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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 두 종간 잡종 3배체의 양식 대상종으로써 가능성을 알아보고자 넙치 암컷과 강도다리 수컷을 이용하여 잡종 3배체를 유도하였고 이들의 난발생을 넙치의 2배체 및 3배체와 비교 분석하였다.
제안 방법
- (1995) 및 Jung et al. (2015)의 난발생 단계를 기준으로 관찰하였으며, 저온처리가 끝난 시기를 0시(time 0)로 하여 수정란의 90% 이상이 동일한 단계에 도달하는 시기를 기준으로 각 발생단계별 소요 시간과 특징을 기록하였다. 수온별 넙치 2배체, 3배체 및 잡종 3배체의 수온별 난발생속도를 조사 하기 위해 각 실험군의 수정란들을 10, 14 및 18℃의 부화조에서 발생을 유도하였다.
- 넙치의 3배체 및 잡종 3배체 유도에 사용된 난과 정자는 1회 처리시 암컷 6미로부터 복부압박법으로 확보된 난 중 난질이 우수한 4미의 난과 자성발생성 2배체 킹넙치 수컷 및 강도다리 수컷 3미로부터 채정한 정자를 모두 섞어 수정에 사용하였으며, 3반복으로 실험을 수행하였다. 제 2극체 방출 억제를 위해 Kim et al.
- (2015)의 난발생 단계를 기준으로 관찰하였으며, 저온처리가 끝난 시기를 0시(time 0)로 하여 수정란의 90% 이상이 동일한 단계에 도달하는 시기를 기준으로 각 발생단계별 소요 시간과 특징을 기록하였다. 수온별 넙치 2배체, 3배체 및 잡종 3배체의 수온별 난발생속도를 조사 하기 위해 각 실험군의 수정란들을 10, 14 및 18℃의 부화조에서 발생을 유도하였다.
- , Münster, Germany)를 이용하여 DNA 함량을 분석하였다. 유도된 넙치 3배체 및 잡종 3배체의 DNA 함량을 측정하기 위해서 넙치 2배체 부화자어 및 성체 강도다리의 꼬리지느러미를 대조군으로 사용하였다.
- 강도다리는 냉수성 어종으로 적정수온은 13-18℃이고(NFRDI, 2009), 넙치는 온수성 어종으로 적정 수온은 10-24℃인(NFRDI, 2006) 것으로 보고되고 있다. 이에 잡종 3배체의 적정 수온범위 및 수온별 난발생 속도를 확인하고자 대조군으로 넙치 2배체와 3배체를 사용하여 10, 14 및 18℃ 에서 발생을 비교하였다. 그 결과 3가지 수온 모두에서 잡종 3배체는 정상적으로 발생하는 것으로 확인되었고, 18℃ 발생결과와 동일하게 잡종 3배체는 10℃와 14℃에서도 난할기, 포배기, 낭배기 및 분할기에 이르는 난발생 단계에서 넙치 2배체 및 3배체와 동일한 속도로 발생하는 것으로 관찰되었다.
- 잡종 3배체의 난발생은 18±1℃의 수온에서 발생을 유도하였고, 해부현미경(AZ100; Nikon Co., Japan)과 이에 부착된 디지털 카메라(DS-Ril; Nikon Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 관찰과 촬영을 하였다. Kimmel et al.
대상 데이터
- 본 연구에 대조군으로 사용된 넙치 2배체와 3배체는 국립수산과학원 육종연구센터에서 선발육종기법을 통하여 생산된 킹넙치(KingNupchi)의 난과 자성발생성 2배체 킹넙치 수컷의 정자를 사용하였다. 잡종 3배체 유도에 사용된 강도다리 정자는 거제도의 민간양식장과 부산시 남천동의 수산시장에서 구입한 어체중 400-600 g의 강도다리를 동 센터에서 1년간 사육한 후 이 중 6마리를 선별하여 이들의 정자를 사용하였다.
- 본 연구에 대조군으로 사용된 넙치 2배체와 3배체는 국립수산과학원 육종연구센터에서 선발육종기법을 통하여 생산된 킹넙치(KingNupchi)의 난과 자성발생성 2배체 킹넙치 수컷의 정자를 사용하였다. 잡종 3배체 유도에 사용된 강도다리 정자는 거제도의 민간양식장과 부산시 남천동의 수산시장에서 구입한 어체중 400-600 g의 강도다리를 동 센터에서 1년간 사육한 후 이 중 6마리를 선별하여 이들의 정자를 사용하였다.
이론/모형
- 제 2극체 방출 억제를 위해 Kim et al. (1994) 방법에 의거하여 수정 3분 후 3℃의 온도 조건하에서 45분간 저온 처리를 하였다.
- 배수체 분석은 유세포 분석기(flow cytometry)를 이용하여 DNA 함량을 측정하였다. 각 실험군의 단일세포(single cell)를 확보하기 위해 부화자어 3미를 균질기(homogenizer)로 조직을 파쇄한 뒤 nucleic extraction buffer (CyStain DNA 2 step; Partec Co.
성능/효과
- 잡종 3배체의 부화는 18℃ 발생에서 관찰된 것과 동일하게 10℃ 및 14℃에서도 넙치 3배체보다 5시간 및 2시간 빨리 부화하는 것으로 관찰되어, 수온이 낮을수록 그 부화시간의 차이가 커지는 것으로 확인되었다(Table 1). 강도다리는 10.5℃에서 수정 후 110시간에 최초의 부화되는 것으로 보고된 바 있고(Orcutt, 1950), 본 연구 결과에서 10℃에서 넙치 2배체가 수정 121시간 후에 부화되는 것으로 확인됨으로써, 잡종 3배체는 친어로 사용된 강도다리와 넙치의 중간 형질을 띄게 되어 10℃에서 114시간에 부화한 것으로 판단된다.
- 이에 잡종 3배체의 적정 수온범위 및 수온별 난발생 속도를 확인하고자 대조군으로 넙치 2배체와 3배체를 사용하여 10, 14 및 18℃ 에서 발생을 비교하였다. 그 결과 3가지 수온 모두에서 잡종 3배체는 정상적으로 발생하는 것으로 확인되었고, 18℃ 발생결과와 동일하게 잡종 3배체는 10℃와 14℃에서도 난할기, 포배기, 낭배기 및 분할기에 이르는 난발생 단계에서 넙치 2배체 및 3배체와 동일한 속도로 발생하는 것으로 관찰되었다. 그러나 You et al.
- 2). 넙치 3배체는 18±1℃ 수온에서 55시간째에 최초 부화가 시작되었으나, 잡종 3배체는 53시간째에 최초의 부화가 관찰되어 잡종 3배체의 부화가 2시간이 빠른 것으로 확인되었다(Table 1). 이는 동일 수온조건에서 강도다리가 넙치보다 부화시기가 빠른 것으로 보고된 바 있어(Do et al.
- 본 연구의 넙치와 강도다리 잡종 3배체는 수정란은 모계로 사용된 넙치의 형태를 가지지만, 부화자어는 부계로 사용된 강도다리에 가까운 중간형질을 나타내는 것으로 확인되었다. 또한 난발생 속도의 경우 넙치와 동일한 난발생 속도를 가지는 것으로 나타났으나, 최초 부화시간은 강도다리와 넙치의 중간 형질을 나타내는 것으로 확인되었다. 이에 잡종 3배체는 넙치와 강도다리의 중간 형질을 띄는 것으로 확인되지만, 기존 보고와 동일하게 모계에 가까운 중간 형질을 가지는지 여부를 확인하기 위해서는 자치어의 성장 및 성체의 형태 및 습성에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
- , 2013). 본 연구에서도 잡종 3배체는 넙치 2n DNA 함량과 강도다리 n DNA함량을 가지고 있는 것으로 확인되었으며, 넙치 3배체는 넙치 n DNA 함량의 약 3배의 DNA 함량을 가지고 있는 것으로 확인되었다.
- mizolepis) 잡종 3배체는 모계로 사용된 미꾸리에 가까운 중간 형질을 가지는 것으로 보고한 바 있다. 본 연구의 넙치와 강도다리 잡종 3배체는 수정란은 모계로 사용된 넙치의 형태를 가지지만, 부화자어는 부계로 사용된 강도다리에 가까운 중간형질을 나타내는 것으로 확인되었다. 또한 난발생 속도의 경우 넙치와 동일한 난발생 속도를 가지는 것으로 나타났으나, 최초 부화시간은 강도다리와 넙치의 중간 형질을 나타내는 것으로 확인되었다.
- 5시간 후에 난할기(cleavage period)가 시작되어 8시간 후에 중기 포배기(mid-blastula period), 13시간 후에 낭배기(gastrula period), 26시간 후에 Kupffer’s vesicle이 형성되는 것으로 관찰되었다(Fig 2a-2p). 이들 난할기에서 분할기에 이르는 잡종 3배체의 난발생은 넙치 3배체와 유사한 형태로 발생이 진행되었으며, 그 발생 시간 또한 동일한 것으로 확인되었다(Table 1). 강도다리와 넙치 잡종은 부화시기를 제외한 난발생 시기가 모계로 사용된 넙치와 동일하게 나타나는 것으로 보고된 바 있어(Do et al.
- 잡종 3배체 난발생 과정 중 초기 난할기에 이형적으로 할구(blastomere)가 형성되어 3 세포기가 관찰되었다. 그러나 이는 You et al.
- 잡종 3배체는 넙치 3배체와 유사한 형태 및 속도로 난발생이 진행되었으나, 부화 시간 및 부화자어의 형태에서 차이가 나는 것으로 확인되었다(Table 1, Fig. 2).
- 잡종 3배체와 넙치 3배체 부화자어는 막지느러미 내 색소포의 위치 및 분포범위에서 뚜렷한 차이가 나는 것으로 관찰되었다. 잡종 3배체와 넙치 3배체 부화자어 모두 미부 중앙부 막지느러미 위쪽과 아래쪽에 색소포 띠가 관찰되었으나, 잡종 3배체가 넙치 3배체에 비하여 분포범위가 넓고 진한 것으로 확인되었다(Fig. 2q-2v).
- 잡종 3배체와 넙치 3배체 부화자어는 막지느러미 내 색소포의 위치 및 분포범위에서 뚜렷한 차이가 나는 것으로 관찰되었다. 잡종 3배체와 넙치 3배체 부화자어 모두 미부 중앙부 막지느러미 위쪽과 아래쪽에 색소포 띠가 관찰되었으나, 잡종 3배체가 넙치 3배체에 비하여 분포범위가 넓고 진한 것으로 확인되었다(Fig.
- 잡종 3배체의 부화는 18℃ 발생에서 관찰된 것과 동일하게 10℃ 및 14℃에서도 넙치 3배체보다 5시간 및 2시간 빨리 부화하는 것으로 관찰되어, 수온이 낮을수록 그 부화시간의 차이가 커지는 것으로 확인되었다(Table 1). 강도다리는 10.
- 저온처리 후 잡종 3배체 수정란을 18±1℃ 수온에서 난발생을 유도 관찰한 결과, 1.5시간 후에 난할기(cleavage period)가 시작되어 8시간 후에 중기 포배기(mid-blastula period), 13시간 후에 낭배기(gastrula period), 26시간 후에 Kupffer’s vesicle이 형성되는 것으로 관찰되었다(Fig 2a-2p). 이들 난할기에서 분할기에 이르는 잡종 3배체의 난발생은 넙치 3배체와 유사한 형태로 발생이 진행되었으며, 그 발생 시간 또한 동일한 것으로 확인되었다(Table 1).
후속연구
- 넙치와 강도다리 잡종 3배체의 정상적인 발생 및 생존 가능성은 확인되었으나 산업적 가능성을 판단하기 위해서는 성장력, 생식력, 성비 및 친어로 사용된 두 종의 우량 형질 획득 유무 분석 등에 대한 추가적인 연구가 필요하며, 잡종 3배체의 생산력 증대를 위해 연중 산란이 가능한 넙치와 달리 3월-6월까지만 확보 가능한 강도다리 정자의 냉동보존 등의 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것이다.
- 또한 난발생 속도의 경우 넙치와 동일한 난발생 속도를 가지는 것으로 나타났으나, 최초 부화시간은 강도다리와 넙치의 중간 형질을 나타내는 것으로 확인되었다. 이에 잡종 3배체는 넙치와 강도다리의 중간 형질을 띄는 것으로 확인되지만, 기존 보고와 동일하게 모계에 가까운 중간 형질을 가지는지 여부를 확인하기 위해서는 자치어의 성장 및 성체의 형태 및 습성에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
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