[논문]둥근성게(Mesocentrotus nudus)의 수정 및 배아 발생률에 미치는 신방오도료(Diuron, Irgarol)의 독성영향

황운기; 이주욱; 박윤호; 허승; 최훈

doi:10.11626/kjeb.2020.38.2.207

둥근성게(Mesocentrotus nudus)의 수정 및 배아 발생률에 미치는 신방오도료(Diuron, Irgarol)의 독성영향
Toxic effects of antifouling agents (diuron and irgarol) on fertilization and normal embryogenesis rates in the sea urchin (Mesocentrotus nudus) 원문보기

환경생물 = Korean journal of environmental biology, v.38 no.2, 2020년, pp.207 - 215

황운기 (국립수산과학원 서해수산연구소 해양생태위해평가센터) , 이주욱 (국립수산과학원 서해수산연구소 해양생태위해평가센터) , 박윤호 (국립수산과학원 서해수산연구소 해양생태위해평가센터) , 허승 (국립수산과학원 서해수산연구소 해양생태위해평가센터) , 최훈 (국립수산과학원 서해수산연구소 해양생태위해평가센터)

초록
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둥근성게(Mesocentrotus nudus)의 수정 및 배아 발생률을 이용하여 신방오도료 2종(Diuron, Irgarol)의 독성영향을 조사하였다. Diuron과 Irgarol이 시험생물에게 미치는 독성영향을 살펴보기 위해, 시험농도 1.25, 2.50, 5.00, 10.00, 20.00 및 40.00 mg L^-1를 조성하였다. M. nudus으로부터 정자와 난자를 얻기 위하여 체강에 0.5M KCl 1mL를 주입하여, 수컷에서는 흰색이나 크림색 정자를, 암컷에서는 노란색이나 주황색 난자를 획득하였다. 획득 후, 30분 이내에 충분히 세척한 뒤 시험에 사용하여, 수정률의 경우는 10분, 정상배아 발생률은 48시간 동안 노출하였다. Diuron과 Irgarol은 수정률에는 영향을 미치지 않았으나, 정상배아 발생률은 농도 의존적으로 감소하였다(EC₅₀=21.62 mg L^-1, 95% CI=18.95~24.29 mg L^-1) and irgarol (EC₅₀=22.45 mg L^-1, 95% CI =22.15~22.75 mg L^-1). 또한, Diuron과 Irgarol에 노출된 정상배아 발생률의 NOEC는 <1.25 mg L^-1였으며, LOEC는 각각 1.25, 2.5 mg L^-1를 나타냈다. Diuron과 Irgarol은 해양생태계 내에서 1.25, 2.5 mg L^-1 이상의 농도가 나타날 시, M. nudus를 포함한 무척추동물에 독성영향을 미치는 것으로 사료된다. 본 연구를 통하여 도출된 결과와 독성값(NOEC, LOEC 및 EC₅₀)은 해양생태계 내에서 Diuron과 Irgarol 같은 신방오도료의 해양환경 기준농도를 설정하는 귀중한 자료로 활용될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Toxic assessment of antifouling agents (diuron and irgarol) was conducted using the fertilization and the normal embryogenesis rates of the sea urchin, Mesocentrotus nudus. Bioassessment began with male and female reproductive cell induction. White or cream-colored male gametes(sperm) and yellow or orange-colored female gametes (eggs) were acquired and fully washed, separately. Then, the fertilization and normal embryogenesis rates were measured after 10 min and 48 h of exposure to the toxicants, respectively. The fertilization and embryo development rates were greater than 90% in the control, validating the suitability of both endpoints. The normal embryogenesis rates were significantly decreased with increasing concentrations of diuron and irgarol, but no changes in the fertilization rates were observed in concentrations ranging from 0 to 40 mg L-1. The EC50 values of diuron and irgarol for the normal embryogenesis rates were 20.07 mg L-1 and 22.45 mg L-1, respectively. The no observed effect concentrations (NOEC) were <1.25 mg L-1 and the lowest observed effect concentrations (LOEC) were 1.25 mg L-1 and 2.5 mg L-1, respectively. From these results, concentrations of diuron and irgarol over 1.25 mg L-1 and 2.5 mg L-1, respectively, can be considered to have toxic effects on invertebrates, including M. nudus. The ecotoxicological bioassay in this study using the noted fertilization and normal embryogenesis rates of M. nudus can be used as baseline data for the continued establishment of environmental quality standards for the effects of antifouling agents(especially diuron and irgarol) in a marine environment.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 해양생태계내에서 무척추동물로서 1차 소비자 단계에 위치해 있는 M. nudus를 이용하여 신방오도료인 Diuron과 Irgarol에 대한 무영향농도(NOEC; No observed effect concentration), 최소영향농도(LOEC: Lowest observed effect concentration) 및 반수영향농도(EC50; 50%-effective concentration)를 산출하여, 이들 오염물질의 해양환경 기준농도 설정 및 타오염물질과의 상대적 독성치를 비교할 수 있는 유용한 자료를 생산하고자 하였다.

제안 방법

M. nudus의 정자를 Diuron과 Irgarol의 동일농도(0.00, 1.25, 2.50, 5.00, 10.00, 20.00 및 40.00 mg L^-1 )에 30 min간 노출시킨 후, 난자와 10 min간 수정시켜 정상수정을 관 찰하여(Fig. 1) 백분율로 나타내었다(Fig. 3). Diuron과 Irgarol에 노출된 M.
nudus의 표면을 해수로 세척하여 성게 표면의 이물질을 제거한 후 암컷 및 수컷 각 6개체 이상을 실험에 사용하였으며, 시험에 사용된 개체는 직경 10 cm 이상으로 충분히 성장한 개체를 선별하여 사용하였다. 선별된 개체는 체강 내에 0.5M KCl 용액 1mL을 주입시켜 생식세포의 방란 및 방정을 유도한 후, 배양액이 담긴 비이커에 생식공이 충분히 잠기도록 한 뒤, 정자 및 난자를 수집하였다. 수집한 생식세포 중에서 정자는 1회, 난자는 3회 이상 충분히 세정한 후에 시험에 사용하였다.

대상 데이터

M. nudus의 표면을 해수로 세척하여 성게 표면의 이물질을 제거한 후 암컷 및 수컷 각 6개체 이상을 실험에 사용하였으며, 시험에 사용된 개체는 직경 10 cm 이상으로 충분히 성장한 개체를 선별하여 사용하였다. 선별된 개체는 체강 내에 0.
시험생물인 둥근성게, Mesocentrotus nudus는 2019년 7~8월 충청남도 태안군 모항리 연안(36°46′38″N, 126°07′26″ E)에서 어획된 생물을 구매하여 사용하였다. 채집한 시험 생물은 저온상태에서 이송하여, 시험에 사용하였으며 이 과정에서 사용된 배양액은 자연해수를 membrane filter (pore size 0.

데이터처리

대조군과 실험군의 유의성 검정은 SigmaPlot software (SigmaPlot 2001, SPSS Inc., USA)의 Student’s t-test로 비교하였으며 p가 0.05 이하인 것을 유의한 것으로 판단하 였다. 정상유생 발생률에 대한 EC50와 95% 신뢰구간(95% Confidence Limit; 95% Cl)은 Toxicalc 프로그램(Toxicalc 5.
05 이하인 것을 유의한 것으로 판단하 였다. 정상유생 발생률에 대한 EC50와 95% 신뢰구간(95% Confidence Limit; 95% Cl)은 Toxicalc 프로그램(Toxicalc 5.0, Tidepool scientific software, USA)의 probit 통계법을 이용하여 분석하였으며, NOEC와 LOEC는 Toxicalc 프로그램의 Dunnett’s test를 이용하여 분석하였다.

성능/효과

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 시험방법의 표준화 및 유용 시험생물 종을 선택하는 연구는 매우 중요하다. 본 시험에 사용한 시험생물 종인 둥근성게(M. nudus) 는 생식세포인 정자와 난자를 쉽게 얻을 수 있으며 실험실에서 배아발생 과정을 관찰하기 용이한 장점으로 인해 생태독성 연구에 활발하게 이용될 수 있을 것으로 판단되며, 본 연구결과는 Diuron과 Irgarol 같은 신방오도료 물질의 해양환경 기준농도를 설정하는 귀중한 자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
45 mg L^-1 로 나타나, Diuron이 Irgarol에 비해 독성 영향이 다소 큰 것으로 나타났다. 본 연구결과에 의하면, 해양생태계 내에서 Diuron의 경우는 1.25 mg L^-1 , Irgarol의 경우는 2.5 mg L^-1 이상이 되면 M. nudus과 같은 성게의 정상배아 발생률은 독성 영향을 받을 것으로 판단된다.
1992). 오염물질에 대한 상대적 독성을 평가하기 위하여, 사용되는 반수영향농도(EC₅₀)를 이용하여 Diuron과 Irgarol이 M. nudus의 배아 발생률에 미치는 영향을 살펴보면 Diuron의 EC50은 20.07mg L^-1 , Irgarol은 22.45 mg L^-1 로 나타나, Diuron이 Irgarol에 비해 독성 영향이 다소 큰 것으로 나타났다. 본 연구결과에 의하면, 해양생태계 내에서 Diuron의 경우는 1.
정상배아 발생률은 Diuron과 Irgarol의 농도가 증가할수록 감소하는 농도 의존성을 나타냈다. Diuron의 경우는 최소농도인 1.

후속연구

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 시험방법의 표준화 및 유용 시험생물 종을 선택하는 연구는 매우 중요하다. 본 시험에 사용한 시험생물 종인 둥근성게(M. nudus) 는 생식세포인 정자와 난자를 쉽게 얻을 수 있으며 실험실에서 배아발생 과정을 관찰하기 용이한 장점으로 인해 생태독성 연구에 활발하게 이용될 수 있을 것으로 판단되며, 본 연구결과는 Diuron과 Irgarol 같은 신방오도료 물질의 해양환경 기준농도를 설정하는 귀중한 자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대표적인 방오물질로 어떤 것들이 있는가?	1999; Senda 2009). 대표적인 방오물질은 트리부틸주석이나 트리페닐주석과 같은 유기주석 화합물(Tributyltin; TBT)로 1960년대 이후 사용량이 급격히 증가하였으나(Dubey and Roy 2003), 해양환경 내에서 저농도일지라도 어·패류 등에 축적되어 수정·발생 억제, 운동성 저하 등의 문제를 일으키는 것으로 알려졌다 (Voulvoulis et al. 1999; Alzieu 2000).
	어떤 이유로 국제해사기구에서 TBT를 주성분으로 하는 방오도료의 사용을 금지했는가?	1999; Senda 2009). 대표적인 방오물질은 트리부틸주석이나 트리페닐주석과 같은 유기주석 화합물(Tributyltin; TBT)로 1960년대 이후 사용량이 급격히 증가하였으나(Dubey and Roy 2003), 해양환경 내에서 저농도일지라도 어·패류 등에 축적되어 수정·발생 억제, 운동성 저하 등의 문제를 일으키는 것으로 알려졌다 (Voulvoulis et al. 1999; Alzieu 2000). 또한, 주요 대사체인 디부틸주석, 모노부틸주석, 모노페닐주석의 경우는 해양 생물에게 급성독성, 임포섹스, 생식능력 저하 등과 같은 치명적 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Bettin et al. 1996; Kim and Park 2001; Cho 2011; Han 2012).
	Antifouling agents란 무엇인가?	Antifouling agents (방오도료)는 양식시설을 포함한 해양구조물이나 선박에 달라붙는 따개비, 담치 및 해조류와 같은 해양생물들로 인해 발생되는 경제적 손실을 막기 위하여 시설물에 도포하는 물질이다(Enright 1993; Bennett 1996; Voulvoulis et al. 1999; Senda 2009).

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표제어: PCR

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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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