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문제 정의
- 본 연구는 능성어(Epinephelus septemfasciatus)를 해수 순환여과양식시스템(RAS)에 적용하는데 문제가 되는 암모니아의 농도 기준을 제시하기 위하여 96시간 동안 암모니아 노출에 따른 생존율 및 혈액학적 특성 변화를 조사하였다. 생존율 실험구의 암모니아 농도는 대조구, 0.
- 본 연구는 능성어를 대상으로 순환여과양식시스템에 적용하는데 문제가 되는 암모니아 농도 기준을 제시하고자 96시간 동안 암모니아 노출에 따른 능성어 치어의 생존율 및 혈액학적 특성 변화를 조사하였다.
제안 방법
- 6 mg/L로 나타났다. 능성어 치어의 암모니아 96-h LC50 농도인 0.6 mg/L에서 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96시간 간격으로 12마리씩 혈액 샘플링을 하였다. 실험구의 암모니아 노출 시간이 경과할수록 혈장 코티졸, 글루코스, GOT 및 GPT 농도가 증가하는 경향을 보였다.
- 생존율과 LC50은 24시간 간격으로 누적 생존율을 구하였으며 실험어의 폐사 확인은 실험어가 수조 저면에 유영능력을 상실하여 어체가 측편된 상태에서 1분 이상 아가미 호흡활동을 중지한 개체를 선택하여 조사하였다. 실험어의 LC50은 통계프로그램 SPSS의 Ordered Probit Model 분석방법에 의해 분석하였다.
- 암모니아 노출에 따른 실험어의 경시적인 혈액학적 특성 변화를 조사하기 위해 암모니아를 96-h LC50 농도로 설정하였다. 각 실험구는 플라스틱 사각수조에 여과해수 40 L를 수용하였으며, NH4Cl (Junsei, Japan)을 첨가하여 실험구별 농도를 조절하였다.
- 암모니아 노출에 따른 실험어의 혈액학적 특성 변화를 조사하기 위해 96-h LC50 농도에서 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96시간 간격으로 12마리씩 혈액을 채취를 하였다.
- 암모니아 농도별 노출에 따른 생존율 및 96시간 반수치사농도 (96-h LC50)를 조사하기 위해 사전 예비실험을 통해 총 암모니아 질소의 농도를 각각 0, 15, 20, 25, 30 mg/L로 설정하였다. 각 실험구는 플라스틱 사각수조에 여과해수 40 L를 수용하였으며, NH4Cl (Junsei, Japan)을 첨가하여 실험구별 농도를 조절하였다.
- 혈장 글루코스, 암모니아 (NH3), GOT, GPT, 총 단백질 (TP) 및 전해질 이온 (Na+, Cl-)은 자동 생화학분석기 (Dry-chem 4000i, Fujifilm, Japan)로 측정하였고, 혈장 삼투질 농도는 삼투압측정기 (Vapro 5520, WESCOR Co., USA)로 측정하였다.
대상 데이터
- 59 g이었다. 생존율 실험과 시료 분석용으로 총 360마리를 사용하였다. 실험어는 2주 동안 순치시켰고 하루에 2회 상업용 배합사료를 공급하였으며, 실험 시작 7일전부터 절식시켰다.
- 실험에 사용된 능성어 치어는 국립수산과학원 생물 사육 동에서 500L FRP 원형수조에서 사육 중인 치어로 평균 전장 9.0±0.25 cm, 평균 체중 12.58±0.59 g이었다. 생존율 실험과 시료 분석용으로 총 360마리를 사용하였다.
데이터처리
- 본 실험에서 얻어진 결과에 대한 통계학적 분석은 SPSS 통계프로그램 (ver. 18.0)을 사용하여 one way-ANOVA test를 통해 Duncan’s multiple range test로 평균값 간의 유의성을 검정하였다 (P<0.05).
- 은 24시간 간격으로 누적 생존율을 구하였으며 실험어의 폐사 확인은 실험어가 수조 저면에 유영능력을 상실하여 어체가 측편된 상태에서 1분 이상 아가미 호흡활동을 중지한 개체를 선택하여 조사하였다. 실험어의 LC50은 통계프로그램 SPSS의 Ordered Probit Model 분석방법에 의해 분석하였다.
성능/효과
- 간 기능성 대사효소인 GOT (AST, aspartate transaminoferase)와 GPT(ALT, alanine transaminoferase)의 활성을 조사한 결과, GOT의 대조구 농도는 68.58±4.87 U/L를 나타냈으며 시간이 경과할수록 대조구보다 유의하게 증가하는 경향을 나타내었으며 96시간에는 120.00±8.07 U/L로 가장 높은 값을 나타내었다. GPT의 대조구 농도는 7.
- , 2014) 등의 어류에서는 암모니아 노출에 따른 혈중 코티졸 농도가 일시적으로 증가하였다가 시간이 경과함에 따라 지속적으로 감소하는 경향으로 보고되었다. 본 연구 결과에서는 암모니아에 노출된 모든 구간의 능성어 혈중 코티졸이 노출 초기인 12시간까지 지속적으로 증가하였으나 이후 48시간 경과시까지 감소하였으며 이후에는 다시 증가하는 경향을 보여 암모니아에 노출된 능성어 치어가 초기에는 강한 스트레스를 받지만, 시간이 경과됨에 따라 환경변화에 대해 일시적인 적응하는 것으로 추측해 볼 수 있다.
- 0 mg/L라고 보고되었으며 (Russo and Thurston, 1991; Handy and Poxton, 1993), 비교적 담수어류에 비해 해산어류의 농도범위가 높은 것을 알 수 있다. 본 연구에서 능성어 치어의 암모니아에 대한 96-h LC50 농도는 0.6 mg/L를 나타냈으며, 다른 어종의 암모니아에 대한 96-h LC50 농도는 조피볼락, Sebastes schlegelii 0.09 mg/L, 참돔, Pagrus major 0.03 mg/L, 얼룩메기, Ictalurus punctatus 3.1 mg/L, 무지개송어, Oncorhynchus mykiss 0.32 mg/L로 나타나 (Ruffier etal., 1981; Cho and Hur, 1998), 능성어의 암모니아에 대한 내성이 다른 해산어류에 비해 높은 것을 알 수 있었다.
- , 2014) 등에서도 보고되었다. 본 연구의 결과에서도 암모니아 노출에 따른 혈액 내 코티졸과 글루코스가 동반상승하는 것을 볼 수 있었다.
- 본 연구는 능성어(Epinephelus septemfasciatus)를 해수 순환여과양식시스템(RAS)에 적용하는데 문제가 되는 암모니아의 농도 기준을 제시하기 위하여 96시간 동안 암모니아 노출에 따른 생존율 및 혈액학적 특성 변화를 조사하였다. 생존율 실험구의 암모니아 농도는 대조구, 0.35, 0.4, 0.5, 0.8 mg/L였으며, 96-h LC50 농도는 0.6 mg/L로 나타났다. 능성어 치어의 암모니아 96-h LC50 농도인 0.
- 수온 25±0.5℃에서 총 암모니아성 질소의 농도(0, 15, 20, 25, 30 mg/L)에 실험어를 96시간 노출시킨 후 생존율을 조사한 결과, 총 암모니아성 질소의 농도 0 mg/L(대조구)와 15 mg/L 실험구의 생존율은 100%였으나 20 mg/L 실험 구에서는 72시간과 96시간에 각각 3마리, 4마리의 폐사체가 확인되어 생존율은 각각 75.0%, 66.7%로 나타났고, 25 mg/L 실험구에서는 48시간과 96시간에 각각 5마리, 6마리 폐사체가 확인되어 생존율은 각각 58.3%, 16.7%로 나타났으며, 30 mg/L 실험구에서는 24시간에 생존율 50%를 시작으로 96시간에서는 전개체가 폐사하였다(Fig. 1).
- 6 mg/L에서 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96시간 간격으로 12마리씩 혈액 샘플링을 하였다. 실험구의 암모니아 노출 시간이 경과할수록 혈장 코티졸, 글루코스, GOT 및 GPT 농도가 증가하는 경향을 보였다. 혈장 암모니아와 총 단백질은 암모니아 노출 12시간째까지는 증가하였고 이후로는 감소하였지만, 대조구와 비교하여 유의하게 높은 값을 나타내었다.
- 실험어의 총 암모니아성 질소 농도별 실험구에서 LC50을 분석한 결과, 24-h LC50은 32.5 mg/L, 48-h LC50은 30.0 mg/L, 72-h LC50은 27.8 mg/L, 96-h LC50은 26.7 mg/L로 나타났다. 따라서, 실험어의 96-h LC50은 총 암모니아성 질소 농도가 26.
- 암모니아 노출 스트레스에 의한 혈장 Na+의 대조구 농도는 157±12.5 mEq/L를 나타냈고, 96시간째 117±6.5 mEq/L로 대조구와 비교하여 유의하게 감소하는 경향을 나타내었다. 혈장 Cl-의 대조구 농도는 139±8.
- 하지만 본 연구에서는 암모니아 노출 12시간까지는 급격하게 증가하여 위의 결과들과 동일하게 나타났지만, 24시간부터는 지속적으로 감소하였다. 이러한 결과는 능성어 치어가 암모니아에 지속적으로 노출되면 시간이 경과함에 따라 적응하게 됨으로서 혈장 내 암모니아가 서서히 감소하는 것으로 추측할 수 있었다. 하지만 대조구에 비해서는 혈장 암모니아 농도 차이는 높게 나타났다.
후속연구
- 능성어 치어를 대상으로 한 본 연구의 결과로 도출된 총 암모니아성 질소(TAN)에 96시간 노출 시 LC50 농도 26.7 mg/L, 암모니아(NH3) 농도 0.6 mg/L와 암모니아 노출에 따른 경시적인 혈액학적 특성 변화 조사 결과를 바탕으로 순환 여과양식 시스템을 이용한 안정적인 능성어 양식에 기초자료로 활용 할 수 있을 것이며, 향후 만성적인 암모니아 노출에 의한 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다.
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