KR20210022981A - 해마 양식용 바이오플락 조성물 및 그 양식 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Pseudoalteromonas undina, Shewanella marinintestina, Fulvivirga imtechensis, Simkania negevensis 및 Pseudoruegeria aquimaris를 유효성분으로 포함하는 해마 양식용 바이오플락 조성물 및 해마 양식장 내의 양식 수 내에 상기 바이오 플락 조성물을 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해마 양식 방법에 관한 것이다. 본 발명을 통하여 해마 양식의 생산성 등을 증대할 수 있다.
Description
본 발명은 해마 양식용 바이오플락 조성물 및 그 양식 방법에 관한 것이다.
오래전부터 해마(sea horse)는 어류로 보기에는 독특한 체형과 수컷이 난태생인 자어를 출산하는 등의 특이한 생활사로 사람들의 관심이 되어 왔다.
해마는 해룡(seadragon), 실고기(pipefish)와 더불어 실고기과(Syngnathidae)에 속하는 경골어류로서, 세계적으로 36종이 서식하는 것으로 알려져 있다. 우리나라에는 복해마(Hippocampus kuda), 가시해마(H hiatrix), 왕관해마(H coronatus), 산호해마(H mohnikei)와 점해마(Htrimaculatus) 등 5종이 알려져 있으며, 잘피나 모자반 등 해초와 해조군락에서 서식하고 있다.
해마는 기질에 몸을 고정할 수 있는 꼬리를 가지고 있으며, 머리는 몸통과 직각을 이루고 있다. 수영할 때는 몸을 꼿꼿이 세우고 유영을 하며, 눈은 독자적으로 움직이며 회전할 수 있어 모든 방향을 고개를 돌리지 않은 채 볼 수 있다. 몸의 외부는 비늘이 없고 암컷 해마는 몸 전체를 체륜과 같은 뼈고리(bony rings)들로 되어 있는 갑옷으로 완전히 감싸져 있는 반면, 수컷 해마는 배의 아랫부분인 보육낭 주변은 싸여 있지 않다. 또한 단단한 뼈갑옷(bony armour)은 천적으로부터 해마를 보호해 주는 역할을 한다.
해마는 일생을 일부일처제로 살며 수컷이 새끼를 낳는 특이한 방식으로 번식한다. 번식기가 되면 암컷과 수컷이 서로 배를 정면으로 붙여 교미하고, 이때 암컷은 수컷의 배에 있는 주머니(보육낭) 속에 알을 낳는다. 이때부터 수컷은 수정란을 돌보고 부화시킬 뿐 아니라, 태어난 새끼가 어느 정도 자라 독립할 때까지 뱃속에서 키운다. 수컷의 배가 점점 불러오고, 새끼 해마가 1 cm 정도까지 자라면 수컷은 이미 성체의 모양을 지닌 새끼 해마를 몸에서 내보낸다.
해마는 그 독특하면서도 아름다운 외관과 느리지만 우아한 움직임으로 세계 관상어 시장에서 각광을 받고 있으며, 중국에서는 전통적으로 천식에서 발기부전에 이르기까지 다양하게 약재로 사용되어 왔다. 우리나라의 동의보감에서도 해마는 간과 신장에 작용하여 양기를 보호하고 혈액순환을 촉진한다고 하였으며, 신장의 양기가 허약하여 생기는 발기불능, 야뇨증, 고환이 위축되는 증상, 임산부가 난산으로 힘들 때, 노인과 허약자의 정신쇠약과 복통으로 치료한다고 기록하고 있다.
특히 중국 약재시장에서 해마 소비량은 연간 2억 5천 마리에 달하며, 그 가격도 1 kg에 200만원에서 높게는 1000만원을 호가하는 고급약재로 이용되고 있다. 이렇게 중국에서 소비되는 해마는 대부분 자연산으로, 동남아 등지에서 자연 채취하여 조달하여 왔다.
그러나 2004년, '멸종위기에 처한 야생 동,식물 종의 국제 거래에 관한 협약(Convention on International Trade in Endangered Species of wild fauna and flora; CITES)'은 해마를 멸종 위기종으로 지정하여 자연 상태에서의 불법포획을 금지하였고, 동남아 등지에서도 자국의 수산자원 보존을 위하여 어업금지령을 선포하고 있는 실정이다. 자연 상태에서는 낮은 번식률과 느린 유영으로 쉽게 포획되는 해마는 그 시장이 커지면서 그 동안 무차별적으로 남획되어, 실제로 필리핀 등의 일부 동남아 지역의 해마 개체군은 70% 이상 감소된 상태로 알려졌다.
그런데, CITES에서는 자연산에 대해서만 규제하기 때문에 양식시설에서 생산된 양식 해마는 그 규제 대상에서 제외되어 국제 무역의 대상생물로 이용 가능하다. 그러나 해마는 환경에 민감하여 작은 환경변화에도 쉽게 대량 폐사를 일으키는 폐사율이 매우 높은 종으로 양식이 어려운 어종으로 손꼽혀 왔다.
현재 해마를 양식하고 있는 나라는 우리나라를 포함해 중국과 호주 등 16 개국 뿐이다. 1957년 중국의 광동성에서 처음 인공번식이 진행된 이래, 해마 인공번식에 관한 연구가 진행되어 왔으나 상업적 규모의 양식은 1990년대에 호주, 뉴질랜드 및 미국에서 시작되었다. 특히, 2000년 이후 호주가 big-belly seahorse(H abdominalis)를 대상으로 해마 대량 양식을 진행하면서 호주와 뉴질랜드에 소재하는 9개 업체가 매달 17만 마리를 출하할 수 있는 양식 시스템을 갖추고 세계 관상어 시장과 홍콩의 약재시장에 진출해 있다. 또한 해마 최대 소비국인 중국에서도 해마의 양식과 보존, 관리에 관한 워크숍이 활발하게 이루어지며, 세계 해마 양식 전쟁에 뛰어 들고 있다.
한편, 근래에는 내륙에서 미생물을 이용한 하우스양식에 대한 관심이 높아지고 있는데, 실내 하우스 양식, 일명 바이오플락(Biofloc) 양식이 그 해결책으로 대두 되고 있다.
바이오플락 양식이란, 종속 영양세균 (heterotrophic bacteria, 타급영양세균, 타가영양균)과 수산물을 함께 양식하여 종속 영양세균이 수조 물속의 유기부산물(질소를 포함한)을 조류(algae, 물에 사는 하등식물)보다 10~100배 빨리 분해하여 물을 정화시킴으로서 종속 영양세균에 분해된 유기부산물은 다시 단백질 먹이가 되어 물 교환 및 수처리 등의 여과 과정이 필요 없는 양식방법을 말한다. 이러한 바이오플락 양식 기술은 바닷물을 교환하지 않으므로 바닷물을 통하여 유입되는 질병원의 전염을 차단 가능하고, 양식밀도를 높임으로써 양식 생산성을 높일 수 있고, 해마의 플락 재섭취를 통하여 사료효율을 높일 수 있으며, 독립된 공간에서 양식함으로 사료의 손실이 적어 경제적이다. 또한, 미생물을 이용한 양식기술이므로 항생제 등 다른 화학제품의 사용이 필요 없어 식품 안전성이 담보된 친환경기술이다.
이와 같은 바이오플락 양식은 양식수 교환 없이 독립된 공간에서 사육하므로 수질오염에 따른 수산물의 폐사가 우려된다는 문제점이 있다. 따라서 바이오플락 양식에 있어서는 자체적인 정화능력을 갖는 환경을 만들어 주는 것이 핵심이다. 바이오플락 양식의 장점에도 불구하고 민간양식에 많이 공급되지 않는 원인은 아직 자체적으로 수질을 개선하는 미생물과 그 이용방법이 확립되지 못하기 때문이다.
종래 미생물을 이용한 바이오플락 양식 기술은 1990년대 이스라엘에서 틸라피아 양식에 처음 시도되었다.
그러나 바이오플락을 이용한 민간양식에서는 미생물 종류와 증식상태 등이 부적절하여 효과적으로 암모니아와 아질산염을 제거하지 못하거나 사료첨가량과 투여시기, 탄소와 질소 비율 조절 등 관리 부족으로 인하여 양식에 실패하는 경우도 많아 정착되지 못하고 있는 실정이다. 바이오플락 양식기술은 독립되고 밀폐된 공간에서 수산물을 양식하므로 첨가된 사료의 부패, 수산물의 배설물에서 생성되는 암모니아와 아질산염이 많이 생성되는데 이런 물질은 수산물에 독소로 작용하여 폐사의 원인이 된다.
따라서 바이오플락 양식이 성공하기 위해서는 유용 미생물이 양식장에서 증식하면서 첨가된 사료의 부패, 해마의 배설물에서 생성되는 암모니아와 아질산염을 효과적으로 제거하고 이들 미생물을 수산물이 섭취하여 영양분으로 사용함으로써 수산물의 증체량과 면역력을 향상시켜 생산성을 높이는 것이 바이오플락 양식기술의 핵심이다.
종래 수산양식에서 미생물의 이용은 식물먹이생물 (Fukami et al, 1997; Rico et al, 1998), Rotifer (Gatesoupe, 1991; Douillet, 2000), Artemia (Verschuere et al, 1999), 어류 (Beveridge et al, 1989; Skjermo and Vadstein, 1999), 패류 (Riquelme et al, 1997; Gibson et al, 1998) 및 새우류 (Rengpipat et al, 1998; Rengpipat et al, 2000; Shariff et al, 2001) 등 수산양식 의 거 의 모든 분야에 걸쳐 사용 효과가 보고되어 있다.
그러나 국내 양식 현장에서는 다양한 종류의 미생물이 혼합되어있는 미생물제를 사용하고 있어 미생물의 관리가 어렵고 문제 발생시 원인 파악이 되지 않는다. 이러한 과학적 근거가 부족하고, 체계적인 관리가 되지 않아 재현성있게 양식이 되지 않고, 실패하는 경우가 빈번하여 정착되지 못하고 있는 실정이다.
[선행 특허 문헌]
대한민국 특허공개번호 제10-2018-0066770호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 해마 양식에 필요한 바이오플락 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 Pseudoalteromonas undina, Shewanella marinintestina, Fulvivirga imtechensis, Simkania negevensis 및 Pseudoruegeria aquimaris를 유효성분으로 포함하는 해마 양식용 바이오플락 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 해마는 빅 벨리 종인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 바이오플락 조성물은 비타민 C, 규산염, 실리카겔, 트레할로스,글리세롤, 프락토올리고당, 베타인, 프롤린, 덱스트란, 말토스, 수크로스 및 만니톨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 안정제를 더 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
또 본 발명은 해마 양식장 내의 양식 수 내에 제1항의 바이오 플락 조성물을 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해마 양식 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 양식 조건은 수온은 18~20℃, 염분도는 30~35ppt, pH는 6.5~8.0의 범위 내에서 수행하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바이오플락 조성물을 통하여 해마 양식에서 생산성을 증가시킬 수 있었다.
도 1은 해마 수조 산호사 위의 물로부터 얻은 샘플내의 미생물 분석 결과를 나타낸 표이고, 표의 맨 우측의 수가 빈도수이다.
이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재한 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.
바이오플럭 해마의 양식 환경조성을 위해서는 해마뿐만 아니라 바이오플럭 조성 미생물의 생육환경을 고려해야 하며, 다음과 같은 수온, 염분도, 용존산소, pH, 조도(빛 환경)을 유지하였다.
1. 수온
- 수온변화는 해마의 성장과 생존율에 중요한 요소이다.
- 빅 밸리종 해마의 사육 수온은 18~20℃를 유지하였다.
- 해마의 번식을 위해서는 적정온도 범위 내에서 낮은 온도로 변화시켜 번식을 위한 어미의 성적 활력을 증대시킬 수 있었다.
2. 염분도
- 성체의 생육을 위한 적정 염분도는 30~35ppt를 유지하였다.
- 성체는 적정염분도 보다 낮은 10ppt에서도 생존 가능하나, 치어는 18ppt 이하에서의 생육은 극히 불량하였다.
3. 용존산소
- 해마의 활동량에 비해 산소요구량이 많으며, 용존산소는 최소 4㎖/L 이상을 유지하였다.
- 특히, 부화기의 용존산소는 최소량 이상을 충분히 유지하였다.
4. 양식 수의 pH
- 양식 수의 pH 환경은 6.5~8.0의 범위를 유지하였다.
5. 조도(빛 환경)
- 해마양식장은 주간 및 야간의 조도 구분이 필요하였다.
- 주간 조도는 1,000~3,000Lux의 범위를 유지하며, 야간 조도는 빛이 없는 환경을 유지하였다.
- 주간 조도가 너무 낮은 환경이 유지될 경우 해마의 시력을 저하시키는 요인이 되었다.
바이오플락 해마양식을 위한 먹이는 생먹이를 급여하였다. 생 먹이 공급이 어려울 경우 생 먹이를 급속 냉동한 것을 해동시켜 급여하였다. 생 먹이는 소형갑각류, 갑각류의 유생을 급여하였다.
해마 생육단계에 적합한 먹이를 변화시켜야 정상적인 초기생육을 유지할 수 있었다. 생 먹이의 급여는 해마 성장 속도를 증대시키는데 크게 기여하였으며, 생육단계와 성장속도조절 필요에 따라 생 먹이에 영양을 강화시켜 급여하는 과정이 필요하다.
바이오플럭 해마의 인공양식 환경조성을 위한 미생물 종(種) 확보를 위해서, 상기 기재한 해마양식에 필요한 적정 환경을 조성하였고, 자연생태계와 유사한 해마 서식환경을 조성하였다. 이를 위한 소재로, 맹그로브 나무와 뿌리, 산호, 수초 등을 인위적으로 조성하고 해마 중심의 어류생태계를 유지하며, 해마 생육 범위를 유지한 다양한 변화(수온, 염분도, 용존산소, pH 등)를 통하여 다양한 미생물 조성 환경을 유지하였다.
이 같은 조건에서 6개월을 유지한 후 해마양식 수조의 산호사 위의 양식수 50ml와 상부 거품 내에 존재하는 양식수 50ml를 채취하였고, 이 샘플을 마크로젠에 의뢰하여 NGS (Next Generation Sequencing) 방법을 활용하여 미생물 분포를 확인하였다.
일루미나 NGS 워크플로우는 4가지 기본 단계를 포함한다.
1) 샘플 제조
라이브러리 구축을 위해서, DNA/RNA를 샘플로부터 추출하였다. 컬리티 컨트롤을 수행한 후 샘플을 라이브러리 구축을 진행하였다.
2) 라이브러리 구축
시퀀싱 라이브러리는 DNA 또는 cDNA 샘플의 랜덤 절편화와 5' 및 3' 어뎁터 라이게이션으로 제조하였다. 또는 'tagmentation'은 라이브러리 제조 과정의 효율성을 크게 증가시키는 단일 단계로 절편화와 라이게이션 반응을 결합하였다. 어뎁터-라이게이션된 절편을 PCR증폭하고 젤로 정제하였다.
3)시퀀싱
클러스터 생성을 위해서, 상기 라이브러리를 라이브러리 어뎁터에 상보적인 표면 결합된 올리고의 lawn 상에 캡쳐된 절편들이 있는 플로우 쎌에 로딩하였다. 다음 각 절편을 브리지 증폭을 통하여 클론 클러스터로 증폭하였다. 클러스터 생성이 완성된 때, 그 주형들을 시퀀싱 준비하였다.
일루미나 SBS 기술은 DNA 주형 가닥으로 삽입되는 단일 염기들을 검출하는 가역적인 터미네이터 기반 방법을 이용한다. 각 시컨싱 사이클 동안 모두 4 가역적인 터미네이터 결합된 dNTP가 존재하므로 다른 기술과 비교하여 에러율을 크게 감소시키고. 그 결과는 매우 정확한 염기 염기 시컨싱이다.
4) Raw data
시퀀싱 데이터를 분석을 위해서 raw data로 변환하였다.
일루미나 시컨서는 RTA(Real Time Analysis)인 인터그레이트된 1차 분석 소프트웨어를 통한 염기 콜링과 시스템 조절을 위한 시컨싱 조절 소프트웨어를 이용하여 raw 이미지를 생성하였다. BCL(Base Calls) 바이너리는 일루미나 패키지 bcl2fastq를 이용하여 FASTQ로 변환하였다.
생성된 데이터의 요약
1) raw data 통계
전체 염기, reads, GC (%), Q20 (%), and Q30 (%)를 두 샘플로부터 계산하였다. 예를 들어 A에서는 605,404 reads가 생성되었고, 전체 리드 염기는 182.2M bp이었고. The GC content(%)는 53.96%이었고, Q30는 82.56%이었다.
표 1은 Raw data Stats이다.
상기 표에서 Q20(%) : 20 이상의 phred quality 스코어를 가지는 염기의 비율
· Q30(%) : 30 이상의 phred quality 스코어를 가지는 염기의 비율
Claims (5)
- Pseudoalteromonas undina, Shewanella marinintestina, Fulvivirga imtechensis, Simkania negevensis 및 Pseudoruegeria aquimaris를 유효성분으로 포함하는 해마 양식용 바이오플락 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 해마는 빅 벨리 종인 것을 특징으로 하는 바이오 플락 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 바이오플락 조성물은 비타민 C, 규산염, 실리카겔, 트레할로스,글리세롤, 프락토올리고당, 베타인, 프롤린, 덱스트란, 말토스, 수크로스 및 만니톨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 플락 조성물.
- 해마 양식장 내의 양식 수 내에 제1항의 바이오 플락 조성물을 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해마 양식 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 양식 조건은 수온은 18~20℃, 염분도는 30~35ppt, pH는 6.5~8.0의 범위 내에서 수행하는 것을 특징으로 하는 해마 양식 방법.
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|---|---|---|---|---|
| CN114424803A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-05-03 | 中国海洋大学三亚海洋研究院 | 一种单环刺螠幼虫附着变态的诱导剂及其制备方法和应用 |
| KR20230091552A (ko) | 2021-12-16 | 2023-06-23 | 국립해양생물자원관 | 지아잔틴을 포함하는 펄비비르가 tsd2061 균주 및 이를 이용한 지아잔틴 생산 방법 |
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2019
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| CN114424803A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-05-03 | 中国海洋大学三亚海洋研究院 | 一种单环刺螠幼虫附着变态的诱导剂及其制备方法和应用 |
| CN114424803B (zh) * | 2022-02-08 | 2023-11-10 | 中国海洋大学三亚海洋研究院 | 一种单环刺螠幼虫附着变态的诱导剂及其制备方法和应用 |
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