한수지 53(4), 557-562, 2020

557Copyright © 2020 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815

Korean J Fish Aquat Sci 53(4),557-562,2020

Short Communication

서 론

종간교잡(interspecific hybridization)은 교잡강세(heterosis)를 통해 경제적으로 유용한 형질을 자손에서 발현시킬 수 있는 육종기법으로서, 배스류, 챠넬메기류, 연어류, 잉어류에서뿐만 아니라(Bartley et al., 2000) 바리류에서도 활발히 이용되고 있다(Ch’ng and Senoo, 2008; Chu et al., 2010; Kiriyakit et al., 2011). 대왕바리(giant grouper Epinephelus lanceolatus)는 수정 후 1년과 4년에 각각 3 kg과 20 kg에 도달하는 성장이 매우 빠른 대형어종으로(Vatanakul et al., 1995; Sadovy et al.,

2003), 교잡자손의 성장을 향상시키기 위한 수컷 친어로 활용되고 있다. 말레이시아에서 개발된 후 열대와 아열대 지역에서 양식되고 있는 갈색점바리(brown marbled grouper 또는 tiger grouper E. fuscoguttatus)♀×대왕바리♂ 교잡자손(대왕범바리, pearl gentian grouper)은 성장이 모계와 부계 순종교배 자손 보다 빨라 상업적으로 크게 성공하였다(Bunlipatanon and U-taynapun, 2017; Rimmer and Glamuzina, 2019).자바리(kelp grouper 또는 longtooth grouper E. bruneus)와 붉바리(red-spotted grouper E. akaara)는 바리류 중 고위도 해역(39°N-20°N, 109°E-143°E)에서 서식하는 어종으로 맛과 체

대왕바리 암컷을 사용한 두 교잡(대왕바리♀×자바리♂, 대왕바리♀× 붉바리♂) 수정란의 난 발생과 부화력

강민주1,2·노충환1*·김재훈3·박종연4·박대원5

1한국해양과학기술원 해양생물자원연구단, 2부경대학교 해양생물학과, 3국립수산과학원 미래양식연구센터, 4순천향대학교 생명시스템학과, 5경상남도수산자원연구소

The Embryonic Development and Hatchability of Two Hybrids with Giant Grouper Female: Giant Grouper ♀×Kelp Grouper ♂ and Giant Grouper ♀×Red-Spotted Grouper ♂Min Joo Kang1,2, Choong Hwan Noh1*, Jae Hun Kim3, Jong Yeon Park4 and Dae Won Park5

1Marine Bio-Resources Research Unit, Korea Institute of Ocean Science and Technology, Busan 49111, Korea 2Department of Marine Biology, Pukyong National University, Busan 48513, Korea 3Future Aquaculture Research Center, National Institute of Fisheries Science, Jeju 63610, Korea 4Department of Life Science & Biotechnology, Soonchunhyang University, Asan 31538, Korea 5Gyeongsangnam-do Fisheries Research Institute, Tongyeong 53080, Korea

As part of an effort to establish of novel grouper hybrids for the aquaculture industry, we compared the embryonic development of fertilized eggs of giant grouper Epinephelus lanceolatus ♀×kelp grouper E. bruneus ♂ (GGKG) and giant grouper ♀×red-spotted grouper E. akaara ♂ (GGRG) with a maternal purebred (giant grouper ♀×♂, GG) at 27-29°C. The hatching rates were lower in GGKG (2.59%) and GGRG (0.36%) than in GG (12.29%). The hatching times were considerably longer in the two hybrids than in GG (22 h), which were similar between GGKG (28 h 30 min) and GGRG (28 h). The total lengths of yolk-absorbed larvae of GGKG (2.546±0.132 mm) and GGRG (2.602±0.093 mm) were similar to that of GG (2.565±0.149 mm). The deformity rates of hatched larvae (64.29-75.00%) did not differ between the two hybrids and GG. Although the hatching and deformity rates of GGKG and GGRG were inferior to those of GG, the possibility of mass production of the two hybrids larvae was demonstrated in this study.

Keyword: Grouper hybrid, Epinephelus spp., Fertilized eggs, Hatchability, Deformity

*Corresponding author: Tel: +82. 51. 664. 3333 Fax: +82. 51. 955. 3981E-mail address: chnoh@kiost.ac.kr

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Received 13 July 2020; Revised 29 July 2020; Accepted 13 August 2020저자 직위: 강민주(연수생, 대학원생), 노충환(책임연구원), 김재훈(박사 후 인

턴연구원), 박종연(선임연구원), 박대원(연구사)

https://doi.org/10.5657/KFAS.2020.0557Korean J Fish Aquat Sci 53(4), 557-562, August 2020

강민주ㆍ노충환ㆍ김재훈ㆍ박종연ㆍ박대원558

색이 소비자의 기호에 부합하여 상업적으로 매우 중요하다(Heemstra and Randall, 1993). 그러나 이 두 어종은 최소 상품어 크기(각각 체중 1 kg과 0.6 kg)에 도달하는데 약 3년이 소요되며, 이런 느린 성장은 양식산업에서 매우 불리하게 작용한다. 이를 보완하기 위해 우리나라에서는 자바리♀×대왕바리♂ [대왕자바리(giant kelp grouper)]과 붉바리♀×대왕바리♂ [대왕붉바리(giant red-spotted grouper)] 교잡종자를 생산하였고(Noh and Yoon, 2019; Noh et al., 2019), 제주도 육상양어장에서 상품어 크기까지 사육하였다. 이 두 교잡종은 모계 순종에 비해 성장이 크게 향상되었고, 상품어 크기에 도달하는 기간이 각각 약 16개월과 24개월로 단축되어 우리나라 육상양어장에서 넙치를 대신할 수 있는 새로운 품종이 될 수 있다. 그러나 대왕자바리는 수정률과 부화율이 매우 낮고 발생기간 동안 기형률이 매우 높아서 정상 종자를 충분히 생산하기 어렵고, 대왕붉바리는 붉바리에 비해 성장이 월등히 빠르지만 상업적으로 성공하기 위해서는 더 빠른 성장이 필요하다.이 연구는 대왕자바리와 대왕붉바리 양식의 문제점을 극복하기 위한 첫 단계로서, 대왕바리 암컷과 자바리 및 붉바리 수컷을 교잡하여 생산한 수정란으로부터 자어의 생산 가능성을 조사하기 위해 수행되었다.

재료 및 방법

친어와 교잡 수정란 생산

자바리, 붉바리 그리고 대왕바리를 친어로 사용하여, 다음과 같은 두 조합의 교잡과 한 조합의 순종교배(대조구)의 수정란을 생산하였다. 대왕바리♀×자바리♂ (giant grouper ♀ ×kelp grouper ♂, GGKG), 대왕바리♀×붉바리♂ (giant grouper ♀×red-spotted grouper ♂, GGRG) 그리고 대왕바리♀×♂ (giant grouper ♀×♂, GG). 자바리와 붉바리 친어는 2013-2015년 제주도와 남해안에서 채집한 후 제주도의 육상수조와 거문도의 해상가두리에서 사육하였으며, 대왕바리 친어는 2014년 대만에서 수입한 후 경상남도수산자원연구소(Tongyeong, Korea)의 50톤 콘크리트 원형수조(지름 5 m, 깊이 2.5 m)에서 사육하였다. 대왕바리 난은 2017년 9월에 산란 및 배란 유도호르몬 주사 없이 복부가 팽창한 대왕바리 암컷 한 마리로부터 채란하였으며, 스페츄라로 세 개의 페트리디쉬에 나누어 각각 자바리와 붉바리의 동결보존 정액 그리고 대왕바리의 신선한 정액과 수정시켰다. 자바리와 붉바리 정액은 2017년 7월에 채정 후 Tian et al. (2015)의 방법에 따라 동결보존(희석제 ELS3, 동결방지제 12% dimethyl sulfoxide)하였으며, 20°C에서 2분간 해동한 후 수정에 사용하였다(정자 활력도 50-70%). 그리고 대왕바리 정액은 인간 태반성 생식소자극호르몬(human chorionic gonadotropin, Daesung Microbiologi-cal Labs. Co., Ltd., Uiwang, Korea)을 300 IU/kg BW의 농도로 주사한 수컷으로부터 채란 직후 복부를 압박하여 얻었으며,

곧바로 수정에 사용하였다. 모든 수정은 충분한 양의 정액을 사용한 건식법으로 실시하였다.

수정란 배양

두 교잡과 하나의 순종교배 수정란은 세란 후 여과 및 자외선 처리한 자연해수를 채운 하나의 5 L 비이커(3,000-4,000개 수정란/비이커)와 하나의 1 L 비이커(약 1,000개 수정란/비이커)에 나누어 수용하였다. 수정란은 온도조절이 가능한 배양기(125-L×4 rooms, WIM-RL4, Daihan Scientific Co., Ltd., Busan, Korea)에서 난황흡수자어기까지 배양하였으며, 이 기간 동안 수온은 27-29°C 그리고 염분은 약 32 psu를 유지하였다. 산소공급과 수정란 뭉침을 방지하기 위해 비이커에 약한 에어레이션을 공급하였고, 수질유지를 위해 약 4시간 마다 사이폰으로 같은 수온의 해수를 약 70% 교환하였다.

데이터 수집 및 분석

난 발생 관찰과 부화자어의 전장 측정은 1 L 비이커의 수정란을 사용하였으며, 부화율과 부화소요시간은 5 L 비이커의 수정란으로 조사하였다. 포배기부터 난황흡수자어기까지 각 발생단계에서 약 20-50개의 수정란을 디지털 카메라가 부착된 현미경(EVOS®XL Core Imaging System, Life Technolo-gies, Carlsbad, CA, USA)으로 사진촬영하면서 관찰하였고, 이전 연구를 참고하여 발생단계를 분류하였다(Iwamatsu, 2004; Zhang et al., 2008). 세 교배구의 부화소요시간과 부화자어의 전장은 수정란의 부화가 약 50% 진행된 시점 그리고 난황흡수자어의 전장은 부화 후 42시간에 조사하였다. 각 발생단계에서 관찰한 기형은 사진으로 기록하였고, 기형률은 부화자어를 대상으로 구하였다. 부화자어 기형은 머리와 꼬리가 난황과 명확하게 분리되지 않고 체형이 곧지 않은 개체를 기준으로 판정하였다(Zhang et al., 2008; Okomoda et al., 2017; Chen et al., 2018; Noh et al., 2019).세 교배구의 부화자어와 난황흡수자어의 전장을 통계분석하기 위하여 one-way ANOVA를 실시하였고, 사후분석으로 Tukey’s honestly significant difference (HSD) test를 이용하여 95% 신뢰수준에서 검정하였다(P<0.05). 통계분석에는 IBM SPSS Statistics 21을 사용하였다.

결과 및 고찰

이 연구에서 GGKG와 GGRG 수정란의 난 발생은 GG뿐 아니라 다른 바리류의 순종교배 및 교잡 수정란과 동일한 과정을 거쳤다(Fig. 1, Ch’ng and Senoo, 2008; Koh et al., 2008; kiri-yakit et al., 2011; Chen et al., 2018; Noh et al., 2019). 이 연구에서 GGKG와 GGRG 수정란의 부화율은 각각 2.59%와 0.36%로서 GG (12.29%)에 비해 크게 낮았다(Table 1). 이전 연구에서 대왕자바리 수정란의 부화율은 자바리 순종교배에 비해 크게 낮았으나(14.35% vs. 96.60%, Chen et al., 2018), 대

대왕바리 암컷을 사용한 두 교잡 수정란의 난 발생과 부화력 559

왕붉바리 수정란은 붉바리 순종교배와 차이가 없었고(76.22% vs. 77.17%, Noh et al., 2019), 대왕범바리 수정란은 갈색점바리 순종교배 보다 크게 높았다(70.9% vs. 37.3%, 30 psu, Chu et al., 2016). 이는 교잡 수정란의 부화율이 모계 순종교배와 유사하거나 차이가 날 수 있다고 해석된다. 상반교잡에 해당되는 GGKG와 대왕자바리 그리고 GGRG와 대왕붉바리 수정란의 부화율은 차이가 있었다. 이전 연구에서 white bass Morone chrysops ♀×striped bass M. saxatilis ♂ (sunshine bass) 수정란의 부화율은 striped bass ♀×white bass ♂ (palmetto bass)과 차이가 있었고(58% vs. 30%, Wamboldt, 2013), 넙치(olive flounder Paralichthys olivaceus) ♀×summer flounder P. den-tatus ♂ 수정란의 부화율도 summer flounder♀×넙치 ♂과 차이가 있었다(84.4% vs. 78.1%, Sui et al., 2013). 이는 상반교잡 수정란의 부화율은 사용되는 암컷과 수컷 어종에 따라 차이가 나타날 수 있다는 것을 의미한다. 이 연구에서 GG 수정란의 낮은 부화율과 이전 연구에서 상반교잡 수정란의 부화율 차이를 감안하면 GGKG와 GGRG 수정란의 낮은 부화율은 교잡에 따

Fig. 1. Embryonic development of E. lanceolatus ♀×E. bruneus ♂ (GGKG) and E. lanceolatus ♀×E. akaara ♂ (GGRG). a, blastula stage of GGRG; b, early gastrula stage of GGRG; c, thickend dosal lip of blastoderm of GGRG; d, middle gastrula stage of GGRG; e, embryonic body formation in late gastrula stage of GGKG; f, appearance of optic vesicles and Kupffer’s vesicle of GGKG; g, muscle burl and tail-bud stage of GGKG; h, pre-hatching stage of GGKG; i, hatched larva of GGRG; j, yolk-absorbed larva of GGKG.

(a) (b) (c) (d)

500 μm200 μm

(e) (f) (g) (h)

(i) ( j)

Ky

CvCv

(d)

(g)

Cv Bl

(a) (b) (c)

(f)

Sc

Ed

Tw

Ky

(e) Cv

Cv

Bl

Fig. 2. Total length of hatched and yolk-absorbed larvae of Epi-nephelus lanceolatus ♀×♂ (GG), E. lanceolatus ♀×E. bruneus ♂ (GGKG) and E. lanceolatus ♀×E. akaara ♂ (GGRG). Values are SEM (mean±SE).

GG GGKG GGRG0

500

3.500

3.000

2.500

1.000

1.500

Hatched larvaeYolk-absorbed larvae

1.000Tota

l len

gth

(mm

)

Fish breed line

강민주ㆍ노충환ㆍ김재훈ㆍ박종연ㆍ박대원560

Fig. 3. Typical deformities observed at tail beating stage and hatched larvae of E. lanceolatus ♀×E. bruneus ♂ (GGKG) and E. lanceolatus ♀×E. akaara ♂ (GGRG). a, curved (Cv) notochord of GGKG; b, blister (Bl) formation and curved (Cv) tail of GGKG; c, blister (Bl) for-mation of GGKG; d, lateral curvature of the spine (scoliosis, Sc) and tail edema (Ed) of GGKG; e, S-shaped curved (Cv) body of GGKG; f, backward curvature of the spine (kyphosis, Ky) and twisted (Tw) tail of GGRG; g, backward curvature of the spine (kyphosis, Ky) of GGRG. Scale bar=200 μm.

(a) (b) (c) (d)

500 μm200 μm

(e) (f) (g) (h)

(i) ( j)

Ky

CvCv

(d)

(g)

Cv Bl

(a) (b) (c)

(f)

Sc

Ed

Tw

Ky

(e) Cv

Cv

Bl

Table 1. Hatchability and deformity rate of larvae for Epinephelus lanceolatus ♀×♂ (GG), E. lanceolatus ♀×E. bruneus ♂ (GGKG) and E. lanceolatus ♀×E. akaara ♂ (GGRG) at 28°C

Cross combination GG GGKG GGRGHatching rate (%) 12.29 2.59 0.36Hatching time (h:min) 22:00 28:30 28:00Deformity rate of hatched larvae (%) 75.00 73.08 64.29

대왕바리 암컷을 사용한 두 교잡 수정란의 난 발생과 부화력 561

른 유전 요인과 함께 난질의 영향을 크게 받은 것으로 판단된다.수정란의 부화소요시간은 GGKG와 GGRG가 각각 28시간

30분과 28시간으로서, GG의 22시간에 비해 길었다(Table 1). 일반적으로 교잡 수정란의 부화소요시간은 두 부모 어종의 중간이거나 어느 한쪽과 비슷하다고 알려져 있으며, 때로는 두 부모 어종 보다 길다(Chevassus, 1983). 이전 연구에서 대왕범바리 수정란의 부화소요시간은 갈색점바리 순종교배 보다 짧았으며(18시간, 28.5°C vs. 24시간 15분, 28.0°C, Koh et al., 2008), 대왕자바리 수정란도 자바리 순종교배 보다 짧았다(32시간 45분 vs. 34시간, 23-24°C, Chen et al., 2018). 반면에 대왕붉바리 수정란의 부화소요시간은 붉바리 순종교배와 차이가 없었다(21시간 37분 vs. 21시간 02분, 28°C, Noh et al., 2019). 이 연구에서 두 교잡 수정란의 부화소요시간은 자바리 순종교배가 27시간(30°C)과 30시간(27°C) 그리고 붉바리 순종교배가 21시간 02분(28°C)인 것을 감안하면, GGKG는 자바리 순종교배의 부화소요시간을 따르지만 GGRG는 대왕바리와 붉바리 순종교배의 부화소요시간 보다 더 길다고 해석할 수 있다.이 연구에서 부화자어와 난황흡수자어의 전장은 GGKG가 각각 1.698±0.145 mm와 2.546±0.132 mm, GGRG가 각각 1.647±0.038 mm와 2.602±0.093 mm로서 두 교잡 간 차이가 없었으며, GG (각각 1.750±0.139 mm와 2.565±0.149 mm)와도 차이가 없었다(P>0.05, Fig. 2). 이전 연구에서 GGRG의 상반교잡인 대왕붉바리 난황흡수자어의 전장은 붉바리 순종교배에 비해 길었으며(2.316 mm vs. 2.091 mm, Noh et al., 2019), 상업 양식장에서 상품어 크기(600 g)까지 도달하는데 소요되는 사육기간은 24개월로서 붉바리의 36개월에 비해 크게 단축되었다. 이 연구에서 GGKG와 GGRG 자어의 전장이 GG와 차이가 없는 것은 성장이 빠른 대형어종인 대왕바리의 성장 관련 유전형질이 도입된 것으로 여겨진다.난 발생 중 기형은 교잡 수정란뿐 아니라 순종교배 수정란에서도 관찰되며, 일반적으로 10% 이하인 것으로 알려져 있다(Klumpp and von Westernhagen, 1995). 이 연구에서는 두 교잡 수정란의 배(embryo)와 부화자어에서 정상 발생과 다르게 미분화된 두부(undifferentiated head), 명확하지 않은 근절(hardly distinguished myomeres), 수포 형성(blister forma-tion), 부종(edema) 그리고 척추측만(scoliosis) 또는 척추후만(kyphosis)과 같은 만곡을 가진 기형이 관찰되었다(Fig. 3). 이 기형 유형들은 GG 수정란과 부화자어에서도 관찰되었으나, GGKG와 GGRG와 달리 두부는 완전하게 형성되었으며 근절은 뚜렷하였다. 난 발생 중 수포 형성은 넙치류 수정란에서도 관찰되었고(Cameron et al., 1992), 명확하지 않은 근절은 대왕자바리 수정란에서도 관찰되었다(Chen et al., 2018). 이러한 다양한 형태의 기형 중에서도 척추만곡은 유영 또는 섭식능력을 저해시켜 부화자어의 낮은 생존률을 야기한다고 알려져 있으므로(Huang et al., 2010), 종자 생산성을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 이 연구에서 부화자어의 기형률은 GGKG와 GGRG가 각

각 73.08%와 64.29% 그리고 GG가 75.00%로서(Table 1), 교잡 간 그리고 교잡과 순종교배 간 차이 없이 높았다. 이전 연구의 부화자어 기형률은 대왕붉바리가 3.82% (Noh et al., 2019)로서 GGRG 보다 낮았지만, 대왕자바리는 85-90% (Chen et al., 2018)로서 GGKG 보다 높았다. 이 연구와 이전 연구에서 부화자어의 기형률은 공통적으로 자바리를 사용한 교잡에서 높고, 붉바리를 사용한 교잡에서는 낮은 것으로 파악된다.이 연구를 통하여 대왕바리 암컷을 이용한 교잡이 처음으로 이루어졌으며, 자바리와 붉바리 수컷과의 교잡으로부터 난황흡수자어의 생산이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 그리고 두 교잡자어의 전장은 대왕바리 순종교배와 다르지 않았기 때문에 기존에 개발된 대왕자바리와 대왕붉바리 보다 빠른 성장이 기대된다. 따라서 이 두 교잡은 자어 생산효율 향상, 종자 및 육성어 생산기술 등 상업화 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

사 사

이 논문은 농림축산식품부, 해양수산부, 농업진흥청, 산림청의 재원으로 농림식품기술기획평가원 Golden Seed 프로젝트 사업(213-008-05-4-SB420)과 한국해양과학기술원 주요사업(PE99822)의 지원을 받아 작성되었습니다.

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