피조개 Scapharca broughtonii의 종묘 생산을 위한 3종 미세조류의 먹이효율

Abstract

조개류의 먹이생물로 주로 이용되고 있는 미세조류 5종에 대한 배양환경조건과 농업용 비료 배지의 적정 농도를 구명하고, 피조개 성숙과 유생 및 부착치패에 미치는 미세조류의 먹이효율과 부착치패의 중간양성시 생존율 향상을 위한 실험을 실시하였다.

1. 미세조류 5종의 대량배양을 위한 농업용 비료 배지의 효과 실험에 사용된 미세조류는 조개류 유생과 부착치패의 먹이생물로 주로 이용되고 있는 착편모조류 2종(Isochrysis galbana, Pavlova lutheri), 규조류 2종(Chaetoceros simplex, Phaeodactylum tricornutum)과 담녹조류 1종(Tetraselmis tetrathele) 등 5종을 선정하였으며, 배양환경은 수온(20, 25, 30, 35℃), 염분(20, 25, 30, 33 psu) 그리고 조도(3,000, 5,000, 7,000 lux)를 서로 달리하여 5종의 미세조류에 대한 성장을 조사하였다. I. galbana의 성장은 수온 20℃ 보다 25℃에서 빠른 성장을 나타내었으며, 수온 25℃일 때 일간 성장률은 염분 33 psu에서 0.413으로 가장 높았고, 20 psu에서 0.368로 가장 낮게 나타났다(P<0.05). 25 psu에서 일간 성장률은 0.383으로 30 psu 보다 낮게 나타났고, 20 psu 보다 높은 경향을 보였다(P<0.05). 이와 같은 수온과 염분에 따른 미세조류의 성장률은 종별로 다소 차이는 있으나 P. lutheri, T. tetrathele에서도 I. galbana의 성장과 유사한 경향을 나타내었다. 한편, C. simplex의 성장은 수온 25℃ 보다 30℃에서 빠른 성장을 나타내었으며, 수온 30℃에서 일간 성장률은 배양 10일째 염분 33 psu에서 0.428로 가장 높았고, 20 psu에서 0.389로 가장 낮게 나타났다(P<0.05). 또한 P. tricornutum의 성장은 수온 25℃ 보다 20℃에서 빠른 성장을 나타내었으며, 수온 20℃에서 일간 성장률은 배양 10일째 염분 33 psu에서 0.420으로 가장 높았고, 20 psu에서 0.363으로 가장 낮게 나타났다(P<0.05). 수온 30℃, 35℃에서는 배양 5일을 전후로 하여 모두 폐사하였다. 그리고 서로 다른 조도에서 배양한 5종의 미세조류의 성장은 5,000 lux의 조도 보다 7,000 lux의 조도에서 가장 빠른 성장을 나타내었다(P<0.05). 농업용 복합비료와 요소비료의 함량을 서로 달리한 비료 배지(FM, 0.5 FM, 0.25 FM)와 미량원소와 비타민을 첨가한 배지(0.25 FMM, 0.25 FMV)로 미세조류의 성장을 기존 배지와 비교하여 미세조류 대량배양시 조제가 용이하고 경제적이며 Conwy 배지 등 기존 배지에 버금갈 수 있는 농업용 비료 배지(0.25 FMM)의 배양효과를 확인하였다. 농업용 복합비료와 요소비료의 함량을 서로 달리한 비료 배지(FM, 0.5 FM, 0.25 FM)에 의한 I. galbana의 10일간에 걸친 성장률은 대조구인 Conwy 배지에서 0.396으로 가장 높게 나타내었으며(P<0.05), 비료 배지의 경우 0.25 FM 배지에서 0.368로 FM 배지와 0.5 FM 배지에 비해 높게 나타내었다(P<0.05). 이와 같은 배지에 따른 미세조류의 성장변화는 약간의 차이는 있으나 P. lutheri, C. simplex, P. tricornutum, T. tetrathele에서도 I. galbana의 성장과 유사한 경향을 나타내었다. 농업용 비료 배지에 의한 미세조류의 성장을 향상시키기 위하여 0.25 FM 비료 배지에 미량원소 첨가 배지(0.25 FMM)와 비타민 첨가 배지(0.25 FMV)로 배양한 I. galbana의 성장률은 Conwy 배지에서 0.393으로 높게 나타내었으나(P<0.05), f/2 배지와 미량원소 및 비타민을 첨가한 비료 배지(0.25 FMM, 0.25 FMV)와는 유의한 차이가 없었다. 또한 미세조류 배양 7일째 0.25 FMM 배지 함량을 서로 달리하여(75%, 50%, 25%) 중간 시비할 경우에 25% 중간 시비 실험구의 성장은 75% 중간 시비 실험구 보다 높게 나타나(P<0.05), 중간 시비의 효과를 확인할 수 있었다. 이와 같은 미세조류의 성장 변화는 다소의 차이는 있으나, P. lutheri, C. simplex, P. tricornutum, T. tetrathele에서도 I. galbana의 성장과 유사한 경향을 나타내었다. 농업용 비료에 미량원소가 첨가된 0.25 FMM 배지에 의한 5종의 미세조류를 10일간 배양한 결과, I. galbana와 P. lutheri의 성장은 0.25 FMM 배지 보다 Conwy 배지에서 다소 빠른 성장을 나타내었으나 유의한 차이는 없었다. 그러나 C. simplex, P. tricornutum 그리고 T. tetrathele의 성장은 Conwy 배지 보다 0.25 FMM 배지에서 빠른 성장을 나타내었다(P<0.05). 따라서 이상의 결과에서 미세조류를 산업현장에서 대량배양할 때 조제가 용이하고 경제적이며 f/2, Conwy 배지 등 기존의 배지에 버금갈 수 있는 배지는 농업용 비료에 미량원소가 첨가된 0.25 FMM 배지임을 확인할 수 있었다.

2. 미세조류 3종에 따른 피조개 어미의 성숙 미세조류 3종(I. galbana, P. tricornutum, T. tetrathele)을 먹이로 공급하며 미세조류 종류에 따른 피조개 어미의 비만도, 생식소 발달 및 성숙유도율을 조사하였다. 피조개 어미의 연체부지수는 어미사육 45일째에 미세조류 3종을 혼합한 혼합먹이공급구에서 67.58로 T. tetrathele 단일 먹이공급구 64.05 보다 유의하게 높게 나타났으며(P<0.05), 각부용적지수는 혼합먹이공급구와 T. tetrathele 간에 유의한 차이는 나타나지 않았다. 어미사육 45일 경과 후 암컷의 완숙기 출현율은 혼합공급구에서 87%로 가장 높았으며(P<0.05), T. tetrathele 단일공급구는 83%로 혼합공급구와 유의한 차이가 나타나지 않았다. 수컷의 완숙기 출현율은 혼합공급구에서 95%로 높게 나타내었고(P<0.05), T. tetrathele 단일공급구는 90%로 혼합공급구와 유의한 차이는 나타나지 않았다. 피조개 어미의 성숙유도율은 혼합공급구에서 65.6±1.2%로 다른 실험구에 비해 높았고(P<0.05), T. tetrathele 단일공급구는 61.1±2.4%로 I. galbana나 P. tricornutum 단일먹이를 공급한 것 보다 높았으나(P<0.05), 혼합공급구와 T. tetrathele 단일공급구와는 유의한 차이가 없었다. 따라서 피조개 어미의 성숙은 5월 초순에 어미를 수용하여 수온 20℃에서 T. tetrathele 단일먹이를 공급하거나 T. tetrathele를 포함한 3종을 혼합하여 먹이생물을 공급할 경우에 45일 경과 후 암․수 모두 완숙기에 이르러 어미관리에 의한 안정적인 채란이 가능하였다.

3. 미세조류 3종에 따른 피조개 유생과 부착치패의 성장 및 생존 I. galbana, P. lutheri 그리고 C. simplex 등 미세조류 3종을 먹이로 공급하며, 미세조류 종류에 따른 유생과 부착치패의 성장, 생존 등 생산성 향상을 위한 적정 먹이생물을 아미노산 및 지방산 조성과 연계하여 구명하였다. 서로 다른 미세조류 3종을 단일 또는 혼합하여 먹이로 공급한 피조개 유생의 성장은 사육 6일째(D형 유생 단계), 18일째 유생(각정기 단계), 사육 24일째 유생(부착기 유생 단계)의 성장은 혼합 공급구에서 가장 빠르게 나타내었고, 단일 공급구 중에서 C. simplex 공급구에서 가장 높은 성장을 보였다. 그리고 서로 다른 미세조류 3종을 단일 또는 혼합하여 먹이로 공급한 피조개 유생의 생존율은 사육 6일째(D형 유생 단계), 18일째 유생(각정기 단계), 24일째 유생(부착기 유생 단계)의 생존율은 혼합 공급구에서 가장 높게 나타내었고, 단일 공급구 중에서 C. simplex 공급구에서 가장 높은 생존율을 보였다. 피조개 유생 및 부착치패의 먹이로서 I. galbana, P. lutheri, C. simplex 등 3종을 단일 또는 동일비율로 혼합한 미세조류의 지방산 조성은 eicosapentaenoic acid (20:5n3, EPA) 함량이 C. simplex에서만 25.9±0.64%로 나타났고, 다불포화지방산(polyunsaturated fatty acids, PUFA)과 n–3 고도불포화지방산(highly unsaturated fatty acid, HUFA) 함량은 C. simplex에서 가장 높게 나타났다. 서로 다른 미세조류 3종을 단일 또는 혼합하여 먹이로 공급한 피조개 부착치패의 stearic acid (18:0) 함량은 C. simplex 공급구에서 13.5±1.97%로 가장 높게 나타났으며(P<0.05), 포화지방산 함량은 C. simplex 공급구에서 다른 실험구 보다 높은 경향을 나타내었다. Arachidonic acid (20:4n6, AA) 함량은 C. simplex 공급구에서 8.1±7.08%로 가장 높게 나타내었고, 불포화지방산 함량은 C. simplex 공급구에서 arachidonic acid의 함량이 다른 실험구에 비해 높았다.

4. 피조개 부착치패의 중간양성 피조개 부착치패의 중간양성 시 생존율을 향상시키기 위하여 보호망의 형태 및 유실 방지망의 종류에 따른 부착치패의 성장 및 생존을 조사하였다. 보호망의 형태별로 60일간 중간양성한 부착치패의 성장은 노출형에서 평균 각장 12.8±3.2 mm로 가장 빨랐으며(P<0.05), 통발형 12.2±3.5 mm, 원통형 11.9±3.8 mm, 직사각형 10.9±3.7 mm의 순으로 큰 차이를 나타내지 않았다. 생존율은 통발형에서 43.7%, 원통형 41.2%, 직사각형 31.6%로 보호망의 형태에 따라 통발형 및 원통형이 직사각형보다 높았으며, 노출형이 5.4%로 매우 낮았다(P<0.05). 유실 방지망 종류별로 163일간 중간양성한 부착치패의 성장은 차광막에서 평균 각장 13.9±3.1 mm로 가장 빨랐고(P<0.05), 여자망 12.9±3.0 mm, PE망이 11.8±3.1 mm 및 대조구에서 12.6±3.3 mm의 순으로 나타났으며, 생존율은 차광막에서 91.5%, PE망 90.1%, 여자망 88.5%로 유의한 차이가 없었다. 그러나 유실 방지망을 설치하지 않은 대조구에서의 생존율은 61.5%로 유실방지망을 설치한 실험구보다 낮았다(P<0.05). 따라서 피조개 부착치패의 중간양성은 통발형 및 원통형의 보호망과 유실 방지망을 병행하여 사용할 경우 치패의 높은 생존율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

Dietary Value of Three Microalgal Species for Seedling Production of the Ark Shell Scapharca broughtonii

Byeong Hee Min

Department of Fisheries Biology, Graduate School, Pukyong National University, Busan 608-737, Korea

Abstract

Microalgae were used as live food for larvae and spats of bivalve. Optimum culture conditions for microalgae and concentrations of the practical media composed of agricultural fertilizers for efficacious rearing of larvae and spats of the ark shell Scapharca broughtonii were investigated. In addition, growth and survival rates of S. broughtonii spat were compared when different shapes of protective nets and types of nets for preventing spat loss were applied in the intermediate culture. In order to investigate the live-food value of microalgae for bivalve larvae culture, growth rates of five microalgal species [Isochrysis galbana, Pavlova lutheri (Haptophyceae), Chaetoceros simplex, Phaeodactylum tricornutum (Bacillariophyceae), Tetraselmis tetrathele (Prasinophyceae)] were investigated in different environmental conditions. These include changes in temperatures (20, 25, 30 and 35℃), salinities (20, 25, 30 and 33 psu) and light intensities (3,000, 5,000 and 7,000 lux). Growth rate of I. galbana was faster at 25℃ than that of 20℃. The highest growth rate of I. galbana was observed at 33 psu (0.413) although that was not significantly different from that of at 30 psu (0.404). Similar temperature and salinity-dependent changes were also found in P. lutheri and T. tetrathele. Growth rate of C. simplex was faster at 30℃ than that of 25℃. The highest growth rate was observed at 33 psu (0.428) and the lowest at 20 psu (0.389) in 10 days of culture. P. tricornutum showed a faster growth rate at 20℃ than that of 25℃. In addition, growth rate of P. tricornutum at 20℃ was significantly higher at 33 psu (0.420) than that of at 20 psu (0.363) in 10 days of culture (P<0.05). Incubation of P. tricornutum at 30 and 35℃ resulted in cell death in 5 days of culture. Upon exposure to the light with different intensities, all five microalgal species showed a significantly faster growth rate at 7,000 lux than at 5,000 lux (P<0.05). Growth rates of microalgae were compared in media commonly used for mass culture. These include agricultural fertilizer media composed of different contents of agricultural compound, urea fertilizer (FM, 0.5 FM, 0.25 FM media), and mineral elements and vitamin (0.25 FMM and 0.25 FMV media). A practical medium (0.25 FMM) composed of agricultural fertilizer which is cheaper and easier to make up as compared to that of common medium (Conwy medium) was prepared for mass culture of microalgae. Growth rate of I. galbana was the fastest in Conwy medium (0.396) with different contents of agricultural compound and urea fertilizer (FM, 0.5 FM, 0.25 FM) in 10 days (P<0.05). Growth rate of I. galbana in 0.25 FM medium (0.368) was significantly higher than those of FM (0.294) and 0.5 FM (0.311) fertilizer media (P<0.05). Such a change in the growth rate in different media varies with microalgal species although a similar tendency in the growth of I. galbana, P. lutheri, C. simplex, P. tricornutum and T. tetrathele was observed. Growth rate of I. galbana in 0.25 FMM (0.25 FM+mineral element) and 0.25 FMV (0.25 FM+vitamin) media was significantly higher than that of Conwy medium (0.393) suggesting an improvement in growth of microalgae in agricultural fertilizer media (P<0.05). However, growth rate of I. galbana in f/2 medium (0.387) was not significantly different from those in 0.25 FMM (0.379) and 0.25 FMV (0.384) media. Furthermore, the growth rate of I. galbana cultured in 25% intermediate fertilization medium (0.136) was significantly (P<0.05) higher than that of I. galbana in 75% intermediate fertilization (0.086) upon 7 days culturing with different contents (75, 50 and 25%) of 0.25 FMM medium. A similar tendency in changes of growth rate in different media was observed in I. galbana, P. lutheri, C. simplex, P. tricornutum and T. tetrathele. A similar growth rates of I. galbana and P. lutheri was observed upon culturing in Conwy medium as well as in 0.25 FMM medium for 10 days. Meanwhile, growth rate of C. simplex, P. tricornutum and T. tetrathele in 0.25 FMM medium was significantly faster than that of Conwy medium (P<0.05). Therefore, 0.25 FMM (0.25 FM+mineral element) medium seemed to be the practical medium that was cheaper, more economical and easier to make up than Conwy medium for mass culture of microalgae. Factors affecting the development of gonad and rate of induced sexual maturation in S. broughtonii broodstock were investigated upon feeding with three microalgal species (I. galbana, P. tricornutum and T. tetrathele) between May 10 and June 26, 2007. At 45 rearing days, the highest frequency (87%) of ripe stage in S. broughtonii female was observed upon feeding with mixed diet although the results is not significantly different from that of female one fed on the single diet, T. tetrathele (83%). Frequency of ripe stage of S. broughtonii male fed on the mixed diet was 95% and fed on the single diet, T. tetrathele was 90%. The highest rate of induced sexual maturation in S. broughtonii broodstock was observed upon feeding with mixed diet (65.6%). The rate of induced sexual maturation of S. broughtonii broodstock fed on the single diet of T. tetrathele (61.1%) was significantly higher than that of S. broughtonii fed on the single diet of I. galbana or P. tricornutum (P<0.05). However, no significant difference in the rate of induced sexual maturation of S. broughtonii broodstock was observed upon feeding with either the single diet of T. tetrathele or the mixed diet. At 45 rearing days, frequency of the ripe stage of gonadal phases, the rate of induced sexual maturation and survival of S. broughtonii broodstock fed on either the mixed diet with three microalgal species or single diet of T. tetrathele were the highest. Growth and survival rates of larvae and spats of S. broughtonii fed on three microalgal species (I. galbana, P. lutheri and C. simplex) were investigated to determine whether the composition of amino and fatty acid in mircroalgal species improve the seedling production of S. broughtonii. The highest growth and survival rates of larvae (pediveliger stage) was observed upon feeding with the mixed diet (261.3±13.5 μm and 27.4±5.3%, respectively), at 24 rearing days. Growth (shell length) and survival rates of larvae fed on the single diet of C. simplex were significantly higher (240.5±15.4 μm and 14.5±2.3%), respectively, than those of larvae fed on the single diet of either I. galbana or P. lutheri (P<0.05). The highest growth (shell length) and survival rate of S. broughtonii spats fed on the mixed diet was observed (1,114.8±128.0 μm and 61.3±5.5%, respectively) was observed upon rearing for 30 days, followed by C. simplex, I. galbana and P. lutheri. The content of eicosapentaenoic acid (20:5n3, EPA) in C. simplex was 25.9±0.64% together with high contents of n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) and highly unsaturated fatty acid (HUFA). The highest amount (13.5±1.97%) of stearic acid (18:0) was observed in the spats fed on the single diet of C. simplex. Saturated fatty acid (SFA) content in the spat fed on the single diet of C. simplex was higher than those fed on other single or mixed diet. The highest content of arachidonic acid (20:4n6, AA) was found in the spat fed on the single diet of C. simplex (8.1±7.08%). To improve the survival rate of S. broughtonii spat in intermediate culture, different shapes of protective nets and types of nets for preventing spat loss were applied. Growth of S. broughtonii spat was observed at 60 days by using different forms of protective nets. These include the exposure form with an average shell length of 12.8±3.2 mm, which was the fastest, the fish pot form with 12.2±3.5 mm, the cylinder form with 11.9±3.8 mm and the rectangular form with 10.9±3.7 mm, respectively. However, the result did not show any marked difference among each other. Regarding the survival rate of the spat, the fish pot form resulted in the highest survival (43.7%) and the lowest for the exposure form (5.4%). Survival rates of the spat for the cylinder and rectangular forms were 41.2 and 31.6%, respectively. In the intermediate culture by using different forms of nets for preventing spat loss, the highest growth of spat was observed in a blackout curtain with average shell length of 13.9±3.1 mm followed by a balsam pear net with 12.9±3.0 mm, polyethylene net with 11.8±3.1 mm and the control with 12.6±3.3 mm, which was not installed by preventive nets of spat loss for 163 days. The survival rate of spat was 91.5% in a blackout curtain, 90.1% in a polyethylene net, 88.5% in a balsam pear net and 61.5% in a control group, respectively. Therefore, we expect that survival rate of spat could be highly improved in intermediate culture carried out in fish pot form and cylinder form of protective and preventive nets of spat loss.