Prostaglandin D2 (PGD2)는 배아의 성결정 단계에서 Sertoli cell 분화의 주요인자인 SOX9의 발현을 촉진한다. PGD2는 Prostaglandin D synthase (PGDS)에 의해 Prostaglandin H2 (PGH2)가 이성화되어 만들어진다. PGDS는 스테로이드 생성 관련 유전자인 3β-HSDⅥ, 17β-HSDⅢ와 함께 Leydig cell에서 사춘기 이후 발현되는 것으로 알려져 있으며, lipocalin-type PGDS (L-PGDS)와 hematopoietic PGDS (hPGDS)가 있는 것으로 알려져 있다. L-PGDS는 수컷특이적인 효소로 알려져 있으나, hPGDS는 수컷의 생식소에서는 그 기능이 알려져 있지 않다. 또한, L-PGDS는 여러 조직에서 estrogen에 의해 조절된다고 알려져 있으나, 정소에서는 정확한 조절양상이 알려져 있지 않다. 본 연구는 정소내에서 정자형성 및 스테로이드 생성과정에서 두 가지 형태의 PGDS에서 생성된 각각의 PGD2의 역할을 규명하기 위한 일환으로 생쥐 정소 발생과 성숙단계에 따른 PGDS와 PGD receptor 및 GPR44의 발현을 조사하였으며, estrogen에 의한 PGD2 system의 조절양상을 규명하기 위해 ERα KO와 WT 생쥐에서의 L-PGDS, hPGDS, PGD receptor, GPR44의 발현을 조사하였다. 생후 1, 7, 14, 28, 56일령 생쥐 정소 및 ERα KO와 WT 생쥐 정소로부터 total RNA를 추출하여 정량적 RT-PCR법으로 L-PGDS, hPGDS, PGDR, GPR44의 mRNA 발현을 분석하였고, 정소 파라핀 절편에서 면역조직화학방법으로 L-PGDS, hPGDS, PGDR, GPR44의 단백질 발현을 분석하였다. ERα KO와 WT생쥐 정소 파라핀 절편에서 면역조직화학법을 통해 L-PGDS의 단백질 발현 정도를 분석하였다. 생쥐 정소에서 hPGDS, L-PGDS, GPR44, PGDR의 mRNA 모두 사춘기(생후 28일)이후 발현이 유의적으로 증가하였다. GPR44와 PGDR의 mRNA는 사춘기 이전에는 거의 발현되지 않았다. 하지만 L-PGDS의 경우는 생후 7일, 14일에 비해 생후 1일에서 높은 mRNA 발현량을 보였다. ERα KO와 WT 생쥐 정소 mRNA의 경우 hPGDS와 PGR에서는 차이를 보이지 않았으나 L-PGDS와 GPR44에서는 WT 생쥐보다 ERα KO 생쥐에서 낮은 발현량을 보였다. 면역조직화학법 결과, L-PGDS와 hPGDS는 생후 1일의 fetal Leydig cell에서 주로 발현하였으며, 사춘기 이후 adult Leydig cell에서 발현하였다. GPR44는 Sertoli cell에서 발현되며, 신생기에는 Spermatogonia에, 사춘기에는 elongating spermatid와 round spermatid에, 성체기에는 Leydig cell에서도 발현된다. PGDR은 생후 1일에서 Sertoli cell에서 발현되고, 사춘기와 성체기의 Sertoli cell과 Leydig cell에서 발현된다. 그리고 ERα KO 생쥐에서 L-PGDS는 WT 생쥐보다 낮은 단백질 발현량을 보였다. L-PGDS와 hPGDS는 fetal 및 adult Leydig cell에서 발현되므로 PGD2는 Leydig cell에서 발현되는 PGDR을 통해 Leydig cell의 분화 및 스테로이드 형성과정에 관여하는 것으로 사료된다. 또한 PGD2는 Sertoli cell과 germ cell에서 발현되는 GPR44를 통해 정자형성과정에 관여하는 것으로 사료된다. 그리고 estrogen에 의해 L-PGDS와 GPR44의 mRNA가 발현량이 증가하는 방향으로 조절되고, 그로 인한 단백질 발현 또한 증가하는 방향으로 조절되는 것으로 사료된다.

스피루리나 (Spirulina, Arthrospira platensis)는 미세조류에 속하는 섬사 형태의 시아노박테리아로서 오랜 기간에 걸쳐 식용으로 재배되어 공급되고 있으며, 최근 30여년 동안 스피루리나를 이용한 당뇨병과 같은 인간의 질병 개선효과에 대한 연구가 수행되고 있다. 스피루리나의 당뇨 개선 효과는 이미 알려져 있으나, 생식내분비계에서의 영향에 대한 연구는 거의 전무한 상황이다. 본 연구에서는 스피루리나의 섭취에 따른 당뇨 유발 동물 모델에서의 생식 내분비계 영향에 대하여 알아보고자 하였다. 6주령 SD rat 60마리를 대상으로 Streptozotosin (STZ) 50mg/kg을 1회 주사한 당뇨 유발 실험군과 4주간 스피루리나 200mg을 섭취한 실험군, STZ 주사 직 후 4주간 스피루리나를 섭취한 실험군, 2주간 스피루리나 섭취 후 STZ를 처리한 실험군, STZ 주사 후 2주 경과한 실험군을 확보하였다. 각각의 개체로부터 체중, 정소조직의 중량 변화 및 혈중 testosterone 농도를 분석하였으며, 정소 조직에서의 steroidogenesis 조절 유전자인 SF-1, StAR, 17β-HSD, 3β-HSD와 antioxidative pathway marker 유전자인 peroxiredoxin (Prdx) 4의 발현 변화를 realtime-PCR로 분석하였다. 정소조직 내의 Leydig cell의 변화 여부를 확인하기 위하여 Leydig cell의 세포수를 확인하였다. STZ 처리 후 스피루리나를 섭취한 실험군의 체중, 생식기관의 중량, 혈중 testosterone 농도 및 steroidogenesis 조절 유전자들의 발현이 STZ 단독 처리군보다 유의적으로 증가하였으며, 스피루리나를 2주간 먹인 후 STZ를 처리한 실험군에서 STZ를 단독 처리한 실험군보다 정소 무게가 유의적으로 증가하였다. Prdx 4의 발현이 스피루리나를 섭취한 STZ 처리군에서 STZ 단독 처리군에 비해 유의적으로 감소하였으며, Leydig cell 수가 스피루리나를 섭취한 실험군에서 증가하였다. 본 연구결과에서 스피루리나의 섭취가 제1형 당뇨로 인한 체중, 혈중스테로이드호르몬 농도 및 Leydig cell 감소를 완화하여 당뇨에 따른 남성생식기능의 저하를 예방하는 것으로 사료된다.

암컷 포유동물의 경우 적정량의 체지방 존재가 사춘기 개시에 중요함이 잘 알려져 있으며, 나아가 시상하부-뇌하수체-난소의 생식호르몬 축 활성 조절에 렙틴으로 대표되는 뇌(시상하부)-지방 호르몬축이 영향을 미침이 보고되고 있다. 반면, 수컷 포유류의 생식현상 조절에 있어서 지방조직의 역할에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서는 고지방식 섭취가 수컷 흰쥐의 생식 조직들에 미치는 영향을 조사한 것이다. 생후 8주인 수컷 흰쥐(Sprague Dawley strain)에 4주간 고지방식(45% energy from fat)을 섭취하도록 하였고, 대조군은 일반 사료를 섭취시켰다. 측정지표로는 체중, 조직의 무게, 혈당 및 혈중 지질 그리고 조직학적인 변화를 조사하였다. 고지방식 섭취군에서 체중(p<0.01)과 혈당(p<0.01)이 대조군에 비해 유의하게 증가하였으며, 부속 생식기관인 부정소(p<0.05), 전립선(p<0.01), 저정낭(p<0.01)의 무게가 대조군에 비해 유의하게 증가하였다. 그러나 정소 무게와 정자 수는 유의한 차이가 없었다. 비생식조직 가운데 고지방식 섭취군의 신장(p<0.001)과 비장(p<0.01)이 대조군 대비 유의하게 증가하였으며, 부신과 췌장의 무게는 두 군 간에 유의한 차이가 없었다. 조직학적 조사 결과, 고지방식 섭취군에서 부정소의 도관 발달과 저정낭과 전립선의 선 크기가 커짐이 확인되었다. 본 연구 결과는 남성 스테로이드 호르몬에 의존적으로 조절되는 수컷의 부속생식기관들이 고지방식 섭취군에서 전반적으로 유의하게 발달됨을 나타낸 것으로서, 지속적인 고지방식 섭취로 인한 지방조직의 증가와 지방 호르몬 분비의 변화가 시상하부-뇌하수체-정소 호르몬 축의활성 변화를 초래함을 시사한다.

Vinclozolin(3-(3,5-dichlorophenyl)-5-methyl-5-vinyl-1,3-oxazolidine-2,4-dione; VCZ)은 전세계적으로 널리 사용되고 있는 dicarboximide계 살균제로서, 내분비계 교란효과가 잘 알려진 물질이다. 본 연구는 VCZ 노출이 암컷 사춘기 개시에 미치는 영향을 조사한 것이다. 암컷 흰쥐(SD strain)을 사용하여 이유 시점인 생후 21일부터 VCZ을 0(대조군), 0.01, 0.1, 1, 10mg/kg/day의 농도별로 5개 실험군으로 나누어 매일 경구 투여하였으며, 대조군에서 질구 개방이 일어나는 날 일괄적으로 희생하였다. 생식기관의 성숙상태를 무게 및 조직학적 연구로 조사하였다. 또한 사춘기 개시와 성 스테로이드 호르몬 수용체 유전자 발현간의 관계를 조사하기 위해 뇌하수체, 시상하부, 자궁, 난소에서 ER-α, ER-β, PR의 mRNA 수준을 조사하였으며, 시상하부-뇌하수체-난소 호르몬 축 상에서 발현되는 생식호르몬 관련 유전자들의 활성에 미치는 VCZ의 효과를 측정하기 위해 시상하부에서의 GnRH, Kiss-1, GPR54와 뇌하수체에서의 Cα, LH-β, FSH-β의 mRNA 수준을 조사하였다. 난소와 자궁의 무게는 VCZ의 투여 농도에 의존적으로 감소하였다. mRNA의 조사 결과, 고농도의 VCZ 투여 모델(1mg 투여군과 10mg 투여군)에서 시상하부의 GnRH, Kiss-1, GPR54의 mRNA 발현이 유의하게 감소하였으며, 뇌하수체의 Cα, LH-β, FSH-β의 mRNA 수준 역시 대체적으로 감소하는 양상을 보였다. 또한 자궁과 난소에서 ER-α, ER-β, PR의 mRNA 수준도 감소 경향을 보였다. 조직학적 결과, 역시 VCZ의 투여 농도에 따라 난소와 수란관, 자궁의 성숙이 지연됨이 확인되었다. 본 연구는 사춘기 개시전 시기에 VCZ의 지속적인 노출은 시상하부-뇌하수체-난소의 생식호르몬 축의 활성을 저하시키고, 그 결과 암컷의 사춘기 개시가 비정상적으로 조절되고, 난소-자궁의 발달이 지연됨을 보여준 것이다. 본 연구 결과는 항안드로겐 노출에 의해 암컷 사춘기 전후 에스트로겐 작용이 교란될 가능성을 시사한다.

본 연구진 등은 고장성(20%) 생리식염수를 흰쥐 정소에 직접 주사할 경우, 혈중 테스토스테론 수준이 최저 수준에 도달하고 정소 조직이 완전히 파괴됨을 보고한 바 있다. 본 연구는 이러한 기능적 ‘거세’ 효과를 유발하는 생리식염수 주사 모델의 효용성을 확인하기 위해 정소절제모델과의 비교를 시도하였다. 생후 5개월 된 수컷 흰쥐(SD strain)를 무처리군(intact; control), 정소절제군(orchidectomy), 그리고 식염수주사군(saline-injection)으로 나누어 식염수주사군에는 정소당 750 ㎕의 고장성 식염수를 직접 주사하였다. 정소제거 수술은 식염수 주사가 행해진 날에 시행하였다. 주사 후 30일 후 동물을 희생하여 혈액과 조직들을 채취하고, 조직 무게를 측정한 후 조직학적 조사를 위해 고정시켰다. 혈중 테스토스테론 농도의 경우 무처리군과 비교하여 정소절제군과 식염수주사군 모두에서 유의하게 감소하였다(p<0.001). 체중의 경우 무처리군에 비해 식염수주사군은 유의하게 감소하였으며(p<0.05), 정소절제군에서는 감소 경향은 있었으나 유의성은 없었다. 식염수주사군의 정소 무게는 무처리군에 비해 유의하게 감소하였다(p<0.001). 부정소, 저정낭 그리고 전립선의 무게의 경우 무처리군에 비해 정조절제군과 식염수주사군 모두에서 유의하게 감소하였다(p<0.001). 조직학적 조사에서 식염수주사군의 정소 대부분에서 괴사가 발견되었고, 세정관내 정자를 확인할 수 없었으며 백막 부근에서 단핵구들이 대량 관찰되었다. 부정소 두부와 미부에서는 정소절제군과 식염수주사군 공히 도관의 내강 내 정자가 관찰되지 않았으며, 내강 측 상피세포층이 이상 증식으로 비대해짐이 관찰되었다. 한편, 저정낭의 경우 정소절제군과 식염수주사군 모두 내강 면적이 무처리군에 비해 크게 감소함이 관찰되었다. 전립선의 경우도 정소절제군과 식염수주사군 모두 상피세포의 세포질이 감소하여 세포층이 얇아짐이 관찰되었다. 본 연구는 고장성 식염수의 정소내 직접 주사모델이 정소절제와 유사한 테스토스테론 제거 효과를 유발할 수 있음을 해부학적으로 확인한 것이다. 향후 안정성과 효용성에 대해 심층적인 연구가 필요하지만, 고장성 식염수 주사모델은 외과적 거세를 대체하면서 동시에 시간과 비용을 크게 절감할 수 있는 유용한 실험법이 될 수 있음을 시사한다.

Hematopoietic stem cells (HSCs) can self-renew and can differentiate to a variety of specialized blood cells). The proliferation and homing of HSCs are strictly regulated both in the system level and local level. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) is a hematopoietic growth factor, potent species-specific stimulator of granulocyte-macrophage, eosinophil, megakaryocyte and erythroid progenitors. In clinical purpose GM-CSF has been used as hematopoietic growth factor. It can promote the mobilization of HSC from bone marrow to peripheral blood. The number of HSCs mobilized into blood can be modulated by the kinds of cytolines. However, the information for the cytokine which promote mobilization is limited. Basic fibroblast growth factor (bFGF or FGF-2) induces the change of niche and affects the maintenance and differentiation of HSCs. FGF-2 positively regulates hematopoiesis, by acting on stroma cells, on early and committed hematopoietic progenitors, and possibly on some mature blood cells. In this study, we investigated the effect of FGF-2 on HSCs mobilization and proliferation compare to GM-CSF. GM-CSF and FGF-2 were injected for 2 or 5 days into peritoneum of CD-1 mice (6～8 wks old) and sampling the bone marrow and peripheral blood. The bone marrow cells and peripheral blood were analyzed using FACS. In GM-CSF group, the number of HSCs was significantly increased by 2 days of injection but was significantly decreased in 5 days of injection. On the other hand the number of HSCs was significantly increased by the administration of FGF2 both in 2 days and 5 days. GM-CSF and FGF-2 are all increased the number of HSC both in bone marrow and peripheral blood. From these results, it is revealed that chronic administration of GM-CSF does not cause of the increase the number of HSCs. On the other hand, FGF2 can stimulate the proliferation of HSC without inhibition by the treatment period. It is suggested that GM-CSF and FGF2 may use different mechanisms to stimulate the HSCs proliferation. IP: 220.149.***.

The authors have investigated three species of Clupeidae such as herring, Korean anchovy and large-eyed herring, belonging to the order Clupeiformes. The fish is also indigenous to some parts of the southern regions of the West Sea. Fishes are the most popular marine products in Korea because of their taste and nutritional value, and Koreans consume them in large quantities. Especially, Korean anchovy and large-eyed herring are widely distributed in the entirety of brackish-water habitats and seawater areas of the West Sea in the Korean Peninsula, as well as in several areas in China. However, in spite of their economic and scientific consequences, a little information currently exist regarding the physiological and ecological levels only of crab species in Korea. During the last two decades, environmental contamination and various environmental disruptions by industries and city sewage, have threatened the coastal fisheries, and then reduction of individual number of this fish is an increasing trend in the 2000s. This study attempt is to elucidate the genetic distances within and between herring, Korean anchovy and large-eyed herring population from the West Sea. Three species of herring (C. pallasii), Korean anchovy (C. nasus) and large-eyed herring (H. zunashi) were obtained in close vicinity to the West Sea in Korea. Three species of fish muscle was collected in sterile tubes, placed on ice immediately, and stored under refrigeration until needed. Genomic DNA was extracted and purified under the conditions described previously (Yoon and Kim, 2004). The degree of variability was calculated by use of the Dice coefficient (F), which is given by the formula: F = 2nab / (na+nb), where nab is the number of bands shared between the samples a and b, na is the total number of bands for sample a and nb is the total number of bands for sample b (Jeffreys and Morton, 1987; Yoke-Kqueen and Radu, 2006). Euclidean genetic distances within-and between-species were also calculated by complete linkage method with the help of the hierarchical dendrogram program Systat version 10. The genomic DNA isolated from herring (C. pallasii), Korean anchovy (C. nasus) and large-eyed herring (H. zunashi) in the West Sea, were amplified several times by PCR reaction. The dendrogram obtained by the seven primers indicates three genetic clusters as shown in Fig. 1. The hierarchical dendrogram indicates three main branches: cluster 1 (PALLASII 01, 02, 03, 04, 06 and 07), cluster 2 (NASUS 08, 09, 10 and 11), and cluster 3 (NASUS 12, 13 and 14, ZUNASHI 15, 16, 17, 18, 19, 20 and 21, PALLASII 05). The genetic distance among the three fish species ranged from 0.018 to 0.318. In three fish population, the shortest genetic distance displaying significant molecular difference was between individual PALLASII no. 03 and PALLASII no. 02 (0.018). Ultimately, individual no. 05 of the PALLASII herring was most distantly related to PALLASII no. 06 (genetic distance = 0.318). From what has been said above, the potential of this PCR analysis to identify diagnostic markers for the identification of three fish populations has been demonstrated. Generally speaking, this PCR analysis method has been applied to identify specific markers particular to line, species and geographical population, as well as genetic diversity/polymorphism in diverse species of organisms (McCormack et al. 2000; Yoon and Kim 2003).

Some characteristics of the formations of acrosomal vesicles during the late stage of spermatids during spermiogenesis and taxonomical charateristics of sperm morphology in male two species (Saxidomus purpurata and Meretrix petechialis) in the family Veneridae were investigated by electron microscope observations. In two species, the morphologies of the spermatozoa have the primitive type and are similar to those of other bivalves in that it contains a short midpiece with five mitochondria surrounding the centrioles. The morphologies of the sperm nuclear types of S. purpurata and M. petechialis in Veneridae have the curved cylindrical and cylinderical type, respectively. And the acrosome shapes of two species are the same cap-shape type. In particular, the axial filament is not found in the lumen of the acrosome of two species, however, subacrosomal material are observed in the subacrosomal spaces between the anterior nuclear fossa and the acrosomal vesicle of two species. The axoneme of the sperm tail flagellum shows a 9+2 structure. In particular, taxonomically important some charateristics of sperm morphologies of two species in the family Veneridae are acrosomal morphology of the sperm, The axial filament is not found in the acrosome as seen in a few species of the family Veneridae in the subclass Heterodonta. The acrosomal vesicle is composed of right, left basal rings and the apex part of the acrosomal vesicle. These charateristics belong to the subclass Heterodonta, unlikely a characteristic of the subclass Pteriomorphia showing all part of the acrosome being composed of electron opaque part (region). Therefore, it is easy to distinguish the families or the subclasses by the acrosomal structures. The number of mitochondria in the midpiece of the sperm of S. purpurata and M. petechialis in Veneridae are five. However, the number of mitochondria in the midpiece of the sperm in most species of Veneridae in the subclass Heterodonta are four. Therefore, the number of mitochondria of the sperm midpiece of two species are exceptionally 5, and it is only exceptional case in the species in Veneridae in the subclass Heterodonta. Except these cases, the number of mitochondria in the sperm midpiece in all families in the subclass Heterodontaare are 4, and now widely used in taxonomic analyses.

The reproductive life-history of molluscs can be divided into gonochorism and hermaphroditism, while hermaphroditism is further classified into simultaneous (synchronous or functional) and sequential (asynchronous) (Heller 1993 Gosling 2004). Approximately 40% of the 5600 mollusc genera are either simultaneous or sequential hermaphrodites. Hermaphroditism occurs in 100% of the Solenogastres, 99% of the Opisthobranchia, 100% of the Pulmonata, 3% of the Prosobranchia and 9% of the Bivalvia. Simultaneous hermaphroditism is the simultaneous release of eggs and sperm by one organism during the same season. Sequential hermaphroditism is the function of an organism first as one sex, then as another (Heller 1993). This study investigated the sex of Manila clam, Ruditapes philippinarum by verifying changes in sex ratio (F:M) with size and sex reversal stages. Adult one-year-old (11 months; SL 36.75±3.0 mm) R. philippinarum were used for sex reversal identification. Each individual was tagged on its shell prior to being reared in the wild for reproductive analysis, and sex was confirmed using the germ cell aspiration (GCA) method. Sex ratio (F:M) at the commencement of the study (June 2009) was 1:1.23, but changed to 1:0.87 by the end (July 2010). Overall sex reversal rate was 19.0%. Specifically, male to female sex reversal ratio was 21.05%, which was higher than the female to male sex reversal ratio of 12.9%. Based on our results, R. philippinarum has been confirmed to possess a sequentially hermaphroditic life-history.

연체동물의 성은 자웅이체와 자웅동체로 구분된다. 자웅동체는 동시자웅동체 (simultaneous or synchronous hermaphroditism)와 비동시자웅동체 (sequential or asynchronous hermaphroditism)로 구분되는데, 비동시자웅동체는 성의 전환을 의미한다 (Heller, 1993; Gosling, 2004). 일반적으로 자웅이체의 경우, 개체의 형태학적 성을 확인한 후, 암수로 표현되는 것은 그 개체의 생활사 가운데 일정시기에 한정된 것이다. 이들의 성을 정확히 파악하기 위해서는 개체의 연속적인 성의 변화 추적이 필요하다. 이매패류의 성전환 가능성에 관한 간접적인 증거는 개체군 수준에서 크기에 따른 성비 변화이다. 또 다른 간접적인 증거는 상당수의 이매패류들은 생식주기 동안 생식소조직이 완전 퇴화되어 형태학적 성의 구분이 불가능한 비활성기를 가진다는 것이다. 이러한 결과는 다음의 생식주기가 시작될 때 새로운 형태학적 성의 발달 가능성을 제시한다. 본 연구에 사용된 꼬막은 남해안 여수시 장수만에서 채집하였다. 조직학적인 분석 결과, 꼬막의 생식소는 1년을 주기로 비활성기 (12～2월), 초기활성기 (3～4월), 후기활성기 (5～6월), 산란 및 퇴화흡수기 (6～11월)의 연속적인 과정을 거치게 되는데, 이 가운데 비활성기에는 생식세포들이 완전 흡수되어 성을 구분할 수 없었다. 성비분석에는 각장 (SL) 10.5～44.6mm 크기의 1,232개체가 사용되었다. 조직학적으로 분석한 결과, 이들의 성비 (암:수)는 1:1.04였다. 하지만, 각장을 2.0mm 간격으로 나누어 이들의 성비를 분석한 결과, 성비는 크기에 따라 다르게 나타났으며, 크기가 증가함에 따라 암컷의 비율이 높아지는 경향을 보였다. SL 10.5～32.0mm (n=772)에서 성비는 1:1.33으로 수컷의 비율이 높았으나, SL 32.1～44.6mm (n=460)에서 성비는 1:0.67로 암컷의 비율이 높았다. 이러한 결과는 꼬막의 성장에 따른 성전환을 간접적으로 의미한다. 따라서 꼬막의 성을 정확히 파악하기 위해서는 개체의 연속적인 성의 변화 추적이 필요하다.

빛의 정보는 수중 생물의 주기적인 생리 특성을 형성하는 중요한 외부 환경요인 중의 하나이다. 특히 어류의 종 특이적인 내분비 활성을 결정하는 요인으로는 광주기와 빛의 파장 등이 있으며, 주로 중추신경 활동을 제어한다고 알려지고 있다. 하지만 어류가 번식 활동을 위해서 외부 환경적 변화를 어떻게 활용하고 있는가에 대해서는 아직 명확하지 않다. 그러므로 이 연구는 제주 연안에 서식하는 자리돔, Chromis notata의 생식소 발달과 광주기 및 빛 파장과의 연관성을 조사하는데 목적이 있다. 실험어는 자연수온 (19～26℃) 하에서 광주기 조건 명기(L)와 암기(D)의 시간을 10L:12D, 12L:12D 그리고 14L:10D로 조절된 3그룹의 사육수조에 나뉘어 수용하였으며, 약 60여 일간 사육하였다. 또한 청색 (480 nm), 녹색 (540 nm), 황색 (640 nm), 적색 (680 nm), 백색 (혼합)의 5종류의 발광다이오드 (LED)를 사용하여 빛을 조사한 각각의 사육수조에 실험어를 수용하여 약 30여 일간사육하였다. 실험종료 후 실험어로부터 생식소중량지수 (GSI)를 산출하였고, 생식소 발달을 조사하기 위해 각각의 생식소 절편을 제작한 후, HE 염색을 통해 조직학적 관찰을 하였다. 또한 광주기 및 LED 조건에 따른 생식내분비 활성을 조사하기 위해 실험어의 뇌로부터 뇌하수체를 적출하여 FSHβ와 LHβ mRNA 발현을 조사하였으며, real-time quantitative RT-PCR 법을 이용해 측정하였다. 광주기 14L:10D의 조건에서 사육된 실험어들은 GSI 증가와 생식소내 생식세포들이 발달하였다. 반면에 10L:14D와 12L:12L의 광조건에서 사육된 실험어들의 생식소는 미성숙한 생식세포들이 대부분을 차지하였다. 또한 동일한 3그룹의 광조건 하에서의 어류의 뇌하수체 FSHβ와 LHβ mRNA 발현 변화는 GSI와 유사한 변동을 나타내었다. LED를 사용한 실험에서는 황색일 때가 GSI 값이 가장 높게 나타났고, FSHβ와 LHβ mRNA은 황색과 적색일 때 높은 발현을 보였다. 이러한 결과들에서 자리돔의 번식 활동은 장주기의 광조건 및 특정 빛 파장과 깊은 관련성이 있으며, 이러한 외부 환경요인들은 자리돔의 생식내분비를 조절하는 시상하부-뇌하수체-생식소 축(axis) 간의 중추신경 활동제어에 영향을 주고 있다고 생각된다.

양식 종묘생산 현장에서 발생하는 기형 중에는 척추 기형 발생빈도가 매우 높은 것으로 알려져있으나, 초기 발생과정 동안에는 육안적 관찰이 매우 어려울 뿐만 아니라, 사육환경의 여러 가지 요인에 따라 기형의 양상도 달라지므로 (Vågsholm and Djupvik, 1998) 정확한 발생원인 분석이 어려운 실정이다. 기형의 형태적 검사법은 주로 morphometry을 이용하여 외부형태의 수리적 해석을 접목한 분석기법 (Bookstein, 1997; Kawamura and Hosoya, 1997), X-ray 촬영에 의한 골영상 분석기법 또는 bone & cartilage double stain 기법 (Park and Kim, 1984) 그리고 추체의 구조적 특징을 분석하는 골형태학적 분석 기법 (Witten et al., 2009) 등이 주로 이용되고 있다. 이 중 골형태학적 분석기법은 직접적으로 뼈를 관찰하기 때문에 기형 증상 판별에 있어 가장 높은 신뢰성을 보이는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 대표적 양식대상종인 돌돔 성어 (1년생 이상, n=40)와 미성어 (1년생 이하, n=28)를 대상으로 X-ray에 의한 분석, 정상어와 척추기형어 간의 외부형태 비교분석을 통하여 기형어 판별방법으로서의 이용가능성을 알아보고, 골형태학적 분석 기법을 통하여 추체변형 타입을 정확히 판별함과 동시에 돌돔의 기형 판별에 대한 기준을 제시하고자 하였다. X-ray 사진촬영에 의한 분석 결과, 돌돔 성어 및 미성어에서 조사된 척추기형 중 전만증 발생비율은 각각 67.5%, 21.4%로 조사되었으며, 단구증 (vertebral compression)의 경우 각각 32.5%, 14.3%로 조사되어 다른 척추기형 증상에 비해 높게 나타났다. X-ray 판독에 의해 분류된 정상어와 척추기형어간의 외부형태 비교에서는 성어의 경우, (체장-두장)/두장값과 체고/두장값이 유의적 차이를 보였지만, 미성어의 경우 두 그룹 간에 차이가 없는 것으로 조사되었다. 이 같은 결과는 기형어 내에서도 개체간의 척추변이의 정도 (服部, 2004)나 가계 간에도 외부형질이 변화한다는 보고(谷口 등, 1995)에 비추어 볼 때 기형판별의 기준점으로 제시하기는 어려울 것으로 생각된다. 양식산 돌돔의 성어 및 미성어에서 골형태학적 분석 기법으로 조사한 결과, 추체의 경우 압착 및 유합, 비대칭, 탈구 그리고 추체 사이의 비정상적 간격이 조사되었고, 전체적인 척추의 형태는 전만증, 후만증 그리고 복합적인 척추 기형 증상을 보였다. 본 연구에서는 돌돔을 대상으로 추체 기형판별을 위한 기초조사로서 상업적 양식장 한곳만을 대상으로 조사하였다. 그러나 추체의 변형을 유발하는 여러 가지 직․간접적인 사육환경 요인들이 보고되고 있고 (Kvellestad et al., 2000; Madsen et al., 2001; Hattori et al, 2004; Aunsmo et al., 2008), 추체변형의 종류는 어종별로 차이를 보이기 때문에 (Favaloro and Mazzola, 2000; Boglione et al., 2001; Lewis et al., 2004; Witten et al, 2009), 각 지역에 위치한 양식장을 대상으로 장기적이고 체계적인 조사가 필요할 것으로 생각된다.

적도 근처의 열대성 산호초 어류는 그 체색이 화려하고 아름답기 때문에 관상어로 거래되고 있다. 그중, clownfish류는 자어에서 치어, 치어에서 성어로의 발달과정에서 체색이 급격하게 변하는 특징이 있다. 어류의 색소세포는 발생초기에 신경관 (neural tube)을 따라 발달되는 neural crest cell이 분화되어 최종 위치로 이동을 하게 된다. 색소세포가 자기의 위치로 이동하더라도 각각의 체색을 발현시키기 위해서는 색소원이 필요하다. 요각류인 Tigriopus japonicus는 단백질, 고도 불포화 지방산 등을 함유하고 있을 뿐만 아니라, astaxanthin을 함유하고 있어서 체색 향상이 기대된다. 그리고 갑상선호르몬은 고등동물에 있어서 발달, 기초 대사, 항상성 유지 등 다양한 생리학적 기능을 할 뿐만 아니라 넙치의 형태적 변화, 연어의 은화와 같이 어류의 변태나 체색변화에도 직접 관여하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 A. melanopus 자어의 변태 과정동안에서, 요각류인 T. japonicus와 외인성 갑상선호르몬이 각각 체색 발달과 성장에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다. 먹이생물에 따른 공급실험은 부화 후 10일째 자어 (8.2±0.6 mm)를 대상으로 EA (only enriched Artemia)구, AT (enriched Artemia+T. japonicus)구, TJ (only T. japonicus)구로 구분하여 7일간 실시하였다. 그 결과, EA, AT, TJ구의 성장은 각각 10.2±0.8, 11.3±0.7, 10.9±0.8 mm로 AT구가 가장 빠른 성장을 나타내었다. TJ구의 경우, 입 주변, 등지느러미, 배지느러미, 뒷지느러미, 꼬리지느러미 체색은 뚜렷한 주황색이었고, 머리와 가슴의 흰 줄무늬도 선명하였다. AT구의 경우, 입 주변, 등지느러미, 배지느러미는 다소 옅은 주황색이었고, 머리와 가슴의 흰 줄무늬도 불투명하였다. EA구의 각 지느러미는 완전히 투명했으며, 머리와 가슴의 흰 줄무늬는 AT구와 유사한 경향을 보였다. CMYK 분석 결과, 입주변의 magenta 수치는 TJ구가 81.8±3.5%로 각각 57.6±4.2%, 62.0±2.3%인 EA구와 AT구보다 유의하게 높았다. 흰 줄무늬의 black 수치는 TJ구가 0.6±0.6%로 각각 44.6±13.4%, 36.4±11.7%였던 EA구와 AT구보다 낮았다. TJ구는 87.6±0.7%로 각각 86.8±0.4%, 85.0±0.6%인 EA구와 AT구보다 높았다. 등 지느러미의 경우, TJ구의 magenta와 yellow 수치가 각각 75.8±6.7%, 94.8±4.3%로 EA구와 AT구보다 유의하게 높았다. 꼬리지느러미에서는 실험구간에 차이가 없었다. 갑상선호르몬 처리에 따른 실험은 부화 후 7일째 자어(7.3±0.3 mm)를 대상으로 0, 2, 4, 6 ppm 실험구로 나누어 10일간 사육하였다. 4 ppm구가 11.4±0.4 mm로 가장 빠른 성장을 보였다. 반면, 6 ppm구에서는 10.2±0.5 mm로 성장이 가장 느렸다. 부화 후 9일 째, 모든 갑상선호르몬 처리구는 입 주변과 흰 줄무늬의 체색발달에 있어서 0 ppm구보다 빨랐다. 부화 후 10일째, 6 ppm구는 입 주변과 첫 번째 줄무늬가 선명한 반면, 0 ppm구에서는 희미했다. 갑상선호르몬 처리구의 각 지느러미는 진한 주황색을 나타낸 반면, 대조구는 옅은 주황색이었다. CMYK 분석 결과, 입주변의 magenta에서는 6 ppm구가 53.0±3.8%로 가장 낮았다. 등 지느러미의 magenta 수치는 2 ppm구에서 67.4±5.3%로 가장 높았고, 등지느러미의 yellow 수치는 4 ppm구가 93.8±4.0%로 가장 높은 수치를 보였다. 반면에 0 ppm구는 51.4±15.8로 가장 낮은 수치를 보였다. 꼬리지느러미의 magenta 수치는 4 ppm구가 73.6±3.6%로 가장 높았고, yellow 수치의 경우, 4 ppm구가 99.8±0.2%로 가장 높았다.

본 연구는 해산어류인 두줄망둑의 난모세포 성숙과정에서 생성․분비되는 성 스테로이드 호르몬의 종류와 그 외 다른 특이 호르몬의 존재 여부를 밝히고자 성숙기 난모세포 크기별 즉 평균난경 0.45, 0.48 그리고 0.50 mm인 난모세포들을 대상으로 방사표지된 스테로이드 전구물질, [3H]-pregenenolone을 첨가하여 24시간 배양하였다. 배양 후 배양액과 난모세포로부터 스테로이드 호르몬을 추출하여 thin later chromatography (TLC)를 거쳐 1차 분리된 대사물질은 high performance liquid chromatography (HPLC)와 gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS)로 동정하였다. TLC 분석 결과, 성숙기 난모세포의 주요 스테로이드 대사물질로는 난경 0.45 mm인 난모세포에서는 estraiol-17β (E2)와 17 α-hydroxyprogesterone (17αP), 난경 0.48 mm인 난모세포에서는 17α,20α-dihydroxy-4-pregnen-3-one (17α20αP), 17α,20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one (17α20βP) 그리고 17α,20β21-dihydroxy-4-pregnen-3-one (17α20β21P), 난경 0.50 mm인 난모세포에서는 estrone (E1), E2 그리고 17αP의 표준물질과 일치하였다. 위의 세 난경의 난모세포로부터 생성된 주요 대사물질에 해당하는 fraction들은 각각 HPLC를 거쳐 GC/MS로 재확인하였으나, E1만이 동정되었다. 성숙기 두줄망둑의 난모세포에서는 T의 생성은 거의 관찰되지 않았고, E1과 E2를 비롯한 progestins 계의 steroid 만이 관찰되었다. 특히 3종류의 progestin 중에서 17α20β21P의 대사량이 가장 높았으며, 17α20βP의 대사량이 가장 낮게 나타났다. 또한, E1의 대사량이 E2의 대사량보다 더 높은 것으로 나타났다. 본 연구결과, 두줄망둑의 성숙 난모세포에서 생성되는 progestin은 기존에 어류에서 보고된 3종류의 호르몬이 모두 대사되는 것으로 생각되어진다. 또한 난경 0.48 mm인 난모세포에서 progestin의 대사량이 가장 높았으며, 난경 0.50 mm인 난모세포에서는 이들 progestin의 대사량 감소와 함께 E1과 E2의 대사량이 증가하는 특징을 나타냈다. 이와 관련하여 앞으로 성숙단계로 이행하는 과정에서의 E1과 E2의 역할 규명과 함께 progestin 대사물질 종류별 대사율 분석이 수반되어야 할 것이다.

GPR 54 (G protein-coupled receptor 54)는 kisspeptin receptor로 알려져 있으며 KISS1 receptor (KISS1r)로 불리기도 한다. GPR 54는 kisspeptin과의 연관성이 알려지기 이전부터 kisspeptin과는 별개로 그 구조와 기능이 연구되었다. 틸라피아 (Nile tilapia, Oreochromis niloticus)에서는 2004년도에 뇌에서 분리 동정되었으며, 이 어종의 뇌에 있는 GnRH 분비세포와 같은 위치에서 GPR 54 유전자의 발현이 관찰되었다 (Parhar et al., 2004). KISS/GPR 54 system은 포유류의 성 성숙 및 번식과 연관되어 있는 것으로 밝혀졌으며, 어류에서도 번식 조절 체계에서 외부의 환경신호와 체내의 대사적 신호를 중개하는 연결고리로 작용할 가능성이 높다. 그러나 어류에서 KISS/GPR 54 system에 관한 연구는 아직 많지 않아 역할구명을 위한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 KISS/GPR 54 system역할 구명에 대한 기초자료를 얻고자 틸라피아를 대상으로 개체크기별 및 조직별 GPR 54유전자의 발현 양상을 조사하였다. 선문대학교 수산생명의학과 수조실에서 사육중인 틸라피아를 아래의 표와 같이 크기별로 나누어 실험을 진행하였다. 자․치어를 제외한 나머지 실험어에서는 뇌를 적출하였으며, 아가미, 간, 근육, 생식소를 샘플하여 GPR 54유전자의 발현 양상을 비교하였다. 부화 후 1일, 부화 후 7일, 부화 후 30일, 부화 후 60일의 모든 그룹에서 GPR 54의 발현을 확인할 수 있었고 특히, 난황을 달고 있는 부화 후 1일 자어그룹에서 발현양이 가장 많은 것으로 확인되었다. 조직 내 GPR 54의 발현은 소형어, 중형어, 그리고 대형어 그룹 모두에서 뇌와 난소에서만 발현되는 특징을 보였다. 소형어에서의 뇌와 난소에서의 발현이 중형어와 대형어와 비교해 높은 GPR 54유전자 발현을 나타냈다. 뇌와 난소에서의 높은 발현은 개체의 크기가 커질수록 낮아지는 경향을 보였다. 자․치어를 제외한 모든 실험어는 puberty 단계에 도달한 개체를 사용하였지만 개체의 크기에 따라 발현양에 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 GPR 54가 틸라피아 성적 발달 과정과 연관되어 있음을 시사한다.

Fish reproduction is influenced by various external environmental factors. Among these factors, changes of photic conditions are thought be most closely related to the reproduction of many fish species. In recent studies, melatonin that mediates the changes of photic condition outside has been used in an attempt to get a similar effect to photoperiod manipulation without changing photoperiod. However, the effects of exogenous melatonin vary depending on life stages. We have previously investigated the effect of melatonin on reproductive activity in mature Nile tilapia (Oreochromis niloticus). In this study, effects of exogenous melatonin on the spawning activity, the rate of mouth brooding success rate and early survival rate of lavae produced from melatonin treated Nile tilapia were investigated. Nile tilapia at the time of puberty were randomly divided into three groups and fed on control (0 ㎍/g), low-dose melatonin (2.5 ㎍/g BW) or high-dose melatonin (25 ㎍/g BW) diet. Fish were reared indoor tanks at 27～28℃ under natural-photoperiod and fed twice a day at 10:00 and16:00 during the experiment (120 days). Fish were sampled to examine growth and gonadal development on Day 30, 60, 90 and 120. There were no significant differences of somatic growth between control (no melatonin) and melatonin-treated groups, indicating that melatonin administration did not cause any negative effects on the growth of experimental fish. The patterns of gonadal development were almost the same between control and melatonin-treated groups. In juvenile tilapia, treatment with low-dose melatonin resulted in the increase of spawning rate, the rate of mouth brooding success and early survival rate of laval tilapia. However, high-dose melatonin resulted in the decrease of spawning rate, the rate of mouth brooding success and early survival rate of laval tilapia, although the earliest spawning occurred in one of the high-dose group fish. Fish in high-dose melatonin group failed to recover from reproductively suppressed state even after the cease of melatonin treatment, indicating that too much melatonin might act negatively on spawning activities and gonadal maturation in Nile tilapia. In conclusion, the results from this study suggest the possibility that a pertinent dose of melatonin treatment can effectively accelerate the spawning rate and the rate of mouth brooding success, and bring positive effects on early survival rate of tilapia lavae.

일반적으로 어류는 번식시기에 생식소 발달로 인해 에너지 소비가 많고, 이로 인해 대사량이 증가하는 것으로 알려져 있으나, 번식시기에 어류의 산소소비 패턴이나, 산소요구량에 관한 연구는 미비한 실정이다. 또한 해수어류의 담수순화시 사육수의 염분변화는 삼투압조절에 영향을 미침으로써, 이온과 수분 평형에 혼란을 일으키며 어체의 생리조건을 악화시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 담수순화 과정을 거쳐 이미 담수에 적응되어 섭식활성이 높은 담수순화 감성돔 (담수감성돔)의 번식기간과 비번식기간의 산소소비 패턴을 해수사육 감성돔 (해수감성돔)과 비교함으로써, 감성돔의 담수양식 및 번식기간에 에너지 요구 및 소비와 같은 기초대사를 파악하고자 하였다. 번식기간(breeding period, Feb.～Jun.) 및 비번식기간 (non-breeding period, Jul.～Nov.) 동안 산소소비 실험에 사용한 담수감성돔의 크기는 전장 22.2±0.7cm, 체중 208.5±8.5g, 해수감성돔에서는 각각 23.0±0.5cm, 체중 224.4±14.4g이었다. 실험어는 실험개시전 24시간 동안 절식시킨 후, 밀폐순환유수식 산소 소비 측정장치 내의 호흡실로 옮겼다. 호흡실에서 실험어를 12시간 이상 안정시킨 다음, 수온 (15, 20, 25℃)과 광조건 (12L:12D)을 조절하면서 산소소비 패턴을 측정하였다. 실험어의 산소소비 패턴은 실험기간동안 용존산소 측정시스템인 Oxyguard 6 프로그램에 의해 10분 간격으로 자동측정된 유입수와 유출수의 용존산소량을 이용하여 단위체중당 산소소비량 (mg O2/kg/h)으로 계산하여 나타냈다. 번식기간에 담수 및 해수 감성돔의 산소소비량은 15℃에서 각각 165.4±11.0, 77.6±8.0mg O2/kg/h, 20℃에서 186.2±13.1, 133.4±6.7mg O2/kg/h, 25℃에서 267.9±19.1, 198.6±8.3mg O2/kg/h였다. 비번식기간에 담수 및 해수감성돔의 산소소비량은 15℃에서 각각 174.0±7.0, 85.6±5.5mg O2/kg/h, 20℃에서 200.6±11.1, 119.2±8.7mg O2/kg/h, 25℃에서 271.1±7.5, 194.7±16.7mg O2/kg/h로 번식 및 비번식기간 모두 담수감성돔이 해수감성돔보다 산소소비량이 많았다. 또한 수온상승과 비례하여 산소소비량은 증가하였으며, 각각의 수온조건에서 번식 및 비번식 기간의 담수 및 해수감성돔 산소소비량은 차이가 없었다. 번식 및 비번식기간의 담수 및 해수 감성돔은 광조건에 따른 뚜렷한 산소소비 패턴을 보였으며, 암기보다 명기에서 산소소비량이 많았다. 특히 담수감성돔은 번식기간의 명기에서 수온을 상승시키는 시간뿐만 아니라 암기에서 명기로 전환 후에 산소소비량이 급격히 증가하였다. 이는 담수감성돔이 해수감성돔보다 번식시기에 빛에 대해 민감하게 반응하여 나타난 결과로 판단된다.

환경요인의 위해성 평가방법은 기본적인 위해성 평가의 접근방법 결정에 필요한 위험성 확인 (hazard identification), 노출평가 (exposure assessment), 용량-반응 평가 (dose-response assessment) 및 위해도 결정 (risk characterization)의 주요 4단계이다. Biomarker 가운데 생식생물학적 지표들은 독성물질에 의한 장기적이고 지속적인 영향을 평가하는데 중요하게 이용되는 항목이다. 이매패류들은 주로 여과섭식에 의해 먹이를 섭취하며, 오염물질의 체내 축적은 용이하지만 체내에서의 해독과 체외방출이 낮기 때문에 해양 저질과 수질의 오염상태를 알아보기 위한 지표종으로 많이 사용되고 있다. 수질오염원 가운데 하나인 내분비계장애물질 (endocrine disrupting chemicals: EDCs)은 androgenic effector나 estrogenic effector로서 수서동물의 생식관련 내분비계를 교란시켜 성의 표현이나 기능을 변화시킨다. 본 연구는 한국 남해안 연안의 생태 건강도를 알아보기 위한 과정 중에 일부지역에서 홍합과 이매패류에서 intersex 현상이 확인되어 이를 보고하고자 한다. 본 연구에 사용된 이매패류는 홍합과 (Mytilidae)의 지중해담치, Mytilus galloprovincialis, 진주담치, Mytilus edulis와 굵은줄격판담치, Septifer virgatus이다. 지중해담치는 여수 신월동 (SH=47.10mm)과 돌산 연안 (SH=63.88mm), 진주담치는 여수 신월동 (SH=48.27mm)과 서근도 (SH=49.81mm), 굵은줄격판담치는 지마도 (SH=40.56mm), 역만도 (SH=44.60mm)와 숨은여 (SH=50.05mm)에서 채집하였다. 채집한 시료는 측정형질을 계측한 후 해부하여 생식소가 포함된 내장낭 부위를 적출하여 Bouin's 용액으로 고정하고, 파라핀 절편법으로 4～6 ㎛ 두께로 연속 절편하여 조직표본을 제작한 후 Mayer's hematoxylin-eosin (H-E) 염색을 실시하여 광학현미경으로 관찰하였다. 성비와 intersex는 생식소 표본을 관찰하여 구분하였다. Intersex는 개체당 평균 1 cm2 크기의 조직표본 5～10개를 대상으로 관찰하였고, 반대 성의 생식세포가 관찰되는 경우만을 포함하였다. 지중해담치의 성비 (♀:♂)와 intersex 현상은 여수 신월동 연안에서 1:1.12와 25% (n=9/36), 돌산 연안에서는 1:1.07과 23.66% (n=22/93)가 나타났고, 진주담치는 여수 신월동 연안에서 1:0.96과 23.53% (n=12/51), 서근도에서는 1:3과 8.33% (n=1/12)가 나타났으나, 굵은줄격판담치에서 성비는 지마도에서 1:0.86, 역만도에서 1:1.69, 숨은여에서 1:1.5가 나타났고, intersex 현상은 발견되지 않았다. 조직학적인 측면에서 intersex 현상은 반대 성의 생식세포들이 생식세포형성소낭 내부와 소낭 사이에서 단독 또는 무리지어 나타나는 형태와 생식소 외부에 다른 체 조직이 형성되어 이곳에 반대 성의 생식세포들이 발달된 두 가지 형태였다. 이성생식세포 발현 현상이 관찰된 난소에서는 변성된 난모세포들이 확인되거나 소화선의 구조적 이상을 보였다.

페놀류는 석유정제, 섬유산업, 도로포장 및 광산산업 등의 폐수에 다량 함유되어 있는 내분비계장애 및 독성 물질로서 연안해역으로 유입 시 해양 서식 생물의 생식세포 및 배아 발생 등에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. Metallothionein은 금속결합단백질로서 세포내 중금속이 존재할 경우 결합하여 유해중금속을 제거하는 기능을 하며, Nodal은 척추동물에서 TGF-β의 activin subfamily로 중배엽 및 축 형성에 관여한다고 알려져 있다. 성게는 수정 및 배아 발생과 같은 초기생활사 연구에 중요한 생물 종으로서 유해물질 위해 평가에 유용하게 이용되고 있다. 본 연구는 우리나라 조간대 암반 지역에 서식하는 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)를 이용하여 페놀 (phenol)이 말똥성게 (H. pulcherrimus)의 수정 및 배아 발생에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 성숙한 말똥성게 (H. pulcherrimus) 체강에 0.5 M KCl를 주입하여 방란 및 방정을 유도하였다. 수집한 정자는 phenol 농도 (0, 10, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000 ppb)에서 30분간 노출시킨 후, 정상 난자와 인공수정을 시켰다. 수정 10분 후 수정막의 형성 여부를 관찰하여 수정률을 조사하였다. 정상적인 배아발생률은 정자와 난자를 인공수정시킨 후, phenol 농도 (0, 10, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000 ppb)에서 64시간 배양한 후, 플루테우스 유생 (pluteus larva)을 정상과 비정상으로 구분 관찰하여 정상적인 배아발생률을 조사하였다. Metallothionein 및 nodal mRNA 유전자 발현은 phenol 노출 64시간째 플루테우스 유생에서 total RNA를 추출한 후, oligo (dT)와 역전사 효소를 이용하여 cDNA를 합성하였다. 합성한 cDNA는 metallothionein과 nodal mRNA 유전자 프라이머를 이용하여 annealing온도 50℃에서 중합효소연쇄반응 (PCR) 방법으로 발현을 관찰하였다. 연구 결과, 수정률은 phenol 농도에 유의적인 영향을 받지 않았다. 정상적인 배아발생률은 phenol 농도가 높을수록 정상적으로 발생하는 개체가 감소하는 농도 의존성을 나타냈다. Metallothionein mRNA 유전자는 phenol 농도가 증가할수록 발현이 높게 나타났으나, nodal mRNA 유전자는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 말똥성게 (H. pulcherrimus) 배아 발생에 미치는 phenol의 영향을 독성치로 나타낼 때, 무영향농도 (NOEC)는 ＜10 ppb, 최소영향농도 (LOEC)는 100 ppb를 나타냈으며, 반수영향농도 (EC50)는 1,565.86 ppb를 나타내었다. 본 연구 결과, 연안 해역에 유입되는 phenol이 무영향농도 (NOEC) 10 ppb를 초과할 경우, 성게를 비롯한 조간대 암반에 서식하는 생물종의 생식 및 발생에 유해한 영향을 미칠 것으로 판단된다.

산업화에 의해 생성된 여러 가지 오염물질 가운데 중금속인 니켈 (Ni)과 코발트 (CoⅡ)는 연안해역으로 유입 시 극히 미량일지라도 생체 내 축적되어 해양생물의 생리 및 발생에 장애를 일으키는 것으로 알려져 있으며, 먹이연쇄 (food chain)를 통해 생물확대 (biomagnification)됨으로써 해양생태계 전반에 영향을 미칠 수 있다. 성게는 중요한 수산생물로서 발생학 연구가 시작된 이래 해양생물 발생연구의 모델이 되어왔다. Metallothionein은 세포내 유해중금속을 제거하는 기능을 가진 금속결합단백질이며, TGF-β의 activin subfamily로 알려진 Nodal은 척추동물에서 중배엽 및 축 형성에 관여한다고 알려져 있다. 본 연구는 조간대 암반 지역에 서식하는 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)를 이용하여 Ni과 CoⅡ가 말똥성게 (H. pulcherrimus)의 수정 및 배아 발생에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 말똥성게 (H. pulcherrimus) 체강에 0.5 M KCl를 주입하여 방란 및 방정을 유도하였다. 수집한 정자는 Ni 농도 (0, 10, 25, 50, 100, 500 ppb) 및 CoⅡ 농도 (0, 10, 100, 500, 1,000, 2,500 ppb)에서 30분간 노출시킨 후, 난자와 수정을 시켰다. 수정 10분 후 수정막의 형성 여부를 관찰하여 수정률을 조사하였다. 정상적인 배아발생률은 정자와 난자를 인공수정시킨 후, 각각의 Ni 및 CoⅡ 농도에서 64시간 배양한 후, 플루테우스 유생 (pluteus larva)을 정상과 비정상으로 구분 관찰하여 정상적인 배아발생률을 조사하였다. Ni 노출 64시간째 플루테우스 유생을 대상으로 metallothionein 및 nodal mRNA 유전자 발현을 각각의 유전자 프라이머를 이용하여 annealing온도 50℃에서 중합효소연쇄반응법으로 관찰하였다. 연구결과 수정률은 Ni 및 CoⅡ 농도에 유의적인 영향을 받지 않았다. 정상적인 배아발생률은 Ni 및 CoⅡ 농도가 높을수록 농도 의존적으로 정상적으로 발생하는 개체가 유의적으로 감소하였다. Metallothionein mRNA 유전자는 Ni 농도 10 ppb에서부터 대조군에 비하여 발현이 높게 나타났다. Nodal mRNA 유전자는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 말똥성게 (H. pulcherrimus) 배아 발생에 미치는 Ni 및 CoⅡ의 영향을 독성치로 나타낼 때, 무영향농도 (NOEC)는 ＜10 ppb로 같게 나왔으며, 최소영향농도 (LOEC)는 각각 25, 10 ppb를 나타냈으며, 반수영향농도 (EC50)는 각각 34.19 및 71.84 ppb를 나타내었다. 본 연구 결과, 말똥성게 (H. pulcherrimus)의 배아발생률을 이용한 생태독성평가 시 Ni＞ CoⅡ순으로 독성이 강한 것으로 나타났으며, 이들 중금속이 연안 해역에 유입되어 10 ppb를 초과할 경우, 연안 생태계 내에 서식하는 생물의 재생산에 유해한 영향을 미칠 것으로 사료된다.