본 연구에서는 살균제, 항진균제 등의 의약품을 포함하여 다양한 목적으로 사용되며, 신방오도 료로서의 가능성이 확인된 바 있는 Zinc undecylenate (ZU)를 이용해 연안환경 내 1차 소비자를 대표할 수 있는 성게 2종(H. pulcherrimus, M. nudus)에 대한 독성평가를 실시하였다. 실험결과 ZU에 대한 H. pulcherrimus와 M. nudus의 수정률 EC50은, 각각 11.27 mgl-1과 1.48 mgl-1로 나 타났다. 또한, 정상배아 발생률의 EC50은 각각 0.94 mgl-1와 3.78 mgl-1로 나타났으며, NOEC는 0.20 mgl-1, 0.78 mgl-1를 나타내었다. 본 연구에서 도출된 성게 2종과 문헌조사를 통한 연안양 식생물 2종의 급성독성결과를 이용하여 Predicted No Effect Concentration (PNEC)를 계산하였 다. PNEC 값은 0.0094 mgl-1로 나타났으며, 위와 같은 결과는 해양환경 오염물질에 대한 환경 보호전략 수립을 위한 기초자료로 활용될 것이다.

본 연구에서는 신방오도료 Diuron과 Irgarol이 해양 무척추동물인 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)에게 미치는 독성영향을 10 min-수정률과 64 h-정상 유생발생률의 EC50, NOEC, LOEC 값을 통하여 확인하였으며, 해당 오염 물질이 H. pulcherrimus의 초기발생단계에 미치는 지연효과를 확인하고자 하였다. 실험결과, Diuron과 Irgarol은 시험농도 (40 mg L-1)에서 H. pulcherrimus의 수정률에 영향을 미치지 않았으며, 정상 유생발생률에 대한 EC50값은 각각 7.12 mg L-1, 2.31 mg L-1로 나타났다. 또한, 수정란이 pluteus 유생으로 발달하는 과정에서 반수영향농도의 Diuron과 Irgarol의 노출 경과시간이 18 h에 도달하면, early gastrular stage로의 발달이 지연되기 시작하여, 24 h에서부터 유의미한 발달지연이 확인되었다. 이후 지속적인 발달지연이 관찰되어, Early gastrular-gastrular-early pluteus-pluteus로 이어지는 과정에서 발달지연이 나타났다. Diuron과 Irgarol은 잔류성이 높으며, 본 연구결과와 같이 무척추동물을 포함한 다양한 해양생물 군에 독성영향이 있는 것으로 알려져 있다. 이에, 해양 환경의 오염을 방지하고 보전하기 위하여, 관련된 규정의 마련을 통하여 환경보호 전략이 필요하다.

본 연구에서는 다환방향족탄화수소 (PAHs) 중, phenanthrene이 둥근성게 (Mesocentrotus nudus)와 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)의 수정률과 정상유생 발생률에 미치는 독성 효과를 확인하고자 하였다. H. pulcherrimus와 M. nudus의 모체에서 각각 획득한 정자와, 인공수정을 통하여 획득된 수정란을 phenanthrene에 노출시킨 후, 수정률과 정상배아 발생률을 측정하였다. 시험결과, H. pulcherrimus 와 M. nudus의 수정률과 정상배아 발생률은, 농도 의존적으로 감소하였으며, H. pulcherrimus와 M. nudus의 수정률에 대한 EC50값은 17.48 mg L-1과 16.21 mg L-1이었고, 정상배 아 발생률의 EC50값은 각각 2.99 mg L-1과 0.36 mg L-1인 것 으로 나타났다. 연구결과, H. pulcherrimus는 M. nudus보다 phenanthrene 노출에 대하여 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, 정상배아 발생률은 수정률에 비하여 더 민감한 종말점인 것으로 나타났다. 따라서, phenanthrene은 두 종의 성게 정자의 수정과 초기발달 단계를 포함한, 연안에 서식하는 다양한 생물종에 영향을 미치는 것으로 보여진다. 그중, 두 종의 성게는 다른 연안 서식 생물 종들에 비하여, Phenanthrene의 bio-monitoring을 위한 민감한 생물종일 수 있다고 사료된다. 또한, 본 연구를 통하여 도출된 결과와 독성값 (NOEC, LOEC 및 EC50)은 Phenanthrene 을 포함한 PAHs의 환경 기준농도 설정을 위한 유용한 기 초 자료로 활용될 수 있다.

본 연구는 시험생물로서 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus) 를 이용하여 내분비계장애물질인 bisphenol A (BPA)의 독성 및 시험생물로서의 적합성 등을 조사하였 다. 말똥성게(H. pulcherrimus)의 수정 및 정상 배아발생 에 미치는 BPA의 독성을 보기 위하여 농도(0, 300, 500, 800, 1000, 1500 ppb)에서 조사하였다. BPA 노출 시 수정 률은 시험구간 내의 BPA 처리농도와 관계없이 유의적인 변화가 없었다. 정상 배아발생률은 BPA 농도가 높을수 록 유의적인 감소를 나타냈으며, 800 ppb 농도부터 유의 적인 감소를 보였다. 정상배아발생에 대한 독성값은 반 수영향농도 (EC50) 1056.1 ppb, 95% Cl 981.8~1163.9 ppb 로 나타났다. 또한 무영향농도 (NOEC)와 최소영향농도 (LOEC)는 500 ppb 및 800 ppb로 나타났다. BPA에 노출 된 배아는 농도가 증가함에 따라 발생이 정체되는 현상 이 나타났다. BPA에 노출된 pluteus 유생을 이용한 glutathione- S-transferase (GST) 유전자의 발현을 비교해본 결과 GST 유전자의 발현은 농도가 증가함에 따라 발현 이 증가하였다. 본 연구 결과, 말똥성게 (H. pulcherrimus)의 초기 배아 발생 과정 중 800 ppb 이상에서 독성을 나타냈으며 GST 유전자는 BPA 노출에 따른 위해성 평가에 생체지표유 전자로 유용하게 이용될 수 있다고 생각된다.

말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)의 생식세포 및 pluteus 유생을 이용하여 중금속인 Arsenic (As)와 Chromium (Cr)이 정상 수정률 및 배아 발생률에 미치는 독성 영향을 조사하였다. H. pulcherrimus의 수정률 및 배아 발생률에 미치는 As와 Cr의 독성은 6.25, 12.5, 25, 50, 100 ppb의 농도에서 조사하였다. 0.5 M KCl 용액을 이용하여 방란 및 방정을 유도하였고, 정상 수정률 및 배아발생률은 수정 후 각각 10분 및 64시간째 관찰하였다. As와 Cr을 첨가하지 않은 대조구에서 정상 수정률과 배아 발생률은 각각 94%와 93% 이상을 나타냈다. 이들 중금속 첨가에 의해 수정률은 아무런 변화가 나타나지 않았지만 배아 발생률은 농도 의존적 감소하는 것으로 나타났으며, As의 첨가에 의해 배아 발생률은 6.25 ppb에서 유의적으로 감소하였으며 (P⁄0.01), Cr의 경우는 25 ppb에서 유의적인 감소를 나타냈다 (P⁄0.05). H. pulcherrimus의 정상 배아 발생률에 대한 LOEC는 As의 경우는 6.25 ppb를 Cr은 25 ppb를 나타냈다. 이들 연구결과로 해양생태계 내에서 As가 6.25 ppb, Cr이 25 ppb를 초과하는 농도일 때는 H. pulcherrimus와 같은 무척추동물의 정상부화율은 급격히 감소할 것으로 판단된다. 본 연구결과를 바탕으로, H. pulcherrimus의 정상 배아 발생률을 이용한 생물학적 평가방법은 중금속과 같은 유해물질에 대한 해양생태계의 영향을 판단하기 위한 시험방법으로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 말똥성게(Hemicentrotus pulcherrimus)의 생식세포 및 pluteus 유생을 이용하여 중금속인 납(lead, Pb)과 아연(zinc, Zn)의 독성을 조사였다. H. pulcherrimus 배우자 및 배아에 미치는 Pb과 Zn의 독성은 각각 31, 63, 125, 250, 500 ppb 및 16, 31, 63, 125, 250 ppb의 농도에서 조사하였다. 0.5 M KCl 용액을 이용하여 방란 및 방정을 유도하였고, 수정률 및 정상 배아발생률의 조사는 수정 후 각각 10분 및 64시간째 관찰하여 시행하였다. Pb 노출 시 수정률은 대조군과 비교하여 유의적인 변화가 없었다. 그러나 정상 배아발생률은 농도가 높을수록 농도의존적으로 유의적인 감소를 보였다. Zn을 노출시켰을 경우 수정률과 정상 배아발생률은 농도가 높을 수록 농도의존적인 유의적 감소를 나타냈다. H. pulcherrimus의 정상 배아 발생에 대한 독성치는 각각 Pb (반수영향농도 (EC50) 45.13 ppb, 95% Cl 40.12~50.05 ppb), Zn (반수영향농도(EC50) 19.82 ppb, 95% Cl 18.26~21.31 ppb)로 나타났다. 또한 Pb과 Zn의 무영향농도(NOEC)는 각각 ⁄31.25 ppb 및 ⁄15.63 ppb로 나타났고, 최소영향농도(LOEC)는 31.25 및 15.63 ppb로 나타났다. 본 연구 결과, H. pulcherrimus의 초기 배아발생 과정은 Pb과 Zn 등의 중금속에 높은 민감성을 보인다. 따라서 H. pulcherrimus는 해양생태계 위해 평가를 위한 시험생물로서 사용이 가능하다고 사료된다.

산업화에 의해 발생되어진 여러 가지 오염물질 가운데 중금속인 니켈, 코발트, 수은은 연안 해역으로 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. 본 연구는 유용 수산생물로써 조간대 암반 지역에 서식하는 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)를 이용하여 니켈, 코발트, 수은의 생태 위해성을 조사하고자 한다. 성숙한 말똥성게 (H. pulcherrimus)에 0.5 M KCl를 주입하여 방란 및 방정을 유도한 후, 수집한 정자 및 난자를 니켈 (10, 25, 50, 100, 500 ppb), 코발트 (10, 100, 500, 1000, 2500 ppb) 그리고 수은 (10, 25, 50, 100, 500 ppb) 농도에서 10분간 인공수정 한 후, 수정 및 배아발생을 관찰하였다. 실험결과 수정률은 노출 된 각각의 니켈과 코발트 농도에 유의적인 영향을 받지 않았다. 수은은 농도가 증가할수록 농도 의존적으 로 감소하는 경향을 나타내었다. 배아 발생률은 니켈, 코발트 및 수은 농도가 증가 할수록 농도 의존적으 로 유의적인 감소를 나타내었다. 말똥성게 (H. pulcherrimus)의 배아 발생률에 대한 니켈, 코발트 및 수은 의 영향을 독성치로 나타냈을 때, 무영향농도 (NOEC)는 10 ppb로 모두 같은 값으로 나타났고, 최소영향 농도 (LOEC)는 각각 25 ppb, 10 ppb, 10 ppb로 나타났으며, 반수영향농도 (EC50)는 각각 34.19 ppb, 71.84 ppb, 144.66 ppb로 나타났다. 본 연구 결과, H. pulcherrimus의 배아 발생률을 이용한 생태독성 평가시, 니켈>코발트>수은 순으로 독성이 강한 것으로 나타났으며, 이들 중금속이 연안해역에 유입되어 10 ppb를 초과할 경우 연안 생태계 내에 서식하는 생물의 재생산에 유해한 영향을 미칠 것으로 판단된다.

페놀류는 석유정제, 섬유산업, 도로포장 및 광산산업 등의 폐수에 다량 함유되어있는 내분비계교란 및 독성 물질로서 연안해역으로 유입 시 해양 서식 생물의 생식세포 및 배아 발생 등에 영향을 미치 는 것으로 알려져 있다. 성게는 수정 및 배아 발생과 같은 초기생활사 연구에 중요한 생물 종으로서 유해물질 위해성 평가에 유용하게 이용되고 있다. 본 연구는 우리나라 조간대 암반 지역에 주로 서식 하는 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)를 이용하여 페놀이 말똥성게 (H. pulcherrimus)의 생식 세포 및 배아 발생에 어떤 영향을 미치는지에 대하여 관찰하였다. 성숙한 말똥성게 (H. pulcherrimus) 에 0.5 M KCl를 주입하여 방란 및 방정을 유도한 후, 수집한 정자 및 난자를 페놀 농도 (10, 100, 500, 1000, 5000, 10000 ppb)에서 10분간 인공수정 한 후, 수정 및 배아발생을 관찰하였다. 수정률 은 페놀 농도에 유의적인 영향을 받지 않았으나 배아 발생은 페놀 농도가 높을수록 정상적으로 발생 하는 개체가 감소하는 농도 의존성을 나타냈다. Metallothionein mRNA 유전자는 페놀 농도가 증가할 수록 발현이 높게 나타났으며 Nodal mRNA 유전자는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 말똥성게 (H. pulcherrimus) 배아 발생에 미치는 페놀의 영향을 독성치로 나타낼 때, 무영향농도 (NOEC)는 10 ppb, 최소영향농도 (LOEC)는 100 ppb를 나타냈으며 반수영향농도 (EC50)는 1565.86 ppb를 나타내 었다. 본 연구 결과로서, 연안 해역에 유입되는 페놀이 무영향농도 (NOEC) 10 ppb를 초과할 경우, 성게를 비롯한 조간대 암반에 서식하는 생물종의 생식 및 발생에 유해한 영향을 미칠 것으로 판단된 다.

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.

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.

말똥성게 정자의 냉장보존을 위한 여러 가지 희석액의 보존 효과를 비교하였다. 다양한 농도의 포도당 용액, 인공해수(ASW)를 희석액으로 하여 정자를 4에서 보존하였다 보존효과는 정자 활성지수 (SAI), 생존율 및 말똥성 게 난에 대 한 수정률로 평가하였다. ASW와 1.2 M glucose액을 희석 액으로 하여 30일간 냉장보존하였을 때 가장 높은 운동성 및 생존율을 유지하였다. 정자의 냉장보존을 위한 희석액의 적정 pH는 7.0∼8.0 이었다. 정자