[논문]광주기와 수온이 양식산 수컷 참조기(Larimichthys polyactis) 성성숙에 미치는 영향

김효원; 김정현; 박진우; 백혜자; 김대중

doi:10.5352/jls.2021.31.3.314

광주기와 수온이 양식산 수컷 참조기(Larimichthys polyactis) 성성숙에 미치는 영향
Effects of Photoperiod and Water Temperature on Male Sex Steroid Levels in Cultured Small Yellow Croaker (Larimichthys polyactis) 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.31 no.3, 2021년, pp.314 - 320

김효원 (국립수산과학원 제주수산연구소) , 김정현 (국립수산과학원 제주수산연구소) , 박진우 (국립수산과학원 제주수산연구소) , 백혜자 (부경대학교 자원생물학과) , 김대중 (국립수산과학원 제주수산연구소)

초록
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본 연구는 환경요인이 성숙기 발달단계의 양식산 수컷 참조기(Larimichthys polyactis)의 성성숙에 미치는 영향을 알아보고자 광주기와 수온에 따른 GSI, 정소 발달 및 혈중 성호르몬 변화를 조사하였다. 실험 1 : 광주기를 자연광주기(Natural Photoperiod, NP, 10L:14D~11L:13D), 장일주기(Long Photoperiod, LP, 14L:10D), 단일주기(Short Photoperiod, SP, 10L:14D)로 설정하였고, 수온은 17℃로 설정하여 90일간 실험하였다. 그 결과, GSI는 실험 30일째와 60일째, 혈중 11-KT 농도는 실험 30일째에 LP 실험구에서 다른 실험구보다 유의하게 높게 나타났다. 실험 2 : 수온을 자연수온(Natural temperature, NT, 19.1~15.0℃), 17℃, 21℃, 25℃로 설정하였고, 광주기는 14L:10D로 설정하여 60일간 실험하였다. 그 결과, GSI는 실험 30일째와 60일째, 혈중 11-KT 농도는 실험 60일째에 25℃ 실험구에서 다른 실험구보다 유의하게 낮게 나타났다. 따라서 수컷 참조기는 단일주기(10L:14D)보다 장일주기(14L: 10D)에서 성성숙이 촉진되고, 25℃ 이상의 수온에서는 성성숙이 억제되는 것으로 생각된다. 이러한 결과는 참조기 번식생리학 연구를 위한 기초자료로 유용하게 이용될 것이라 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the present study, we investigated the effect of photoperiod and water temperature on the gonadosomatic index (GSI), histological stage of the testes, and plasma levels of sex steroid (testosterone, T; 11-ketotestosterone, 11-KT) hormones in cultured male small yellow croakers (Larimichthys polyactis). In a photoperiod experiment, small yellow croakers were reared under a natural photoperiod (NP, 10L:14D-11L:13D), long photoperiod (LP, 14L:10D), and short photoperiod (SP, 10L:14D) at 17℃ for 90 days. The GSI was significantly higher in the LP group than in the other groups at 30 and 60 days. The plasma 11-KT levels were significantly higher in the LP group than in the other groups at 30 days. In a water temperature experiment, small yellow croakers were reared under natural water temperature (NT, 19.1-15.0℃), or at 17℃, 21℃, or 25℃ under a LP (14L:10D) for 60 days. The GSI was significantly lower for the 25℃ group than for the other groups at 30 and 60 days. The plasma 11-KT levels were significantly lower for the 25℃ group than for the other groups at 60 days. Therefore, the sexual maturation of cultured male yellow croakers was promoted by LP and inhibited at water temperatures above 25℃. These findings suggest that the sexual maturation of cultured male small yellow croakers is controlled by both the photoperiod and the water temperature.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig 1. Histological observation (X 400) of testis at different maturation stage in male small yellow croaker L. polyactis (modified from Weltzien et al., 2002). (A) Immaturation stage, (B) Growth stage, (C) maturation stage, (D) spermiation stage, (E) degeneration stage. Rs residual spermatozoa, Sg spermatogonia, Sc spermatocytes, St spermatids, Sz spermatozoa.
그림 Fig 2. Effect of various photoperiods on gonadosomatic index (GSI) of male small yellow croaker L. polyactis. The data are represented as the mean ± SEM (n=7). The different letters indicate statistically significant differences between groups (p<0.05).
그림 Fig 3. Change in sex steroid hormone (T, 11-KT) levels of male small yellow croaker L. polyactis under various photoperiods. The data are represented as the mean ± SEM (n=7). The different letters indicate statistically significant differences between groups (p<0.05).
그림 Fig. 4. Effect of various water temperatures on GSI of male small yellow croaker L. polyactis. The data are represented as the mean ± SEM (n=7). The different letters indicate statistically significant differences between groups (p<0.05).
그림 Fig 5. Change in sex steroid hormone (T, 11-KT) levels of male small yellow croaker L. polyactis at various water temperatures The data are represented as the mean ± SEM (n=7). The different letters indicate statistically significant differences between groups (p<0.05).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 우선 수컷 참조기의 성성숙 메커니즘에 대한 기초자료를 제공하기 위해 광주기와 수온에 따른 양식산 수컷 참조기의 생식소중량지수(Gonadosomatic index, GSI), 정소 발달 및 혈중 성호르몬 변화를 조사하였다.

제안 방법

사료는 넙치용 배합사료(Crude protein 55%)를 1일 1회 만복 공급하였다. 광주기 조절에 따른 GSI, 조직발달 및 혈중 성호르몬(Testosterone, T; 11-Ketotestosterone, 11-KT) 변화는 30일 간격으로 조사하였다.
본 연구는 환경조건이 수컷 참조기의 성성숙에 미치는 영향을 알아보고자, 광주기와 수온 조절에 따른 GSI, 혈중 성호르몬 농도 및 생식소 조직발달 변화를 조사하였다.
각 실험구마다 2톤 원형수조에 실험어를 70마리씩 수용하여 7일간 순치하여 60일간 실험을 진행하였고, 사육조건은 실험 1과 동일하게 조절하였다. 수온 조절에 따른 GSI, 조직발달 및 혈중 성호르몬(T, 11-KT) 변화는 30일 간격으로 조사하였다.
실험구의 광주기는 30W LED 전등과 타이머를 이용하여 조절하였다. 실험구마다 1톤 원형수조 3개에 실험어를 30마리씩 수용하였고, 7일간 순치 후 90일간 실험을 진행하였다. 실험기간동안 수조 내 별도의 에어레이션을 설치하여 용존산소량(Dissolved oxygen, DO)을 7 mg/ml 이상으로 유지하였고, 각 수조의 환수율은 1일 10회전으로 조절하였다.
실험구의 광주기는 자연광주기(Natural photoperiod, NP, 10L:14D (12월, 실험시작시)~11L:13D (3월, 실험종료시)), 14L: 10D (Long photoperiod, LP), 10L:14D (Short photoperiod, SP)로 설정하였고, 수온은 17℃로 조절하였다. 실험구의 광주기는 30W LED 전등과 타이머를 이용하여 조절하였다.
실험구의 수온은 자연수온(Natural temperature, NT, 19.1 ℃ (12월, 실험시작시)~15.0℃ (2월, 실험종료시), 17℃, 21℃, 25℃로 설정하였고, 광주기는 14L:10D로 조절하였다. 실험구의 수온은 디지털 수온 조절기(±0.
7 g)를 사용하였다. 실험어의 외형으로 암수 구별이 어려워, 샘플링시 생식소 조사를 통해 수컷을 구별하였다.

대상 데이터

실험어는 국립수산과학원 제주수산연구소 위미시험포에서 종자생산하여 사육중인 1년생 참조기(평균 전장 191.2±1.9 mm, 평균 체중 70.9±2.7 g)를 사용하였다
실험에 이용한 환경조건은 자연조건에서 월동 및 자연산란이 가능한 제주도 서귀포 지역의 연중광주기(10L:14D~14L: 10D)와 수온(14.2~27.1℃)을 참고하여 설정하였다.

데이터처리

모든 결과값은 평균±표준오차로 나타냈고, 통계처리는 SPSS statistics program (version 19.0)을 사용하여 Duncan’s multiple range test로 유의성을 분석하였다(p<0.05).

성능/효과

광주기 조건을 달리하여 실험한 결과, GSI는 실험 30일째와 60일째에 LP 실험구가 다른 실험구보다 유의하게 높았고, 90일째는 LP 실험구가 다른 실험구보다 유의하게 낮게 나타났다. 실험 30일째와 60일째 GSI가 높았던 LP 실험구의 정소 발달단계는 정소 내강에 변태된 정자들로 가득 찬 방정기였고, NP와 SP 실험구의 정소 발달단계는 대부분 정세포로 이루어져 있으며 생식세포들이 발달단계별로 포낭을 형성한 성숙기였다.
실험 90일째 GSI가 낮았던 LP 실험구의 정소 발달단계는 일부 잔존 정자들이 존재하지만 대부분 방출되어 정소 내강이 비어있는 퇴화기였고, NP와 SP 실험구의 정소 발달단계는 이전과 비슷하게 성숙기로 유지되었다. 따라서 수컷 참조기의 GSI와 정소 조직발달은 광주기에 영향을 받았으며, 정소 조직의 발달과 함께 GSI 변화가 수반되는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구결과, 수컷 참조기의 성성숙은 광주기와 수온에 의해 영향을 받았다. 수컷 참조기는 단일주기보다 장일주기(LP, 14L:10D)에서 성성숙이 촉진되었고, 25℃ 이상의 수온에서는 성성숙이 억제되는 것으로 나타났다.
본 연구결과, 수컷 참조기의 성성숙은 광주기와 수온에 의해 영향을 받았다. 수컷 참조기는 단일주기보다 장일주기(LP, 14L:10D)에서 성성숙이 촉진되었고, 25℃ 이상의 수온에서는 성성숙이 억제되는 것으로 나타났다. 추후 정소 발달 시기에 따른 광주기의 영향과 15℃ 이하의 수온조건이 성성숙에 미치는 영향 등이 구명된다면, 참조기 번식생리학 연구를 위한 기초자료로 유용하게 이용될 것이라 기대된다.
광주기 조건을 달리하여 실험한 결과, GSI는 실험 30일째와 60일째에 LP 실험구가 다른 실험구보다 유의하게 높았고, 90일째는 LP 실험구가 다른 실험구보다 유의하게 낮게 나타났다. 실험 30일째와 60일째 GSI가 높았던 LP 실험구의 정소 발달단계는 정소 내강에 변태된 정자들로 가득 찬 방정기였고, NP와 SP 실험구의 정소 발달단계는 대부분 정세포로 이루어져 있으며 생식세포들이 발달단계별로 포낭을 형성한 성숙기였다. 실험 90일째 GSI가 낮았던 LP 실험구의 정소 발달단계는 일부 잔존 정자들이 존재하지만 대부분 방출되어 정소 내강이 비어있는 퇴화기였고, NP와 SP 실험구의 정소 발달단계는 이전과 비슷하게 성숙기로 유지되었다.
실험 30일째와 60일째 GSI가 높았던 LP 실험구의 정소 발달단계는 정소 내강에 변태된 정자들로 가득 찬 방정기였고, NP와 SP 실험구의 정소 발달단계는 대부분 정세포로 이루어져 있으며 생식세포들이 발달단계별로 포낭을 형성한 성숙기였다. 실험 90일째 GSI가 낮았던 LP 실험구의 정소 발달단계는 일부 잔존 정자들이 존재하지만 대부분 방출되어 정소 내강이 비어있는 퇴화기였고, NP와 SP 실험구의 정소 발달단계는 이전과 비슷하게 성숙기로 유지되었다. 따라서 수컷 참조기의 GSI와 정소 조직발달은 광주기에 영향을 받았으며, 정소 조직의 발달과 함께 GSI 변화가 수반되는 것을 확인할 수 있었다.
실험시작시 수컷 참조기의 GSI는 0.7±0.1, 정소의 발달단계는 성장기(Fig
실험시작시 수컷 참조기의 GSI는 0.8±0.1, 정소의 발달단계는 성장기(Fig

후속연구

수컷 참조기는 단일주기보다 장일주기(LP, 14L:10D)에서 성성숙이 촉진되었고, 25℃ 이상의 수온에서는 성성숙이 억제되는 것으로 나타났다. 추후 정소 발달 시기에 따른 광주기의 영향과 15℃ 이하의 수온조건이 성성숙에 미치는 영향 등이 구명된다면, 참조기 번식생리학 연구를 위한 기초자료로 유용하게 이용될 것이라 기대된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

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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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