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문제 정의
- 따라서 본 연구는 지금까지 수행되지 않았던 한국산 내생녹조류의 생장과 숙주에 대한 감염에 있어 빛과 온도의 영향을 밝혀 차후 유용해조의 내생조류 감염에 관한 중요한 정보로 활용될 수 있는 기초적 자료를 확보하고자 시도되었다.
제안 방법
- 4s, National Institute of Health, Bethesda, USA)을 이용하여 길이를 측정하였는데, 사상형 엽체 가지의 길이를 모두 합하여 산출하였다. 각 실험구별로 내생 녹조류 30개체의 길이를 측정하였으며 3개의 반복구를 두었다. 길이를 측정한 후 상대생장률(RGR, relative growth rate)은 아래의 식으로 계산하였다(Kraan et al.
- 녹조류 창자파래는 실험실에서 유주자를 받아 엽체로 배양한 개체를 활용하였으며, 나머지 해조류는 전남 완도 정도리 조간대에서 2014년 1월에 채집하여 실험을 수행하였다. 감염 실험에 사용된 숙주는 해부현미경 하에서 멸균해수와 붓을 이용하여 각 해조류의 정단 부분을 씻어내어 착생되어있던 생물들을 모두 제거하였으며, 실험 개시 전 미리 단면을 잘라 내생조류의 감염 여부를 확인하였다. 내생조류가 없음이 확인된 깨끗한 숙주의 정단부로부터 약 2 cm 정도의 크기로 잘라, 대조구에는 숙주 개체만, 감염 실험구에는 숙주 개체와 함께 각 세 종의 내생녹조 2 g을 멸균해수 10 mL에 넣어 믹서기로 균질화시킨 용액 1 mL씩 넣고 각각의 20 mL의 PES배지에 넣어 배양하였다.
- 감염 실험은 4개의 온도(10, 15, 20, 25℃), 2개의 광도(60, 100 µmol m-2s-1) 조건하에서 수행하였으며, 염분은 34 psu, 광주기는 16:8 h LD 조건을 유지하였다.
- 5 cm)를 이용하여 도려내고, 이 부분을 멸균해수와 붓을 이용하여 수 회 깨끗이 씻어낸 후, 30 mL의 PES배지가 담긴 용기에서 20℃, 100 µmol m-2s-1 , 16:8 h LD 광주기 조건에서 배양하였다. 규조류의 번식을 억제하기 위해 배양액에 산화게르마늄 5 mgL-1을 첨가하였으며, 매 5일마다 배지를 전량 교체하였다. 2주 후 내생녹조류가 숙주 엽체 밖으로 나오면 이내생녹조류의 일부를 떼어내어 새로운 배양 용기에 옮겨서 배양하였다.
- 이때 염분은 34 psu였고, 광주기 16:8 h LD이었으며, 매 3일마다 PES배지를 전량 교환하여 주었다. 내생조류의 생장은 각 조건마다 매 3일 간격으로 광학현미경(Leica DM LB, Germany) 하에서 현미경 사진촬영장치로(Q imaging Micropublisher 5.0RTV camera, Canada) 촬영한 후, Image J 프로그램(1.4s, National Institute of Health, Bethesda, USA)을 이용하여 길이를 측정하였는데, 사상형 엽체 가지의 길이를 모두 합하여 산출하였다. 각 실험구별로 내생 녹조류 30개체의 길이를 측정하였으며 3개의 반복구를 두었다.
- rhizopus을 얻었다. 빛과 온도에 대한 생장 반응 실험을 위하여 분리된 세 종의 내생녹조류 2 g을 각각 멸균해수 10 mL에 넣고 믹서기로 30 초간 분쇄하여 균질화시키고, 용액 1 mL씩을 뽑아 20 mL의 PES배지에 넣어 배양하였다. 실험은 6개의 온도(9, 13, 17, 21, 25, 29℃), 2개의 광도(60, 100 µmol m-2s-1)를 조합한 배양기에서 총 21일 동안 수행되었다.
- 감염 실험은 4개의 온도(10, 15, 20, 25℃), 2개의 광도(60, 100 µmol m-2s-1) 조건하에서 수행하였으며, 염분은 34 psu, 광주기는 16:8 h LD 조건을 유지하였다. 실험 개시 15일 후에 각 실험구로부터 숙주 해조류를 3개체씩 꺼내어 면도날로 절편을 제작, 각 숙주의 단면을 확인하여 숙주 내부에 내생해조의 감염 여부를 확인하였다.
- 내생조류가 없음이 확인된 깨끗한 숙주의 정단부로부터 약 2 cm 정도의 크기로 잘라, 대조구에는 숙주 개체만, 감염 실험구에는 숙주 개체와 함께 각 세 종의 내생녹조 2 g을 멸균해수 10 mL에 넣어 믹서기로 균질화시킨 용액 1 mL씩 넣고 각각의 20 mL의 PES배지에 넣어 배양하였다. 실험에 사용된 숙주 개체는 각 실험구마다 5 개체씩이었으며, 3개의 반복구를 두었다. 감염 실험은 4개의 온도(10, 15, 20, 25℃), 2개의 광도(60, 100 µmol m-2s-1) 조건하에서 수행하였으며, 염분은 34 psu, 광주기는 16:8 h LD 조건을 유지하였다.
- 실험은 6개의 온도(9, 13, 17, 21, 25, 29℃), 2개의 광도(60, 100 µmol m-2s-1)를 조합한 배양기에서 총 21일 동안 수행되었다.
- 온도와 빛이 숙주의 감염에 어떠한 영향을 주는지 알아보기 위하여 생장실험에 사용되었던 세 종의 내생녹조류(U. leptochaete, B. piliferum, B. rhizopus)로 감염 실험을 수행하였다. 내생조류 감염 실험에서 감염시킬 숙주 해조류로는 녹조류 창자파래(Ulva intestinalis), 갈조류 고리매(Scytosiphon lomentaria), 홍조류 꼬시래기(Gracilaria vermiculophylla), 진두발(Chondrus ocellatus), 참도박(Grateloupia elliptica)이 이용되었다.
대상 데이터
- rhizopus)로 감염 실험을 수행하였다. 내생조류 감염 실험에서 감염시킬 숙주 해조류로는 녹조류 창자파래(Ulva intestinalis), 갈조류 고리매(Scytosiphon lomentaria), 홍조류 꼬시래기(Gracilaria vermiculophylla), 진두발(Chondrus ocellatus), 참도박(Grateloupia elliptica)이 이용되었다. 녹조류 창자파래는 실험실에서 유주자를 받아 엽체로 배양한 개체를 활용하였으며, 나머지 해조류는 전남 완도 정도리 조간대에서 2014년 1월에 채집하여 실험을 수행하였다.
- 내생조류 감염 실험에서 감염시킬 숙주 해조류로는 녹조류 창자파래(Ulva intestinalis), 갈조류 고리매(Scytosiphon lomentaria), 홍조류 꼬시래기(Gracilaria vermiculophylla), 진두발(Chondrus ocellatus), 참도박(Grateloupia elliptica)이 이용되었다. 녹조류 창자파래는 실험실에서 유주자를 받아 엽체로 배양한 개체를 활용하였으며, 나머지 해조류는 전남 완도 정도리 조간대에서 2014년 1월에 채집하여 실험을 수행하였다. 감염 실험에 사용된 숙주는 해부현미경 하에서 멸균해수와 붓을 이용하여 각 해조류의 정단 부분을 씻어내어 착생되어있던 생물들을 모두 제거하였으며, 실험 개시 전 미리 단면을 잘라 내생조류의 감염 여부를 확인하였다.
- 본 연구에 사용된 내생녹조류의 숙주인 가는개도박(Grateloupia lanceolata)은 2013년 8월에 제주시 도두동(33°32'N, 126°28'E)의 조하대 5 m 수심에서 채집되었다.
데이터처리
- 생장에 대한 실험 자료는 Duncan multiple range tests를 이용한 일원산분석을 통하여 분석하였고, 모든 통계분석은 SPSS 18.0을 이용하여 수행하였으며 신뢰한계 P<0.05였다.
성능/효과
- Table 1. Average RGR (% day-1) of Blastophysa rhizopus, Bolbocoleon piliferum and Ulvella leptochaete thallus for 21 days. Culture conditions are 34 psu, and 16:8 h LD.
- B. piliferum의 상대생장률은 배양 21일에 60 µmol m-2s-1 조건에서 13.98-19.13%day-1으로 21℃에서 가장 높았고, 9℃가 가장 낮았으나 각 온도간 상대생장률은 통계적으로 유의한 차가 없는 것으로 확인되었다(Table 1).
- Ulvella leptochaete의 상대생장률은 배양 21일에 60 µmol m-2s-1 조건에서 15.59-29.77% day-1으로 21℃에서 가장 높았고, 9℃ 순으로 낮아졌는데, 다른 종과 다르게 온도에 따른 생장률에 있어 통계적인 유의차를 보였다(Table 1).
- 감염 실험 개시 후 15일 후에 대조구와 감염 실험구를 관찰한 결과 대조구에서는 내생해조가 관찰되지 않았지만 감염 실험구에서는 내생해조가 관찰되었다(Table 2, Fig. 5). 특히 U.
- 감염 실험 결과 U. leptochaete는 5종의 모든 숙주 내부에서 발견되어 가장 쉽게 숙주에 감염 가능한 내생해조로 확인되었다 U. leptochaete는 지금까지 보고된 많은 연구에서도 다양한 숙주에서 발견되었다(Deng et al., 2012; Nielson et al., 2014; Kim et al., 2014). 따라서 아직까지 이 종이 발견된 한국산 숙주 해조는 불과 수 종밖에 되지 않지만 차후 지속적인 내생해조 연구를 수행한다면, 보다 많은 숙주해조가 발견될 것으로 예상된다.
- leptochaete는 5개의 모든 숙주에서 감염이 확인되었다. 꼬시래기와 진두발 실험구에서는 U. leptochaete을 제외한 다른 두 내생해조를 관찰할 수 없었고, 고리매 실험구에서는 B. rhizopus를 숙주 내부에서 관찰할 수 없었다. 참도박 실험구에서는 세 종의 내생해조가 숙주에 모두 감염되었다.
- 본 연구에서는 60, 100 µmol m-2s-1 광도 조건 모두 21℃에서 생장이 가장 좋았고, 그 다음으로는 17℃이었다.
- 2주 후 내생녹조류가 숙주 엽체 밖으로 나오면 이내생녹조류의 일부를 떼어내어 새로운 배양 용기에 옮겨서 배양하였다. 이 과정을 수 회 반복하여 오염되지 않은 단일 종의 내생녹조류 세 종, U. leptochaete, B. piliferum, B. rhizopus을 얻었다. 빛과 온도에 대한 생장 반응 실험을 위하여 분리된 세 종의 내생녹조류 2 g을 각각 멸균해수 10 mL에 넣고 믹서기로 30 초간 분쇄하여 균질화시키고, 용액 1 mL씩을 뽑아 20 mL의 PES배지에 넣어 배양하였다.
후속연구
- 아직까지 선행된 한국산 내생해조의 종류, 생태학적, 생리학적 자료가 많지 않아 이번 연구와 비교 고찰하기가 쉽지 않았다. 그러나 이번 연구가 한국산 내생해조에 대한 기초적 자료가 될 것이라 기대하며, 향후 이 자료가 더욱 축적된다면 우리가 보다 더 관심 갖고 있는 유용 해조류의 내생해조 연구에도 많은 도움이 될 수 있으리라 예상한다.
- , 2014). 따라서 아직까지 이 종이 발견된 한국산 숙주 해조는 불과 수 종밖에 되지 않지만 차후 지속적인 내생해조 연구를 수행한다면, 보다 많은 숙주해조가 발견될 것으로 예상된다. 또한 다양한 온도와 광도의 조합 실험구중 온도 10℃ 조건에서는 5종의 숙주 모두에서 어떠한 내생해조도 관찰되지 않았다.
- 다양한 온도와 광도를 조합하여 배양한 실험 연구가 아니기에, 본 연구 결과와 직접적인 비교는 어렵다. 따라서 이종의 생장 최적조건에 대한 다양한 정보가 없는 상황에서 이번 연구는 차후 이종과 관련된 연구를 수행하게 될 때 기초적 자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 또한 다양한 온도와 광도의 조합 실험구중 온도 10℃ 조건에서는 5종의 숙주 모두에서 어떠한 내생해조도 관찰되지 않았다. 생장 실험에서 내생해조 3종 모두 비록 높은 온도에 비교해서는 생장이 느렸지만, 9℃에서도 여전히 사멸되지 않고 생장되었기에 낮은 온도가 내생조류 감염을 저해하는 절대적인 요인이라고 단정짓기는 어려울 것으로 판단되며, 장차 야외 개체 군에서 수온, 숙주와 내생해조의 감염률 차이를 확인해보아야 보다 더 명확한 해답을 얻을 수 있으리라 생각된다.
- (2012)의 연구와는 매우 상반되었다 할 수 있다. 차후에 이러한 결과가 서식지역, 착생과 내생해조, 구체적 실험 방법의 차이인지는 보다 정밀하게 구명해봐야 될 것으로 판단된다.
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