참굴, Crassostrea gigas 발생배의 동해방지제 침지농도별 활성평가 및 냉동보존 효과

국문 초록 (Abstract)

동물 생명체의 냉동보존 연구는 정자 및 알과 같은 단세포에서 발생배와 같은 다세포 냉동보존기법개발로 이행되어 왔다. 동물 배우자의 냉동보존에 대한 연구는 Polge and Roson (1952)의 가축배우자 냉동보존과 Shemen (1953)의 인간 배우자 냉동보존 시도가 그 효시였다. 한편, 발생배 냉동보존에 관하여는 Whittingham (1971)의 생쥐 발생배 냉동보존 연구가 최초로 이루어진 다음, 2～4세포기에서 포배에 이르기까지 발생배에 대한 냉동보존(Otoi et al., 1995; Carvalho et al., 1996; Dinnyes et al., 1996; Naitana et al., 1996; Im et al., 1997)과 쥐(Shaw et al., 1995), 소(Niemann, 1984; Im et al., 1997)의 발생배에 다양한 냉동률을 적용한 냉동보존 결과가 보고된 바 있다. 그러나 해양생물에 있어 어류나 무척추동물 발생배에 대한 냉동보존 연구는 아직 초기단계로 미미한 실정이다. 특히, 패류발생배의 냉동보존의 연구는 종 다양성이나 연구항목에 있어 부족한 부분이 많다. 더욱이, 참굴과 같은 패류의 양식에서는 발생배의 대량 냉동보존에 의해 연중 종묘생산을 꾀하거나 선발 육종한 굴의 종 보존을 하기 위해 발생배의 냉동보존 기술개발이 절대적으로 필요한 실정이다. 최근 Tiersch (2001)의 버지니아굴에 대한 유생 냉동보존을 위시하여 Choi and Chang (2003)의 진주조개, Pinctada fucata martensii 유생의 냉동보존 연구 등이 있으나, 적정 동해방지제를 찾기 위한 동해방지제 침지실험 등이 이루어지지 않아 체계적으로 연구되었다고 보기 어렵다. 따라서 조개류 발생배의 냉동보존기술을 체계적으로 개발하기 위하여는 발생배의 냉동보존 시 초기발생 단계를 포함한 발생단계별 냉동효과, 침지실험에 의한 동해방지제, 평형시간 구명 및 최종적인 냉동보존 효과 파악을 위한 동해방지제에 따른 활성영향, 적정농도 및 냉동실험이 체계적으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 참굴, Crassostrea gigas 발생배의 최적 냉동보존 조건을 파악하기 위하여 발생배의 동해방지제 침지농도별 활성평가 및 냉동보존 효과를 조사하였다. 2년생 양식산 참굴을 채란용 모패로 사용하였으며, 생식소절개법으로 채란․채정하여 얻은 수정란으로 실험하였다. 동해방지제별, 농도별 침지에 따른 참굴 발생배에 미치는 활성영향을 평가하기 위해, 인공해수(NaCl 2.7 g, KCl 0.07 g, NaHCO3 0.05 g, CaCl2 0.12 g, MgCl2 0.46 g, Milli-Q water 100 ㎖)를 희석액으로 하고, 여기에 dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), propylene glycol (PG)를 최종농도가 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M이 되도록 혼합한 다음, 발생배를 침지하였다. 10분 경과 시 발생배로부터 동해방지제를 깨끗이 제거한 다음, 5분 간격으로 20분 동안 trochophore, D형유생의 생사 여부 및 운동성을 관찰하였다. 이때 광학현미경(×100)의 한시야에서 움직이는 유생을 다음의 유생운동 평가표에 따라 유생활성지수(larval activity index, LAI)를 산정하였으며, 모든 실험은 3반복으로 실시하였다.
동해방지제별, 농도별 침지에 따른 참굴 발생배의 냉동-해동 후 생존율을 평가하기 위해, 전술한 인공해수를 이용하여 만든 0.2 M sucrose 용액을 희석액으로 사용하였으며, dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), propylene glycol (PG)을 동해방지제로 사용하여 최종농도가 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M이 되도록 한 다음 실험하였다. 참굴의 trochophore 및 D형유생을 선택하여, 준비한 각 용액에 유생을 실온에서 10분 동안 침지한 후 0.5 ㎖ straw (FHK, Japan)에 넣고, 최초 온도가 0℃로 설정되어 있는 프로그램냉동기(삼원냉열엔지니어링, Korea)에서 냉동속도 －1℃/분으로 －12℃까지 냉각하였다. 이후 －12℃에서 식빙(seeding)한 다음, 다시 냉동속도 －1℃/분으로 또 －35℃까지 냉각하였다. －35℃에 30분 유지한 후, 유생은 즉시 －196℃의 액체질소통(MVE, USA)에 옮겨 보관하였다. 냉동보관 24시간 후 25℃의 담수에서 유생을 급속해동하여 여과해수로 희석한 다음, 광학현미경(×100)에 의해 섬모운동에 의한 유영과 심작박동 여부로 생존율을 조사하였으며, 모든 실험은 3반복으로 실시하였다. 참굴의 발생단계 중 유생의 섬모운동을 시작하는 단계인 trochophore, D형유생을 사용하여 동해 방지제별, 농도별 침지에 따른 발생배에 미치는 활성을 관찰한 결과, 각 유생의 LAI는 모든 동해방지제의 0.1 M 농도에서 높았으며, 농도가 높을수록 LAI가 낮아짐을 알 수 있었다. 동해방지제 침지농도에 따른 유생의 반응은 농도가 낮은 실험구에서 비대칭 나선운동이 멈추었으나, 농도가 높아질수록 섬모운동을 멈추고 움직이지 않는 채로 심장박동만 관찰되었다. Trochophore보다 D형유생을 사용한 실험구에서 전체적으로 LAI가 높아 D형유생을 사용한 실험구가 trochophore 실험구보다 동해방지제에 대한 내성이 강한 것으로 나타났다. 각각의 동해방지제 중에서 EG에 침지한 유생의 LAI가 다른 동해방지제보다 유의하게 높아, EG이 참굴 발생배의 냉동실험에 가장 적합하였다. 동해방지제별, 농도별 희석액 0.2 M에서 참굴 trochophore 및 D형유생의 냉동-해동후 생존율은 2.0 M EG에서 가장 높았으며, 유생의 생존율은 각각 63.0±12.3%, 88.8±4.3%였다.