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문제 정의
- 본 연구에서는 자연산 먹장어의 축양기술 개발에 대한 기초자료를 제공하기 위하여, 수온별 혈액성상 및 산소소비량, 염분별 혈액성상 및 생존율을 조사하여 적정 사육조건을 알아 보았다.
제안 방법
- 용존산소의 측정이 연속적으로 가능한 밀폐순환 유수식 산소소비 측정시스템(Oxyguard 6, Denmark)을 이용하여 수온별(10, 15, 20, 25℃) 먹장어의 단위체중당산소소비량(mg O2/kg/h)을 측정하였다. 먹장어 5마리를 호흡실에 넣어 24시간 안정시킨 후, 염분 35 psu, 12L:12D의 광주기 조건(명기: 형광등 조명으로 1,032 lux유지, 암기: 호흡실을 차광막으로 덮어 암흑유지)에서 수온변화를 주면서 산소소비량을 조사하였다. 항온수조(JS-WBP-170RP, Korea)를 이용하여 호흡실의 수온을 20℃로부터 시간당 1℃씩 하강ㆍ상승시켜 각 실험수온에 도달하면, 24시간동안 안정시킨 후, 산소소비량을 측정하였다.
- 산소소비량 산정에 필요한 호흡실 전후의 유입수(IW)실과 유출수(OW)실의 용존산소는 각 실에 부착된 용존산소 측정센서(OS)에 의해 10분 간격으로 컴퓨터(PC)에 입력되도록 하였다. 이 용존산소량의 차이로 다음 식에 의해 계산된 단위체중당 산소소비량의 평균값을 먹장어의 산소소비량으로 나타냈다
- 수용적 45 L의 사각수조에 먹장어 10마리를 수용하여, 염분조건은 34 psu로 유지한 가운데수온을 20℃로부터 매일 오전에 1℃씩 하강ㆍ상승시켜 실험수온(10, 15, 20, 25℃)에 도달하면, 해당수온에서 어체를 24시간동안 적응시켰다. 이후 먹장어를 ethylene glycol phenyl ether (Sigma, USA)로 마취시킨 다음, 꼬리부분의 미부혈관에서heparin sodium을 처리한 주사기(3 mL)를 사용하여 혈액을 채취하였다.
- 수용적 45 L의 사각수조에 먹장어 40마리를 수용하여 수온조건은 20℃로 유지한 가운데, 여름철 해수의 염분이 가장 낮아지는 30 psu로부터 매일 오전에 2 psu씩 감소시키면서 18 psu까지 염분별로 실험어로부터 채혈하였다. 채취한 혈액의 Ht, RBC 및 Hb와 혈장의 Na+, K+, Cl-, glucose함량 및 cortisol 농도는 수온별 생리활성 실험에 제시한 생화학 자동분석기로 분석하였다.
- 실험기간 중 염분별로 매일 폐사개체를 파악하여 폐사율을 구하고, 이로부터 생존율을 역산하였다.
- 채취한 혈액의 Ht, RBC 및 Hb와 혈장의 Na+, K+, Cl-, glucose함량 및 cortisol 농도는 수온별 생리활성 실험에 제시한 생화학 자동분석기로 분석하였다. 염분별 삼투압조절 능력을 평가하기 위한 삼투질 농도는 micro-os mometer (3MO plus, Advanced Instruments Inc., USA)로 측정하였다.
- 용존산소의 측정이 연속적으로 가능한 밀폐순환 유수식 산소소비 측정시스템(Oxyguard 6, Denmark)을 이용하여 수온별(10, 15, 20, 25℃) 먹장어의 단위체중당산소소비량(mg O2/kg/h)을 측정하였다. 먹장어 5마리를 호흡실에 넣어 24시간 안정시킨 후, 염분 35 psu, 12L:12D의 광주기 조건(명기: 형광등 조명으로 1,032 lux유지, 암기: 호흡실을 차광막으로 덮어 암흑유지)에서 수온변화를 주면서 산소소비량을 조사하였다.
- 수용적 45 L의 사각수조에 먹장어 10마리를 수용하여, 염분조건은 34 psu로 유지한 가운데수온을 20℃로부터 매일 오전에 1℃씩 하강ㆍ상승시켜 실험수온(10, 15, 20, 25℃)에 도달하면, 해당수온에서 어체를 24시간동안 적응시켰다. 이후 먹장어를 ethylene glycol phenyl ether (Sigma, USA)로 마취시킨 다음, 꼬리부분의 미부혈관에서heparin sodium을 처리한 주사기(3 mL)를 사용하여 혈액을 채취하였다. 채취한 혈액은 자동혈액분석기(Automatic Blood Cell Counter, SEAC, Italy)로 적혈구용적(hematocrit, Ht), 적혈구수(red bloodcell, RBC), 혈색소농도(hemoglobin, Hb)를 측정한 뒤, 원심분리(6,000 rpm, 5분)하여 얻은 나머지 혈장은 분석전까지 -72℃에 보관하였다.
- 수용적 45 L의 사각수조에 먹장어 40마리를 수용하여 수온조건은 20℃로 유지한 가운데, 여름철 해수의 염분이 가장 낮아지는 30 psu로부터 매일 오전에 2 psu씩 감소시키면서 18 psu까지 염분별로 실험어로부터 채혈하였다. 채취한 혈액의 Ht, RBC 및 Hb와 혈장의 Na+, K+, Cl-, glucose함량 및 cortisol 농도는 수온별 생리활성 실험에 제시한 생화학 자동분석기로 분석하였다. 염분별 삼투압조절 능력을 평가하기 위한 삼투질 농도는 micro-os mometer (3MO plus, Advanced Instruments Inc.
- 먹장어 5마리를 호흡실에 넣어 24시간 안정시킨 후, 염분 35 psu, 12L:12D의 광주기 조건(명기: 형광등 조명으로 1,032 lux유지, 암기: 호흡실을 차광막으로 덮어 암흑유지)에서 수온변화를 주면서 산소소비량을 조사하였다. 항온수조(JS-WBP-170RP, Korea)를 이용하여 호흡실의 수온을 20℃로부터 시간당 1℃씩 하강ㆍ상승시켜 각 실험수온에 도달하면, 24시간동안 안정시킨 후, 산소소비량을 측정하였다.
- 채취한 혈액은 자동혈액분석기(Automatic Blood Cell Counter, SEAC, Italy)로 적혈구용적(hematocrit, Ht), 적혈구수(red bloodcell, RBC), 혈색소농도(hemoglobin, Hb)를 측정한 뒤, 원심분리(6,000 rpm, 5분)하여 얻은 나머지 혈장은 분석전까지 -72℃에 보관하였다. 혈장 glucose의 농도는 생화학 자동분석기(Aivid 1650, JEOLCo., Japan)로, 스트레스 지표호르몬인 cortisol 농도는 cortisol RIA kit (DSL, USA)를 사용하여 방사면역측정법(RIA)으로 측정하였으며, 먹장어 분류학적 및 혈액학적 특성을 고려하여 LC-MS/MS(liquid chromatography-tandem mass spectrometry)로 다시 한번 측정하여 분석 정확도를 높이고자 하였다.
대상 데이터
- 실험어 사육시스템으로 사용하기 위하여 5개의플라스틱 사각수조(50 cm×35 cm×30 cm, 수용적45 L)와 3개의 여과수조(여과솜, 산호사, 모래 여과조)로 구성된 순환여과 사육시설을 제작하였다.
데이터처리
- 각 실험결과로부터 얻어진 자료값(mean±S.D.)사이의 유의차 유무는 SPSS 통계패키지(version10.1)에 의한 ANOVA 및 Duncan's multiple rangetest로 검정하였다.
성능/효과
- 20 psu부터 30 psu까지 각 염분별 먹장어 혈액의 Ht는 30 psu 13.2±1.1%, 26 psu 10.7±1.7%, 20psu 10.4±1.1%로 염분이 낮아짐에 따라 그 값도 낮아지는 경향이었으나, 유의한 차이는 없었다.
- K+과 Cl-도 30 psu에서 각각 8.3±0.5mEq/L, 385.0±12.5 mEq/L였지만, 20 psu에서 각각 1.3±0.2 mEq/L, 179.0±34.6 mEq/L로 유의하게 감소하였다(P<0.05).
- [Fig. 2]의 먹장어 산소소비 경향을 관찰한 결과, 산소소비량은 수온이 높아질수록 유의하게 많아졌고, 그 증가량은 수온이 5℃ 상승함에 따라 약 2배씩 증가하였다. 또한 명기동안에는 산소소비량이 적고 기복이 없이 일정한 반면, 암기동안에는 암기 개시 직후에 갑자기 증가했지만 이후 시간경과에 따라 실험개시 시 산소소비 수준으로 안정되는 경향을 보였다.
- 먹장어 혈액의 Ht, RBC, Hb 값은 염분변화에 따라 유의한 차이를 나타내지 않았다. 그러나 Na+, Cl-, K+ 및 삼투질농도는 염분이 낮아질수록 유의하게 감소하였으며, glucose는 20 psu에서 갑작스런 증가가 나타났다. 또한 해수에서 먹장어의 삼투질농도는 943.
- 먹장어의 경우, 장기 축양기술이 개발되지 않아 활어집하장 및 소비처에서 고밀도로 수용하고 고수온기에는 냉각기에 의한 저온유지로 수일간 보관하는 정도의 기술수준에서 어체를 취급하고 있다. 그러나 본 연구의 결과를 통해 15℃보다 낮은 10℃는 먹장어에 오히려 스트레스로 작용한다는 것을 알 수 있다. 그리고 20 psu에서 glucose농도의 급격한 증가와 18 psu에서 모두 폐사한 점은 먹장어의 염분 내성이 약한 것을 알 수 있다.
- 셋째, 턱과 위가 없으며, 흡수면적이 매우 넓고 긴 장(intestine)을 가진다. 넷째, 비늘과 짝지느러미가 없으며, 두 줄의 점액선을 가진다. 이와 같은 먹장어의 특징을 고려해 볼 때, 본종은 형태적 특징뿐만 아니라,번 식, 혈액, 내분비 및 삼투압조절 등 생리적으로도 무척추동물 및 경골어류와 다른 특성을 나타낼 것으로 예상되며, 따라서 흥미로운 생물학적 연구소재가 될 것으로 기대된다.
- 첫째, 척추골이 없고 일생동안 척삭(notochord)을 가진다. 둘째, 눈은 거의 퇴화되어 피부 속에 묻혀 있으며, 6쌍의 아가미구멍이 일렬로 배열되어 있다. 셋째, 턱과 위가 없으며, 흡수면적이 매우 넓고 긴 장(intestine)을 가진다.
- 또 15~20℃를 중심으로 수온이 하강ㆍ상승함에 따라 glucose 농도가 유의하게 증가하는 경향을 보였다(P<0.05).
- 2]의 먹장어 산소소비 경향을 관찰한 결과, 산소소비량은 수온이 높아질수록 유의하게 많아졌고, 그 증가량은 수온이 5℃ 상승함에 따라 약 2배씩 증가하였다. 또한 명기동안에는 산소소비량이 적고 기복이 없이 일정한 반면, 암기동안에는 암기 개시 직후에 갑자기 증가했지만 이후 시간경과에 따라 실험개시 시 산소소비 수준으로 안정되는 경향을 보였다. 명기와 암기의 평균산소소비량은 모든 수온에서 암기 소비량이 명기에 비해 유의하게 많았다.
- 1366로 명기보다 암기에서 산소소비량이 많았다(Table2). 또한 명기와 암기 산소소비 경향의 기울기 값에 대한 r2은 각각 0.9481, 0.9984로 높은 상관관계를 나타냈으며, 산소소비량은 수온의 상승과 함께 명기와 암기 모두 직선적으로 증가하는 것을 알 수 있었다.
- 또한 해수에서 먹장어의 삼투질농도는 943.3±18.0 mOsm/kg으로 해수경골어류 350~500 mOsm/kg에 비하여 매우 높고, 해수의 삼투질농도와 비슷하며, 혈장 내 이온농도역시 높은 것은 먹장어가 삼투압 조절형을 나타내는 경골어류와 반대로 삼투압 순응형 어류(osmo-conformer)라는 것을 의미한다.
- 또한 명기동안에는 산소소비량이 적고 기복이 없이 일정한 반면, 암기동안에는 암기 개시 직후에 갑자기 증가했지만 이후 시간경과에 따라 실험개시 시 산소소비 수준으로 안정되는 경향을 보였다. 명기와 암기의 평균산소소비량은 모든 수온에서 암기 소비량이 명기에 비해 유의하게 많았다. 그러나 낮은 수온에서는 암기 개시 직후에 급격한 산소소비 증가는 보이지 않았으며, 실험개시시인 명기의 산소소비수준으로 회복되는 데 걸리는 시간도 짧았다.
- 따라서 어체의 혈장 cortisol과 glucose의 동반상승은 스트레스의 일차적 지표로 가장 널리 이용되며, 혈액의 Ht, RBC 및 Hb 등은 이차적 지표로서 어체의 건강도 및 생리활성을 평가하는 데 이용된다(Davis and Parker,1990). 본 연구에서 Hb를 제외한 Ht, RBC 값은 15℃에서 낮으나, 이를 중심으로 수온이 상승ㆍ하강함에 따라 유의하게 증가하였고, glucose 함량도 15℃를 중심으로 수온이 상승ㆍ하강함에 따라 유의하게 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 수온의 상승ㆍ하강이 먹장어에 스트레스로 작용한다는 것을 의미하며, 다른 혈액성상의 분석결과와 종합하여 볼 때, 먹장어의 사육을 위한 적정 수온은 15℃인 것으로 추측된다.
- 본 연구에서 사용한 순환여과 사육수조 내에서 먹장어는 주간에 빛을 피해 shelter 속으로 숨어들었지만, 야간에는 shelter 밖으로 나와 이동 및 먹이활동을 하는 행동특성을 보였다. 이것은 눈이 없는 먹장어가 야행성 어류로서 자연광주기(12L:12D)에서 야행성을 나타낸다는 Ooka-Soudaet al.
- 둘째, 눈은 거의 퇴화되어 피부 속에 묻혀 있으며, 6쌍의 아가미구멍이 일렬로 배열되어 있다. 셋째, 턱과 위가 없으며, 흡수면적이 매우 넓고 긴 장(intestine)을 가진다. 넷째, 비늘과 짝지느러미가 없으며, 두 줄의 점액선을 가진다.
- 수온 10℃, 15℃, 20℃ 및 25℃에서 먹장어의 Ht는 각각 14.6±2.9%,10.5±0.4%, 13.2±1.1%, 14.9±1.2%로서, 15℃에서 유의하게 낮았으며 15℃를 중심으로 수온이 하강ㆍ상승함에 따라 Ht가 증가하는 경향을 보였다.
- (2007)은 감성돔 Acanthopagrus schlegelii을 사용하여 수온 및 광주기에 따른 산소소비량의 변화를 측정한 결과, 수온상승에 따라 산소소비량이 증가하고, 명기에는 산소소비량이 암기에 비해 많은 뚜렷한 리듬을 보임으로써, 이 어종은 명기동안에 활성이 높은 주간활동형 어종이라 판정하였다. 이에 비하여본 연구에서 사용한 먹장어는 명기동안에는 산소소비량이 적고 일정한 반면, 암기동안에는 산소소비량이 많은 경향을 보임으로써, 감성돔과는달리 암기동안에 활성이 높은 야간활동형 어종인 것으로 판단된다. 먹장어의 명암별 산소소비 경향은 야행성 경골어류인 강도다리 Platichthys stellatus(Byun Soon-Gyu et al.
- 그리고 경골어류와 비교하여, 다음과 같은 형태학적차이점을 보이고 있다. 첫째, 척추골이 없고 일생동안 척삭(notochord)을 가진다. 둘째, 눈은 거의 퇴화되어 피부 속에 묻혀 있으며, 6쌍의 아가미구멍이 일렬로 배열되어 있다.
후속연구
- 본 연구에서 밝혀진 먹장어의 수온ㆍ염분 실험에 관한 연구결과는 본종의 장기 축양 및 양식기술 개발을 위한 기초자료로서 활용될 것으로 기대된다.
- 한편 스트레스 여부의 직접적인 지표 호르몬이 되는 혈장 cortisol 농도는 RIA 및 LC-MS/MS 방법 모두에서 측정할 수 없었다. 이것은 먹장어가 분류학적으로 원구류에 속하여 경골어류와 다른 내분비학적 기능을 가질 수 있으며, 먹장어의 생리학적 특징 중 하나인 점액을 생산하는 데 필요한 점액성 물질이 혈액속에 존재하여, 혈장 cortisol의 측정을 간섭한 것으로 추측되며 이를 위한 전처리 방법의 연구가 필요하다.
- 넷째, 비늘과 짝지느러미가 없으며, 두 줄의 점액선을 가진다. 이와 같은 먹장어의 특징을 고려해 볼 때, 본종은 형태적 특징뿐만 아니라,번 식, 혈액, 내분비 및 삼투압조절 등 생리적으로도 무척추동물 및 경골어류와 다른 특성을 나타낼 것으로 예상되며, 따라서 흥미로운 생물학적 연구소재가 될 것으로 기대된다.
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