선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 LED광을 전복과 해삼 등 종묘 생산 현장에 적용시키기 위해 자연광의 차단여부에 따른 규조류 번식과 초기 유생들을 위한 부착 규조류들의 영양조성변화를 확인하였다.
- 또한 미세조류는 육상식물과는 달리 보조색소가 다양하게 있기 때문에 450 nm 파장이하의 blue와 680 nm 이상의 red 뿐만 아니라 그 전후의 빛 파장도 필요하기에 자연광의 적당한 혼합은 미세조류의 배양에 있어 보다 효율적일 수 있다. 이에 본 연구에서는 각기 다른 빛 파장대의 단독 LED의 적용과 자연광과의 혼합을 통해 부착성 미세조류에 어떠한 영향이 미치는지를 조사해 보았다.
제안 방법
- 2 μmol photon m-2s-1)가 되도록 유지하였다. 각각의 LED 수조에는 red, blue 및 white LED를 3개 단위로 묶인 모듈을 8개씩 장착하였으며 (1개 모듈당 각 LED의 전력소모량은 red, 1.08 W; blue, 0.72 W; white, 2.16 W), red-blue 혼합 LED 실험구에서는 3개 단위로 묶인 모듈을 각각 4개 (총 8개)씩 장착하여 수면과의 거리를 35 cm를 유지하여 설치하였다. 또한 수면 아래에는 전복 치패 사육용 플라스틱 파 판을 20장 (0.
- 6μmol photon m-2s-1로 조사되었다. 광주기는 대조구인 자연광을 고려하여 16:8 (L:D)로 조절하여 LED 조명을 조사하였다. 실험기간 (6월 16일에서 7월 30일) 동안의 수온은 13.
- 이후 약 500 mL인 고정 시료의 용량을 200 mL까지 침지 농축하여 미세조류의 부착 정도를 생체량 (mg dry weight)과 규조류 (diatom)의 보조색소인 fucoxanthin 함량 및 미세조류의 종 조성을 확인하였다. 또한 별도의 2장의 파판을 같은 방법으로 털어내어 AlSO4가 함유된 응집제 (Magic Pool 99, MPTech, Korea)를 적당량 사용하여 침전시킨 후 지방산과 아미노산의 분석에 이용하였다.
- 부착 파판 내 LED 단일광 조건 실험에서 대조구를 제외한 모든 실험구는 차광막을 통해 차광한 상태에서 단독 LED만을 조명하였다. 200 L의 원형 수조에 자연 해수를 1시간에 100 L (24회전/일)의 주수량이 되도록조절하였으며, 미세조류의 부착을 위해 별도의 여과장치는 사용하지 않았다.
- 생체량은 전자저울 (Metler-Toledo ML204, U.S.A.) 로 무게를 측정하였으며, 세포수 및 종 조성은 고정된 시료를 현미경 (Olympus OZ40, U.S.A.) 하에서 관찰하였다. 색소인 fucoxanthin 함량은 Wellburn (1994)의 방법에 따라 분광광도계 (V-550, JASCO, Japan)로 값을 측정한 후 공식에 대입하여 구하였으며, 그 외 지방산과 아미노산은 Park et al.
- 31℃로 나타났다. 실험종료 후 측정항목으로는 단일 LED의 적용실험과 마찬가지로 생체량, 보조색소인 fucoxanthin, 미세조류의 종 조성, 아미노산 및 지방산 함량 등을 조사하였다.
- 실험종료일인 45일 후에 임의대로 2장의 파판을 회수하여 총 4면에 있는 모든 미세조류를 해수 1 L와 붓을 이용해서 조심스럽게 털어 내고, 5% 포르말린 희석액으로 고정시켰다. 이후 약 500 mL인 고정 시료의 용량을 200 mL까지 침지 농축하여 미세조류의 부착 정도를 생체량 (mg dry weight)과 규조류 (diatom)의 보조색소인 fucoxanthin 함량 및 미세조류의 종 조성을 확인하였다.
- 실험종료일인 45일 후에 임의대로 2장의 파판을 회수하여 총 4면에 있는 모든 미세조류를 해수 1 L와 붓을 이용해서 조심스럽게 털어 내고, 5% 포르말린 희석액으로 고정시켰다. 이후 약 500 mL인 고정 시료의 용량을 200 mL까지 침지 농축하여 미세조류의 부착 정도를 생체량 (mg dry weight)과 규조류 (diatom)의 보조색소인 fucoxanthin 함량 및 미세조류의 종 조성을 확인하였다. 또한 별도의 2장의 파판을 같은 방법으로 털어내어 AlSO4가 함유된 응집제 (Magic Pool 99, MPTech, Korea)를 적당량 사용하여 침전시킨 후 지방산과 아미노산의 분석에 이용하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 LED 광원은 220V 무극성 LED를 사용하였으며, 대조구인 자연광은 지나친 광의 유입을 막기 위해 차광막 (75% 차광)으로 차광하여 수면에서 평균 62.3 μmol photon m-2s-1 (Digital light meter, TES, Taiwan, 최저 7.4 μmol photon m-2s-1, 최고 117.2 μmol photon m-2s-1)가 되도록 유지하였다.
데이터처리
- 모든 실험결과의 생체량, fucoxanthin 함량, 총 출현종 수, 지방산 및 아미노산 함량의 평균값은 one-way ANOVA-test를 실시 후 Duncan's multiple range test (Duncan, 1955)를 실시하여 처리 평균 간의 유의성 (P<0.05)을 SPSS program (Ver. 14.0)으로 검정하였다.
이론/모형
- ) 하에서 관찰하였다. 색소인 fucoxanthin 함량은 Wellburn (1994)의 방법에 따라 분광광도계 (V-550, JASCO, Japan)로 값을 측정한 후 공식에 대입하여 구하였으며, 그 외 지방산과 아미노산은 Park et al. (2013)의 방법에 따라 전처리를 행한 후 gas chromatography (HP6890 plus, Agilent, U.S.A.)와 아미노산 분석기 (L-8800, Hitachi, Japan)를 이용하여 구하였다.
성능/효과
- (P<0.05), 필수아미노산 (essential amino acids, EAA)은 3.2±0.48%로대조구에서 가장 높았던 반면에 red LED 광원에서는모든 아미노산의 항목과 총 단백질 및 필수아미노산 함량이 유의적으로 가장 낮은 것으로 나타났다 (P<0.05).
- C20:5n3 (eicosapetaenoic acid, EPA) 함량에 있어서는 red-blue LED 광원에서 3.3±0.62 ug/mg DM으로 높게 조사되었지만 red LED 광원을 제외한 모든 실험구간에서는 유의적인 차이는 없는 것으로 나타났다 (P>0.05).
- Fucoxanthin 함량은 대조구 (control)에서 1.5±0.45 ug/mg biomass로 가장 높았으며, red LED에서 가장 낮은 0.1±0.03ug/mg biomass으로 조사되었다 (P<0.05).
- LED 단일광이 적용된 실험구의 광량은 red, blue, white에서 각각 7.1, 1.5 및 23.5 μmol photon m-2s-1로확인되었고, red와 blue LED 혼합 조명구에서는 4.6μmol photon m-2s-1로 조사되었다.
- m2 당으로 계산된 총 생체량은 blue LED가 대조구보다 높은 2.6 mg 의 생체량을 보여 가장 높은 것으로 나타났으며, white 와 red-blue LED 혼합에서는 1.7 mg으로 가장 낮은 값을 보였다 (P<0.05).
- 05). 대조구에서 우점종은 Diplneis splendica로 0.2781의 우점도를 보였으며, LED에 따른 우점종은 각기 달라서 red, blue, white 및 red-blue에서 각각 Cyanobacteria, Amphipora gigantea, Navicula cancellata 및 N. cancellata로 조사되었다.
- 본 연구의 1차 실험인 LED 단독에 의한 조사 실험에서는 자연광에서 생체량, fucoxanthin 함량 등이 가장 높게 나타났다. 이는 대조구인 자연광에서 광량 값이 가장 높았기 때문이라 판단된다.
- 생체량 당 fucoxanthin은 blue LED 에서 0.58±0.059ug/mg biomass로 가장 높은 함량을 보였으며, 그 뒤로 대조구가 0.34±0.029 ug/mg biomass으로 높게 나타났다.
- 우선, 생체량은 white LED에서 30.0±6.48 mg/m2으로 유의적으로 가장 높았고, red LED에서 20.0±2.62 mg/m2으로 가장 낮았다 (P<0.05).
- 05). 우점종은 LED에 따라 다르게 나타나 red, blue, white 및 red-blue에서 각각 Pleurosigma angulatum, Fragilaria oceanica, N. cancellata 및 Licmorphora abbreviata로 조사되어 1차 실험인 단일 LED 만을 적용했을 때와 다소 차이를 보였다.
- (2012)는 705 nm에서는 광계 1 (photosystem 1)만 활성을 보이고, 650 nm 이하에서는 광계 1과 2가 모두 활성을 보이기 때문에 red 파장대 (620-750 nm) 보다는 blue 계열의 파장대에서 효율적인 광합성이 진행된다고 언급하였다. 이러한 점도 미루어 볼 때, 본 연구에서와 같이 규조류의 군집인 부착 파판의 미세조류의 성장을 위해서는 파장이 긴 red 계열 (705 nm 이상) 보다는 blue 계열의 LED가 더욱 효과적일 것으로 판단된다.
- 전복, 해삼 등의 착저유생 시기에 부착 파판에 부착성 규조류를 자연광에만 의존하여 배양하는 기존 배양 방법보다 blue LED를 추가했을 때 세포성장 (바이오매스)과 같은 양적 향상은 물론 fucoxanthin, 아미노산 및 지방산과 같은 질적 측면도 우수하게 나타난다는 사실을 확인할 수 있었다. 자연광에 blue LED를 혼합하는 이러한 배양방법은 종묘생산 현장에서도 쉽게 실현할수 있으며, 기존 배양방법에 비해 높은 생체량을 유도할 수 있어 먹이 부족현상도 방지할 수 있을 것으로 기대된다.
- 지방산불포화도 (unsaturated index, UI)는 대조구와 red-blue LED 광원에서 각각 31.7, 32.4 ug/mg DM로 다른 LED 광원에 비해 높은 값을 보였다 (P<0.05).
- 지질함량은 대조 구에서 112.9±19.23 ug/mg DM으로 가장 높게 조사되 었으며, red LED 광원에서는 65.7±4.32 ug/mg DM로 가장 낮은 지질 함량을 보였다 (P<0.05).
- 한편, 아미노산 (ug/mg DM) 함량과 총 단백질 함량을 Table 3에 나타내었다. 총 단백질 함량 (protein, %) 은 blue LED 광원과 대조구에서 각각 9.4, 9.9%로 다른 광원구에 비해 높은 함량을 보였다. (P<0.
- 총 지질함량 (mg/g DM) 및 포화지방산은 red-blue LED 광원에서 가장 높게 조사되었지만 모든 실험구와의 유의적인 차이는 보이지 않았다 (P>0.05).
- 총 출현종과 출현 세포수는 대조구에서 15종, 21.9±2.80 (×104 cells/a plate)로 가장 많았던 반면 red LED에서는 가장 낮게 나타났다 (P<0.05).
- 이는 대조구인 자연광에서 광량 값이 가장 높았기 때문이라 판단된다. 하지만 태양광을 차광 하지 않은 상태에서, 즉 자연광과 LED를 혼합하여 조사한 2차 실험에서는 광량 값이 가장 낮았던 blue LED 실험구에서 생체량, fucoxanthin 함량이 자연광 보다 더 높았던 것으로 조사되었다. 이는 부착성 미세조류의 대부분을 차지하는 규조류는 fucoxanthin을 주색소로 갖는 것을 고려해 본다면, blue 파장은 자연광의 도움으로 대 조구 (자연광)보다도 높은 chlorophyll과 fucoxanthin 함량을 축적할 수 있는 환경이 조성되었던 것으로 판단할수 있다 (Jeong et al.
- 한편 본 연구의 개선된 조사 (irradiation) 방법인 LED 에 자연광을 혼합한 2차 실험에서 지방산의 조성 및 함량은 대조구와 LED가 포함된 모든 실험구간에서 전혀 차이를 보이지 않았으며, 총 단백질 및 필수아미노산 함량도 대조구와 red LED를 제외한 다른 실험구간에서 유의적인 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 이는곧 기존 배양방법인 단독 자연광만을 이용한 대조구와 영양조성을 비교했을 때 본 실험에 이용된 모든 LED는 충분히 그 이용 가능성이 있다는 사실을 확인시켜 주는 것이다.
- 한편, 총 출현종과 출현 세포수는 blue LED에서 각각 11종, 11.8±0.37 (×104 cells/a plate)로 가장 높게 나타난 반면 red LED에서는 가장 낮게 조사되었다 (P<0.05).
후속연구
- 결국 현재까지의 본 연구결과를 종합해 보면, 자연광에 blue LED를 혼합하여 부착 파판 내 부착 규조류를 배양하는 이러한 방법은 종묘생산 현장에서도 쉽게 실현할 수 있고, 치패의 먹이가 되는 미세조류의 생체량을 늘릴 수 있으면서 파판에 부착 규조류를 배양하는 기간 또한 단축시킬 수 있기에 추후 유생에 미치는 영향만 연구된다면 종묘생산현장에서 매우 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 따라서 기존 배양방법을 통해 배양된 규조류는 지나치게 빨리 소모되어 먹이의 부족현상을 초래하는 반면에 본 연구에서처럼 자연광에 LED를 추가 시설해 준다면 이러한 문제점을 해결할 수 있을 것이라 판단된다. 다만, LED에 의한 전복과 해삼 유생의 생존과 성장이 확인되어야만 착저기 유생들의 성장과정에서도 지속적으로 LED 광원을 이용할 것인지에 대한 결정을 내릴 수 있을 것이라 판단된다. 실제 해삼, 전복이 부착 규조류를 섭취하는 단계에서의 LED 적용 사례는 아직까지 보고가 없기 때문에그 유해성을 단정지어 얘기할 순 없지만, 시각 기능이 있는 어류의 경우 blue LED에 의한 스트레스 저하 (Volpato and Barreto, 2001)와 어종에 따른 특정 파장에서 체성장 촉진 (Ruchin, 2004)과 같은 유익한 효과도 같이 보고되어 있기 때문에 향후 실험실/현장에서 blue LED 적용이 부착 유생에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 보완 연구는 반드시 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구결과를 통해 늘어난 부착 규조류의 생체량은 수조 내 수용 가능한 유생의 밀도를 높여줄 수 있는 근거가 될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 기존 배양방법을 통해 배양된 규조류는 지나치게 빨리 소모되어 먹이의 부족현상을 초래하는 반면에 본 연구에서처럼 자연광에 LED를 추가 시설해 준다면 이러한 문제점을 해결할 수 있을 것이라 판단된다. 다만, LED에 의한 전복과 해삼 유생의 생존과 성장이 확인되어야만 착저기 유생들의 성장과정에서도 지속적으로 LED 광원을 이용할 것인지에 대한 결정을 내릴 수 있을 것이라 판단된다.
- 본 연구결과를 통해 늘어난 부착 규조류의 생체량은 수조 내 수용 가능한 유생의 밀도를 높여줄 수 있는 근거가 될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 기존 배양방법을 통해 배양된 규조류는 지나치게 빨리 소모되어 먹이의 부족현상을 초래하는 반면에 본 연구에서처럼 자연광에 LED를 추가 시설해 준다면 이러한 문제점을 해결할 수 있을 것이라 판단된다.
- 다만, LED에 의한 전복과 해삼 유생의 생존과 성장이 확인되어야만 착저기 유생들의 성장과정에서도 지속적으로 LED 광원을 이용할 것인지에 대한 결정을 내릴 수 있을 것이라 판단된다. 실제 해삼, 전복이 부착 규조류를 섭취하는 단계에서의 LED 적용 사례는 아직까지 보고가 없기 때문에그 유해성을 단정지어 얘기할 순 없지만, 시각 기능이 있는 어류의 경우 blue LED에 의한 스트레스 저하 (Volpato and Barreto, 2001)와 어종에 따른 특정 파장에서 체성장 촉진 (Ruchin, 2004)과 같은 유익한 효과도 같이 보고되어 있기 때문에 향후 실험실/현장에서 blue LED 적용이 부착 유생에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 보완 연구는 반드시 필요할 것으로 사료된다.
- , 2013; Markou, 2014). 이러한 맥락으로 LED를 부착 파 판의 규조류를 배양하는데 활용한다면 자연광에 의존 하여 생산량이 불안정했던 기존 배양방법보다 효율적인 대량배양이 가능하리라 판단된다. 하지만 아직까지 무척추동물의 인공종묘생산을 위한 부착 파판에 부착성 규조류의 LED 활용사례는 미미한 수준에 머물고 있어 이에 따른 연구가 필요하다.
- 전복, 해삼 등의 착저유생 시기에 부착 파판에 부착성 규조류를 자연광에만 의존하여 배양하는 기존 배양 방법보다 blue LED를 추가했을 때 세포성장 (바이오매스)과 같은 양적 향상은 물론 fucoxanthin, 아미노산 및 지방산과 같은 질적 측면도 우수하게 나타난다는 사실을 확인할 수 있었다. 자연광에 blue LED를 혼합하는 이러한 배양방법은 종묘생산 현장에서도 쉽게 실현할수 있으며, 기존 배양방법에 비해 높은 생체량을 유도할 수 있어 먹이 부족현상도 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 부착 규조류를 준비하고자 하는 기간도 단축시킬 수 있기에 경제적 및 효율적인 부착성 먹이생물의 배양이 실현 가능해 질 것으로 판단되어진다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.