The ecotoxicological effects of 4-tert-octylphenol were observed on Harpacticoid copepoda Tigriopus japonicus s.l. gathered and cultured from tidal pool of Korean coast. There were no significant differences in survival rate (except 10 $\mu$g/L; 70.00%) and sex ratio (except 30 $\mu$g/L) on T. japonicus s.l. exposed to 4-tert-octylphenol. However, 4-tert-octylphenol induced developmental delay (copepodite emergence day and adult male mergence day) and retardation of first brooding day of adult female. Moreover the body size and biomass decreased at 4-tert-octylphenol exposure. As a result, detailed life-cycle research of T. japonicus s.l. may yield potential bioindicators for environmental monitoring and assessment.
The ecotoxicological effects of two antibiotics, fenbendazole and lincomycin, were observed in the harpacticoid copepod Tigriopus japonicus s.l. collected from tidal pools in the southern coast of Korea. Fenbendazole had a significant effect on the survival rates (p < 0.05), delay of copepodite emergence, and urosome size (p < 0.05). Lincomycin, on the other hand, had no significant influence on these environmental indicators. However, our analysis of morphological abnormalities in T. japonicus s.l. showed that lincomycin was more effective than fenbendazole in causing deformities. The pattern of deformity was diverse, with fused segments, and loss or addition of setae in the swimming legs. All of these patterns appeared as a result of relatively low concentrations of this antibiotic (0.3, $1\;{\mu}g\;L^{-1}$). We report here patterns of morphological abnormality in T. japonicus s.l. exposed to antibiotics, and suggest their possible application in ecotoxicological monitoring.
우리나라 연안의 저서성 요각류 Tigriopus japonicus s.l.를 대상으로 내분비계 교란물질인 4-nonylphenol에 대한 생태독성 반응을 연구한 결과, 4NP는 $30{\mu}g\;L^{-1}$이하에서는 농도에 관계없이 생존율에는 영향을 주지 않았으며, 포란율, 부화율 등 생식 능력의 저하 현상 역시 찾아 볼 수 없었다. 그러나 노출된 T. japonicus s.l. nauplius 유생과 copepodite 유생은 모든 농도에서 대조군보다 성장이 지연되는 것으로 나타났으며, 처리 농도가 높아질수록 개체의 크기와 생체량이 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 DEG를 이용한 유전자 발현의 차이를 확인하여 biomarker로서 가능성을 지닌 유전자를 확인해 볼 수 있었다. 추후 형태학적 연구와 분자생물학적인 연구를 계속 진행하여 생태계 평가를 할 수 있는 실질적인 생체지표 개발을 할 수 있을 것으로 생각된다.
To characterize ecotoxicological responses to a natural estrogen, $17{\beta}$-estradiol, we evaluated the life-history of the parental ($F_0$) and first generation ($F_1$) of the harpacticoid copepod, Tigriopus japonicus sensu lato. We evaluated the survival of nauplii and copepodites, the number of days until the emergence of copepodites and adult males, the sex ratio, brooding success, and the first brooding day of adult females. No significant differences in the survival rate were noted in response to treatments with different concentrations of $17{\beta}$-estradiol. However, $17{\beta}$-estradiol induced developmental delay and skewed the sex ratio toward males. Copepod development was delayed significantly in the 0.1 and $1\;{\mu}g\;l^{-1}$$17{\beta}$-estradiol treatment groups relative to the control group, with a more pronounced delay in the $F_1$ group. Body length and biomass were significantly smaller in the $17{\beta}$-estradiol treated groups than in the controls. The male emergence of T. japonicus s.l. was very high in the 10 and $30\;{\mu}g\;l^{-1}$$17{\beta}$-estradiol treatment group. Furthermore, exposure to $17{\beta}$-estradiol resulted in morphological deformities such as shrinking and swelling of the urosome, twisted setae of the caudal rami, setal loss of swimming legs, abnormal segmentation of antennules, and dwarfism.
본 연구에서는 4-nonlyphenol에 노출된 부모 세대 Tigriopus japonicus s.j.에서 태어난 그 자손 세대의 성장 과정과 외형의 변화를 살펴보았다. 4NP노출된 암컷에서 태어난 $F_1$세대 nauplius 유생은 저농도에서 낮은 생존율을 보였으며, 성장 속도를 반영한 copepodite 유생 발생일과 성숙 수컷의 최초 출현일은 고농도에서 빠른 성장을 보였다. 성비는 $0.1{\mu}g\;L^{-1}$와 $100{\mu}g\;L^{-1}$에서는 대조군과 유의적인 차이론 보이지 않았으나, $1{\mu}g\;L^{-1}$와 $10{\mu}g\;L^{-1}$에서는 수컷의 비율이 매우 높았다. 포란율의 경우 $0.1{\mu}g\;L^{-1}$에서 매우 낮은 포란율을 보였으나, 그 이상 농도에서는 100% 포란하였다. 암컷의 최초 포란일은 모든 농도에서 대조군보다 지연되었으며, 농도가 높아질수록 느려지는 경향을 보였다. 4NP 처리군에서 발생한 $F_1$세대 암컷 성체의 체장, 폭 그리고 생물량은 모든 농도에서 대조군보다 짧게 나타났다. 성숙 수컷의 경우 체장은 대조군과 큰 차이가 없었으나 폭과 생물량은 모든 농도에서 대조군보다 짧은 것으로 나타났다.
부착성 요각류중 Tigriopus japonicus는 어류의 종묘 생산시 먹이생물로서 매우 중요한 동물성 플랑크톤이다. 본 연구는 T. japonicus의 염분 내성과 최적 배양 환경 (염분, 온도, 빛)에 대해서 조사하였고, 대량 배양을 하기 위한 2종류의 효모와 6종의 식물성 플랑크톤에 대한 먹이 가치를 조사하였으며 그 결과는 다음과 같다. T. japonicus의 염분 내성 실험에 있어서 배양 5일 후 포란 암컷의 생존율은 $0%o$ 과 $90%o$에서 각각 $40\%$ 와 $70\%$로 나타났다. 그러나 $2-80\%o$에서$85\%$ 이상의 높은 생존율을 나타내고 있어 이 종은 매우 광염성이라고 생각된다. T. japonicus의 최적 배양 환경은$24^{\circ}C,\;24\%o$, 3,000 lux 24 L : 0D였고, 이 때 한마리 암컷의 평균 산란수는 38마리였으며 평균 산란 간격일은 2.05일이었다. T. japonicus의 가장 좋은 먹이생물은 P. tircornutum였고 T. suecica는 먹이 가치가 매우 낮았다. 그리고 유지 효모의 먹이 효율은 빵 효모 보다 높았고, Amphora sp., C. ellipsoida N. oculata와 비슷하게 나타나서 T. japonicus의 대량 배양시 좋은 먹이라고 생각된다.
해산어의 종묘생산 과정에서 로티퍼 B. rotundiformis와 코페포다 T. japonicus는 매우 대표적인 동물먹이생물이다. 그리고 이 두 종의 혼합배양 방법은 대량배양과 안정배양을 목적으로 하였을 때 매우 유용한 방법으로 널리 알려져 있다. 이 연구에서는 로티퍼 B. rotundiformis와 코페포다 T. japonicus의 혼합 배양 과정에서 미칠 수 있는 배양조건으로서 광주기가 미칠 수 있는 영향을 검토하였다. 그 결과 로티퍼 B. rotundiformis와 코페포다 T. japonicus의 혼합 배양에서는 배양 환경 조건 중 광주기 조건에 따라서 혼합배양수조내 로티퍼와 코페포다의 증식 양상이 매우 달라짐을 알 수 있었다. 로티퍼의 증식율을 비교하면 반일 광주기 조건의 최고 밀도에 비하여 전일 광주기 조건하에서 로티퍼의 최고 밀도는 200% 이상 향상되는 것을 알 수 있었다. 그러나 코페포다 T. japonicus의 증식은 12L:12D<24L:0D<0L:24D의 순으로 전일 암주기 조건의 광주기 조건하에서 가장 높은 증식이 관찰되었다. 그리고 코페포다의 증식과정을 각 발생 단계별로(nauplii, copepodites 그리고 female carrying eggs) 계수한 결과, 세 가지 광주기 조건별로 각 발생단계별(nauplius, copepodid 그리고 female carrying eggs)의 증식 양상은 매우 큰 차이를 보였다.
해양생태독성평가를 위한 표준시험방법 개발을 위하여 해양생태계의 1차 소비자인 윤충류 및 저서 요각류를 이용한 시험방법을 정립하였다. 표준시험생물로 윤충류 Brachionus plicatilis와 저서 요각류 Tigriopus japonicus를 선정하였으며, endpoint는 윤충류 신생개체의 사망률(24 hr $LC_{50}$) 및 개체군성장률(48 hr $EC_{50}$)과 저서 요각류 유생($100{\sim}200\;{\mu}m$)의 사망률(48 hr $LC_{50}$)로 설정하였다. 표준시험방법은 미국재료시험협회 (ASTM)의 독성시험법을 참고하였으며, 표준시험생물은 국내 해양생태계의 특성 및 종의 유용성 등을 고려하여 재설정하였다. 윤충류 B. plicatilis와 저서 요각류 T. japonicus는 광염성으로 $5{\sim}35\;psu$ 구간에서 실험이 가능하고, 또한 배양이 용이한 점이 고려되었다. 상기 두 종을 이용한 독성시험은 시험생물 확보 및 배양이 쉽고 시험기간이 짧고 간단한 장점이 있는 반면 독성시험의 민감도가 무척추동물의 유생을 이용한 시험법보다 떨어지는 단점이 있다. 두 종 모두 해양유입 유해물질을 이용한 독성실험결과, 농도-반응의 선형관계가 뚜렷하였다. 카드뮴을 이용한 윤충류 개체군성장에 대한 실험실간 교차분석결과 $EC_{50}$이 각각 39.3 mg/L와 33.7 mg/L로 유사한 값을 보였다. 따라서 윤충류 및 저서 요각류는 독성시험생물로서 유용한 것으로 판단되며, 위의 두 종중 최소 1종은 해양생태 독성실험의 "battery test"에 포함할 것을 권장한다.
이 연구에서는 로티퍼 B. rotundiformis의 대량 배양조에서 흔히 혼재가 관찰되는 코페포다 T japonicus가 배양을 목적으로 하고 있는 로티퍼 B. rotundiformis의 증식에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 실험에 사용한 로티퍼와 코페포다는 로티퍼의 대량 배양조에서 순수 분리 후 단일종 배양하던 것이다. 배앙 조건은 현장의 배양환경과 되도록 일치하도록 하였으며, 먹이는 $7{\times}10^5\;cells/ml$의 N. oculata를 급이하였다. B. rotundiformis의 배양조에 혼재된 T. japonicus는 C. rotundiformis를 단독 배양한 경우에 비하여 증식이 크게 억제되었고, 실험 종료일까지도 그 증식은 정체되는 양상을 보였다. 그러나, T. japonicus의 증식은 T. japonirus를 단독 배양한 경우에 비교하여 B. rotundiformis와 혼합 배양하여도 그 증식에는 큰 차이가 없었다. 또한, B. rotundiformis와 T japonicu의 혼합 배양에서 두 종간의 피포식 관계나 먹이 경쟁 관계와 같은 직접적인 상호 작용은 관찰할 수 없었다. 이 연구의 결과, 로티퍼 B. rotundiformis의 대량 배양조에서 혼재 생물로서 자주 관찰되는 코페포다 T. japonicus는 B. rotundiformis의 증식 저해요인으로서 작용하고 있음을 알 수 있었다.
T. japonicus가 서식하고 있는 천연 tide pool의 실태를 알기 위하여, 신내천현 삼포시 유호주변에 있는 성상이 다른 tide pool 세곳(Fig.1. A, B, C)을 대상으로 $6{\sim}10$월까지 조사를 하였다. 이 tide pool 해수중의 환경요인인 염분농도는 장마철 강우기를 제외하고는 거의 $35\%0$였고, 수온은 $14{\sim}33^{\circ}C$, pH는 $7.4{\sim}8.9$, POC (현탁태유기탄소)는 $255{\sim}3980\;{\mu}g-c/l$, 전 인산염은 $1{\sim}27\;{\mu}g-at/l$의 심한 변동을 보였다. 해수중의 세균수 및 녹조유부착균수는 각각 $10^4{\sim}10^7/ml,\;10^6{\sim}10^8/g$의 범위로 시기적인 변동이 있었고, 해수중의 세균상은 Acinetobacter spp., Moraxella spp., Flabacterium spp., Pseudomonas spp.등의 세균주가 각각 $38\%,\;29\%,\;16\%$ 및 $14\%$의 비율로 나타났고, Vibrio spp. 균주나 효모의 출현비율은 낮았다. tide pool 내의 T. japonicus 최고개체수 및 포난개체수는, 8월과 9월 단세포 조류 및 원생동물의 대량발생이 관찰 되였던 B-pool이 높았고, 각각 해수 1l중 약 $2,200{\sim}7,000$ 및 $200{\sim}2,800$의 범위였다. 이상의 POC, 전 인산염 및 세균수, 세균상등의 조사결과, T. japonicus의 서식하는 천연환경이 상당히 부영양적인 것으로 추찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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