• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.92-92
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• 2021

체외수정을 기반으로 이루어지는 성게의 수정 과정은 성게 주변에서 형성되는 복잡한 난류 흐름의 영향을 받게 된다. 성게 몸체의 하류부에 형성되는 재순환 영역 (recirculation zone) 내에는 다양한 난류 와류 흐름이 존재하며, 이들은 성게 몸체에서 방출된 정자와 난자의 충돌을 일으키고 수정 과정에 지대한 영향을 미친다. 즉, 성게의 수정 과정을 이해하기 위해서는 성게 주변의 흐름에 대한 유체역학적 관점에서의 분석이 수행되어야 한다. 본 연구의 목적은 성게 몸체에 의해 발생한 난류 흐름이 성게의 체외 수정에 미치는 영향에 대해 조사하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 상용 프로그램인 오픈폼 (OpenFaom)을 활용하여 수치 모의를 수행하였다. 성게 주변의 유동장은 LES (Large Eddy Simulation)을 기반으로 모의하였고, 정자와 난자의 확산 궤적은 라그랑지안 입자 추적 (Lagrangian Particle Tracking) 알고리즘을 통해 구현하였다. 총 5개의 유속 조건 (0.025 - 0.20 m/s) 에 대해 모의를 수행하였으며 정자와 난자 사이의 거리를 바탕으로 수정률을 산정하였다. 정자와 난자의 뭉쳐있거나 퍼져있는 공간적인 분포 형태는 Standardized Morisita 지수를 통해 수치적으로 표현하였으며 이들과 수정률과의 관계를 규명하였다. 연구 결과에 따르면 성게 수정은 유속 조건이 0.1 m/s일 때 가장 빈번하게 발생하였으며, 성게 수정의 성공 여부는 크게 2가지 조건에 의해 결정되었다. 첫 번째로, Standardized Morisita 지수가 높을수록 다시 말해 생식세포들이 공간적으로 뭉쳐있어야 하며 두 번째는, 생식세포들을 충돌시킬 수 있는 원동력인 작은 와류가 존재해야 한다. 와류의 크기가 너무 크게 되면 생식세포들은 충돌하지 않고 확산만 되기 때문에 오히려 수정률이 감소하였다. 영역별로 분석한 결과에 따르면, 성게 몸체에 의해 형성된 재순환 영역이 수정과정에 있어 가장 지배적인 영역임을 확인하였다.

• Environmental Analysis Health and Toxicology
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• 제18권2호
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• pp.77-87
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• 2003

성게의 정자를 이용한 생물검정은 해양환경의 독성평가에 널리 사용되고 있다. 그러나, 국내산 성게류의 경우 산란기가 3~11월로 겨울에는 생물검정 실칩이 불가능한 단점이 있다. 이를 보완하기 위하여 겨울에 산란이 가능한 아무르불가사리(Arterias amurensis)를 생물검정용으로 개발하였다. 불가사리류의 생식과 발생과정은 성게류와 유사하므로 성게류를 이용한 실험 방법을 아무르불가사리에 적용할 수 있다. 그러나, 생물검정 실험 결과의 유효성은 실험조건에 의하여 달라질 수 있으므로, 본 연구에서는 실험 결과에 큰 영향을 미칠 수 있는 조건들 즉. 수정막의 발달 시간, 정자와 알의 비율, 정자의 활력이 유지되는 시간, 정자의 노출 시간, 그리고 시료의 염분 범위 등을 최적화 하고자 하였다. 수정막의 발달이 완전하게 이루어지는 최소 시간은 60분이었고, 시료에 주입할 정자와 알의 비율은 3,000이상일 때 수정률이 높게 유지되었다(70%이상). 정자의 활력은 해수에 희석한 후 3시간 이상이 경과하면 급격히 감소하였다. 정자의 노출시간은 20~60분의 범위에서 구리에 대한 $EC_{50}$이 크게 달라지지 않았다(변동계수: 17%).실험에 적절한 시료의 염분 범위는 26~38 psu이었다. 아무르불가사리 정자의 민감도는, 일반적으로 해양환경 평가에 흔히 사용되는 생물들의 민감도 범위의 중간 정도에 해당하였다. 따라서 아무르불가사리의 정자는 해양환경 평가를 위한 생물검정용으로 적합한 것으로 여겨진다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2009년도 춘계학술발표회
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• pp.163-163
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• 2009

• 한국해양학회지:바다
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• 제1권1호
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• pp.13-19
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• 1996

울산만의 표층해수로서 말똥성게, Hemicentrotus pulcherrimus, 알의 발생과정 에서의 독성효과를 조사하였고 이들을 해수중 5종의 중금속 (Fe, Co, Cu, Cd, and Ni) 농도와 비교하였다. 성게 알의 6단계의 발달과정인, 수정율, 2세포기, 4세포기, 다정란, 영구포배, 외장배를 대상으로 성게알 발달의 저해정도를 조사하였으며, 대상구로는 서해어청도에서 채수한 해수로 실험하였다. 전체적으로 중금속 (Co, Cu, 그리고 Ni)의 농도분포와 성게알의 발생 저해도는 매우 잘 일치하였다. 따라서 향후 이러한 독성조사는 해수수질을 잘 나타내는 지표로 사용이 가능할 것이다.

• 한국양식학회지
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• 제16권2호
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• pp.94-98
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• 2003

북쪽말똥성게의 인공종묘생산 기술개발의 일환으로 KCI용액 주사법으로 채란.채정된 알과 정자를 인위적으로 수정시켜 알과 유생의 발달과정 및 수온에 따른 발생속도를 조사하였다. 북쪽말똥성게의 수정난은 직경 122.5 $\mu\textrm{m}$의 구형이며, 알의 발생은 18$^{\circ}C$에서 수정 후 3시간만에 4세포기로 되고, 15시간이 지나면 부화를 하며, 수정 후 3일째에는 4완기 유생, 13일째에는 8완 전기유생, 20일째에는 8완 후기유생으로 되었다. 수온(T)에 따른 각 단계별 소요시간(t)의 관계를 보면, 부화기: 1/t=0.0036WT+0.0088 피라미드기: 1/t=0.0014WT-0.0016 4완기: 1/t=0.0009WT-0.0020 6완기: 1/t=0.0004WT-0.0005 8완기: 1/t=0.0002WT+0.0002로 표시되었다.

• 환경생물
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• 제38권3호
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• pp.333-342
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• 2020

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. pulcherrimus와 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, 정상배아 발생률의 EC₅₀값은 각각 2.99mgL^-1과 0.36mgL^-1인 것으로 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 Phenanthrene을 포함한 PAHs의 환경 기준농도 설정을 위한 유용한 기초 자료로 활용될 수 있다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.173-176
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• 2012

본 연구는 빈산소에 의한 둥근 성게 (Strongylocentrotue nudus) 수정란의 수정률 및 발생률에 관한 연구이다. 대조군 (normoxia)과 실험군 (hypoxia) 으로 나누어 수정률과 발생률의 변화를 관찰 하였으며 또한 gonad 세포의 유전자 발현의 차이를 봄으로써 스트레스 관련 유전자와 항산화 관련 유전자의 변화를 확인 할 수 있었다. 결과적으로 수정률에서는 큰 차이를 확인 할 수 없었던데 반해 발생률에 있어서 빈산소의 경우 전혀 발생이 진행되지 않는 것을 확인 할 수 있었으며 또한 빈산소에 노출된 gonad 세포의 경우도 스트레스 또는 항산화 유전자가 많이 발현 되는 것을 관찰 할 수 있었다. 앞의 실험을 토대로 빈산소 환경에서 유전자 발현량의 차이를 더욱더 수행함으로써 빈산소 상태에 따른 죽음의 바다의 증가 얼마나 위험한 것인지 더욱더 관찰 할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권8호
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• pp.3785-3791
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• 2012

용존산소란 수생생물의 생장을 조절하는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 일반적으로 빈산소란 2.8 mg $O_2/L$ (91.4 mM과 동량) 이하의 용존산소로 정의된다. 따라서 빈산소 해역은 해양생태계에서 심각한 문제를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 성게에 대한 빈산소의 배아독성 (수정 및 배발생률) 영향을 연구하기 위하여 둥근성게 (Strongylocentrotus nudus)를 용존산소 7.6 mg $O_2/L$ (normoxia)과 1.8 mg $O_2/L$ (hypoxia)에서 2일, $15^{\circ}C$ 및 33 ‰에 노출하였다. 또한 빈산소에 노출된 성게에서의 스트레스 관련유전자인 HSP70과 항산화 관련 유전자인 glutathione reductase의 발현을 immunoblotting assay와 RT-PCR을 통하여 확인하였다. 연구결과 배발생률이 현저하게 감소하였다. 분자분석 결과 빈산소에 노출된 성게가 정상상태의 성게에 비해 HSP70 단백질은 약 5.5배 glutathione reductase는 약 2.79배 증가하였다. 본 연구의 결과는 빈산소가 성게의 비정상적 배발생을 유도하며, 스트레스와 항산화 반응을 유발할 수 있음을 추측케 한다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2009년도 춘계학술발표회
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• pp.165-165
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• 2009

• 한국동물학회지
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• 제28권2호
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• pp.71-84
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• 1985

성게의 일종인 Hemicentrotus pulcherrimus에서 수정전에 이미 축적되었던 mRNA의 활성화 변화를 알아보기 위하여 초기 발생동안의 RNA와 단백질 합성에 관하여 연구하였다. 미수정란에서는 RNA와 단백질의 합성들이 대단히 낮았다. 그러나 수정과 함께 RNA합성은 크게 변하지 않은 반면, 단백질합성은 크게 활성화되었다. RNA와 단백질 합성율이 병행적으로 변하지는 않지만, 포배와 낭배에서 크게 증가함을 볼 수 있었다. 단백질합성은 양적으로 뿐만 아니라 질적으로도 발생단계에 따라 변하는 사실을 이차원 전기영동에 의한 연구를 통하여 확인할 수 있었다.