한국고유종 각시붕어 Rhodeus uyekii 후각기관의 형태 및 조직, 세포화학적 특성 연구 Morphology, Histology, and Histochemistry of the Olfactory Organ in Korean Endemic Fish, Rhodeus uyekii (Pices, Cyprinidae)원문보기
한국 고유종 각시붕어 Rhodeus uyekii의 후각기관과 서식처의 물리 및 화학적 특성 그리고 생태적 습성과의 연관성을 알아보기 위해 실체현미경, 광학현미경, 주사전자현미경을 이용하여 해부 및 조직, 세포화학적 특성을 조사하였다. 후각기관의 외부형태는 반원의 전비공과 후비공, 비경계판으로 구성되는데, 특히 전비공의 앞쪽에는 아치형의 조직이 돌출되어 있다. 비강 내에는 14~15개의 후판으로 구성되는 로제트 구조를 보유하며 후판은 감각상피와 비감각상피로 구분된다. 감각상피는 후감각뉴런, 지지세포, 기저세포, 림프구, 형질세포로 구성되는 반면에 비감각세포는 층상상피세포, 점액세포, 비감각섬모세포, 미확인세포가 1종류 확인된다. 점액세포의 세포화학적 특성은 산성 및 중성의 황점액소(sulfomucine)로 나타났다.
한국 고유종 각시붕어 Rhodeus uyekii의 후각기관과 서식처의 물리 및 화학적 특성 그리고 생태적 습성과의 연관성을 알아보기 위해 실체현미경, 광학현미경, 주사전자현미경을 이용하여 해부 및 조직, 세포화학적 특성을 조사하였다. 후각기관의 외부형태는 반원의 전비공과 후비공, 비경계판으로 구성되는데, 특히 전비공의 앞쪽에는 아치형의 조직이 돌출되어 있다. 비강 내에는 14~15개의 후판으로 구성되는 로제트 구조를 보유하며 후판은 감각상피와 비감각상피로 구분된다. 감각상피는 후감각뉴런, 지지세포, 기저세포, 림프구, 형질세포로 구성되는 반면에 비감각세포는 층상상피세포, 점액세포, 비감각섬모세포, 미확인세포가 1종류 확인된다. 점액세포의 세포화학적 특성은 산성 및 중성의 황점액소(sulfomucine)로 나타났다.
The olfactory organ of the Korean endemic fish, Rhodeus uyekii, a mussel-spawning species, was researched anatomically, histologically and histochemically, for looking into a relation to the physical and chemical condition of its habitat and ecological habit, using stereo microscopy, light microscop...
The olfactory organ of the Korean endemic fish, Rhodeus uyekii, a mussel-spawning species, was researched anatomically, histologically and histochemically, for looking into a relation to the physical and chemical condition of its habitat and ecological habit, using stereo microscopy, light microscopy and scanning electron microscopy. The external structure of the olfactory organ consists of the semicircular-shaped anterior nostril with arched shape at its forward position, posterior nostrils and the nasal flap. Within the olfactory chamber, it has the rosette structure with 14 to 15 lamellae which is largely divided into the sensory and non-sensory regions. The sensory region has the olfactory receptor neurons, the supporting cells, the basal cells, the lymphatic cells, and the plasma cells, while the non-sensory region has the stratified epithelial cells, the mucous cells with sulfomucin and 1 type of unidentified cell. In particular, the arched feature in the anterior nostril and the mucous cell of sulfomucin were unique.
The olfactory organ of the Korean endemic fish, Rhodeus uyekii, a mussel-spawning species, was researched anatomically, histologically and histochemically, for looking into a relation to the physical and chemical condition of its habitat and ecological habit, using stereo microscopy, light microscopy and scanning electron microscopy. The external structure of the olfactory organ consists of the semicircular-shaped anterior nostril with arched shape at its forward position, posterior nostrils and the nasal flap. Within the olfactory chamber, it has the rosette structure with 14 to 15 lamellae which is largely divided into the sensory and non-sensory regions. The sensory region has the olfactory receptor neurons, the supporting cells, the basal cells, the lymphatic cells, and the plasma cells, while the non-sensory region has the stratified epithelial cells, the mucous cells with sulfomucin and 1 type of unidentified cell. In particular, the arched feature in the anterior nostril and the mucous cell of sulfomucin were unique.
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문제 정의
각시붕어는 그중 비교적 가장 느린 유속의 수환경을 선호하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 서식처의 차이가 각시붕어 후각기관에 어떻게 반영되어 있는지 확인하기 위해서, 본 기관의 형태, 조직 및 세포화학적 특성을 묘사하고 서식처 환경 및 생태적 습성과의 연관성을 분석해 보고자 하였다.
본 실험에서 이용된 조직화학염색법은 염료의 특이성과 민감성, 그리고 염료가 착색된 조직이나 세포를 통과하는 빛의 파장, 효소활성을 통한 반응물의 변화양상을 현미경을 이용해 특정 결과(색이나 대조의 차이)를 확인함에 목적을 둔다(Lavis, 2011). 또한, 이용된 염료의 pH는 산성, 염기성, 중성, 양성염료로 나눌 수 있어 조직이나 세포의 pH 성향을 확인할 수 있기도 하다(Lavis, 2011).
제안 방법
각시붕어 후각기관의 해부학적 특징을 관찰하기 위해 실체현미경(Carl Zeiss, Germany) 하에서 커터칼(Surgical blade stainless No. 10, 11, Japan)을 이용하여 두부로부터 절개한 후 디지털 카메라(TG-3, Olympus, Japan)로 촬영하였다.
용액에 고정된 후각기관을 두부로부터 절개하여 같은 용액에 재고정하였다. 그 후 중성 1% OsO4 용액(pH 7.4)에 2차 고정, 알코올의 상승된 농도 순으로 탈수, t-부탄올에 처리하여 임계점 건조(VFD-21S; Vaccum Device Co., Ltd., Japan)하였으며, 오스뮴 코팅(HPC-1SW; Vacuum Device Co., Ltd.)한 후 주사전자현미경(SEM; SUPRA40VP, Carl Zeiss, Germany)으로 촬영하였다.
1 mm) 15마리를 채집하였다. 그 후 현장에서 즉시 0.1% m-aminobenzoic acid ethylester methanesulfonate 수용액(MS222, Sigma, USA)을 이용하여 개체들을 마취시킨 후 10% 중성 포르말린 용액과 2.5% 중성 글루타르알데히드 용액(pH 7.4 2.5% G.A.; EMS, USA)에 고정하였다. 본 연구종의 실험은 전북대학교의 “실험동물의 관리와 사용에 관한 지침” (Institutional Animal Care and Use Committee)의 절차에 따라 수행되었다.
비강 내 로제트구조(rosette structure)의 특징과 후각세포들의 분포 및 미세구조를 알아보기 위해 2.5% G.A. 용액에 고정된 후각기관을 두부로부터 절개하여 같은 용액에 재고정하였다. 그 후 중성 1% OsO4 용액(pH 7.
4, Carl Zeiss, Germany) 하에서 관찰 및 촬영하였다. 점액세포(mucous cell)의 조직화학적 특성(pH, 다당류의 종류)을 판별하기 위해 아래와 같은 특수염색법을 추가로 실시하였다: 1) Masson trichrome(Masson, 1929), 2) periodic acid Schiff(PAS) and diastase/PAS, 3) hematoxylin, Weigert iron and toluidine blue, 4) alcian blue(AB pH 1.0, pH 2.
조직 및 세포의 일반적인 특징을 알아보기 위해 10% 포르말린 용액에 고정된 표본의 두부로부터 후각기관을 절개하여 탈수와 투명화처리 후 일반적인 파라핀 포매법으로 24시간 처리하여 block (Parablast, Oxford)을 제작하였다. 포매된 block은 microtome (Leica 820, Germany)을 이용하여 5 μm로 각각 절편 되었으며 Harris’s hematoxylin-eosin (H-E)로 대조 염색(Gurr, 1956) 후 광학현미경(LM; LE REL 4.
포매된 block은 microtome (Leica 820, Germany)을 이용하여 5 μm로 각각 절편 되었으며 Harris’s hematoxylin-eosin (H-E)로 대조 염색(Gurr, 1956) 후 광학현미경(LM; LE REL 4.4, Carl Zeiss, Germany) 하에서 관찰 및 촬영하였다.
한국 고유종 각시붕어 Rhodeus uyekii의 후각기관과 서식처의 물리 및 화학적 특성 그리고 생태적 습성과의 연관성을 알아보기 위해 실체현미경, 광학현미경, 주사전자현미경을 이용하여 해부 및 조직, 세포화학적 특성을 조사하였다. 후각기관의 외부형태는 반원의 전비공과 후비공, 비경계판으로 구성되는데, 특히 전비공의 앞쪽에는 아치형의 조직이 돌출되어 있다.
대상 데이터
2019년 3월부터 4월까지 전라남도 담양군 무정면 평지리의 오례천(35°16ʹ59ʺN, 127°03ʹ41ʺE)에서 족대(망목 4×4 mm)를 이용하여 각시붕어(체장 36.3~45.1 mm) 15마리를 채집하였다.
비감각상피의 림프구는 감각상피에서 보여지는 형태와 세포화학적 특징과 같았다. 점액세포는 상피층 표면에 위치하는 단세포샘(unicellular gland)으로써 핵은 세포 바닥에 평평한 형태로 나타났다. 또한 점액세포는 다음과 같이 고용된 특수염색에서 다양한 색(적색, PAS, diastase/PAS; 청색, AB pH 2.
이론/모형
본 연구종의 실험은 전북대학교의 “실험동물의 관리와 사용에 관한 지침” (Institutional Animal Care and Use Committee)의 절차에 따라 수행되었다.
성능/효과
또한 5~10개의 세포들이 서로 연접해있어 하나의 세포 그룹을 형성하였으며 H-E와 Masson’s trichrome 염색에서 각각 연하고 진한 보라색을 나타냈으며 핵소체들이 뚜렷하게 관찰되었다.
각시붕어의 비강 내에는 14~15개의 후판으로 구성되는 로제트 구조가 발달한다. 본 연구어종이 속하는 잉어목 어류에서 후판 수는 Tribolodon hakonensis 황어 30개, Pseudogobio esocinus 모래무지 10개, Zacco platypus 피라미 21개, Cyprinus carpio 잉어 31개, Microphysogobio yaluensis 돌마자 22~24개로 다양하게 알려져 있어 종마다 많은 수적 차이를 나타내고 있다. 일반적으로 후판의 수적 증가는 비강 내 후상피(olfactory epithelium)의 발달 표면적을 증가시켜 후각기관의 효율성과 감각의 민감도를 높이는 것으로 알려져 있는데(Zeiske et al.
세포질공간보다 핵의 크기가 두드러지게 컸으며 원통과 타원형을 나타내며 H-E와 Masson’s trichrome 염색에서 각각 선홍색과 진한 흑적색으로 염색되었다(Fig. 2E~G).
또한, 이용된 염료의 pH는 산성, 염기성, 중성, 양성염료로 나눌 수 있어 조직이나 세포의 pH 성향을 확인할 수 있기도 하다(Lavis, 2011). 이러한 염색법의 특징들로 인해 각시붕어 후각조직 또는 세포의 서로 간의 경계와 차이를 잘 보여주었으며, 특히 특정 후각 세포들의 염색 특이성을 잘 확인할 수 있었다.
감각상피는 후감각뉴런, 지지세포, 기저세포, 림프구, 형질세포로 구성되는 반면에 비감각세포는 층상상피세포, 점액세포, 비감각섬모세포, 미확인세포가 1종류 확인된다. 점액세포의 세포화학적 특성은 산성 및 중성의 황점액소(sulfomucine)로 나타났다.
후속연구
각시붕어 후각기관의 해부 및 조직, 세포화학적 결과들은 유속이 느리거나 정체된 서식처의 물리적 특성을 잘 반영하며, 특히 고유한 일부 후각 특성(전비공의 아치형 조직, 황점액소)들은 추후 다른 종들과 비교되는 분류학적 특징으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
어류의 후각이란?
어류의 후각(olfaction)은 먹이탐색, 포식자 회피, 동종 인식, 서식처 인지, 이주와 회유와 같은 다양한 생태적 행동들을 유발시키는 생체 내 감지능력으로써, 물속에 녹아있는 화학물질을 감지하는 것으로부터 촉발된다(Yamamoto, 1982). 특히, 경골어류의 후각기관은 비강 (olfactory chamber) 또는 비낭(accessory nasal sac)이 해부적으로 구강(oral cavity) 및 새강(branchial cavity)쪽으로 개방되지 않고 서로 분리되어 있어 고등한 척추동물들과는 다르게 호흡의 기능을 전혀 수행하지 않는 폐쇄적인 구조를 나타낸다(Zeiske et al.
우리나라 각시붕어 서식지의 특징은?
그중 각시붕어 R. uyekii는 유속이 완만하고 수초가 비교적 많은 우리나라 서해와 남해로 흐르는 하천과 저수지 등에 서식하는 전장 4~5 cm(성어)의 소형종으로서, 그동안 인공교잡실험(Suzuki and Jeon, 1988), 생식주기(An, 1995), 골격학적 연구(Kim, 1997), 산란관 신장(Chae, 2001), 자연잡종(Kim et al., 2010), 떡납줄갱이 R.
각시붕어 후각기관의 외부형태는 무엇인가?
한국 고유종 각시붕어 Rhodeus uyekii의 후각기관과 서식처의 물리 및 화학적 특성 그리고 생태적 습성과의 연관성을 알아보기 위해 실체현미경, 광학현미경, 주사전자현미경을 이용하여 해부 및 조직, 세포화학적 특성을 조사하였다. 후각기관의 외부형태는 반원의 전비공과 후비공, 비경계판으로 구성되는데, 특히 전비공의 앞쪽에는 아치형의 조직이 돌출되어 있다. 비강 내에는 14~15개의 후판으로 구성되는 로제트 구조를 보유하며 후판은 감각상피와 비감각상피로 구분된다.
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