[논문]꼬시래기의 사분포자체와 배우체의 초기 생장에 대한 온도와 광도의 영향

이상용; 최한길

doi:10.4217/opr.2020.42.2.133

꼬시래기의 사분포자체와 배우체의 초기 생장에 대한 온도와 광도의 영향
Effects of Temperature and Light Intensity on the Early Growth of Tetrasporophytes and Gametophytes of Agarophyton vermiculophyllum 원문보기

Ocean and polar research, v.42 no.2, 2020년, pp.133 - 139

이상용 (국립수산과학원 해조류연구센터) , 최한길 (원광대학교 자연과학대학 생명과학부.기초자연과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study is to examine the physiological characteristics of an agarophyte Agarophyton vermiculophyllum (Ohmi) Gurgel, J.N. Norris et Fredericq in the early life stage of tetrasporophytes (2n) and gametophytes (n) to select appropriate seedlings for mariculture. Growth experiments were carried out at the combinations of four temperatures (20, 25, 30, and 35℃) and three light intensity levels (20, 60, and 100 µmol photons m-2 s-1) in the two ontogenetic stages: discoid holdfasts and erect sporelings. Holdfast areas and sporeling lengths of tetrasporophytes and gametophytes were estimated after 14 days in culture. Relative growth rates (RGRs) for holdfast areas were 7.08-28.38% day-1 for tetrasporophytes and 11.58-23.67% day-1 for gametophytes. At 35℃, holdfasts of tetrasporophytes survived with RGRs of 7.08-23.28% day-1 but those of gametophytes died. Maximal holdfast growth of tetrasporophytes occurred at 30℃ and 100 µmol photons m-2 s-1, which were different from gametophytes (25℃ and 100 µmol photons m-2 s-1). RGRs of tetrasporophytic sporelings were 2.93-11.11% day-1 and were between 0.78-10.82% day-1 for gametophytes. Maximal growth of A. vermiculophyllum sporelings occurred at 25℃ and 60 µmol photons m-2 s-1 for tetrasporophytes, and at 20℃ and 100 µmol photons m-2 s-1 for gametophytes. In conclusion, the present results indicate that carpospores could be used as resources of spore-seedling methods having genetic diversity for mass field cultivation because tetrasporophytes showed higher-temperature tolerance and faster-growing ability than gametophytes of A. vermiculophyllum in the discoid holdfast and sporeling stages.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Developmental process of Agarophyton vermiculophyllum.
그림 Fig. 2. Relative growth rates (RGRs) of discoid holdfasts of Agarophyton vermiculophyllum.
표 Table 1. Analysis of variance (two-way ANOVA) for the effects of temperature and irradiance on the relative growth rate (RGR, % day^-1) of holdfast areas in the tetrasporophyte and gametophyte stages of Agarophyton vermiculophyllum after 14 days in culture
그림 Fig. 3. Relative growth rates (RGRs) of erect thallus of Agarophyton vermiculophyllum.
표 Table 2. Analysis of variance (two-way ANOVA) for the effects of temperature and irradiance on the relative growth rate (RGR, % day^-1) of juvenile lengths in the tetrasporophyte and gametophyte stages of Agarophyton vermiculophyllum after 14 days in culture

AI 본문요약
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문제 정의

vermiculophyllum) 성체에 대한 생장실험 에서 배우체는 20–30°C에서, 사분포자체는 15–25°C에서 최대 생장함을 확인함으로써 최적 생장온도가 생활사에 따라 다르다고 보고하였다. 본 연구의 목적은 한천 원료인 꼬시래기의 생활사 단계에서 사분포자체(과포자 유래, 2n)와 배우체(사분포자 유래, n)가 기질에 부착한 후 일어 나는 초기생장 단계인 원반형 부착기(discoid holdfast)와직립형 유배(erect sporeling) 생장에서 온도와 광도의 영향을 파악하여 포자채묘방법의 양식기술에 대한 기초자료를 확보하는데 있다.

제안 방법

꼬시래기의 과포자와 사분포자 현탁액(15 mL)을 슬라 이드글라스 조각(1 × 1 cm)과 PES 배양액(Provasoli 1968) 10 mL이 담긴 Petri dish (Ø, 5 cm; H, 1.5 cm)에 접종한후, 생장 실험은 동일한 광주기 12:12h L:D의 4가지 다른 온도(20, 25, 30, 35°C) 및 3가지 다른 광도(20, 60, 100 µmol photons m^-2 s^-1 )에서 수행되었다. 배양기의 광원은 형광등이었으며, 20 µmol photons m^-2 s^-1의 광도는 검은색 망으로 Petri dish를 덮어 확보하였으며, 광도 60과 100 µmol photons m-2 s^-1는 형광등과 Petri dish의 간격을 조절 하여 만들었다.
꼬시래기의 사분포자체와 배우체 유배는 다양한 온도 (20–35°C)와, 광도(20–100 µmol photons m^-2 s^-1 )에서 생장하였다. 배양 개시 전에 사분포자체 유배 길이는 평균 1.
꼬시래기의 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기 생장과 유배 생장에 온도와 광도의 영향을 파악하기 위하여 통계분석을 실시하였다. 먼저, 데이터의 동질성을 확인하기 위하여 등분산검정(homogeneity of variances)을 Cochran’s test로 실시하였으며, 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기 생장과 유배 생장에 대한 온도와 광도의 영향은 two–way ANOVA로 유의차를 검정하였다.
슬라이드 조각에 착생한 사분포자체와 배우체는 다세포성 원반형 부착기(discoid holdfast)로 생장하였고, 25°C 와 100 µmol photons m^-2 s^-1의 배양조건에서는 배양 14일후부터 원반형 부착기의 가운데 부위에서 직립형 유배(erect sporelings)가 형성되기 시작하였다. 각 온도 × 광도 실험구에서 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기들은 광학 현미경에 부착된 디지털카메라로 촬영하였다.
실내배양에서 생장한 꼬시래기 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기에서 생성된 직립형 유배(유배로 통일함)를 유화용 붓으로 조심스럽게 분리시킨 후 Petri dish에 모았다. 생활사 단계별(사분포자체, 배우체) 유배 5개체와 PES 배지(15 mL)가 담긴 36개의 Petri dish를 준비하였다(총 180개 유배).
생활사 단계별(사분포자체, 배우체) 유배 5개체와 PES 배지(15 mL)가 담긴 36개의 Petri dish를 준비하였다(총 180개 유배). 이들은 4개 온도(20, 25, 30, 35°C)에 9개체씩 할당하였고, 3개의 광도(20, 60, 100 µmol photons m^-2 s^-1)에서 14일 동안 배양한 후 길이를 측정하여 상대생장률을 계산하였다. 실험구별 3개의 반복구를 두었으며 배양액은 3일 간격으로 전량 교환하였다.

대상 데이터

꼬시래기의 사분포자체(2n, 과포자 유래)와 배우체(n, 사분포자 유래)의 초기 생장에 온도와 광도가 미치는 영향을 파악하기 위하여, 충남 보령군 무창포(36º24´N, 126º53´E) 해안에서 2016년 9월에 낭과를 가진 암배우체를, 그리고 2016년 12월에 성숙한 사분포자체를 채집하였다. 실험실로 운반한 엽체는 해부현미경하에서 멸균해수와 유화용 붓으로 수회 세척되었고 건조·저온 충격(desiccation and low-temperature shock)으로 전처리한 후에 25°C, 60 µmol photons m^-2 s^-1 와 16:8 h L:D 광주기로 세 팅된 배양기에서 방출된 과포자와 사분포자를 확보하였다.
실내배양에서 생장한 꼬시래기 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기에서 생성된 직립형 유배(유배로 통일함)를 유화용 붓으로 조심스럽게 분리시킨 후 Petri dish에 모았다. 생활사 단계별(사분포자체, 배우체) 유배 5개체와 PES 배지(15 mL)가 담긴 36개의 Petri dish를 준비하였다(총 180개 유배). 이들은 4개 온도(20, 25, 30, 35°C)에 9개체씩 할당하였고, 3개의 광도(20, 60, 100 µmol photons m^-2 s^-1)에서 14일 동안 배양한 후 길이를 측정하여 상대생장률을 계산하였다.

데이터처리

꼬시래기의 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기 생장과 유배 생장에 온도와 광도의 영향을 파악하기 위하여 통계분석을 실시하였다. 먼저, 데이터의 동질성을 확인하기 위하여 등분산검정(homogeneity of variances)을 Cochran’s test로 실시하였으며, 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기 생장과 유배 생장에 대한 온도와 광도의 영향은 two–way ANOVA로 유의차를 검정하였다. 평균에 대한 유의차가 발견되면 Tukey’s HSD test 방법으로 사후 검정 하였으며(Sokal and Rohlf 1995), 데이터 분석을 위해 사용한 통계 프로그램은 STATISTICA version 5.
먼저, 데이터의 동질성을 확인하기 위하여 등분산검정(homogeneity of variances)을 Cochran’s test로 실시하였으며, 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기 생장과 유배 생장에 대한 온도와 광도의 영향은 two–way ANOVA로 유의차를 검정하였다. 평균에 대한 유의차가 발견되면 Tukey’s HSD test 방법으로 사후 검정 하였으며(Sokal and Rohlf 1995), 데이터 분석을 위해 사용한 통계 프로그램은 STATISTICA version 5.0 이다.

성능/효과

Tukey HSD test 결과, 사분포자체의 원반형 부착기 생장은 20°C과 35°C에 비해 30°C에서 빠른 생장을 보였으나(p < 0.05), 25°C에서 부착기 생장은 30°C, 그리고 35°C 와 유의한 차이가 없었다. 사분포자체 원반형 부착기 생장은 100 µmol photons m^-2 s^-1 에서 최대로서 20 µmol photons m^-2 s^-1에 비해 빠른 생장을 보였으나(p < 0.
(2013)은 G. chilensis의 부착기생장 (holdfast growth)은 낮은 광도(20 µmol photons m^-2 s^-1 )에서는 15 psu와 35 psu의 모든 조건에서 배우체가 포자체에 비해 빠른 생장을 보였으나, 반대로 고광도(60 µmolphotons m^-2 s^-1 )에서는 사분포자체가 배우체에 비해 빠른생장을 보임으로써 배우체와 사분포자체의 부착기 생장은 광도에 따라 다름을 증명하였다. 본 연구 결과, 무창포 꼬시래기(A.
본 연구 결과, 무창포 꼬시래기(A. vermiculophyllum)의 사분포자체와 배우체의 원반형 부착기의 상대생장률은 실험 온도(20, 25, 30°C)와광도(20, 60, 100 µmol photons m^-2 s^-1 )의 조합조건에서는 온도와 광도의 증가에 비례하였으며, 35 °C에서는 모든광도에서 배우체(n)가 사멸하였으나, 사분포자체(2n)는생장함으로써 사분포자체의 고온내성을 제시한다. 한국의 서해안 무창포 해안에서 꼬시래기는 여름철에 성숙한 낭과를 가진 암배우체에서 과포자를 방출하므로 수온이 높은 여름–초가을에 과포자가 착생하여 사분포자체(2n)로 생장한다.
결론적으로 꼬시래기 유배의 상대생장률은 11.11% day^-1로 해외에서 해면양식 중인 Gracilaria cornea (5.20% day^-1 )와 G. dura의 4.
한국의 서해안 무창포 해안에서 꼬시래기는 여름철에 성숙한 낭과를 가진 암배우체에서 과포자를 방출하므로 수온이 높은 여름–초가을에 과포자가 착생하여 사분포자체(2n)로 생장한다. 따라서 본 연구에서 사용한 사분포자체의 원반형 부착기는 35°C에서 생장이 잘되지만, 수온이 낮은가을–봄에 성숙하여 방출된 사분포자가 착생하여 생장한 겨울철 배우체(n)의 원반형 부착기의 생장은 높은 수온에적응이 되지 않아서 35°C에서 모두 사멸한 것으로 사료된다. 따라서, 국내산 꼬시래기의 과포자 채묘는 원반형 부착기 생장이 좋은 높은 온도와 광도의 여름철에 수행되는것이 적합한 것으로 확인되었다.
따라서 본 연구에서 사용한 사분포자체의 원반형 부착기는 35°C에서 생장이 잘되지만, 수온이 낮은가을–봄에 성숙하여 방출된 사분포자가 착생하여 생장한 겨울철 배우체(n)의 원반형 부착기의 생장은 높은 수온에적응이 되지 않아서 35°C에서 모두 사멸한 것으로 사료된다. 따라서, 국내산 꼬시래기의 과포자 채묘는 원반형 부착기 생장이 좋은 높은 온도와 광도의 여름철에 수행되는것이 적합한 것으로 확인되었다.
67% day^-1 였다. 배우체는 25°C의 100 µmol photons m^-2 s^-1 에서 최대생장을 보였으며, 30°C의 20 µmol photons m^-2 s^-1 에서 느린 생장을 보였다(Fig. 2B).
20% day^-1 를 제시하였다. 본 연구 결과, 꼬시래기는 G.cornea에 비해 높은 상대생장률을 보였고 사분포자체의 원반형 부착기와 유배는 배우체에 비해 고온에서도 높은 상대생장률을 보였으며, 발생 단계(원반형 부착기, 유배) 에 따라 생장을 위한 최적온도와 광도 및 생장률에서 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
본 연구에서 꼬시래기의 사분포자체(2n)의 원반형 부착기 생장은 30°C의 100 µmol photons m^-2 s^-1 에서 28.19% day^-1 (상대 생장률)로 최대였으며, 배우체(n)는 25°C의 100 µmol photons m^-2 s^-1 에서 최대(23.52% day^-1 )를 보였다. 또한, 꼬시래기의 사분포자체 유배의 상대생장률은 25°C의 60 µmol photons m^-2 s^-1 에서 11.
사분포자에서 자란 배우체의 원반형 부착기 면적은 착생 1일 후 869.23±24.35 ㎛² (n = 30 spores)였으며, 직경은 33.37±0.79 µm (n = 30)로 확인되었다. 배우체의 원반형 부착기는 35°C에서 배양 7일부터 50%이상 탈색되었 으며, 14일 후에는 모든 원반형 부착기는 탈색 및 사멸되었다.
05), 25°C에서 부착기 생장은 30°C, 그리고 35°C 와 유의한 차이가 없었다. 사분포자체 원반형 부착기 생장은 100 µmol photons m^-2 s^-1 에서 최대로서 20 µmol photons m^-2 s^-1에 비해 빠른 생장을 보였으나(p < 0.05), 다른 광도별 생장 차이는 없는 것으로 나타났다(p > 0.05). 배우체의 원반형 부착기 생장은 20°C와 30°C에서 유의한 차이가 없었으나, 25°C에 비해 느린 생장을 보였다(Tukey test, p < 0.
특히, 배우체는 35°C의 모든 광도에서 사멸하였으나, 사분포자체가 생존 및 생장이 가능하여 배우체에 비해 고온 내성이 강한 것으로 확인되었다. 사분포자체와 배우체의 원반부착기의 생장은 온도별(p < 0.001)과 광도별(p < 0.001)로 유의한 차이를 보였다(Table 1).
38% day^-1였다. 사분포자체의 부착기는 30°C의 100 µmol photons m^-2 s^-1에서 최대생장을 보였으며, 35°C에서도 생장률이 7.08–23.28% day^-1로서 빠른 생장을 보였다(Fig. 2A).
)가 증가할 때 생장은 촉진되었다. 특히, 배우체는 35°C의 모든 광도에서 사멸하였으나, 사분포자체가 생존 및 생장이 가능하여 배우체에 비해 고온 내성이 강한 것으로 확인되었다. 사분포자체와 배우체의 원반부착기의 생장은 온도별(p < 0.

후속연구

2009)에 비해 2배 이상 높게 나타남으로써 해면양식이 가능할 것으로 사료된다. 또한, 꼬시래기 야외개체군의 생물량과 유전적 다양성(genetic diversity)을 증가시키기 위해서는 향후 고온 내성과 생장이 빠른 과포자를 이용한 포자채묘 기술 개발에 대한 더 많은 연구가 필요한 실정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	꼬시래기류란 무엇인가?	꼬시래기류(Gracilarialean red algae)는 식용 한천과 샐러드 원료로서 경제적 가치가 높으며(Zemke-White and Ohno 1999; Polifrone et al. 2006), 우리나라에서는 70년대 초반부터 해면 양식되는 종이다(Shang 1976; Kain and Destombe 1995; Buschmann et al. 2001).
	현재 꼬시래기류의 양식은 어떤 방법이 이용되는가?	2001). 현재 꼬시래기류 양식은 엽체 일부를 양식줄에서 생장시켜 수확하는 영양체 채묘방법이 주로 이용되는데, 이는 노동-집약적이며, 양식 종묘 확보를 위한 다량 채집으로 인한 야외개체군의 생물량 감소에 대한 문제점이 야기되고 있다(Jayasankar and Varghese 2002). 따라서, 꼬시래기의 사분포자(tetraspore)와 과포자(carpospore)를 이용한 포자채묘방법이 효율적인 대안으로 지속적인 관심이 증가되고 있다(Alveal et al.
	꼬시래기의 양식을 포자채묘방법으로 대체해야 하는 기존 양식법의 문제점은 무엇인가?	2001). 현재 꼬시래기류 양식은 엽체 일부를 양식줄에서 생장시켜 수확하는 영양체 채묘방법이 주로 이용되는데, 이는 노동-집약적이며, 양식 종묘 확보를 위한 다량 채집으로 인한 야외개체군의 생물량 감소에 대한 문제점이 야기되고 있다(Jayasankar and Varghese 2002). 따라서, 꼬시래기의 사분포자(tetraspore)와 과포자(carpospore)를 이용한 포자채묘방법이 효율적인 대안으로 지속적인 관심이 증가되고 있다(Alveal et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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