Molecular Identification and Morphological Description of Juveniles of the Previously Unrecorded Species Notoscopelus japonicus (Tanaka, 1908) (Myctophidae) in Korean Waters

한국 해역에서 출현한 샛비늘치과(Myctophidae) 어류 1미기록종 Notoscopelus japonicus (Tanaka, 1908) 치어의 분자동정 및 형태기재

Abstract

Two juvenile (9.48 and 10.11 mm in standard length) specimens of the lanternfish Notoscopelus japonicus, belonging to the family Myctophidae, were collected from the waters around Busan and Jeju Island in February 2017. This species is characterized by having melanophores along the dorsal side of the body and one photophore (PO5) in front of the pelvic fin. It is distinguished from Benthosema pterotum in having many melanophores on the dorsal side and a single photophore (PO5) on the trunk. N. japonicus is also distinguished from its congeneric N. resplendens and N. caudispinosus in having no melanophores at the base of the anal fin. Analyzing 521 base pairs of the 16S rRNA sequence, the specimens were identical to N. japonicus adults from Japan (K2P distance <0.004). This is the first record of N. japonicus in Korea, and we propose a new Korean name "Deung-jum-saet-bi-neul-chi" for this species.

서 론

샛비늘치목(Myctophiformes) 샛비늘치과(Myctophidae) 어류는 전 세계에 33속 248종(Eschmeyer et al., 2019), 일본에 21속 83종(Okiyama, 2014), 우리나라에 2속 3종[깃비늘치(Benthosema pterotum), 샛비늘치(Myctophum affine), 얼비늘치(Myctophum asperum)]이 보고되어 있다(MABIK, 2018). 샛비늘치과 어류는 점심해성(Bathypelagic) 어류로 100 m에서 1000 m 사이의 깊은 곳에서 발견되며, 표층(10-100 m)과 중층(200-2000 m) 사이를 수직 회유한다(Kozlov, 1995; FAO fisheries, 1997; Karuppasamy et al., 2007, 2011; Cherel et al., 2010; Venecia, 2010). 몸의 측면을 따라 다양한 위치에 발광포와 발광기관이 있으며(Beebe, 1934; Haygood et al., 1994), 발광포의 위치는 샛비늘치과 어류의 종 특이적 분류키로 이용된다(Paxton, 1972). 또한, 성별에 따라 발광기관의 위치와 크기가 광범위하게 변하기도 한다(Herring, 2007; Martin et al.,2018).

2017년 2월 우리나라 부산 주변 해역과 제주도 주변 해역에서 샛비늘치과 치어 2개체가 처음으로 채집되었다. 이를 형태적으로 동정한 결과, Notoscopelus japonicus로 추정되었고 일본에서 대여한 N. japonicus 성어와 mtDNA 16S rRNA 염기서열을 비교하여 분자적으로 검증하였다. N. japonicus는 북서태평양에서 가장 우세한 샛비늘치과 어류 중 하나이지만(Fujiiand Uyeno, 1976; Willis et al., 1988; Watanabe et al., 1999;Kazuhisa et al., 2001), 아직 국내에는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 우리나라에서 처음 보고되는 이 종에게 새로운 국명으로 “등점샛비늘치”를 제안한다.

 

재료 및 방법

채집

2017년 2월 9일에 우리나라 부산 주변 해역(34˚N, 129˚E)에서 샛비늘치과 치어 1개체, 2017년 2월 13일에 제주도 주변해역(32˚N, 127˚E)에서 샛비늘치과 치어 1개체가 국립수산과학원 시험조사선에 의해 봉고네트(망구 80 cm, 망목 500 µm)로 채집되었다(Fig. 1). 채집된 표본은 즉시 5% 중성 해수-포르말린 수용액에 고정되었으며, 1시간 후 세척하여 99% 알코올에 고정하였다. 이후, 표본은 부경대학교 어류학실험실 어류플랑크톤표본실(Pukyong National University, Ichthyoplankton Laboratory, PKUI)에 등록 및 보관하였다.

 

Fig. 1. Map showing the sampling area of Notoscopelus japonicus juvenile in the southern sea of Korea (=Korea Strait) and around Jeju Island.

 

형태분석

치어의 부위별 용어와 명칭은 Nakabo (2002)와 Okiyama, 2014를 참고하였고, 계수형질 3개[Dorsal fn rays (D), anal fn rays (A), pectoral fn rays (P1)], 계측형질 5개[Standardlength (SL), preanal length (PAL), head length (HL), orbit diameter (OD), snout length (SNL)]는 Okiyama, 2014를 참고하여 계수 및 계측하였다. 외부형태는 입체 해부현미경(SZH16, Olympus, Japan)을 이용하여 관찰하고, 현미경용 사진촬영장치(Active measure program, Mosaic 2.0; Fuzhou Tucsen photonics, Fuzhou, China)를 이용하여 0.01 mm까지 측정한 뒤 스케치하였다.

분자분석

채집된 치어 2개체의 우측 눈알에서 accuprep genomic DNA extraction kit (Bioneer, Republic of Korea)를 사용하여 제조업자의 protocol에 따라 total DNA를 추출하였다. 추출한 total DNA는 PCR (polymerase chain reaction) 실험 전까지 5°C 냉장고에서 보관하였다. Mitochondrial DNA (mtDNA)의 16S rRNA 영역을 증폭시키기 위해 16Sar-5’ (5’-CGC CTG TTTATC AAA AAC AT-3’)와 16Sbr-3’ (5’-CCG GTC TGA ACTCAG ATC AGG T-3’) primer (Ivanova et al., 2007)를 이용하였다. Polymerase chain reaction (PCR)은 10X PCR buffer2 µL, 2.5 mM dNTP 1.6 µL, 16Sar-L primer 1 µL, 16Sbr-Hprimer 1 µL, Takara Taq polymerase 0.1 µL를 섞은 혼합물에total DNA 2 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°C에서 11분; PCR reaction 35 cycles (denaturation 94°C에서 1분, annealing 52°C에서 1분, extension 72° C에서 1분), fnal extension 72°C에서 5분]. 염기서열은 ABIPRISM 3730XL analyzer (96 capillary type)에서 BigDye (R) Terminator v3.1 cycle sequencing kits (Applied Biosys-tems, Foster City, CA, USA)를 이용하여 얻었다. MtDNA 16S rRNA 염기서열은 BioEdit version 7 (Hall, 1999)의 clustarWmultiple alignment (Thompson et al., 1994)를 이용하여 정렬하였다. 유전거리는 mega X 프로그램(Tamura et al., 2018 )을 이용하여 kimura 2-parameter model (Kimura, 1980)로 계산하고 1,000번의 bootstrap을 수행하여 작성하였다. 염기서열을 비교하기 위하여 national center for biotechnology information (NCBI)에 등록된 샛비늘치과 어류 Notoscopelus japonicus (AP012252), 깃비늘치(Benthosema pterotum, KR231722), Notoscopelus resplendens (AB042171), Notoscopelus caudispinosus (AP012256) 4종의 염기서열을 이용하였다. 또한, 일본 국립과학박물관에 등록된 일본산 N. japonicus 성어 표본(NSMT-P 92385)을 대여받아 위와 같은 방법으로 염기서열을 얻어 비교하였다. 본 연구에서 사용된 한국산 샛비늘치과 치어 2개체와 일본산 N. japonicus 성어의 16S rRNA 염기서열은 NCBI에서 다음과 같은 등록번호를 부여받았다(등록번호, MN148516-MN 148518).

 

결 과

Notoscopelus japonicus Tanaka, 1908 (Table 1, Figs. 2-3) (Korean name : Deung-jum-saet-bi-neul-chi)

Notoscopelus japonicus Tanaka, 1908: 5 (type locality: Off Misaki, Sagami Sea, Japan); Fujii and Uyeno, 1976: 229 (Japan); Paxton, 1979 (U.S.A.): 16; Masuda et al., 1984 (Japan): 75; Peden et al., 1985: 7(Canada); Peden and Hughes, 1986:3 (Canada); McAllister, 1990: 110 (Canada); Shinohara et al., 1996: 167 (Japan); Nakabo, 2000: 385 (Japan); Shinohara et al., 2001: 301(Japan); Nakabo, 2002: 385 (Japan); Mundy, 2005: 232 (Hawaii); Okiyama, 2014: 231 (Japan); Parin et al., 2014: 159 (Russia); Shinohara et al., 2014: 239 (Japan).

관찰표본

PKUI 612, 1개체, 체장 9.48 mm, 부산 주변 해역(34˚N, 129˚E), 2017년 2월 9일, 봉고네트; PKUI 613, 1개체, 체장 10.11 mm, 제주도 주변 해역(32˚N, 127˚E), 2017년 2월 13일, 봉고네트.

형태 기재

채집된 치어 2개체의 계수 및 계측 자료는 Table 1에 나타내었다. Notoscopelus japonicus 치어는 방추형의 긴 체형을 보인다. 두부에서 꼬리 부분으로 갈수록 체고가 낮아진다. 머리 크기는 보통이며 눈은 동그랗다. 눈의 직경(9.8-9.9%)은 문장(6.9-7.7%)보다 길다. 입은 머리에 비해 큰 편이며 위턱이 아래턱보다 크다. 가슴 지느러미는 타원형에 가까운 형태이고 몸의 크기에 비해 작은 편이다. 배지느러미는 가슴지느러미보다 크다. 항문은 몸의 중앙에 있고 뒷지느러미의 기부에 가깝게 위치한다. 뒷지느러미는 배지느러미보다 길고 꼬리 쪽으로 갈수록 길이가 짧아진다. 등지느러미는 뒷지느러미보다 약간 길고꼬리 쪽으로 갈수록 길이가 짧아진다. 등지느러미 뒤쪽으로 작은 기름지느러미(adipose fn)가 있다. 꼬리지느러미는 가랑이형이다. 흑색소포는 시엽과 소뇌 경계부에 1개, 등지느러미 기저를 따라 10개, 체측 중앙에 척추골을 따라 5개 존재한다. 발광포는 배지느러미 기저 바로 앞쪽에 한 개(PO5) 관찰되었다(Fig. 2A, 2B, Fig. 3A, 3B).

 

 

Fig. 2. Photos showing diagnostic characters distinguishing the Notoscopelus japonicus juvenile (A, PKUI 612, 9.48 mm SL; B, PKUI 613, 10.11 mm SL) and Benthosema pterotum juvenile (C, PKUI 614, 10.1 mm SL). N. japonicus juvenile has ten melano-phores on the dorsal side and one photophore on the trunk, but B. pterotum juvenile has no melanophores and nine photophores on the trunk. Scale bars=1.0 mm. SL, Standard length.

 

Fig. 3. Illustrations showing diagnostic characters distinguishing the Notoscopelus japonicus juvenile (A, PKUI 612, 9.48 mm SL; B, PKUI 613, 10.11 mm SL), Notoscopelus resplendens juvenile [C, Okiyama (2014), 11.0 mm SL] and Notoscopelus caudispinosus juvenile [D, Okiyama (2014), 7.6 mm SL]. N. resplendens juvenile and N. caudispinosus juvenile have several melanophoreson the base of anal fn, but N. japonicus juvenile has no melanophores on the base of anal fn. Scale bars=1.0 mm. SL, Standardlength.

 

분자동정

샛비늘치과(Myctophidae) 치어 2개체의 mtDNA 16S rRNA 영역 521 base-pair의 염기서열을 NCBI에 등록된 N. japonicus의 염기서열과 비교하였다. 그 결과, 샛비늘치과 치어 2개체는 N. japonicus 성어와 유전거리 0.000-0.004로 가장 가깝게 유집되었으며, 그 다음으로 Notoscopelus caudispinosus 과 유전거리 0.026-0.030, Notoscopelus resplendens과 유전거리 0.081-0.085, Benthosema pterotum과는 유전거리 0.139-0.144로 유집되었다. 또한, 일본산 N. japonicus 성어(NSMT-P 92385)의 염기서열과도 비교하였는데, 채집된 샛비늘치과 치어 2개체는 일본산 N. japonicus 성어와 유전거리 0.004로 유집되었다(Fig. 4).

 

Fig. 4. Neighbor joining tree based on partial mitochondrial DNA 16S rRNA sequences, showing the relationships among two juveniles (PKUI 612, 613) of N. japonicus, one adult species (NSMT-P92385) of N. japonicus, two species of Notoscopelus (N. caudispinosus, N. resplendens), and one outgroup (Benthosema pterotum). The tree was constructed using the kimura 2-parameter model and 1,000 bootstrap replications. The letters in parentheses and superscripts indicate NCBI registration number and voucher specimennumber, respectively. The bottom bar indicates a genetic distance of 0.020. NCBI, National center for biotechnology information.

 

고 찰

본 연구는 2017년 2월 부산 주변 해역과 제주도 주변 해역에서 채집된 샛비늘치과(Myctophidae) 치어 2개체를 대상으로 형태 및 분자 동정을 실시한 결과 Notoscopelus japonicus으로 확인되었다. 본종의 상위분류군인 샛비늘치과 어류는 국내에 깃비늘치(Benthosema pterotum), 샛비늘치(Myctophumaffne), 얼비늘치(Myctophum asperum) 3종만 알려져 있고 이번에 새롭게 보고되는 Notoscopelus속은 아직 국내에 보고된 바 없다(MABIK, 2018).

채집된 N. japonicus 개체와 깃비늘치(PKUI 614)의 계수 및 계측형질을 비교한 결과는 Table 1에 나타내었다. N. japonicus 2개체는 체측 등쪽 등지느러미 기저 부분에 흑색소포가 10개 존재하지만 깃비늘치 개체의 등지느러미 기저에는 흑색소포가 없다. N. japonicus 2개체에서는 배지느러미 기저 앞에 1개의 발광포(PO5)가 관찰되었으나 깃비늘치에서는 몸통에 다수의 발광포(PVO1, PO1, PO3, PO4, PO5, VO1, VO2, AO a1, AOa2)가 관찰되었다(Fig. 2).

본종과 같은 속에 속하는 N. resplendens및 N. caudispinosus의 계수 및 계측형질을 비교한 결과는 Table 1에 나타내었다. 유사한 크기에서 뒷지느러미 수(anal fn rays)는 N. japonicus 2개체(PKUI 612, PKUI 613)와 Okiyama (2014)의 N. resplen-dens, N. caudispinosus가 일치하지만 등지느러미 수(dorsal fn rays)는 N. resplendens와 N. caudispinosus가 N. japonicus보다 많고 가슴지느러미 수(pectoral fn rays) 또한 N. resplendens와 N. caudispinosus가 N. japonicus보다 많았다. 또한, N. japonicus 2개체에는 뒷지느러미 기저에 흑색소포가 없는 반면, N. resplendens와 N. caudispinosus에는 뒷지느러미 기저에 흑색소포가 다수 존재하여 잘 구분되었다(Fig. 3).

 

Table 1. Measurements and counts of Notoscopelus japonicus juveniles and three Myctophidae species

 

Okiyama (2014)에 의하면, 일본산 N. japonicus 자치어(체장 2.3-9.8 mm)는 PO5 발광포를 가지며 시엽과 소뇌 경계부 측면, 소뇌 밑, 아가미뚜껑 밑, 척추 중앙선 양측에 흑색소포가 있다고 언급되어 있다. 또한, 등지느러미 기저 시작 부분에서 꼬리자루 부분 앞까지 흑색소포가 줄지어 있고, 뒷지느러미 기저에 흑색소포가 없다고 하였다. 본 연구에서 관찰한 N. japonicus치어 또한 Okiyama (2014)와 대부분 잘 일치하였다. 나아가, mtDNA 16S rRNA 염기서열 분석 결과에서도 N. japonicus 성어와 잘 일치하여 형태 동정 결과를 지지해주었다. 본 종의 새로운 국명으로 등지느러미 기저에 흑색소포가 줄지어 있는 특징에 따라 “등점샛비늘치”를 제안한다.

 

사 사

비교 표본 및 조직 시료를 제공해 주신 Nakae박사(일본 국립과학박물관)와 논문을 세심하게 검토해 주신 심사위원께 감사드립니다. 이 논문은 2019년도 국립수산과학원 수산과학연구사업(근해어업자원조사, R2019019)과 2019 년도 해양수산과학기술진흥원 해양수산생명공학기술개발사업의 지원을 받아 수행된 연구입니다(No. 20170431).