후 0.001 g 단위까지 전자저울로 측정하였다. 양식장 주변의 수온과 염분에 대한 자료는 한국해양자료센터의 해양관측자료 (KODC, www.
대상 데이터
실험에 사용된 조도의 경우, 암조건은 알루미늄호일로 페트리디쉬를 감싸 만들었으며, 2~60 μmol photons m-2s-1의 조도는 배양용기를 덮는 검은색 망의 수를 달리하여 만들었다.
001 g 단위까지 전자저울로 측정하였다. 양식장 주변의 수온과 염분에 대한 자료는 한국해양자료센터의 해양관측자료 (KODC, www.kodc.nfrdi.re.kr)를 이용하였고, 관측지점은 장흥과 인접한 지역인 완도 청산지역의 자료를 사용하였다. 연구기간 (2007년 12월-2008년 4월)의 평균수온은 9.
전남 장흥군 이회진항 (34° 28' N, 126° 58' E) 인근에 위치한 양식장에서 2007년 11월에 가이식한 후 30일이 경과한 쇠미역 사촌의 유엽 (4.8~5.9 mm)과 40일이 경과한 미역의 유엽 (5.8~9.5 mm)을 현장에서 해수와 함께 플라스틱 샘플병에 넣어 실험실로 운반한 후, 착생된 동․식물 플랑크톤 과 미세조류를 여과 및 멸균해수를 사용하여 붓으로 수회 세척하여 제거하였다.
포자체 유엽의 생장에 미치는 온도와 조도의 영향, 특히 최적 생장조도를 파악하기 위하여, PESI배양액 (Tatewaki 1966) 30 ml과 유엽 5개를 넣은 페트리디쉬 (Ø 9 cm)를 42개 준비하였다.
데이터처리
쇠미역사촌과 미역 포자체의 온도-조도와 일장-염분에 관한 상대생장률의 유의차 검정은 One-way와 Two-way ANOVA 를 사용하였다. 미역 포자체 유엽의 생장에 온도와 조도가 미치는 영향의 결과와 3가지 온도 (12, 17, 22℃)와 조도가 미역 유엽의 생장에 미치는 영향의 결과에 관한 자료는 변환 (Log transformation)한 후에 ANOVA test를 실시하였으나 유엽의 사멸로 인해 저조도 (0, 2μmol photons m-2s-1) 조건과 온도-조도실험에서 27℃, 그리고 염분과 일장실험에서 5, 15 psu의 조건은 통계분석에서 제외하였다.
자료에 대한 Homogeneity of variance는 Levene's test로 하였고, 평균에 대해 유의차가 발견되면, Tukey's 사후 검정 방법을 사용하였다 (Sokal and Rohlf, 1995).
이론/모형
미역과 쇠미역사촌의 야외양성은 국내에서 보편적으로 사용되는 수평연승식 방법 (Kang and Koh, 1977)으로 시설하였다. 본 양성은 길이 10 cm인 씨줄을 친승줄에 10 cm 간격으로 끼워 넣고, 부이 (buoy)를 부착하여 수심 약 1 m에서 생장하도록 시설하였다.
성능/효과
17℃에서 16일 동안 배양한 쇠미역사촌의 생장률은 1.09~3.51% day-1였고, 미역은 0.36~2.20% day-1로 두 종은 모두 60μmol photons m -2s-1에서 최대생장을 보였고 쇠미역사촌이 미역에 비해 생장이 빠른 것으로 확인되었다 (Fig. 1B).
쇠미역사촌과 미역 유엽의 생장은 모두 12 h에서 최대였으며, 쇠미역사촌이 미역에 비해 높은 생장률을 보였다. 그리고 쇠미역사촌은 단일조건 (8 h)에 비해 장일조건 (12, 16, 24 h)에서 빠른 생장을 보였으나, 미역은 24 h의 연속광에서 최저 생장을 보였다. 쇠미역사촌은 미역에 비해 모든 일장 (8, 12, 16, 24 h)에서 빠른 생장을 보였으며 두 종은 모두 일장에 관계없이 35 psu의 염분에서 최대생장을 보였다.
59 %day-1로 느린 생장을 보였으나, 25와 35 psu에서는 쇠미역사촌이 오히려 높은 생장을 보였다. 따라서 저염분에 대한 내성은 미역이 쇠미역사촌에 비해 높았으나, 고농도 (25, 35 psu)에서의 생장은 역으로 쇠미역사촌이 빠르게 나타났다. 쇠미역사촌이 미역에 비해 포자체의 유엽단계에서 빠른 생장을 보였으나, 야외양성실험에서 쇠미역사촌의 생산량은 양식줄 1 cm에서 122~201 g이었고 미역은 약 1 kg의 생산량을 보여 단위 면적당 미역의 생산량은 5-8배 높은 것으로 나타났다.
또한, Fig. 2의 다양한 온도 실험 (12, 17, 22, 27℃)에서 2종 모두 27℃에서 사망하였지만, 22℃의 60μmol photons m -2s-1에서 쇠미역사촌은 2.28 %day-1로 최대생장 (3.49 %day-1 , 배양조건 17℃, 60 μmol photons m-2s-1)에비해 여전히 높은 생장 (1.5배 감소)을 보였으나, 미역은 최대 생장 (2.64 %day-1)에 비해 6.3배 감소한 생장 (0.42 %day-1)을 보여 고온에 대한 내성이 쇠미역사촌에 비해 낮았다.
또한, 두 종의 포자체 유엽은 종별로 조도에 대한 생장반응이 다르다는 것을 확인할 수 있었다 (F5,24=2.89, P<0.05).
또한, 미역 유엽의 생장은 조도-온도의 상호작용에 의해 영향을 받는 것으로 확인되었다 (F2,12=10.26, P0.05).
쇠미역사촌과 미역 유엽의 온도-조도의 생장 실험에서 두 종은 12℃에 비해 17℃에서 높은 생장을 보였으며, 60 μmol photons m -2s-1에서 최대 생장이 일어나는 것으로 확인되었다. 또한, 유엽단계에서 쇠미역사촌은 미역에 비해 12℃와 17℃의 모든 조도에서 높은 생장률을 보였다 (Fig. 1).
미역과 쇠미역사촌의 온도-조도에 대한 생장반응은 매우 유사한 경향을 보였으나, 다양한 온도-조도실험에서 쇠미역 사촌은 미역에 비해 생장이 빠른 것을 확인하였다. 비록 생활사 단계와 배양조건은 각기 다르지만, 다시마목에 속하는 종들의 포자체 생장률을 보면 (Table 1), 감태 (Ecklonia cava)의 유엽 (줄기길이, <5 cm)은 1.
미역의 생장은 염분에 따라 다르게 나타났으며 (F1,16=47.42, P<0.001), 일장도 생장에 영향을 미치는 것으로 확인되었으며 (F1,16=47.42, P<0.001), 또한 염분과 일장의 상호작용이 존재하였다 (F3,16=4.24, P<0.05).
42 %day-1)을 보여 고온에 대한 내성이 쇠미역사촌에 비해 낮았다. 반면에 염분의 농도에 대한 2종의 생장을 비교해 보면 (Fig. 3), 2종은 5 psu에서 모두 사멸하였고 15 psu에서는 미역의 유엽만이단일조건 (8 h, 12 h)에서 0.25와 0.59 %day-1로 느린 생장을 보였으나, 25와 35 psu에서는 쇠미역사촌이 오히려 높은 생장을 보였다. 따라서 저염분에 대한 내성은 미역이 쇠미역사촌에 비해 높았으나, 고농도 (25, 35 psu)에서의 생장은 역으로 쇠미역사촌이 빠르게 나타났다.
배양 12일 후, 쇠미역사촌은 암조건과 2 μmol photons m -2s-1에서 표면적의 25%가 탈색하였고, 미역은 표면적의 50% 이상이 탈색되어 쇠미역사촌이 미역에 비해 포자체의 유엽단계에서 저조도에 대한 내성이 강한 것으로 확인되었다.
배양 16일 후, 12℃에서 쇠미역사촌은 다양한 조도에서 5.67~7.87 mm (상대생장률, 0.66~2.62% day-1), 미역은 7.53~11.47 mm (0.40~2.10% day-1)였고, 두 종의 모두 60 μmol photons m -2s-1에서 최대생장을 보였으며, 쇠미역사촌의 생장률이 미역에 비해 약간 높았다 (Fig. 1A).
본 연구에서 쇠미역사촌과 미역 포자체 유엽의 최적생장온도 및 조도는 17℃와 60 μmol photons m-2s-1로서두 종의 온도 및 조도에 대한 생리적 반응은 매우 유사한 것으로 확인되었다.
03 %day-1로 매우 낮은 생장률을 보였다. 본 연구에서 쇠미역사촌과 미역의 생장률은 각각 3.52 %day-1 와 3.14 %day-1로서 생활사와 실험조건을 고려하더라도 다시마목의 다른 종에 비해 빠른 생장을 보이는 것으로 나타났다.
)를 가지는 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 야외양성을 위해 씨줄을 관리할 때 두 종은 유엽단계에서 동일한 수온 및 조도 조건에서 관리가 가능함을 확인하였다. 하지만, 동일한 실내조건에서 2종의 씨줄을 관리한 현재까지의 방법 (Sohn, 2004)이 옳은지를 확인하기 위해서는 현미경적인 배우체 단계에서의 온도와 조도에 대한 두 종의 생장반응을 확인하여야 할 것이다.
쇠미역사촌과 미역 유엽의 생장은 모두 12 h에서 최대였으며, 쇠미역사촌이 미역에 비해 높은 생장률을 보였다. 그리고 쇠미역사촌은 단일조건 (8 h)에 비해 장일조건 (12, 16, 24 h)에서 빠른 생장을 보였으나, 미역은 24 h의 연속광에서 최저 생장을 보였다.
쇠미역사촌과 미역 유엽의 온도-조도의 생장 실험에서 두 종은 12℃에 비해 17℃에서 높은 생장을 보였으며, 60 μmol photons m -2s-1에서 최대 생장이 일어나는 것으로 확인되었다.
쇠미역사촌과 미역의 유배에서 생장조건과 생장률 및 야외 양성에서 생산량을 비교해본 결과, 두 종은 다른 속 (genus)에 속하지만 거의 동일한 최적생장 수온 (17℃) 및 조도 (60 μmol photons m-2s-1)를 가지는 것으로 확인되었다.
그리고 쇠미역사촌은 단일조건 (8 h)에 비해 장일조건 (12, 16, 24 h)에서 빠른 생장을 보였으나, 미역은 24 h의 연속광에서 최저 생장을 보였다. 쇠미역사촌은 미역에 비해 모든 일장 (8, 12, 16, 24 h)에서 빠른 생장을 보였으며 두 종은 모두 일장에 관계없이 35 psu의 염분에서 최대생장을 보였다.
쇠미역사촌의 생장은 10~180 μmol photons m-2s-1에서 통계적인 유의차를 보였으며 (F4,10=13.64, P<0.001), Tukey test 결과, 쇠미역사촌은 60μmol photonsm -2s-1에서 다른 조도와 구별되는 빠른 생장을 보였으며 (P<0.05), 쇠미역사촌은 20과 100 μmol photons m-2s-1에서180 μmol photons m-2s-1에 비해 높은 생장률을 보였으나 (P<0.05), 10 μmol photons m-2s-1의 실험구와 비교하면 유의차가 없었다.
쇠미역사촌의 유엽은 온도에 따라 생장률이 달랐으며 (F2,15=6.07, P<0.02), 22℃의 실험구에 비해 17℃에서 빠른 생장을 보였으나, 12℃에서의 생장은 다른 실험조건과 유의차가 없었다 (Tukey test, P>0.05).
쇠미역사촌의 유엽을 다양한 일장과 염분에서 배양한 결과, 배양 개시 전에 5.77 cm (n=40)이던 조체가 12일 후에 6.20-8.80 cm로 생장하였으며 최대생장은 12 h의 35 psu에서 일어났다. 연구기간에 쇠미역사촌의 생장률은 0.
따라서 저염분에 대한 내성은 미역이 쇠미역사촌에 비해 높았으나, 고농도 (25, 35 psu)에서의 생장은 역으로 쇠미역사촌이 빠르게 나타났다. 쇠미역사촌이 미역에 비해 포자체의 유엽단계에서 빠른 생장을 보였으나, 야외양성실험에서 쇠미역사촌의 생산량은 양식줄 1 cm에서 122~201 g이었고 미역은 약 1 kg의 생산량을 보여 단위 면적당 미역의 생산량은 5-8배 높은 것으로 나타났다. 생산량에서 두 종의 차이는 포자체 유엽과 성체의 생활사 단계에 따라 생장률이 달라지는지, 아니면 두 종의 형태차이에 의해서 발생하는 것인지는 현재까지 밝혀지지 않았다.
온도-조도가 쇠미역사촌의 포자체 유엽 (길이 4.8~5.9 mm) 과 미역 유엽 (길이 5.8~9.5 mm)의 생장에 미치는 영향을 확인한 결과, 두 종의 생장은 12℃와 17℃의 0~60 μmol photons m-2s-1의 범위에서는 조도가 높아질수록 빠르게 나타났으나, 고조도 (100, 180 μmol photons m-2s-1)에서는 급격하게 감소하였다 (Fig. 1).
즉, Fig. 1에서 보면, 60 μmol photons m-2s-1에서 미역의 생장률은 12℃에서 2.10 %day-1이고, 17℃에서 2.20 %day-1로 차이가 없었으나, 쇠미역사촌은 12℃에서 2.62 %day-1이고, 17℃에서 3.51 %day-1로 1.3배의 증가를 보여 쇠미역사촌이 미역에 비해 온도에 매우 민감한 것으로 나타났다.
하지만, 미역과 쇠미역사촌의 유엽은 다양한 환경에 대한 생리반응에서 차이가 있음을 본 연구에서 확인하였다. 예를 들면, 온도-조도에 대한 실험에서 온도의 증가에 따른 2종의 생장 반응은 다르게 나타났다.
후속연구
하지만, 개다시마와 다시마의 생장을 위한 최적조도는 40과 70μmol photons m-2s-1로 다르게 나타남으로써 다시마목 해조류의 생장을 비교할 때는 동일한 생활사단계와 환경에서 실험이 수행되어야 한다.
하지만, 미역은 쇠미역사촌과 구별되는 생식기인 미역귀인 포자엽 (혹은 성실엽)이 2월부터 생성되기 시작하였으며 이 시기를 전후하여 미역의 생산량도 급속히 증가되어 미역귀가 미역의 생산량에 많은 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 하지만, 미역귀의 무게가 생산량에 미치는 영향은 미역귀가 미역의각 개체의 중량에서 차지하는 비율을 확인한 후에 결론 내릴수 있을 것이다. Choi et al.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해조류가 환경이 다른 곳에 서식한 개체군의 기원에 따라 외부형태와 생장이 다르다는 예는 무엇이 있는가?
, 2002). 예를 들면, 감태 (Ecklonia cava)의 유엽은 수온이 높은 Tosa Bay (15-29℃)에서 수온이 낮은 Nabeta Bay (13-25℃)에 비해 전장과 줄기가 짧은데 이들을 동일한 환경을 가진 장소로 이식한 후에도 그 형태학적 특징은 그대로 유지되었다 (Serisawa et al., 2002). 한편, 완도산 북방형 미역과 일본 산리 꾸산 남방형 미역으로 채묘된 유엽을 고흥에서 양식한 결과 산리꾸산이 완도산에 비해 체장은 약 20 cm 길고, 중량은약 300 g 높게 나타났다 (Lee and Sohn, 1993). Bolton and Lüning (1982)은 다시마목 해조류 5종의 포자체는 각기 다른 최적생장온도와 생장률을 가진다는 것을 확인하였으며, 그중에서 Laminaria saccharina, L.
국내에서 양식된 해조류의 총 생산량은 2006년 기준으로 몇 톤인가?
국내에서 양식된 해조류의 총 생산량은 2006년 약 764,000톤에 달하며 (MOMAF, 2007), 양식 대상종은 파래류 (Ulva spp.), 매생이 (Capsosiphon fulvescens), 청각 (Codium fragile), 다시마 (Laminaria japonica), 미역 (Undaria pinnatifida), 톳 (Hizikia fusformis), 쇠미역사촌 (Costaria costata)과 김류 (Porphyra spp.
미역과 쇠미역사촌의 공통점은 무엇인가?
대형 갈조류인 쇠미역사촌 (Costaria costata)과 미역 (Undaria pinnatifida)은 다시마목 (Laminariales)에 속하는 일년생 해조류로서 배우체와 포자체 세대를 세대교번하는 생활 사를 가지며, 절간생장 (intercalary growth)을 하는 공통점을 가진다 (Choi et al., 2007).
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