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문제 정의
- 따라서 본 연구는 김의 실내배양을 통해 황백화 유도된 김 엽체의 영양성분에 따른 회복 조건을 파악하여 황백화 발생을 제어할 수 있는 방법을 알아보고자 수행되었다.
- 2018). 본 연구에서는 황백화 유도시 나타난 대표적인 황백화 증상(액포 비대, 색택 변화)이 무기영양분 공급에 따라 정상적으로 회복하는지를 확인하였다. 김 엽체의 색택은 질산염(NO3-)를 공급한 조건(300 μM)에서 2일 경과 후부터 색택 회복이 나타났으며, 인산염(PO43-)을 공급한 조건(30 μM)에서는 5일 경과 후부터 색택 회복이 관찰되었다(Fig.
제안 방법
- 김 엽체의 광합성 효율 측정은 광합성 측정장치(MiniPAM, Waltz, Germany)를 이용하여 최적 양자수율 (Opti mum quantum yield)을 측정하고 배양기간에 따라 비교하였다. 양자수율의 변화는 2개 반복구를 두어 측정하였다.
- 김 엽체의 황백화 회복을 확인하기 위해 색차계 (CR-300 Colorimeter, Konica Minolta, Japan)를 이용하여 색도를 측정하였다. 색도 측정시 엽체를 대지에 펼친 후 상부, 중부와 하부로 구분하여 각 엽체별 3회씩 측정하였으며, 시간에 따른 변화는 2일 간격으로 비교하였다.
- 조제된 영양강화해수에 황백화가 유도된 김 엽체를 넣어 황백화 유도와 동일한 배양조건에서 14일간 배양하였다. 김 엽체의 회복 정도는 2일 간격으로 김 엽체의 색택과 광합성 효율을 측정하였으며, 세포 구조를 관찰하였다.
- 빈영양해수에서 배양하여 황백화를 유도한 김 엽체는 NO3- (300 μM)와 PO43- (30 μM)를 공급하여 시간의 경과에 따른 회복 정도를 분석하였다.
- 김 엽체의 황백화 회복을 확인하기 위해 색차계 (CR-300 Colorimeter, Konica Minolta, Japan)를 이용하여 색도를 측정하였다. 색도 측정시 엽체를 대지에 펼친 후 상부, 중부와 하부로 구분하여 각 엽체별 3회씩 측정하였으며, 시간에 따른 변화는 2일 간격으로 비교하였다. 김 엽체의 색도는 CIE system에 따라 명도지수(Lightness; L), 적색지수(Redness; a), 황색지수(Yellowness; b)로 수치화 하였다.
- 김 엽체의 광합성 효율 측정은 광합성 측정장치(MiniPAM, Waltz, Germany)를 이용하여 최적 양자수율 (Opti mum quantum yield)을 측정하고 배양기간에 따라 비교하였다. 양자수율의 변화는 2개 반복구를 두어 측정하였다.
- 제공받은 유리 사상체는 300 mL의 PES배지(Provasoli 1968)가 들어있는 플라스크에 넣어, 20°C, 40 μmol photons m-2s-1 및 14 : 10 h L : D (Light : Dark)의 광주기로 조절한 배양기(EYELA MTI-202B, Japan)에서 배양하여 각포자낭 형성을 유도하였다.
- 황백화 유도 및 회복기간 동안 김 엽체의 세포 구조는 광학현미경(BX73, Olympus, Japan)이용하여 세포구조 관찰 및 영상자료(DP73, Olympus, Japan)를 확보하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 국립수산과학원 해조류연구센터의 유전자원은행에 보존 배양중인 방사무늬김의 유리사상체 (SRI-수과원104)를 제공받아 사용하였다. 제공받은 유리 사상체는 300 mL의 PES배지(Provasoli 1968)가 들어있는 플라스크에 넣어, 20°C, 40 μmol photons m-2s-1 및 14 : 10 h L : D (Light : Dark)의 광주기로 조절한 배양기(EYELA MTI-202B, Japan)에서 배양하여 각포자낭 형성을 유도하였다.
- 황백화가 유도된 김 엽체의 회복 실험을 위해 용존무기 질소 (DIN) 성분은 질산염 (NO3-)을 사용하였으며, 용존 무기인(DIP) 성분은 인산염(PO43-)을 사용하였다. 배양기간 동안 영양성분의 부족을 고려하여 질산염 농도는 300 μM, 인산염 농도는 30 μM의 영양강화해수를 조제하여 사용하였다(Pereira et al.
이론/모형
- 김 엽체의 색도는 CIE system에 따라 명도지수(Lightness; L), 적색지수(Redness; a), 황색지수(Yellowness; b)로 수치화 하였다. 수치화된 각 지수는 Munsell Color Chart (ASM Standard D 1535-96, 1980)에 위치하여 표현하였다.
성능/효과
- (30 μM)를 공급하여 시간의 경과에 따른 회복 정도를 분석하였다. NO3- 공급 조건에서는 배양 2일 후부터 김 엽체의 회복이 나타났으며, PO43- 공급 조건에서는 배양 5일 후부터 김 엽체의 회복이 관찰되었다. 색차계의 수치화 된 값들은 황백화 김 엽체의 회복을 판단하는데 유용하였다.
- 김 엽체의 색택은 질산염(NO3-)를 공급한 조건(300 μM)에서 2일 경과 후부터 색택 회복이 나타났으며, 인산염(PO43-)을 공급한 조건(30 μM)에서는 5일 경과 후부터 색택 회복이 관찰되었다(Fig. 5).
- 4). 또한 색차계로 측정한 적색지수와 황색지수는 황백화된 김 엽체의 회복을 판단하는 유의한 값으로 판단되었다. 질산염(NO3-)를 공급한 조건(300 μM)에서 명도 (L), 적색지수(a)와 황색지수(b)는 시간에 따른 황백화 회복 정도를 유의하게 판단하였다(Table 1).
- 세포의 구조는 질산염(NO3-)를 공급한 조건(300 μM)에서 2일 경과 후부터 액포 비대가 감소하고 엽록체 증가가 나타 났으며(Fig. 6), 인산염(PO43-)을 공급한 조건(30 μM)에서는 5일 경과 후부터 엽록체 증가가 관찰되었다(Fig. 7).
- 실내실험 결과 황백화 김은 무기영양분이 지속적으로 공급될 경우 영양성분에 따라 차이는 있지만 정상 김 엽체로 회복되었다. 이러한 결과는 김 양식장의 무기영양염 농도에 따른 황백화 발생 예보와 영양염 공급을 통한 황백화 예방에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 영양성분에 따른 황백화 김 엽체의 회복 실험에서 NO3-(300 μM)를 공급한 조건에서는 2일 후부터 광합성 효율이 증가하 였으며, PO43- (30 μM)를 공급한 조건에서는 5일 후부터 광합성 효율이 증가하였다(Fig. 2).
- 황백화된 김 엽체의 회복 실험에서 광합성 효율은 인산염(PO43-) 조건보다 질산염(NO3-) 조건에서 빠르게 회복되는 것으로 나타났다. 이러한 결과에서 무기영양분의 결핍은 김의 광합성 보조색소 합성을 저하시켜 광합성 효율에 영향을 주는 것으로 판단되었다.
- 색차계의 수치화 된 값들은 황백화 김 엽체의 회복을 판단하는데 유용하였다. 황백화 김은 무기영양분의 공급으로 비대한 액포가 축소되고, 색택이 회복되는 것으로 나타났다.
- 7). 황백화된 김 엽체의 색택과 세포 구조는 무기영양분을 공급후 배양시간이 경과할수록 정상 김 엽체로 회복되었으며, 인산염(PO43-)보다 질산염(NO3-)을 공급한 조건에서 빠르게 나타났다.
- 2). 황백화된 김 엽체의 회복 실험에서 광합성 효율은 인산염(PO43-) 조건보다 질산염(NO3-) 조건에서 빠르게 회복되는 것으로 나타났다. 이러한 결과에서 무기영양분의 결핍은 김의 광합성 보조색소 합성을 저하시켜 광합성 효율에 영향을 주는 것으로 판단되었다.
후속연구
- 실내실험 결과 황백화 김은 무기영양분이 지속적으로 공급될 경우 영양성분에 따라 차이는 있지만 정상 김 엽체로 회복되었다. 이러한 결과는 김 양식장의 무기영양염 농도에 따른 황백화 발생 예보와 영양염 공급을 통한 황백화 예방에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
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