Molecular Identification and Morphological Descriptions of the Eggs, Larvae and Juvenile of the Previously Unrecorded Species Acanthaphritis unoorum (Perciformes, Percophidae) in Korean Waters

한국산 1미기록종, Acanthaphritis unoorum (농어목, 꼬리점눈퉁이과)의 어란 및 자치어의 분자동정 및 형태기재

Abstract

We presented detailed morphological descriptions of the eggs, larvae and juvenile of Acanthaphritis unoorum based on specimens collected with bongo nets from Korean waters during the period May 2017-July 2018. We collected 18 individuals including eggs (n= 4, 0.77-0.85 mm in egg diameter), preflexion larvae (n= 6, 4.11-6.31 mm in standard length, SL), flexion larvae (n= 4, 6.60-7.82 mm SL), postflexion larvae (n= 3, 8.94-13.46 mm SL), and one juvenile (n= 1, 14.67 mm SL). The mitochondrial (mt) DNA 16S rRNA sequences of the eggs, and the cytochrome c oxidase subunit I (COI) sequences of the larvae were identical to those of A. unoorum adults (genetic distances <0.01). The A. unoorum larvae and the juvenile that we collected were morphologically similar to those of Dactylopsaron dimorphicum, but the A. unoorum specimens were readily distinguishable by the presence of lateral melanophores. This is the first record of A. unoorum in Korean waters. We propose a new Korean name for A. unoorum: "O-ri-bu-ri-nuntung-i".

서론

농어목(Perciformes), 꼬리점눈퉁이과(Percophidae) 어류는3아과(Percophinae, Bembropinae, Hemerocoetinae)로 구성되어 있고, 전 세계적으로 11속 50종, 일본에는 6속 13종, 우리나라에는 4속 5종이 보고되어 있다(Suzuki and Nakabo, 1996;Kim, 2011; Nakabo and Doiuchi, 2013; Nelson et al., 2016;MABIK, 2017). 꼬리점눈퉁이과 어류는 주로 인도·서태평양,태평양 남동부, 대서양의 열대와 온대해역에 걸쳐 광범위하게 분포하며, 수심 100-400 m의 비교적 깊은 수심의 저서에 서식한다(Landaeta et al., 2003; Nakabo and Doiuchi, 2013).

꼬리점눈퉁이과의 자치어를 대상으로 한 국외 연구는 Dactylopsaron dimorphicum의 자어(Landaeta et al., 2003) 및 Bem-brops속 2종의 자치어(Okiyama, 1997) 등 비교적 드문 편이며, 국내에서는 전무한 실정이다. 꼬리점눈퉁이과 어류의 자치어는 형태적으로 큰 눈과 머리, 오리 주둥이처럼 생긴 주둥이, 흑색소포의 분포 등에서 다른 과와 구분된다(Richards, 2000). 그러나, 자치어는 성장하면서 형태 특징이 바뀌며(Kendall et al., 1984; Taylor and Watson, 2004), 같은 종이더라도 지역간 형태차이(Kim et al., 2010)를 보이므로 분자분석에 의한 정확한 종 동정과 이를 통한 초기생활사 연구가 필요하다.

최근 자치어의 종 동정을 DNA 분석 기법을 이용한 연구들이 많이 진행되고 있으며(Jang et al., 2016; Yu et al., 2015), 형태 특징만으로 동정이 어려운 경우 분자 기법을 활용하고 있다(Taylor and Watson, 2004; Hyde et al., 2005; Kim et al., 2008;Paine et al., 2008). 따라서 본 연구는 2017년 5월부터 2018년 7월까지 제주도 주변 해역과 동해에서 채집된 꼬리점눈퉁이과의 어란 및 자어를 분자 기법을 이용하여 종 수준까지 동정하였으며, 발달 단계별 형태 특징을 상세히 기술하였다.

 

재료 및 방법

채집

Acanthaphritis속 자치어로 추정되는 개체가 2017년 5월에 9개체(전기자어: 5개체, 중기자어: 2개체, 후기자어: 2개체), 2018년 5월에 1개체(중기자어: 1개체)가 제주도 주변 해역에서, 2017년 11월에 1개체(치어: 1개체), 2018년 7월에 3개체(전기자어: 1개체, 중기자어: 1개체, 후기자어: 1개체)가 동해에서 국립수산과학원 시험조사선에 의해 봉고네트(망구 80 cm, 망목 550 µm)로 채집되었다. 또한, Acanthaphritis속 어란으로 추정되는 개체가 2018년 2월에 1개체, 4월에 1개체, 5월에 1개체, 7월에 1개체가 제주도 주변 해역에서 같은 방법으로 채집되었다(Fig. 1). 채집된 표본은 즉시 5% 중성 해수-포르말린수용액으로 1시간 동안 고정한 후 세척하여 99% 알코올에 보관하였다. 이후 표본은 부경대학교 어류학실험실 어류플랑크톤표본실(PKUI)에 등록 및 보관하였다.

 

Fig. 1. Map showing the sampling area of eggs, larvae and juvenile of Acanthaphritis unoorum (●, Larvae and juvenile; ▲, Eggs).

 

형태분석

어란과 자치어의 부위별 용어는 Russel (1976), Suzuki and Nakabo (1996), Kim et al. (2011), Okiyama (2014)를 참고하였고, 계수형질 5개, 계측형질 11개를 계수 및 측정하였다. To-tal length (TL), standard length (SL), preanal length (PAL), greatest body depth (GBD), head length (HL), orbit diameter(OD), snout length (SNL), post-orbital length (POL), upperjaw length (UJL), lower jaw length (LJL), caudal fn rays (C), dorsal fn rays (D), anal fn rays (A), pectoral fn rays (P1), pelvic fn rays (P2), egg diameter (ED). 외부형태는 입체해부현미경(SZH-16, Olympus, Japan)을 이용하여 관찰하였으며, 몸의 각 부위는 현미경용 사진촬영장치(Image-Pro plus 2.0, Media Cybernetics)를 이용하여 0.01 mm 단위까지 측정한 후 스케치하였다.

분자분석

Total DNA를 얻기 위해, 어란은 난막을 찢어 사용하였고, 자어(체장 7.20 mm)는 우측 눈알을 떼내어 사용하였다. 어란 및 자어의 우측 눈알을 Chelex 100 Resin (Bio-rad, USA) 150 µL가 들어있는 PCR 튜브에 넣은 후, Vortex로 섞고 Thermal cy-cler (Bio-rad MJ mini PTC-1148, USA)에 넣어 60℃에서 20분, 99℃에서 25분간 두었다. 추출된 total DNA는 PCR 실험 전까지 4℃ 냉장고에서 보관하였다. Mitochondrial DNA (mtD-NA) Cytochrome oxidase subunit I (COI) 영역의 증폭을 위해VF2 (5’-TCA ACC AAC CAC AAA GAC ATT GGC AC-3’)와 FishR2 (5’-ACT TCA GGG TGA CCG AAG AAT CAG AA-3’) primer (Ward et al., 2005)를 이용하였고, Mitochon-drial DNA (mtDNA) 16S rRNA영역의 증폭을 위해 16Sar-5’ (5’-CGC CTG TTT ATC AAA AAC AT-3’)와 16Sbr-3’ (5’-CCG GTC TGA ACT CAG ATC ACG T-3’) primer (Ivanova et al., 2007)를 이용하였다. Polymerase chain reaction (PCR)은 10X PCR buffer 2 µL, 2.5 mM dNPT 1.6 µL, 각 primer 1µ L, Taq polymerase 0.1 µL를 섞은 혼합물에 total DNA 1 µL를 첨가한 후, 총 20 µL가 될 때까지 3차 증류수를 넣고 thermal Cycler (Bio-rad MJ mini PCT-1148, USA)를 이용하여 다음과 같은 조건에서 PCR을 수행하였다[Initial denaturation 95℃에서 5분; PCR reaction 35 cycles (denaturation 95℃에서 1분, annealing 52℃에서 1분, extension 72℃에서 1분); fnalextension 72℃에서 5분]. 염기서열은 ABI PRISM 3730XLanalyzer (96 capillary type)에서 BigDye (R) Terminator v3.1cycle sequencing kits (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)를 이용하여 얻었다. MtDNA COI과 16S rRNA 염기서열은 BioEdit version 7 (Hall, 1999)의 clustal W (Thompsonet al., 1994)를 이용하여 정렬하였다. 유전거리는 mega 6 프로그램(Tamura et al., 2013)을 이용하여 kimura-2-parameter 모델(Kimura, 1980)로 계산하고 근린결합수(Neighbor joining tree)는 1,000번의 bootstrap을 수행하여 작성하였다.

 

결과

Acanthaphritis unoorum Suzuki and Nakabo, 1996 (Table 1,
Figs. 2-3) (Korean name: O-ri-bu-ri-nun-tung-i)
Acanthaphritis unoorum Suzuki and Nakabo, 1996: 452(type locality: Off Hamasaka, Hyogo Prefecture, Japan); Shinohara et al., 2001: 330; Nakabo and Doiuchi, 2013: 1266; Okiyama, 2014: 1142.

형태 기재

모든 표본의 계수 및 계측 자료는 Table 1에 나타내었다. 어란은 난경 0.77-0.85 mm (0.82±0.04 mm, n=4)로 구형이고, 하나의 유구를 가졌다. 난내 배체는 흑색소포가 머리 뒤에서 꼬리 앞까지 체측에 일렬로 배열되어 있었다(Fig 2). 전기자어(체장 4.11-6.31 mm, n=6)는 가늘고 긴 체형을 보이며 소화관이 일자로 길게 뻗어 있고 항문은 몸의 중앙보다 약간 뒤쪽에 위치하였다. 입은 크고 윗턱의 후단부는 눈의 앞가장자리에 도달하거나 조금 지난다. 주둥이는 오리 부리 모양으로 전방으로 길게 돌출되어 있다. 성장함에 따라 체장(SL)에 대한 항문전장(52.0-57.3%), 안경(5.6-7.5%)은 감소하였고 반대로 체고(11.6-15.3%)와 두장(26.0-29.2%)은 증가하였다(Fig. 3A, Fig. 4A-D). 중기자어(체장 6.60-7.82 mm, n=4)는 가늘고 긴 체형,길게 돌출된 주둥이 모양에서 전기자어와 유사해 보이지만 항문의 위치가 훨씬 앞쪽으로 이동하여 차이를 나타내었다. 체장7.62 mm 개체부터 체고(16.1-17.0%)와 두장(31.1-40.1%)이감소하기 시작하였고, 체장(SL)에 대한 항문전장(46.9-50.4%)과 안경(5.4-6.2%)은 계속 감소하였다(Fig. 3B, Fig. 4A-D). 후기자어(체장 8.94-13.46 mm, n=3)는 전기자어 및 중기자어와 유사한 체형 및 주둥이 형태를 보이지만 항문의 위치가 더욱 앞 쪽으로 이동하였다. 체장(SL)에 대한 항문전장(41.5-44.5%)과  안경(4.5-6.1%), 체고(13.8-15.8%), 두장(31.2-33.0%) 모두 감소하였다(Fig. 3C, Fig. 4A-D). 치어(체장 14.67 mm, n=1)는 체형에서 큰 차이는 없으나 주둥이 모양이 오리 부리에서 일반적인 형태로 바뀌는 경향을 보였다. 체장(SL)에 대한 항문전장은 41.2%, 안경은 5.4%, 체고는 15.2%, 두장은 29.0%로 중기자어와 큰 차이를 보이지 않았다(Fig. 3D, Fig. 4A-D). 윗턱과 아래턱은 전기자어기에는 성장함에 따라 증가하다가 중기자어기부터 감소하였다(Fig. 4E, F).

 

Table 1. Measurements and counts of larvae and juvenile of Acanthaphritis unoorum

 

Fig. 2. Eggs of Acanthaphritis unoorum. (A), 0.77 mm ED; (B), 0.83 mm ED; (C), 0.84 mm ED; (D), 0.85 mm ED. Scale bars=0.2mm. ED, Egg diameter.

 

Fig. 3. Development of larvae of Acanthaphritis unoorum. (A), pre-fexion larva, 5.58 mm SL (PKUI601); (B), fexion larva, 7.82 mm SL (PKUI602); (C), postfexion larva, 13.46 mm SL (PKUI600); (D), juvenile, 14.67 mm SL (PKUI605). Scale bars=1.0 mm. SL, Standard length.

 

Fig. 4. Changes of (A) preanal length, (B) orbit diameter, (C) greatest body depth, (D) head length, (E) upper jaw length, (F) lower jawlength expressed as percent of standard length (SL) with growth in Acanthaphritis unoorum larvae and juvenile.

 

지느러미 형성

전기자어는 몸통 전체를 둘러싸고 있는 막지느러미만 관찰될뿐 지느러미 줄기는 형성되지 않았다(Fig. 3A). 중기자어는 꼬리지느러미 연조가 10-14개, 등지느러미 연조가 11-24개, 뒷지느러미 연조가 23-28개, 가슴지느러미 연조가 16개, 배지느러미 극조가 1개, 연조가 5개 관찰되었다(Fig. 3B). 후기자어는 꼬리지느러미 연조가 14개, 등지느러미 연조가 23-25개, 뒷지느러미 연조가 28-29개, 가슴지느러미 연조가 18개, 배지느러미 극조가 1개, 연조가 5개 관찰되었고 체장 13.46 mm부터 제1등지느러미 분화가 시작되었다(Fig. 3C). 치어는 꼬리지느러미 연조가 14개, 등지느러미 극조가 5개, 연조가 25개, 뒷지느러미 연조가 28개, 가슴지느러미 연조가 18개, 배지느러미 극조가 1개, 연조가 5개 관찰되었고, 제2등지느러미 기점은 뒷지느러미 기점보다 뒤에서 시작하며 뒷지느러미는 제2등지느러미보다 더 길었다(Fig. 3D).

흑색소포 분포

전기자어는 소화관 말단 부분에 작은 점 모양의 흑색소포가 관찰되었고 등지느러미 기저에 3개, 뒷지느러미 기저에 2개의 흑색소포가 일렬로 분포하였다. 체측에는 흑색소포가 관찰되지 않았다(Fig. 3A). 중기자어는 체측 꼬리자루 중앙에 이전까지는 관찰되지 않던 나뭇가지 모양의 흑색소포가 일렬로 새롭게 관찰되었다. 한편, 체장 7.20 mm의 중기자어는 꼬리의 배쪽에만 점 모양의 흑색소포가 희미하게 관찰되었다(Fig. 3B). 후기자어는 체장 9.58 mm부터 체측 꼬리자루 중앙에 일렬의 나뭇가지 모양의 흑색소포가 점차 넓고 불규칙하게 분포하기 시작하였다(Fig. 3C). 치어는 꼬리자루 중앙에 있던 흑색소포가 줄어들고 체측에 점 모양의 새로운 흑색소포가 항문 부근까지 일렬로 관찰되었다(Fig. 3D).

분자 동정

Acanthaphritis속 어란 4개체의 mtDNA 16S rRNA 영역 491base-pair의 염기 서열과 Acanthaphritis속 자어 1개체의 mtD-NA COI 영역 608 base-pair의 염기 서열을 national center forbiotechnology information (NCBI)에 등록된 Acanthaphritis unoorum의 염기서열과 비교하였다. 그 결과, Acanthaphritis속어란 4개체는 Acanthaphritis unoorum 성어와 유전거리 0.000-0.008로 가장 가깝게 유집되었으며, 그 다음으로 Hoplich thysgilberti와 유전거리 0.129로 유집되었다(Fig. 5). Acanthaphritis속 자어 1개체는 Acanthaphritis unoorum 성어와 유전거리 0.007로 가장 가깝게 유집되었으며, 그 다음으로 Sargocentron rubrum과 유전거리 0.173, Harpadon sp.과는 유전거리 0.178로 유집되었다(Fig. 6).

 

Fig. 5. Neighbor-joining tree based on partial mtDNA 16S rRNA sequences, showing the relationships among Acanthaphritis unoorum eggs collected from Korea. The tree was constructed using the Kimura 2-parameter model and 1000 bootstrap replications. The superscripts indicate NCBI registration number. The bottom bar indicates a genetic distance of 0.02.

 

Fig. 6. Neighbor-joining tree based on partial mtDNA COI sequences, showing the relationships among Acanthaphritis unoo rum larva collected from Korea. The tree was constructed using the Kimura 2-parameter model and 1000 bootstrap replications.The superscripts indicate NCBI registration number. The bottom bar indicates a genetic distance of 0.02.

 

고찰

본 연구는 2017년 5월부터 2018년 7월까지 제주도 주변 해역과 동해에서 채집된 Acanthaphritis속 어란 4개체, 자어 13개체, 치어 1개체를 대상으로 형태 및 분자 동정을 실시한 결과 Acanthaphritis unoorum Suzuki and Nakabo (1996)으로 확인되었다. 본종은 우리나라에서는 처음 보고되는 미기록종으로, 본속에는 국내에 수염동미리 Acanthaphritis barbata (Okamu-ra and Kishida, 1963) 1종만이 알려져 있다(Kim et al., 2005; Kim, 2011; MABIK, 2017). 이 두종은 성어시기에 외형적으로는 매우 유사하지만 계수형질(A. unoorum은 등지느러미 연조 23-25개, 뒷지느러미 연조 28-30개 vs. 수염동미리는 등지느러미 연조 20-21개, 뒷지느러미 연조 25-26개)에서 잘 구분된다(Nakabo and Doiuchi, 2013). Okiyama (2014)는 일본산 A. unoorum 자치어가 소화관 말단 부근과 등지느러미 기저에 3개, 배지느러미 기저에 2개의 흑색소포군을 가지며 척색 말단 굴곡 이후에 꼬리자루 측면에 일렬의 점 모양 흑색소포를 가진다고 언급하였다. 또한 체장에 대한 항문전장의 비율이 전기자어기에는 60%이며 성장하면서 그 비율이 크게 줄어든다고 하였다. 본 연구에서 관찰한 A. unoorum 자치어 또한 Okiyama(2014)와 대부분 잘 일치하였다. 그러나 체장 7.20 mm 개체는두장(평균 30.1% vs. 체장 7.20 mm 개체는 40.1%)과 체고(평균 14.7% vs. 체장 7.20 mm 개체는 18.9%), 꼬리의 배쪽에만점모양의 흑색소포가 희미하게 관찰되는 점에서 약간 달랐다. 이러한 차이에도 불구하고, mtDNA 분석 결과 A. unoorum 자어로 확인되었기에 지역간 형태변이로 사료된다.

A. unoorum 자치어는 동일과인 꼬리점눈퉁이과의 D acty-lops aron dimorphicum과 형태적으로 유사하지만 계수형질(A. unoorum은 등지느러미 연조 23-25개, 뒷지느러미 연조 28-30개 vs. D. dimorphicum은 등지느러미 연조 20-22개, 뒷지느러미 연조 23-25개)에서 잘 구분된다(Landaeta et al., 2003; Oki-yama, 2014). Okamura and Kishida (1963)는 주둥이 수염의 유무(Acanthaphritis는 없다 vs. Spinapsaron는 있다), 상악골모양, 제1 등지느러미 길이에서 Günther (1880)의 Acantha-phritis속과 잘 구분되는 Spinapsaron속을 처음 보고하였다. 그러나 이후 Suzuki and Nakabo (1996)는 상악골 모양과 제1등 지느러미 길이는 속간 차이로 볼 수 없고 Acanthaphritis속 표본의 주둥이 수염이 부러져 유실된 것으로 보고 Spinaps aron속을 Acanthaphritis속의 동속이명으로 제안하였다. 또한 Mckay(1971)에 의해 최초 보고된 Branchiopsaron속은 Spinaps aron속과 새조골수, 등지느러미 모양 등에서 잘 구분되어 다른 속으로 간주되었지만, Suzuki and Nakabo (1996)에 의해 이는 속간차이로 볼 수 없다고 하여 Branchiopsaron속을 Spinaps aron속의 동속이명으로 제안되었다. 이후 분류학적 연구가 더욱 진행되어 Spinapsaron속과 Branchiopsaron속은 Acanthaphritis속의 동속이명으로 정리되었다(Okiyama, 1997; Smith and John-son, 2007). 그럼에도 불구하고, 분류학적 위치는 학자마다 이견이 있어 향후 추가적인 분자계통 및 초기생활사 연구를 통해 종간 및 속간 유연관계를 명확히 할 필요가 있다.

본 연구에서 A. unoorum 어란과 자치어는 대마난류와 동한난류의 영향을 받는 해역에서 채집되었으며(Fig. 1), 또한 동일종의 성어가 남중국해와 동중국해에서 출현한 기록이 있어(Suzuki and Nakabo, 1996; Randall and Lim, 2000) 이번 조사에서 채집된 A. unoorum의 어란 및 자치어는 제주도 주변 또는 제주도 남부 먼바다에서 산란 또는 부화되어 수송된 것이 아닌가 추정된다. 본 종의 새로운 국명으로 주둥이가 오리 부리를 닮은 특징에 따라 “오리부리눈퉁이”를 제안한다.