Physiological characteristics of the novel hybrid groupers

Abstract

바리과 어류는 고부가가치 어종으로 우리나라에는 붉바리(Epinephelus akaara)와 자바리(E. bruneus)가 주요 양식어종으로 자리매김하고 있다. 이 두 어종은 우리나라 소비자들에게 선호도가 높은 고급어종이지만 성장속도가 느려서 상품어 크기(각각 500 g과 1 kg)까지 3년이 걸린다. 이를 4개월 만에 1 kg, 1년이면 3 kg에 도달하는 대형어종인 대왕바리(E. lanceolatus)와 교잡을 통해 극복하고자 하였다. 종간교잡을 통해 대왕바리가 가진 빠른 성장속도라는 유용한 형질이 잡종강세를 통해 교잡자손에서 발현되기를 기대하였다. 안정적인 수정란 생산이 가능한 붉바리와 자바리를 암컷으로, 대왕바리를 수컷으로 사용하여 교잡을 시도하였고, 새로운 교잡종인 붉바리 ♀×대왕바리 ♂(대왕붉바리)와 자바리 ♀×대왕바리 ♂(대왕자바리)를 생산하였다. 교잡종의 상업적 활용을 위해 부화력, 성장, 그리고 생식특성에 관한 연구를 실시하였다. 부화력을 알기 위해 수정률, 부화율, 초기 생존율 그리고 기형률을 조사하였고, 일간성장률과 증체율, 사료전환효율을 통해 성장특성을 파악하였다. 이때, 부화력과 성장이 우수한 적수온을 함께 조사하였다. 바리과 어류는 암컷에서 수컷으로 성전환이 일어나는 자선성숙형 특성을 가지고 있기 때문에 이에 대한 정보는 안정적인 수정란 생산과 정자 확보를 위한 토대가 된다. 따라서, 교잡종의 성전환 특성을 혈중 성호르몬(테스토스테론과 에스트라디올-17β, 11-케토테스토스테론) 분석을 통해 조사하고자 하였다. 대왕붉바리 수정란은 25℃에서 모계어종인 붉바리와 유의한 차이가 없었고, 높은 수정률(평균 95.90±1.15%)과 부화율(평균 76.22±4.30%), 낮은 기형률(평균 3.36±1.27%)을 보였다. 난황흡수를 마친 대왕붉바리 자어 전장은 평균 2.316±0.094 mm로 붉바리 보다 유의하게 길었다(p<0.05). 이것은 부계어종인 대왕바리의 형질이 발현되었기 때문으로 보이며, 향후 대왕붉바리의 성장속도가 붉바리 보다 빠를 수 있다는 가능성으로 해석될 수 있다. 대왕자바리 수정란은 21℃에서 모계어종인 자바리 보다 낮은 수정률(평균 71.50%)과 부화율(평균 25.30%), 높은 기형률(평균 59.80%)을 보였다. 하지만 다른 수온과 비교하였을 때, 대왕자바리 수정란은 21℃에서 부화력이 좋은 편이었다. 모든 수온구에서 대체로 낮은 부화율과 높은 기형률은 대왕자바리 수정란의 특성인 것으로 추측된다. 교잡종 치어의 성장특성과 적수온을 조사하기 위해 8주간 19, 23, 27, 그리고 31℃에서 사육하였고, 성장지표인 일간성장률과 증체율, 사료전환효율을 계산하였다. 일간성장률과 증체율이 가장 높은 수온과 사료전환효율이 가장 낮은 수온을 조사하기 위해 다항식 회귀분석을 이용하였다. 대왕붉바리 치어(평균 체장 7.62±0.03 cm, 평균 체중 12.58±0.14 g)를 붉바리 치어(평균 체장 6.62±0.03 cm, 평균 체중 7.89±0.09 g)와 비교하였을 때, 일간성장률과 증체율은 대왕붉바리가 31℃에서 3.41±0.03%/일과 469.45±8.67%, 그리고 27℃에서 2.79±0.05%/일과 315.18±11.21%로 붉바리 보다 유의하게 높았다(p<0.05). 비만도는 대왕붉바리가 23과 31℃에서 각각 2.91±0.01과 2.88±0.03로 동일한 수온구의 붉바리 보다 유의하게 높았다(p<0.05). 사료전환효율은 대왕붉바리가 19℃에서 1.64±0.04, 23℃에서 1.64±0.02, 31℃에서 1.20±0.03로 붉바리 보다 유의하게 낮았다(p<0.05). 대왕붉바리의 일간성장률과 증체율은 31℃에서 가장 높았고, 이 수온은 붉바리의 일간성장률과 증체율이 가장 높은 27.5℃ 보다 높았다. 대왕붉바리의 사료전환효율은 31℃에서 가장 낮았고, 이 수온은 붉바리의 사료전환효율이 가장 낮은 26.5℃ 보다 높았다. 이를 바탕으로 대왕붉바리 치어의 성장에 적절한 수온은 붉바리 보다 높은 31℃라고 판단할 수 있었다. 대왕자바리 치어(평균 체장 10.82±0.03 cm, 평균 체중 33.58±0.16 g)를 자바리 치어(평균 체장 8.72±0.02 cm, 평균 체중 15.36±0.10 g)와 비교하였을 때, 일간성장률과 증체율은 대왕자바리가 31℃에서 2.70±0.01%/일과 340.41±3.08%, 27℃에서 2.29±0.02%/일과 252.32±4.25%, 그리고 23℃에서 1.54±0.01%/일과 133.02±1.47%로 자바리 보다 유의하게 높았다(p<0.05). 비만도는 대왕자바리와 자바리 간 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 사료전환효율은 대왕자바리가 23℃에서 1.44±0.02로 자바리보다 유의하게 낮았다(p<0.05). 대왕자바리와 자바리의 일간성장률과 증체율이 가장 높은 수온은 31℃였고, 사료전환효율이 가장 낮은 수온도 동일하게 31℃였다. 따라서, 대왕자바리의 성장에 적절한 수온은 자바리와 유사한 31℃로 추정된다. 대왕붉바리와 대왕자바리는 각각 1년 3개월과 10개월만에 상품어 크기에 도달하였다. 대왕붉바리와 대왕자바리의 성장속도가 각각 붉바리와 자바리 보다 2.4배와 3.6배 빨라졌는데, 이것은 대왕바리의 빠른 성장특성이 교잡자손에서 발현되었기 때문인 것으로 보인다. 대왕붉바리의 체장과 체중 관계식 기울기는 3.1035로 대왕자바리 보다 유의하게 컸다(p<0.001). 이 체장과 체중 간 특성은 교잡의 암컷으로 사용된 어종에 의한 차이로 보인다. 붉바리는 일정한 크기에 도달하면 암컷에서 수컷으로 성전환이 일어나고, 이때 11-케토테스토스테론이 관여한다고 알려져 있다. 62개월령 대왕붉바리는 평균 체장 39.35±0.61 cm로 붉바리의 성전환이 일어나는 시기의 크기와 유사하였다. 이 시기, 대왕붉바리의 혈중 11-케토테스토스테론 농도는 24마리 중 15마리에서 평균 104.96 pg/ml을 초과하였고, 9마리에서 평균 52.85±5.91 pg/ml로 측정되었다. 대왕붉바리의 혈중 에스트라디올-17β 농도는 평균 35.39±7.42 pg/ml로 11-케토테스토스테론 농도의 0.34배 미만이자 0.67배였다. 이것은 성전환이 종료되는 시기와 수컷에서 나타나는 혈중 성호르몬 변화와 유사하며, 62개월령 대왕붉바리의 일부 개체에서 성전환이 일어나고 있다고 추측할 수 있었다. 대왕붉바리의 성전환 특성은 교잡의 암컷으로 사용된 붉바리의 영향을 받은 것으로 보이지만 정확한 판단을 위해 추가적인 연구가 필요하다. 동일한 시기, 대왕자바리는 아직 자바리의 성전환 크기에 도달하지 않았기 때문에 성전환 특성에 대한 부모어종의 영향을 추측할 수 없었다. 교잡종과 부모어종 간 체형 유사성은 어체의 주요 지점 간 거리를 이용하여 조사할 수 있었고, 이를 통해 교잡종 고유의 체형특성을 밝힐 수 있다. 유클리드 거리를 계산하여 교잡종과 부모어종 간의 거리를 구하였고, 주성분 분석을 통해 교잡종과 부모어종 간 체형을 비교하였다. 대왕붉바리(평균 체장 35.43±0.62 cm, 평균 체중 1.54±0.08 kg)와 대왕자바리(평균 체장 53.70±0.64 cm, 평균 체중 4.99±0.17 kg) 체형을 각각의 부모어종에 해당하는 붉바리(평균 체장 32.99±0.50 cm, 평균 체중 1.01±0.05 kg), 자바리(평균 체장 33.94±1.93 cm, 평균 체중 0.91±0.08 kg), 그리고 대왕바리(평균 체장 46.19±0.45 cm, 평균 체중 3.45±0.05 kg)와 비교하였다. 대왕붉바리는 교잡의 암컷으로 사용된 붉바리의 체형에 더 가까웠고, 교잡종 고유의 형태를 바탕으로 부모어종의 체형특성이 발현되는 모습을 보였다. 반면에 대왕자바리는 교잡의 수컷으로 사용된 대왕바리의 체형에 더 가까웠지만 일부 개체에서는 자바리의 체형이 더 강하게 발현되었다. 즉, 대왕자바리는 고유의 체형을 가지기 보다는 두 부모어종 중 한 종의 체형을 더욱 닮은 형태를 보였고, 체형 편차가 대왕붉바리 보다 크다고 해석할 수 있었다. 두 교잡종은 공통적으로 두부를 가로지르는 대각선 거리(2×10)와 수직 거리(4×10, 4×11, 11×13)에서 부모어종과 차이점을 보였지만, 전반적으로 상품성이 뛰어난 부모어종의 체형을 물려받아 상업적으로 유리할 것으로 보인다. 대왕붉바리의 성장속도는 붉바리 보다 빨라졌지만, 대왕자바리만큼 빠르지 않았기 때문에 대왕붉바리의 성장속도를 더욱 향상시키기 위해 대왕붉바리 치어(평균 체장 21.78±0.10 cm, 평균 체중 185.06±2.56 g)를 대상으로 프리바이오틱스(만난올리고당)와 프로바이오틱스 3종(Latobacillus plantarum과 Bacillus subtilis, B. licheniformis), 신바이오틱스(프리바이오틱스와 프로바이오틱스 3종)를 활용하는 방법을 적용하였다. 프리바이오틱스와 신바이오틱스는 대왕붉바리의 일간성장률과 증체율을 각각 0.94±0.04%/일과 31.46±1.49%, 그리고 1.03±0.06%/일과 34.46±2.32%로 대조구에 비해 유의하게 향상시켰다(p<0.05). 피부 점막에서는 B. licheniformis와 신바이오틱스가 Vibrio harveyi에 대한 미감염 지표인 Rubritalea를 풍부하게 하였고, 독성을 가질 것이라고 추측되는 Catenococcus thiocyli를 우점하지 못하게 함으로써 건강한 피부장벽 형성에 기여하는 것으로 보였다. 아가미 점막에서는 신바이오틱스가 항균과 세균 용해에 관여하는 Pseudoalteromonas를 풍부하게 하였다. 장 점막에서는 프리바이오틱스와 프로바이오틱스 3종이 비타민 B12를 합성하고 장 내벽을 튼튼하게 하는 것으로 알려져 있는 Cetobacterium을 풍부하게 하였다. B. subtilis와 B. licheniformis는 직접적으로 우점하여 대조구에 비해 소화와 흡수를 돕는 장 융모의 표면적을 유의하게 넓어지게 하였고, 적은 점액분비로도 장 점막을 건강하게 유지하였다(p<0.05). 결과적으로 신바이오틱스의 이용이 대왕붉바리 치어의 빠른 성장과 점막장벽의 유용미생물 조성 및 병원균 방어에 우수한 것으로 나타났다. 이 연구에서는 붉바리와 자바리의 생산성 향상을 위해 대왕바리 수컷과 교잡을 시도하였고, 새로운 교잡종인 대왕붉바리와 대왕자바리를 생산하였다. 교잡의 목적형질인 대왕바리의 빠른 성장특성과 부모어종의 상품성이 뛰어난 체형특성이 잡종강세를 통해 발현되었고, 대왕붉바리와 대왕자바리가 상업적으로 유리한 종이라는 사실이 증명되었다. 따라서, 이 두 교잡종은 산업적 규모의 양식에 기여할 수 있을 것으로 보인다.