Ⅰ. 제 목
녹조류 청각(Codium fragile)의 대량생산 양식 기술 개발
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
1.목 적
우리나라 해조류 양식산업의 구조개선과 가격하락 문제를 개선하기 위하여, 해조류양식 품종의 다변화는 꾸준히 수행되어져야 하는 과제이다. 청각은 예로부터 구충제, 여름철 식초냉채로 또는 김장 때 필수적으로 첨가되는 첨가제로 널리 이용되어 오고 있다. 특히, 최근에는 청각에 다량으로 함유된 싸이포노크산틴이라는 성분이 뛰어난 항암작용을 보인다는 것이 알려지면서 청각에 대한 수요가 꾸준히 증가되고 있다(Cameron-Smith et al. 1997; Castelli et al. 1990). 따라서 본 연구에서는 청각의 생태, 생리 등의 생물학적 기초연구를 바탕으로 하여 종묘생산 및 양성기술을 개발함으로써 해조류 양식품종의 다양화를 유도하고, 양식 기술을 널리 보급함으로써 어업인의 소득증대에 기여할 뿐만 아니라 청각의 대량생산을 통한 고부가가치성을 창출하는 의약품용 원료 공급원 및 청각이 가지는 낭상체 구조의 특성 중의 하나인 높은 영양염의 흡수압을 활용하여 연안 양식어장의 부영양염 흡수를 위한 인공해중림의 구성원으로 이용코자 한다.
2. 필요성
지구 생태계의 70% 이상을 차지하고 있는 해양 환경에서 해조류는 1차 생산자로서의 유기물 생산뿐만 아니라 해수 중에 산소를 공급함으로써 해양 무척추동물, 어류 및 원생동물 등 다양한 동물들의 서식 환경을 제공하는 등 해양 생태계에 있어서 중요한 역할을 수행하고 있다(Chapman 1962; Abott 1988). 또한 해조류는 전통적으로 이용되어 온 식량 원으로서의 용도 이외에도 비타민, 미네랄 및 다양한 생리활성 물질의 공급원으로서의 가치 등으로 가축의 사료나 농작물의 비료로서도 이용되어 왔다(Indergaard 1983).
우리나라의 해조자원은 현재까지 보고된 것이 총 735종이 보고(이와 강 1986; 이와 강 2002)되어 있으나 그 가운데 실제로 이용되고 있는 종류는 20종 이내 이며(Sohn 1993), 대량 양식은 김, 미역, 다시마, 톳 등의 소수에 국한되어 이루어지고 있다. 따라서 효율적인 해조자원의 이용 및 해조류양식 산업의 품종 다변화를 위하여 다양한 양식 대상종의 개발에 노력을 기울여야만 한다.(Sohn 1998; Hwang et al. 2007).
녹조류 청각은 우리나라와 중국, 일본은 물론 필리핀과 하와이, 아프리카 등지에서 식용으로 널리 이용되고 있으며(kang 1966; Kang 1968; Velasquez 1972; Oh et al. 1990), 오래전부터 민간 요법의 구충제로 이용되거나(kang 1968; Hoppe 1979), 비뇨기 질환 및 수종 치료(Tseng and Zhang 1984)에 이용되어 왔다. 또한 청각의 추출물에는 항생작용이 있는 acrylic acid, 항응고 활성물질, 응집소 등이 함유되어 있을 뿐 아니라 항암 및 항돌연변이 효과와 면역활성 등이 있는 것으로 밝혀져, 약학 ·생화학·의학분야에도 응용될 수 있는 유용 해조이다 (Katayama 1964; Glombitza 1969; Shiomi 1983; Ryu et al. 1986; Cho et al. 1990; Rogers et al. 1990; Rogers and Loveless 1991; Rogers and Hori 1993).
청각은 다년생 해조로(Head and Carpenter 1975), 최근 세계적으로 그 분포 범위가 넓어지면서 서식지 환경에 강한 적응력을 보이는 것이 보고되었다 (Carlton and Scanlon 1985; Campbell 1999). 이는 청각이 환경에 대처하는 생리적 유연성과 동계의 질소원 저장능력 때문으로 밝혀졌으며(Duke et al. 1989), 청각에서 일어나는 분절현상으로 연간 첨각 생산량의 87.3%가 부식먹이사슬로 흡수되므로써 연안 생태계 유지에 공헌하며(Fralick and Mathieson 1972; 1973; Benson et al. 1983; Gerard et al. 1990), 스펀지와 같은 엽체 표면의 특징으로 인하여 다른 많은 해조류와 무척추동물의 서식처를 제공하는 특성을 가지는 종이다(Coffin and Stickney 1966; Churchill and Moeller 1972; Hanisak 1979).
따라서 청각 양식기술개발을 통하여 해조류양식 양식 품종의 다변화를 꾀할 수 있으며, 식용으로서의 이용뿐 아니라 고부가가치를 창출할 수 있는 생화학 및 의학 분야에 적용이 가능하고, 인공종묘생산 기술을 적용하여 해조장 형성시 종묘로 공급하므로써 연안 환경 조성에 기여할 수 있다.
청각 양식기술개발을 통하여 다음과 같은 목적을 달성하고자 한다.
o 해조류 양식 품종의 다변화에 기여
o 고부가가치 창출로 어업인 소득증대
o 인공종묘생산 기법을 이용한 해중림 조성시 종묘 보급 체계 마련
o 청각 양식 확대로 연안 환경의 부영양물질 제거
가. 기술적 측면
청각은 오래전부터 중국에서 민간요법 구충제로 사용되어 왔으며(Tseng and Zhang 1984), 최근에는 청각에서 추출한 당단백질인 Sarcoma-180 세포 수용성 추출물이 항암효과 및 항생작용이 있다고 알려지고 있으며(Cho et al. 1990; Glombitza 1969), 질소 저장능력이 커서(Duke et al. 1989), 부영양 환경에서도 양호하게 생장하므로 부영양해역에서 질소와 인산염의 제거에 효과적으로 이용할 수 있다(Lobban et al. 1985; Ramus and Venable 1987). 또한 인공 해중림 조성에 의한 대량 번식으로 초식 해산동물의 섭식압을 홉수할 수 있는 잠재적 이용도가 높은 해조이다(Sandgran and Robinson 1984; Yotsui and Migita 1989).
청각은 몸의 체제상 영양생장이 용이하여 실내배양에서도 분화전능(totipotency) 이 발현되는 것으로 알려져 왔으며(Borden and Stein 1969; Yang et al. 1997; Nanba et al. 2002; Nanba et al. 2005), 청각의 분화전능성을 유발하는 요인에 대하여 Ramus(1972)는 물의 왕복운동에 의한 물리적 자극이 필요하다고 하였다. 이와 같은 관점에서 Yotsui and Migita(1989)는 실내에서 채묘된 수사를 바다에 옳겨 수하하였을 경우 청각의 직립체를 얻을 수 있었으나, 실내배양 실험을 통해서는 이러한 결과를 얻지 못하였다(Arasaki et al. 1956).
일반적으로 해조류는 포자의 방출이 까다롭고 접합자의 형성을 통한 종묘생산이 어려워 무성적인 영양생식을 통한 양식효과가 더욱 기대되고 있다. 예컨대 청각의 재생수사를 이용한 양식(Park and Sohn 1992), 우뭇가사리 재생에 관한 배양연구(김 1984) 그리고 톳의 부착기 재생을 통한 양식(황 등 1999) 등이 그러한 예이다. 이와 같은 경우 유성생식을 통한 생활사의 한 부분이 양식에 적용되는 방안과 실내실험을 통한 인위적 처리방법 등이 요구되므로, 해조류를 양식하지 않는 서구는 물론 일본에서도 종묘생산 방안과 같이 양식에 직접 연관된 연구는 거의 없었으나, 최근 유성생식을 통하지 않고 재생 수사를 종묘로 하여 야외 인공양식에 성공한 사례가 보고되고 있다.
따라서 이 연구는 청각의 영양생식을 통하여 기대되는 종묘생산의 효과 및 형태형성을 유발하는 배양조건을 구명하므로써 양식을 위한 종묘생산과 양성 기법의 개발을 목적으로 한다.
나. 경제 ·산업적 측면
우리나라 연안 해역에서 분포하는 것으로 기록된 해양 식물은 남조식물이 48종, 녹조식물이 82종, 갈조식물 139종, 홍조식물 406종, 그 외에 와편모조류 등의 단세포성 조류로 구성이 되어 있다(Oh et al. 1987; 이와 강 2002). 이들 상당수의 종들이 인간의 식량 자원 뿐 아니라 의약용, 공업용 등으로 이용이 되고 있으나 최근 우리나라의 환경오염과 해양 생물의 남획 그리고 무분별한 외래종의 유입 등으로 인하여 해양 생물자원이 고갈되고, 유용 해양 생물의 유전적 열성화가 진행되고 있는 실정이다(Hwang et at. 2005a; 2005b). 따라서 우리나라 연안의 해조 자원을 꾸준히 개발하고 종별 양식기법을 발전시킴으로써 유용 해조류 종의 확보와 보존 기반의 마련이 시급한 실정이다.
다. 사회 · 문화적 측면
온대 해역에 속하는 우리나라 주변 해역의 해조류 자원은 매우 높은 종 다양성을 보유하고 있으며 이러한 유전자원 pool은 미래의 유전자 전쟁 등을 대비하는 매우 중요한 자원이 될 것이다. 그러나 현재와 같이 연안 환경오염과 해양 생물의 남획 그리고 몇몇 단일 종의 대량양식 등으로 인한 품종의 유전적 열성화와 같은 문제점을 극복하기 위한 노력을 기울이지 않는다면 미래의 유전자 전쟁에서 선진국에 뒤쳐지게 될 것이다. 이러한 문제점을 타개하기 위해서는 해조류 종별 양식기법을 발전시키고 새로운 이용 방안을 제시함으로써 우리나라 해조류 자원의 이용도를 높일 수 있다.
Ⅲ. 연구개발 내용 및 범위
1. 청각 개체군의 생리 ·생태학적 특성연구
가. 청각 개체군의 생태적 특성
1) 개체군의 서식지 환경
청각 서식지(완도의 원동, 보길도)의 수온, 염분도, 인산염, 질산염, 수중광량 등의 서식환경을 월별로 측정하고 분석하였다.
2) 개체군의 생장 및 성숙
청각 개체의 생장과 성숙에 따른 형태적 형질 분석은 서식지(완도의 원동, 보길도)에서 각각 무작위로 채집된 개체(30개체 이상)의 엽장, 엽폭, 엽중량(습중량), 분지수, 포낭의 크기, 배우자낭의 형성 및 성숙유무를 월별로 파악하였다.
나. 청각 개체군의 생리적 특성
1) 광 ·온도에 따른 생장
청각 엽체의 생장에 미치는 조도 및 온도의 영향을 알아보기 위하여 엽체의 상부쪽 가지를 1cm 크기로 절단한 다음 IL 플라스크에 3±0.3g 씩 수용하여 각각의 온도(10, 15, 20, 25℃)와 조도(40, 60, 100u㏖ · m-²· S-¹) 조건하에서 통기배양 하였다. 배양동안 배지(PES배지, Provasoli 1966)의 교환과 생장의 측정은 일주일 간격으로 실시하였다
2) 광질에 따른 생장
광질에 따른 청각의 생장 및 형태형성을 알아보기 위하여 청각 엽체의 상부쪽 가지를 2cm 크기로 절단한 다음 IL 플라스크에 10개씩 넣고 통기(200mL/min)배양 하였다. 광질은 백색광(형장광원), 청색광(LED 480nm), 적색광(LED 680nm)으로 구분하여 사용하였으며, 배양은 온도 20℃, 광주기 16:8 LD, 광세기 1000u㏖ · m-² · S-¹의 조건하에서 실시하였다. 엽체의 습중량 변화와 재생지의 길이는 모든 재생지 길이의 평균치로 나타내었으며, 생장측정은 2주간격으로 실시하였다.
3) 광 ·온도 ·광주기에 따른 배우자낭 형성 및 성숙
청각의 배우자낭 형성 및 성숙에 미치는 온도(10, 15, 20, 25℃), 조도(40, 60, 1000u㏖ · m-²· S-¹) 그리고 광주기(24:0, 16:8, 8:16 LD)의 영향을 알아보기 위하여 36개의 조합된 실험구에서 50일간 배양하였다. 배우자낭의 형성율은 각 구간별로 모조로부터 30개씩 분리된 포낭에 형성된 배우자낭수의 비율을 10회 이상 측정하여 그 평균으로 하였으며, 배우자낭의 성숙도는 배우자낭의 길이와 폭을 측정함으로써 판별하였다.
4) 광 ·온도에 따른 형태형성
광 ·온도에 따른 분리수사의 형태형성에 따른 영향을 알아보기 위해 엽체로부터 분리된 포낭을 500mL 플라스크에 수용해 온도 10, 15, 20, 25℃, 조도 10, 20, 60, 100u㏖·m-²· S-¹, 광주기 16:8 LD, 통기량 200mL/min의 조건으로 배양하면서 형태형성의 양상을 관찰하였으며, 수사는 연기적 분기(sympodial branching)를 하므로 배양시간에 따른 길이 증가의 측정은 정량적으로 계측할 수 없어서 광 ·온도에 대한 형태형성의 유무만을 관찰하였다. 각 구간별 수사로부터의 형태형성은 10일 간격으로 발달양상에 따라 수사, 직립지, 분지의 형태로 구분하였다.
5) 물리적 유동에 따른 형태형성
청각의 형태형성을 유도하는 주요인자들 중의 하나가 물리적인 자극이다. 본 실험에서 시도되었던 물리적인 자극실험은 청각의 형태형성 유도의 충분조건으로 조도(100u㏖·m-²· S-¹), 광주기(16:8 LD)와 온도(20℃)조건을 충족시킨 후 배양용기(500mL)내의 통기량(100, 200, 300, 400mL/min)을 달리하여 접합자와 수사를 배양하였을 때 형태형성을 유도하는 임계통기량을 구명코자 하였다. 수사는 연기적 분기(sympodial branching)를 하므로 배양시간에 따른 길이 증가의 측정은 정량적으로 계측할 수 없어서 각 통기량에 대한 형태형성의 유무만을 관찰하였다. 각 구간별 수사로부터의 형태형성은 10일 간격으로 발달양상에 따라 수사, 직립지, 분지의 형태로 구분하였다.
6) 광질에 따른 형태형성
광질에 따른 분리수사의 형태형성에 따른 영향을 알아보기 위해 엽체로부터 분리된 포낭을 500mL 플라스크에 수용해 각 광원별 인큐베이터에서 온도 20℃, 광주기 16:8 LD, 광세기 100u㏖·m-²· S-¹, 통기량 200mL/min의 조건으로 배양하면서 광질[백색광(형광광원), 청색광(LED 480nm), 적색광(LED 680nm)]에 따른 형태형성의 양상을 관찰하였으며, 수사는 연기적 분기(sympodial branching)를 하므로 배양시간에 따른 길이 증가의 측정은 정량적으로 계측할 수 없어서 각 광질에 대한 형태형성의 유무만을 관찰하였다. 각 구간별 수사로부터의 형태형성 은 10일 간격으로 발달양상에 따라 수사, 직립지, 분지의 형태로 구분하였다.
2. 청각의 생식방법별 배양환경 연구
가. 유성생식을 이용한 배우자 방출 및 접합자 배양
1) 배우자 방출량의 정량화
성숙된 암배우자낭의 배우자 방출 개시 시점부터 방출 완료 시점까지 방출된 배우자의 수를 계수하였다.
2) 조도조건별 접합자의 배양
5개 조도조건(10, 20, 40, 60, 100u㏖·m-²· S-¹)과 15℃ 및 16:8 LD의 광주기 조건하에서 접합자가 부착된 cover glass를 직경 5cm의 멸균된 petri-dish로 옮겨 조도조건별 접합자의 생장을 측정하였다. 모든 실험은 3반복 실험구로 설정하였으며, 배지는 PES 배지를 사용하였고 3일마다 전량 교환하였다.
3) 온도조건별 접합자의 배양
4개 온도조건 (10, 15, 20, 25℃)과 16:8 LD의 광주기 및 20u㏖·m-²· S-¹의 조건하에서 접합자가 부착된 cover glass를 직경 5cm의 멸균된 petri-dish로 옮겨 조도조건별 접합자의 생장을 측정하였다. 모든 실험은 3반복 실험구로 설정하였으며, 배지는 PES 배지를 사용하였고 3일마다 전량 교환하였다.
나. 무성생식을 이용한 분리수사에 의한 재생
1) 청각 1g중량당 포낭의 수 정량화
청각 엽체 1g을 10mL의 해수에 넣고 포낭을 핀셋으로 분리하여 1mL 해수중의 포낭수를 계수하였다.
2) 호모게나이저의 회전속도별 분리수사의 재생
호모게나이저(DI 25 basic, GMBH & Co., Germany)를 이용한 청각의 수사 분리는 습중량 1g의 청각 엽체를 10 mL의 멸균해수와 함께 각각의 회전속도별 (8,000, 9,500, 13,500, 20,500, 24,000 min-¹)로 30초 씩 분쇄후 포낭의 길이와 수사의 길이를 측정하고, 15℃ 온도조건과 40u㏖·m-²· S-¹의 조도조건에서 5일간 배양한 후 재생된 포낭의 수를 측정하였다.
3) 온도조건별 분리수사의 생장 및 재생
4개 온도조건 (10, 15, 20, 25℃)과 16:8 LD의 광주기 및 600u㏖·m-²· S-¹의 조도조건하에서 분리수사의 생장 및 재생을 측정하였다. 분리수사의 생장 측정은 배양 초기에는 수사의 길이를 측정하였으나, 배양 3일 후부터는 불규칙하게 자라는 수사의 특성상 길이측정이 곤란하므로 재생된 포낭의 수를 측정하였다. 모든 실험은 3개의 독립된 petri dish를 이용하여 3반복 실험하였다.
4) 조도조건별 분리수사의 생장 및 재생
4개 조도조건(20, 40, 60, 100u㏖·m-²· S-¹)과 20℃ 및 16:8 LD의 광주기 조건하에서 분리수사의 생장 및 재생을 측정하였다. 분리수사의 생장 측정은 배양 초기에는 수사의 길이를 측정하였으나, 배양 3일 후부터는 불규칙하게 자라는 수사의 특성상 길이측정이 곤란하므로 재생된 포낭의 수를 측정하였다. 모든 실험은 3개의 독립된 petri dish를 이용하여 3반복 실험하였다.
3. 청각의 양식학적 연구
가. 인공채묘
1) 접합자 및 분리수사의 인공채묘
청각 접합자를 이용한 접합자의 채묘는 2005년 8월에 실시하였으며, 채묘틀 (45×55cm, 크레모나 36합사)을 직경 1m의 원형수조 바닥에 깔고 채묘틀 1틀당 500g의 성숙 모조를 얹고 채묘틀과 성숙모조를 번갈아 층층이 쌓아놓고 air를 공급하였다. 채묘틀은 성숙 엽체가 녹아나갈 때 까지 2주일간 유수시킨 후 사각수조로 옮겨 수직으로 배열하여 자연채광 및 자연수온 조건으로 수조에서 배양하였다. 분리수사의 채묘는 blender를 이용하여 청각 엽체 200g과 해수 500mL의 비율로 포낭과 수사 분리액을 제작하여 채묘틀을 분리액에 담가 강제채묘 시킨 후 실내사각수조로 옮겨 수직으로 배열하여 자연채광 및 자연수온 조건으로 배양하였다.
2) 채묘방법별 생장 및 채묘효과
가) 유성생식에 의한 접합자 생장 및 채묘효과
성숙된 청각 모조로부터 방출된 배우자의 접합에 의해 만들어지는 접합자를 기질에 채묘하여 유성생식에 의한 접합자의 생장 및 채묘효과를 비교하였다. 성숙 모조는 2005년 7월 전남 완도군 완도읍 원동리에서 채집하였으며, 실험실로 옮겨 멸균해수에서 수회 세척한 후 15℃의 냉암소에서 1일간 적응시킨 후 배우자 방출을 유도하였다. 성숙모조의 소요량은 종사 Im당 5g 정도의 비율로 하였으며, 채묘틀은 45×55cm(크레모나사 36합사)를 이용하여 성숙모조와 채묘틀을 번갈아 놓아 방출된 배우자가 접합하여 기질에 부착하도록 하였으며, 채묘수조의 유수량은 1L/min로 유지하였다. 접합자의 생장 및 채묘효과의 측정은 종사 1cm 당 부착된 접합자의 수와 길이로 측정하였다.
나) 무성생식에 의한 수사의 생장 및 채묘효과
청각 엽체는 채묘할 종사의 길이 1m당 2g의 비율로 Hand blender(MR 5550CA, Braun)를 이용하여 분리수사액을 제조하였다. 분리수사액에 채묘틀을 담가 분리수사의 채묘를 실시하였으며, 기질에 채묘된 분리수사의 생장도와 채묘효과를 비교하였다. 분리수사의 생장 및 채묘효과의 측정은 종사 1cm 당 부착된 수사의 수와 길이로 측정하였다.
다) 채묘틀의 건조시간별 분리수사의 채묘효과
분리수사액에 채묘틀을 담가 강제채묘한 후 배양수조에 넣기 전 건조시간 (0, 0.5, 1, 2, 3시간)별 분리수사의 생장도와 채묘효과를 비교하였다. 건조시간 조건별 분리수사의 생장 및 채묘효과의 측정은 종사 1cm당 부착된 수사의 수와 길이로 측정하였다.
3) 채묘기질별 생장 및 채묘효과
분리수사의 채묘시 채묘기질별(크레모나 18합사, 36합사 및 팜사)로 분리
수사의 생장도와 채묘효과를 비교하였다. 크레모나사 18합사는 직경 1.43±0.12mm였으며, 36합사는 직경 2.12±0.17mm 그리고 팜사는 직경 4.50±0.38mm였다. 각 채묘기질별 분리수사의 생장 및 채묘효과는 종사 1cm 당 부착된 수사의 수와 길이로 측정하였다.
4) 접합자와 분리수사의 채묘효율 비교
청각 접합자를 이용한 접합자의 채묘는 2005년 7월에 실시하였으며, 채묘틀 (45×55cm, 크레모나 36합사)을 직경 1m의 원형수조 바닥에 깔고 채묘틀 1틀당 500g의 성숙 모조를 얹고 채묘틀과 성숙모조를 번갈아 층층이 쌓아놓고 air를 공급하였다. 채묘틀은 성숙 엽체가 녹아나갈 때 까지 2주일간 유수시킨 후 사각수조로 옮겨 수직으로 배열하여 자연채장 및 자연수온 조건으로 배양하였다.
분리수사의 채묘는 blender를 이용하여 채묘틀 1틀당 200g과 해수 500ml의 비율로 포낭과 수사 분리액을 제작하여 채묘틀을 분리액에 담가 강제 채묘 시킨 후 사각수조로 옮겨 수직으로 배열하여 자연채장 및 자연수온 조건으로 수조 배양 하였다.
접합자와 분리수사로 채묘된 채묘틀의 가이식은 2005년 8월부터 완도 정도리 앞바다의 시험 어장에서 연승수하식으로 이루어졌다. 생장 측정은 종사 10 cm를 3개씩 절단하여 습중량을 측정하였다.
5) 채묘후 실내배양일수에 따른 가이식 효과
2005년도 6월부터 11월까지 매월 분리수사의 채묘를 실시하여 실내배양수조에서 배양한 후 2005년 12월에 전남 완도군 정도리의 양식어장의 수심 0.5m에서 가이식을 실시하였으며, 2006년 5월부터 12월까지 진행하였다. 채묘시기의 차이 따른 실내배양 일수별 가이식 쵸과의 분석은 가이식 기간중 수사의 생장과 종사 10cm를 3개씩 절단하여 습중량을 측정하였다.
6) 적정 가이식장 조건 파악
적정 가이식장의 환경조건 파악은 수온, DO, 염분도, 유속, pH, 전기전도도, 수중광량, 영양염 둥의 요소들을 전남 완도군 보길면 어장 및 완도군 완도읍 정도리 어장에서 2004년 11월부터 2005년 8월까지 매월 환경 측정치를 모니터링 하였다.
나. 가이식
1) 유성 및 무성생식방법별 가이식 효과 비교
유성 및 무성생식방법별 가이식 실험은 2005년 10월 1일부터 12월 1일까지 60일간 전남 완도군 완도읍 정도리 양식어장에서 수행되었다. 가이식 수심은 0.5m로 유지하였으며 생장 측정은 15일 간격으로 실험구별 각각의 종사를 10cm 길이로 3개씩 절단하여 종사 10cm의 중량, 청각 수사 또는 직립엽체의 길이생장 및 1cm당 수사의 수를 측정하였다.
2) 가이식 기간 중 청각의 생장도
가) 가이식 기간 중 수온 및 수중광량의 변화
가이식 어장별 환경조사는 전남 완도군 완도읍 정도리와 완도군 보길면의 2개 지점에서 수행하였으며, 각 어장의 월별 수온, 용존산소, 염분도, 전기전도도의 변화는 YSI-85(YSI, USA)를 이용하여 측정하였고, 수중광량은 LI-1400(LI-Cor, USA)를 이용하여 측정하였다.
나) 채묘기질별 청각의 생장도 및 가이식 효과
분리수사의 채묘시 채묘기질별(크레모나 18합사, 36합사 및 팜사)로 분리수사의 생장도와 채묘효과를 비교하였다. 크레모나사 18합사는 직경 1.43±0.12mm였으며, 36합사는 직경 2.12±0.17mm 그리고 팜사는 직경 4.50±0.38mm였다. 가이식 수심은 0.5m로 유지하였으며, 생장 및 가이식 효과의 측정은 15일 간격으로 실험구별 각각의 종사를 10cm 길이로 3개씩 절단하여 종사 10cm의 중량, 첨각 수사 또는 직립엽체의 길이생장 및 1cm당 수사의 수를 측정하였다.
다) 채묘시 노출시간별 청각의 생장도 및 가이식 효과
분리수사액에 채묘틀을 담가 채묘한 후 배양수조에 넣기 전 건조시간(0, 0.5, 1, 2, 3시간)별 분리수사의 생장도와 채묘효과를 비교하였다. 건조시간 조건별 분리수사의 생장 및 가이식 효과의 측정은 15일 간격으로 실험구별 각각의 종사를 10cm 길이로 3개씩 절단하여 종사 10cm의 중량, 청각 수사 또는 직립엽체의 길이생장 및 1cm당 수사의 수를 측정하였다.
라) 가이식 수심별 청각의 생장도 및 가이식 효과
가이식 실험은 2005년 10월 1일부터 12월 1일까지 60일간 전남 완도군 완도읍 정도리 양식어장에서 수행되었으며, 환경측정은 수온과 수심별 수중광량을 측정하였다. 수중광량의 측정은 LI-1400 Data Logger(LI-Cor, USA)를 이용하여 7일 간격으로 수심(0, 0.5, 1, 2, 3m)별로 측정하였으며 측정시마다 5회 측정의 평균값으로 기록하였다. 가이식 수심은 각각 0.5, 1, 2 및 3m 실험구별로 채묘틀을 수하식으로 시설하였으며, 청각의 생장 및 가이식 효과의 측정은 15일 간격으로 각각의 종사를 10cm 길이로 3개씩 절단하여 종사 10cm의 중량, 청각 수사 또는 직립엽체의 길이생장 및 1cm 당 수사의 수를 측정하였다.
마) 가이식 시기별 청각의 생장도 및 가이식 효과
2005년 7월부터 12월까지 매월 가이식을 실시하여 각 실험구별 청각 수사 또는 직립지의 생장 및 가이식 효과를 측정하였다. 청각의 생장 및 가이식 효과의 측정은 1개월 간격으로 각각의 종사를 10cm 길이로 3개씩 절단하여 종사 10cm의 중량, 청각 수사 또는 직립엽체의 길이생장 및 1cm 당 수사의 수를 측정하였다.
3) 가이식 기간 중 해적생물조사
가이식 기간중 가이식 수심 (0.5, 1, 2, 3m)별 청각 채묘틀의 종사에 출현한 해적생물상을 조사하였다. 해적생물은 해조류, 요각류, 규조류 및 뻘질 등이 주를 이루었으며, 15일 간격으로 해적생물의 출현 빈도와 발생량을 분석하였다.
다. 양성
1) 적정 양성 어장 조건 파악
적정 양성어장의 환경조건 파악은 수온, DO, 염분도 및 전기전도도와 수중광량의 요소들을 전남 완도군 보길면 어장 및 완도군 완도읍 정도리 어장에서 2007년 1월부터 6월까지 매월 모니터링 하였다.
2) 양성 기간 중 청각의 생장도
가) 양성 어장별 청각의 생장도
전남 완도군 보길면 어장 및 완도군 완도읍 정도리 어장에서 2007년 1월부터 6월까지 매월 청각의 분리수사 채묘에 의한 양성 생장도를 측정하였다. 생장도 측정은 측정시마다 3반복 실험구 측정의 평균값으로 기록하였다. 생체량은 종사 10cm의 중량의 3반복 평균치를 이용하여 단위m당 현존량으로 환산하였다.
나) 유성 ·무성생식 방법별 양성 효과
유성 및 무성생식방법별 양성실험은 자연채묘와 분리수사의 채묘로 구분하여 2006년 12월부터 2007년 6월까지 전남 완도군 보길면 어장에서 실시하였으며 예비 양성실험 결과(2004년 12월부터 2005년 8월까지)와 비교 분석하였다.
다) 양성 수심별 생장도 및 양성 효과
(1) 전기양성기간 중 양성수심별 생장도 및 양성효과
전기양성실험은 2006년 1월부터 5월까지 4개월간 전남 완도군 완도읍 정도리 양식어장에서 수행되었으며 1개월 간격으로 수심(0.5, 1, 2, 3m)별로 생장도를 측정하였다. 생장도 측정은 측정시마다 3반복 실험구 측정의 평균값으로 기록하였다. 양성 수심은 수평식 로프에 4m 길이의 수직로프를 시설하여 각 수심별로 종사 10cm 길이로 3개씩 절단하여 청각 직립엽체의 수와 길이생장 및 분지횟수를 측정하였으며, 생체량은 종사 10cm의 중량의 3반복 평균치를 이용하여 단위m당 현존량으로 환산하였다.
(2) 후기양성기간 중 양성수심별 생장도 및 양성효과
후기양성실험은 2006년 5월부터 8월까지 3개월간 전남 완도군 완도읍 정도리 양식어장에서 수행되었으며 1개월 간격으로 수심 (0.5, 1, 2, 3m)별로 생장도를 측정하였다. 생장도 측정은 측정시마다 3반복 실험구 측정의 평균값으로 기록하였다. 양성 수심은 수평식 로프에 4m 길이의 수직로프를 시설하여 각 수심별로 종사 10cm 길이로 3개씩 절단하여 청각 직립엽체의 수와 길이생장 및 분지횟수를 측정하였으며, 생체량은 종사 10cm의 중량의 3반복 평균치를 이용하여 단위m당 현존량으로 환산하였다.
라) 양성 방법별 생장도 및 양성 효과
청각의 분리수사 채묘는 2006년 10월 12일에 45×55cm 규격의 채묘틀(크레모나사, 36합사)을 이용하였으며, 가이식은 2006년 12월15일부터 2007년 1월 15일까지의 1개월간 전남 완도군 보길도 어장에서 수행되었다. 수평식 양성시설은 분리수사가 생장되어 있는 종사 1가닥 또는 2가닥을 본양성용 로프 (직경 12mm)에 10cm 간격으로 감기 시설하였다. 재생장 측정 실험구는 2006년 10월에 전남 완도군 보길도 어장에서 청각 엽체의 부착기부분을 2cm 내외로 남긴 나머지 부분을 이용하여 엽체의 단편으로부터 재생장을 측정하기 위하여 2006년 11월부터 2007년 5월까지 7개월간 매월 청각 엽체의 길이, 엽체수, 분지수 및 생체량을 측정하였다.
청각 직립엽체의 양성 생장도 측정은 매월 1회 양성 로프로부터10cm길이의 종사를 3개씩 절취하여 반복실험구로 이용하였으며, 직립엽체의 길이생장, 직립엽체의 수 및 분지횟수를 측정하였다. 생체량의 측정은 종사 10cm 중량의 3반복 평균치를 이용하여 단위 m당 현존량으로 환산하였다.
마) 가이식 기간에 따른 양성 효과
2005년 6월부터 11월까지 1개월의 차이를 두고 매월 단계적으로 분리수사를 채묘하여, 각각 1개월 후 가이식을 실시한 후 2006년 1월부터 8월까지 양성 생장도를 각각의 실험구별로 측정하였다. 즉 가이식 기간이 각각 6, 5, 4, 3, 2, 1개월 및 가이식을 실시하지 않은 실험구로 구분하여 직립엽체의 길이, 엽체수, 분지수 및 생체량을 측정하였다.
바) 양성기간 중 해적생물 조사
2007년 1월부터 6월까지 양성기간 중 청각 양성로프에 출현한 청각 이외의 해적생물상을 조사하였다. 해적생물은 해조류, 요각류, 규조류 및 뻘질 등이 주를 이루었으며, 1개월 간격으로 해적생물의 출현 빈도와 발생량을 분석하였다.
3) 청각의 건조수율
가) 자연건조시 건조수율 및 건조중량 측정
2006년 10월에 자연조건하에서 청각 습중량 50g씩 3반복 실험구를 설정하여 시간경과별 중량 변화를 측정하여 상대수분함량 변화를 측정하였다. 청각의 건중량 측정은 습중량 100g의 엽체를 3반복 실험구로 설정하여, 온도조건 80℃의 dry oven에서 24시간 건조시킨 후 측정하였다.
나) 온도조건별 건조수율
2006년 10월에 청각 습중량 50g씩 3반복 실험구를 설정하여 온도조건 40, 60, 80 및 100℃ 조건의 Dry oven에서 각각 시간경과별 중량 변화를 측정하여 건조 중량과 상대수분함량 변화를 측정하였다. 청각의 건조과정 중 색택의 변화를 측정하기 위하여 자연상태 청각의 색택을 기준으로 하여 각 온도조건별 색택의 변화를 색차계(CR-1000, Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였다.
4) 청각 양식의 매뉴얼
청각의 인공채묘 조건과 가이식 및 양성 조건을 도표화 하여 청각 양식의 매뉴얼을 작성하였다.
4. 청각의 이용 및 경제성 분석
가. 이 용
1) 청각추출물이 고지혈증으로 인한 흰쥐의 간세포 손상 및 고지혈증에 미치는 영향
청각의 추출물이 혈중 cholesterol 및 지질대사에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실험동물인 rat에 고 콜레스테롤 식이를 투여하여 고지혈증을 유발시킨 후 5주간 청각분말을 투여하면서 혈중 cholesterol 및 AST, ALT 효소 활성치 등 혈액생화학적 변화를 관찰하였고 전자현미경을 이용하여 간세포의 조직학적 변화를 조사하였다. 이들 결과들을 제공함으로써 청각의 이용도를 극대화시키고 고부가가치성 창출할 수 있도록 하였다.
나. 경제성 분석
1) 청각양식의 경제성 분석
청각양식어업의 경영특성은 크게 종묘생산부분과 양식부분으로 나누어 분석되었다. 청각의 종묘생산과 양식에 참여했던 어가를 통하여 배부 ·회수한 손익조사서를 이용하여 손익계산, 공통형 손익계산, 항목별 민감도분석을 통하여 청각양식의 경제성을 분석하였다.
Ⅳ. 연구개발 결과
2004년 8월부터 2005년 5월까지 청각 개체군 서식지역의 수온 변화는 원동에서는 9월에 24.8℃로 가장 높았으며 2월에 5.8℃로 가장 낮았다. 염분농도는 32.1-34.2‰의 범위를 보였다. 인산염 농도는 8월에 0.58㎍-at/L로 최저치를 보였으며, 12월과 3월에 0.81 ㎍-at/L로 최고치를 나타내었다. DIN 농도는 8월에 7.79㎍-at/L로 최저치를 나타내었으며, 3월에 16.31 ㎍-at/L로 최고치를 나타내었다. 보길도에서는 9월에 23.7℃로 가장 높은 수온을 나타냈으며, 2월에 7.2℃로 가장 낮았다. 염분농도는 33.2-34.6‰의 범위를 보였다. 인산염 농도는 8월에 0.55 ㎍-at/L로 최저치를 보였으며, 3월에 0.79로 최고치를 나타내었다. DIN 농도는 역시 8월에 7.11 ㎍-at/L로 최저치를 보였으며 3월에 15.27 ㎍-at/L로 최고치를 나타내었다.
원동지역 개체군의 월별 엽체 길이는 9월에 25.4±6.7cm로 최고치를 나타내었으며 이후 점차 엽체 길이생장이 감소하기 시작하여 2005년 1월에 1.9± 0.5Cm로 최저치를 나타내었다. 엽체의 중량은 9월에 18.7±6.4g으로 최고치를 보였으며, 1월에 2.7±0.6g으로 최저치를 나타내었다. 분지수는 2004년 8월부터 10월까지 2-7개로 가장 높았으며 이후 감소하기 시작하여 2005년 1월부터 3월까지 0-2개로 가장 낮았고, 4월부터 다시 증가하기 시작하였다. 보길도 지역 개체군의 엽장은 9월에 26.8±7.8cm로 최고치를 보였으며, 1월에 1.5±0.3cm로 최저치를 나타내었다. 엽체 중량은 역시 9월에 23.2±9.5g으로 최고치를 보였으며, 1월에 2.2±0.5g으로 최저치를 나타내었다. 분지수는 8월부터 11월까지 2-8개의 분지수를 나타내었으나 12월부터 점차 감소되었으며 4월부터 다시 증가하는 경향을 나타내었다. 조사기간 동안 원동 지역과 보길도 지역 개체군 모두 성숙의 최성기는 8월로 나타났으며 개체군의 배우자낭 형성은 연중 모두 관찰이 되었다. 그러나 성숙된 배우자낭의 출현은 원동지역에서는 1월부터 3월까지의 시기를 제외한 기간동안 관찰되었으며, 보길도 지역에서는 1월부터 4월까지의 시기를 제외한 기간동안 관찰되었다.
1) 장·온도에 따른 생장
원동과 보길도 지역 개체군별 조도 및 온도 조건별 생장실험 결과는 고조도의 고온 조건일수록 엽중량의 증가가 높게 나타났으며, 이러한 경향은 지역개체 군별로 유의한 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다.
원동 지역 개체군의 경우 배양 8주후 백색광 조건하에서 55.5±10.2g으로 최고치를 나타내었으며 청색광 조건하에서 52.3±8.5g 및 적색광 조건하에서 49.2±7.8g의 순으로 나타났다. 보길도 지역 개체군의 경우 배양 8주후 백색광 조건하에서 54.3±9.1g으로 최고치를 나타내었으며 청색광 조건하에서 51.7±9.3g 및 적색광 조건하에서 46.8±8.1g의 순으로 나타났다. 따라서 광질 조건에 따른 엽체의 생장은 백색광 → 청색광 → 적색광의 순으로 원동과 보길도 지역 개체군에서 동일한 양상을 나타내었다.
3) 광 ·온도 ·광주기에 따른 배우자낭 형성과 성숙
광주기 조건별 배우자낭의 형성은 동일 온도 및 조도 조건에서는 장일조건에서 가장 높았으며, 연속장주기 및 단일장주기의 순으로 나타났다. 각 광주기 조건하에서 배우자낭의 형성은 온도 20℃와 100u㏖·m-²· S-¹조건에서 가장 높은 비율을 나타내었다.
4) 장 ·온도에 따른 형태형성
조도와 온도조건별 청각 수사로부터 직립엽체로의 형태형성은 조도 200u㏖·m-²· S-¹ 이상의 조건만 충족이 되면 온도조건에 상관없이 일어날 수 있는 것으로 나타났으며, 온도조건은 형태형성에 영향을 미치기 보다는 발달의 속도 또는 생장의 속도를 조절하는 요인으로 작용하는 것으로 나타났다.
물리적 유동 조건별 청각의 형태형성은 통기량 200 mL/min 이상의 조건에서만 일어나며 이보다 물리적 유동이 적은 조건에서는 수사로서만 생장하는 것으로 나타났다. 또한 통기량이 많아질수록 직립 엽체로의 형태형성에 소요되는 시간이 짧아지는 경향을 나타내었다.
광질 조건에 따른 청각의 형태형성은 백색광 조건하에서 가장 형태형성이 빠르게 일어났으며, 청색광 및 적색광의 순으로 나타났다.
가. 유성생식을 이웅한 배우자 방출 및 접합자 배양
암배우자낭 1개당 방출되는 암배우자의 수는 평균 106.2±25.5였으며, 방출직후 암배우자의 길이는 평균 10㎛였다.
접합자의 조도조건별 생장은 200u㏖ · m-² · S-¹의 조도조건에서 길이생장이 가장 우세하였다.
접합자의 온도조건별 생장은 15℃ 온도조건에서 209.6±22.7㎛의 최대 길이 생장을 나타내었으나 20℃ 이상의 온도조건에서는 배우자가 더 이상 생장하지 않았을 뿐 아니라 색소를 잃고 고사하였다.
청각 1g의 습중량은 평균 4,010.0±268.5개의 포낭으로 구성되는 것으로 조사되었다.
호모게나이저의 회전수를 13,500 rpm 이하로 하여 분리한 수사의 평균 길이는 약 550㎛이상으로 새로운 포낭을 형성한 반면 그 이상의 회전수에서 분리된 수사에서는 포낭의 재생이 관찰되지 않았다.
청각 분리수사의 길이생장은 15℃의 온도조건에서 3.1±2.2mm로 가장 높았으며, 포낭의 재생은 20℃ 온도조건에서 4.7±0.6개로 가장 많았다.
청각 분리수사의 조도조건별 길이생장은 60u㏖·m-²· S-¹의 조도조건에서 3.7±3.0mm로 가장 높았으며, 포낭의 재생은 100u㏖·m-²· S-¹의 조도조건에서 6.5±1.4개로 가장 많았다.
청각 접합자는 발아관을 형성하여 수사로 자라며 분리수사의 재생과정에서 나타나는 수사와 동일한 형태로 생장하였다. 다만 접합자의 채묘에 의하여 생장한 수사 보다는 분리수사의 채묘를 통한 수사의 생장이 보다 빠른 것으로 나타났다. 채묘틀은 실내 수조배양기간 동안 에 종사에 부착된 수사는 채묘틀의 종사와 종사 사이로 투명한 실모양을 형성함으로써 수사의 부착을 육안적으로 확인할 수 있다.
접합자의 생장 및 채묘효과는 가이식 실시 30일 후 1cm당 수사로 자란 접합자의 수는 1.67±0.58개였으며 이때 수사의 길이는 0.22±0.07mm 였다.
분리수사의 생장 및 채묘효과는 가이식 30일후 종사 1cm 당 수사의 수가 15.33±5.51 개였으며, 수사의 길이는 1.36±0.25mm 그리고 종사 10cm 당 중량은 0.35±0.01g으로 나타났다. 따라서 수사의 발달정도로 비교한 청각의 채묘효과는 무성생식을 이용한 경우 유성생식 보다 15배 이상의 채묘 효율을 나타내었다.
건조시간별 분리수사의 채묘효과는 종사 1cm 당 수사의 수가 2시간 건조 실험구에서 88.7±15.5개로 가장 높았으며, 수사의 길이생장과 종사 10 cm의 중량에서도 2시간 실험구가 가장 높았다.
채묘기질별 분리수사의 생장도는 표 9와 같이 수사의 수는 크레모나 18합사, 36합사 및 팜사의 순으로 증가하는 경향을 보였으며, 수사의 길이는 1.30~l.33mm로 유의한 차이를 보이지 않았다.
접합자 채묘의 경우 배우자낭을 형성하는 시기 가운데 성숙이 최고조에 달하는 7-8월로 채묘시기가 한정되며, 모조의 소요량은 채묘틀 100m 당 500g의 비율로 종사 단위 m당 5g(습중량)이 소요되는 것으로 나타났다. 반면 무성생식을 이용한 분리수사의 채묘는 엽체만 있으면 연중 어느 시기에든 채묘를 할 수 있으며, 모조 소요량은 채묘틀 100m 당 200g의 비율로 종사 단위 m당 2g(습중량)이 소요되는 것으로 나타났다. 채묘된 접합자의 배양시 수온범위는 10-15℃였으나, 분리수사의 배양시 수온범위는 10-25℃로 접합자보다 수온 적응 범위가 넓어 무성생식을 통한 분리수사를 채묘하는 것이 접합자채묘방법보다 안정성과 경제성 그리고 편리성 면에서 매우 효율적인 것으로 나타났다.
실내수조내 배양일수가 60-180일인 7, 8, 9, 10월 및 11월 채묘 실험구에서는 가이식 60일 경과후 직립엽체가 형성되기 시작하였다. 반면 실내배양일수 30일인 12월 채묘 실험구에서는 가이식 3개월후 직립엽체가 형성되기 시작하였다. 따라서 분리수사의 채묘시점은 6월부터 12월까지 실험구간 모두 가능한 것으로 나타났으나 보다 빠른 직립엽체의 생장을 유도하기 위해서는 7월부터 11월까지 채묘를 완료하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.
어장별 수온변화는 정도리의 경우 2004년 11월 14.9℃에서 점차 감소하기 시작하여 2005년 3월에 최저치인 8.7℃를 나타내었으며 이후 점차 증가하기 시작하여 8월 23.4℃로 최고치를 보였다. 보길도의 경우 2004년 11월에 17.3℃를 나타내었으며 이후 점차 감소하기 시작하여 2005년 3월에 9.1℃의 최저치를 나타내었으며, 이후 점차 증가하기 시작하여 8월에 최고치인 19.5℃를 보였다. 염분변화는 정도리 어장에서는 2004년 12월에 최고치인 33.6 ppt를 나타내었으며 이후 점차 감소하여 3월에 최저치인 30.4 ppt를 보였다. 반면 보길도어장에서는 2004년 12월에 가장 낮은 31.5 ppt를 보인 이후 점차 염분도가 증가하기 시작하여 2005년 2월에 34.6 ppt를 나타내었으며 이후 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 용존산소 및 전기전도도는 정도리와 보길도 어장에서 유의한 차이를 보이지 않았으며 유사한 변동 패턴을 나타내었다. 정도리 어장의 철각 생산량은 단위m당 5.01±1.41 kg/m을 나타내었으나 보길도 어장의 경우 7.45±2.08 kg/m를 나타내어 어장 조건별로 생산량에 차이를 보였다.
접합자와 분리수사 채묘의 두 실험구 모두 채묘 직후 수사로 생장하기 시작하였으며, 실내배양 실험결과에서 보인 바와 같이 접합자의 발달 양상은 분리수사의 재생과 동일하게 수사로 자랐다. 가이식 50일 경과후 직립엽체가 분화하기 시작하였으며, 접합자 채묘 실험구에서는 종사 10cm 당 직립엽체의 수가 7.7±1.5 개였고, 분리수사 채묘 실험구에서는 종사 10cm 당 직립엽체의 수가 8.3±1.5개로 나타나 분리수사 채묘 실험구에서 직립엽체의 수가 보다 많은 것으로 나타났다.
가이식 실험 기간 중 실험 지역의 평균수온은 16.6℃였으며, 10월초 최고 수온인 20.0℃에서 점차 감소하기 시작하여 가이식 말기인 12월 초에는 13.3℃까지 저하하였다. 수심별 수중광량의 변화는 11월부터 12월까지 표층 및 수심별 광량이 점차 감소하는 것으로 나타났다.
종사 10cm의 중량은 팜사에서 가장 높은 0.382±0.200g으로 나타났으며 크레모나 18합사에서 0.077±0.009g으로 가장 작았다. 따라서 청각의 채묘기질로는 종사의 직경이 2.12±0.17mm인 크레모나 36합사 이상의 굵기를 사용하는 것이 청각의 생장도와 가이식 효과 면에서 우수한 것으로 나타났다.
직립엽체의 길이는 2시간 노출실험구에서 7.07±1.74cm로 가장 길었으며, 0시간 노출실험구에서는 가이식 60일후까지 직립엽체가 발달되지 않았다. 따라서 분리수사를 채묘할 때 배양수조에 넣기전 채묘틀을 노출시키는 시간에 따라 청각의 생장도 및 가이식 효과에 영향을 주게 되므로, 분리수사의 채묘시 2시간의 노출이 적당한 것으로 나타났다.
수심 0.5m에서 수사의 수는 종사 1cm당 137.3±26.5개로 수심별 실험구들 가운데 가장 많았으며 수심 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었고, 수심 3m에서는 종사 1cm당 수사의 수가 39.7±15.7개에 불과하였다. 따라서 청각의 적정 가이식 수심은 0.5m인 것으로 나타났다.
8월에 가이식을 실시하면 약 50일후 직립엽체의 발달을 유도할 수 있으나, 9월에 가이식을 시작하면 60일후 그리고 10월에 가이식을 시작하면 75일, 11월에 가이식을 시작하면 90일과 같이 직립 엽체 발달이 소요되는 가이식 기간이 긴 것으로 나타났다. 또한 12월과 1월에 가이식을 실시하는 경우 배양 120일이 경과되어야 직립엽체로의 생장이 확인되었다.
3) 가이식 기간중 해적생물조사
정도리에서 출현한 해적생물은 총 9종으로 해조류 4종 및 규조류와 기타 동물 5종으로 나타났다. 특히 9월에는 요각류인 Ceprella와 Gammaropsis 등이 번무하여 개체수가 1cm당 100여 개체 이상을 나타내었으며 갯지렁이류 등이 번무하였다. 이러한 해적생물의 종류와 양은 11월 이후 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 보길도 어장에서는 총 7종의 해적생물이 출현하였으며 이 가운데 해조류 3종과 기타 동물 4종이 출현하였다. 보길도 어장에서는 정도리 어장에 비하여 매우 적은 수의 해적생물이 출현하였으며 양적인 면에서도 매우 적었다.
어장별 수온변화는 정도리 어장에서 1월에 최저치인 7.5℃였으며 6월에 최대치인 17.2℃였고, 보길도 어장에서는 1월에 최저치인 9.3℃였으며, 6월에 최대치인 17.4℃였다. 염분변화는 정도리 어장과 보길도 어장 모두 32.0-33.6 ppt와 32.3-33.8 ppt로 변화의 폭이 크게 나타나지 않았다. 용존산소 및 전기전도도는 어장별로 유사한 변동 패턴을 나타내었으며 유의한 차이를 보이지 않았다. 청각의 양성 어장에서 조사기간 동안 유속은 0.17-0.40 m/sec, pH는 7.58-7.92, 양성 수심인 1m의 수중광량은 942-1,454 u㏖·m-²· S-¹, 인산염의 농도는 0.621-0.779 ㎍-at/L, 총질소의 농도는 6.75Lg.621 ㎍-at/L 범위였고, 이들 환경조건에서 청각의 양성은 매우 정상적으로 이루어졌다.
정도리 어장의 경우 직립엽체의 발달은 2월부터 나타나기 시작하여 3월부터 분지를 형성하기 시작하였고 5월부터 빠르게 길이생장이 이루어져 평균엽장이 15.1±0.2cm에 달하였으며, 수확기인 8월에 5.02±1.41 kg/m의 생산량을 보였다. 보길도 어장에서는 직립엽체의 발달은 1월부터 나타나기 시작하여 2월부터 분지를 형성하기 시작하였고, 3월부터 빠르게 길이생장이 이루어지기 시작하여 평균엽장이 16.4±6.3cm에 달하였으며, 수화기인 8월에 7.45±2.08 kg/m의 생산량을 보였다.
유성생식에 의한 접합자를 채묘한 경우 2005년 8월에 엽장은 2.1±0.4 cm였으며 생산량은 0.81±0.41 kg/m를 나타내었다. 무성생식에 의한 분리수사를 채묘한 경우 2005년 8월에 엽장은 20.1±1.2 cm 였으며, 생산량은 7.45±2.08 kg/m를 나타내어 생식방법에 따른 생장 및 생산량의 차이가 매우 크게 나타났다. 그러나 2007년 양성실험결과는 표 33과 같이 유성생식과 무성생식의 경우 엽장은 2007년 6월에 각각 6.7±1.5 cm 및 7.1±1.5 cm로 유사한 경향을 나타내었으며 생산량은 유성생식의 경우 0.40±0.21 kg/m 및 무성생식의 경우 0.45±0.25kg/m로 큰 차이를 보이지 않았다.
나) 양성 수심별 생장도 및 양성 효과
(1) 전기양성기간중 양성수심별 생장도 및 양성효과
수심 2m 실험구에서는 역시 양성 15일후 직립엽체가 출현하기 시작하였으며, 앙성 30일후 분지가 형성되기 시작하였고, 양성 120일후 엽장이 1.19±0.8 mm로 최대치를 나타내 었다.
(2) 후기양성기간중 양성수심별 생장도 및 앙성효과
양성 90일후에는 수심 1m 실험구에서 엽장 23.3±3.4cm로 최대치를 나타내었으며 수심 3m 실험구에서 최저치인 14.2±2.1cm를 나타내었다. 수십별 생산량은 양성 90일후 수심 1m에서 최대치인 7.22±0.47kg/m를 나타내었으며, 수심 3m에서 최저치인 1.03±0.25kg/m를 나타내었다.
다) 양성 방법별 생장도 및 양성 효과
종사 1가닥으로 감기 시설된 양성 실험구의 경우 양성 120일후 직립지의 엽장은 3.2±0.5cm로 나타났으며 2가닥 양성 실험구의 경우 3.5±0.1cm로 나타났으며, 생산량은 1가닥 양성 실험구에서 0.36±0.17kg/m였고, 2가닥 양성 실험구에서 0.37±0.06kg/m로 나타났다. 따라서 양성시기에 종사를 1가닥 또는 2가닥으로 양성 시설하는 것은 청각 엽체의 생장이나 생산량에 있어 유의한 차이가 없으므로 종사를 1가닥만으로 시설하더라도 생산량에는 차이가 없음을 알 수 있다. 재생장 실험구에서는 양성 실험 시작 시기에 이미 엽장이 53±1.8cm였으며, 양성 120일후에는 엽장이 19.2±1.9Cm에 도달하였고, 생산량은 5.51±0.21kg/m를 나타내었다.
라) 가이식 기간에 따른 양성 쵸과 분석
가이식 기간이 180일인 실험구에서는 3월부터 직립지의 형성이 나타나기 시작하여 7월에 엽장 17.2±8.8cm였으며 생산량은 6.20±2.81kg/m로 나타났다. 가이식 기간 150일 실험구에서는 2월에 직립지의 형성이 나타나기 시작하여 7월에 엽장 18.8±4.5cm였으며, 생산량은 6.43±1.68kg/m로 실험구들 가운데 최대치를 나타내었다. 가이식 기간 120일과 90일 실험구에서는 모두 2월에 직립지의 형성이 나타나기 시작하여 7월에 각각 엽장 14.5±2.1cm 및 13.7±4.7cm를 나타내었으며, 생산량은 각각 5.64±0.57 및 4.76±0.53kg/m을 나타내었다. 가이식 기간 60일 및 30일 실험구에서는 직립지의 형성이 5월에 나타나기 시작하였으며 분지의 형성은 7월에 나타나기 시작하였고, 생산량은 각각 3.18±0.12 및 2.04±0.01kg/m을 나타내었다. 가이식 0일 실험구는 채묘후 가이식을 생략하고 즉시 본양성을 실시한 실험구인데, 직립지의 형성은 5월부터 형성되기 시작하였으며 생산량은 1.53±0.01kg/m로 가이식 기간 30일 실험구와 유의한 차이를 보이지 않았다.
마) 양성기간중 해적생물 조사
정토리에서 출현한 해적생물은 총 17종으로 해조류 13종 및 규조류와 기타 동물 4종으로 나타났다. 정도리 어장에서는 모로우붉은실이 1월부터 지속적으로 출현하였으며, 잎파래는 1월부터 4월까지 그리고 구멍갈파래는 3월부터 6월까지 점차 증가하는 경향을 나타내었다. 정도리 어장에서는 뻘질의 부착이 많았으나 가이식 기간에 비하여 해적생물의 출현비율은 적은 것으로 나타났다. 보길도 어장에서 출현한 해적생물은 총 15종으로 해조류 13종 및 기타동물 2종으로 나타났다. 보길도 어장에서는 조류 소통이 원활하여 종사에 뻘질이 부착되지는 않았으나 1월부터 4월까지 잎파래의 부착이 많았으며 4월 이후 6월까지 구멍 갈파래의 빈도수가 높았다.
청각의 건조수율 측정을 위하여 dry oven(80℃에서 24시간 건조)을 이용하여 건중량을 측정한 결과 습중량 100g을 기준으로 하였을 때 평균 수율은 5.13±0.32%로 나타났다.
건조 온도가 증가할수록 청각 엽체의 상대수분함량은 매우 빠르게 감소하는 경향을 나타내었으며 40℃ 조건에서는 24시간, 60℃ 조건에서는 12시간, 80℃조건에서는 6시간 및 100℃ 조건에서는 3시간이면 상대수분함량 10% 이하로 건조되는 것으로 나타났다.
청각의 인공채묘 조건과 가이식 및 양성 조건을 도표화하여 청각 양식의 매뉴얼을 작성하였다. 청각의 가이식 기간중 적정 수심은 0.5m(수중광량 924±132 u㏖m-²S-¹), 전기양성 기간중 적정 수심은 2m(수중광량 248±116 u㏖m-²S-¹) 및 후기양성 기간 중 적정 수심은 1m(수중광량은 632±266 u㏖m-²S-¹)로 조절함으로써 효율적인 양식이 가능하였다.
1) 청각추출물이 고지혈증으로 인한 횐쥐의 간세포 손상 및 고지혈증에 미치는 영향
쥐의 Total-cholesterol의 양은 정상군이 55.25±10.94 mg/dL로 나타난 반면 음성대조군은 191.50±63.98 mg/dL으로 크게 증가하였고, 청각투여군은 mg/dL, 132.50±20.34 mg/dL로 나타났으며, 혈중 중성지질의 농도는 정상군, 음성대조군, 청각투여군이 각각 54.75±10.87 mg/dL, 61.75±5.19 rng/dL, 42.25±6.55 mg/dL의 활성치를 나타내어 청각투여군이 음성대조군에 비해 낮은 중성지질의 함량을 나타내었다. HDL-cholesterol의 활성치의 경우, 정상군은 24.25±2.63 mg/dL, 음성대조군의 경우 13.50±1.29 mg/dL, 청각투여군 18.50±2.38mg14L의 활성치를 나타내었고, LDL-cholesterol은 정상군(9.500±1.291 mg/dL)에 비해 음성대조군 (100.1 25±27.44 mg/dL)에서 급격한 증가를 나타내었으며 청각투여군은 67.50±4.80 mg/dL의 활성치를 나타내어 청각투여군이 LDLcholesterol의 억제 효과를 나타내는 것으로 관찰되었다.
정상군에서의 혈중 AST수치는 131.50±24.80 U/L로 나타난 반면, 음성대조군에서의 수치는 951.75±204.80 U/L로 급격한 증가를 보였고, 청각 투여군의 AST수치는 721.00±73.33 U/L로써, 음성대조군의 AST수치보다 유의성 있는 감소를 나타내었고 혈중 ALT의 변화량은 정상군에서 42.25±10.31 U/L로 나타났으며, 음성대조군은 180.00±17.72 U/L로 현저히 높게 나타났으며 청각 투여군에서는 159.50±31.26 U/L의 활성치를 나타내어 역시 음성대조군에 비해 낮은 유의성있는 감소를 나타내었다.
실험동물 간세포의 조직학적 변화를 투과전자현미경을 이용하여 관찰한 결과, 음성대조군에서는 장기간의 고지방식이 섭취로 인한 간 조직의 변성이 뚜렷하게 나타나 세포질에서 지방결정의 축적을 관찰할 수 있었다. 반면 청각투여군은 세포질에서의 지방결정의 축적이 상당량 감소함을 보여주었고 또한 간 조직의 변성이 정상대조군에 가까울 정도로 회복된 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, 청각추출물은 고지방 식이로 인한 간세포의 손상 및 고지혈증으로 인한 지질대사의 이상을 개선시키는 후보 물질로서의 가능성을 나타내었다.
청각종묘생산(1,000틀 기준)의 손익계산에서 총판매수입은 50,000천원였고, 자가노력비를 포함한 생산비는 17,360천원이었다. 총소득은 38,640천원으로 소득율은 77.28%였으며, 순소득은 32,640천원으로 이익율은 65.28%에 달하였다. 청각종묘생산에 대한 공통형 손익계산에서 첨각종묘생산비용은 양식수익의 34.72%를 차지하였고, 매출액순이익율은 평균 65.28%였다. 종묘생산의 민감도 분석에서 시설비가 20% 감소할 경우 양식이용 백분율은 5.8% 감소하며, 종묘 생산 매출액 순이익율은 3.1% 증가하였다.
청각양식생산 [100틀 (대) 기준]의 손익계산에서 총판매수입은 60,000천원였고, 자가노력비를 포함한 생산비는 24,300천원였다. 총소득은 43,700천원으로 소득율은 72.83%였으며, 순소득은 35,700천원으로 이익율은 59.5%에 달하였다. 청각종묘생산에 대한 공통형 손익계산에서 청각양식생산비용은 양식수익의 40.5%를 차지하였고, 매출액순이익율은 평균 59.5%였다 양식생산의 민감도 분석에서 시설비가 20% 감소할 경우 양식이용 백분율은 4.1% 감소하며, 종묘 생산 매출액 순이익율은 2.8% 증가하였다.
V. 연구개발 결과의 활용계획
1. 기대효과
해조양식산업의 활성화와 양식어업인들의 소득향상을 위한 고부가가치의 해조양식 대상종의 양식기술 개발이 시도되고 있다. 청각은 엽체가 포낭으로 구성된 체제상의 특이성을 가지고 있어서 영양생장이 용이하고, 실내배양에서도 분화전능이 용이하게 발현되는 생물학적 특징을 갖는 것으로 연구가 되어왔으나 이러한 형질을 이용한 대량의 인공양식시험은 실시되지 않았다. 일반적으로 해조류는 포자의 방출이 까다롭고 접합자의 형성을 통한 종묘생산 보다는 무성적인 영양생식을 통한 종묘생산 및 양식방법이 보다 큰 양식효과가 기대된다. 청각의 재생수사를 이용한 인공종묘생산기법(Yotsui and Migita 1989; Park and Sohn 1992)의 기초연구는 청각의 무성생식에 의한 완전양식의 가능성을 제시하였다. 본 연구에서는 산업적으로 높은 부가가치를 가지며, 항암, 항암, 항생, 항균에 대한 생리적 활성도도 높으며, 부영양염의 흡수능이 뛰어나며, 주요 번무시기가 여름철로 유휴어장의 활용성 증대 등에 뛰어난 청각의 대량 생산을 위한 양식기술에 필요한 인공종묘생산, 실내배양, 가이식, 본양성의 관리조건을 구명함으로써 청각 인공대량양식의 기술적인 토대를 이루었다고
판단된다.
본 연구의 기술적인 측면을 요약하면
첫째, 청각의 영양생식을 통하여 완전양식의 안정성을 화보하였다.
둘째, 안정적인 인공종묘생산기술의 확립으로 청각의 대량양식화를 유도하였다.
셋째, 적정 실내배양, 가이식, 양성 조건을 구명하고 이들 최적조건을 활용한 양식생산 메뉴얼을 제시하였다.
넷째, 해조류의 무성생식을 이용한 인공종묘생산 및 양식기술력을 확보함으로써 해조류 양식기술의 개발에 기여하였다고 판단된다.
첫째, 해조류 양식 대상종의 다변화를 유도함으로써 해조양식 산업의 구조개선 및 활성화에 기여할 것이다.
둘째, 미역, 다시마, 톳 등의 해조류들 보다 단위면적당 수익성이 높아 해조류 양식어업인들의 소득증대에 기여할 것이다.
셋째, 청각의 대량생산체제에 연동하여 청각을 이용한 다양한 가공품의 개발, 생리활성물질 추출에 의한 건강보조식품의 개발, 의약품의 원료 추출 등의 가공 및 바이오산업의 연계가 가능할 것으로 예상된다.
넷째, 부영양염의 흡수원, 해중림의 조성원, 여름철 고수온기 전복의 보조먹이원 등의 응용이 가능하여 산업적 가치가 매우 높다고 판단된다.
2. 활용방안
첫째, 청각의 인공양식기술을 매뉴얼화하여 보급함으로써 청각양식의 산업화 유도
둘째, 청각의 안정적인 완전양식에 의한 높은 부가가치창출로 해조류 양식어가의 경영 경쟁력 확보
셋째, 청각의 완전양식기술을 다양한 미이용 유용 해조류의 인공양식기술 개발에 활용
넷째, 청각의 대량생산에 연계한 다양한 가공제품의 개발 청각 추출물을 활용한 건강보조식품의 개발, 다양한 의약품의 원료 추출에 관계된 바이오산업에 활용
다섯째, 청각의 인공양식은 부영양염의 제거, 다양한 기질 및 지역의 해중림 조성, 여름철 고수온기 전복의 보조먹이원의 확보에 활용