실제를 통한 아테미아 부화 과정에 선택된 비생물적 요인이 미치는 영향

Dec 19, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6370(2023) 이 기사 인용

735 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

양식업에 널리 사용되는 갑각류인 아르테미아에 대한 비생물학적 영향과 생태독성학에 대한 현재 연구는 종점 분석(예: 부화율, 생존)에 초점을 맞추는 경우가 많습니다. 여기에서는 미세 유체 플랫폼에서 장기간에 걸쳐 산소 소비량을 실시간으로 측정하여 기계적 이해를 얻을 수 있음을 보여줍니다. 이 플랫폼을 통해 미세 환경을 높은 수준으로 제어하고 형태학적 변화를 직접 관찰할 수 있습니다. 이를 입증하기 위해 기후 변화로 인해 위협을 받는 중요한 비생물적 매개변수를 나타내기 위해 온도와 염도가 선택되었습니다. 아르테미아의 부화 과정은 수화, 분화, 출현, 부화의 4가지 단계로 구성됩니다. 서로 다른 온도(20, 35, 30°C)와 염도(0, 25, 50, 75ppt)는 부화 단계 기간, 대사율 및 부화율을 크게 변화시키는 것으로 나타났습니다. 특히, 휴면 아르테미아 포낭의 대사 재개는 더 높은 온도와 적당한 염도에서 크게 향상되었지만, 이 재개에 필요한 시간은 더 높은 온도에만 의존했습니다. 부화 가능성은 부화의 분화 단계 기간과 반비례 관계가 있으며, 이는 낮은 온도와 염도에서 더 오래 지속됩니다. 신진대사와 그에 상응하는 물리적 변화를 조사하는 현재의 접근 방식은 다른 수생 종, 심지어 대사율이 낮은 종의 부화 과정을 연구하는 데 사용될 수 있습니다.

인위적 활동으로 인한 온실가스 농도 증가는 지구 기후를 변화시키고 있으며, 즉각적인 결과 중 하나는 주변 온도의 상승입니다1,2,3. 방열판 역할을 하는 전 세계 해양은 이 열의 대부분을 흡수합니다4,5. 열 함량 증가와 빙하 융해로 인한 해양의 열팽창은 해양 부피의 증가를 가져오며, 이는 해수의 염도에 직접적인 영향을 미치며6,7 이는 전 세계 물 순환의 변화로 인해 더욱 악화됩니다8,9 . 이러한 매개변수의 변화가 번식과 건강에 미치는 영향은 다양한 수생종의 풍부함과 분포에 영향을 줄 수 있습니다. 다양한 종의 표현형 반응에 대한 비생물적 요인10,11 및 환경 독성 물질12,13과 같은 다양한 변화하는 환경 요인의 정확한 작용 메커니즘이 조사되었습니다. 여기서 우리는 실시간 모니터링을 통해 일반적으로 브라인 슈림프라고 불리는 아테미아의 부화 과정에 대한 비생물적 환경 변화의 영향에 대한 기계적인 이해를 얻는 것을 목표로 합니다. 아르테미아는 높은 영양 밀도, 배양 용이성 및 상대적으로 작은 크기로 인해 양식에 사용되는 인기 있는 생사료로, 입이 작은 해양 유충의 먹이를 촉진하는 데 최적입니다14,15. 또한 생화학적, 생리학적, 유전적, 생태학적 및 생태독성학 연구에서 모델 유기체로 광범위하게 활용됩니다. Artemia가 포식자에 대한 유일한 방어 메커니즘인 고염분 환경에 살고 있다는 사실에도 불구하고19,20 Artemia의 부화 과정에 대한 비생물적 요인의 영향에 대한 기계적인 이해는 잠재적으로 온도와 염도 변경이 포식자에 미치는 영향에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 요각류와 같이 해양 환경에 널리 퍼져 있는 다른 갑각류의 부화.

아르테미아 암컷은 난생 생식 모드(내인성 휴면) 동안 대사 활동이 감지되지 않는 휴면 낭종이 발생합니다21. 이 휴면 단계에서 낭종은 공기 건조 또는 삼투압 수분 제거를 통해 탈수될 수 있으며, 이 시점에서 낭종은 정지 상태이며 최대 28년까지 생존할 수 있습니다22. 환경 조건이 좋을 때 포낭의 대사가 재개되고 부화가 시작될 수 있습니다.23 부화 가능성에 영향을 미치는 주요 비생물적 환경 매개변수는 수온과 염분입니다17,24,25. 이전의 여러 연구에서는 이러한 비생물적 환경 매개변수가 아르테미아 부화26,27,28,29,30,31에 미치는 영향을 조사했지만 평가는 실험 종료 시 부화율 측정으로 제한되었습니다. 예를 들어, Kumar et al. Sharahi et al.은 Artemia의 최적 부화 성능이 29°C 및 29ppt 염분도에서 발생하는 것을 관찰했습니다. 최적의 조건은 각각 27-28 °C와 35ppt라는 것을 발견했습니다. Hasanet al. 염분도와 수온이 각각 30ppt와 24°C일 때 아르테미아의 부화 비율이 최대로 나타났고, 염도는 20~40ppt 범위에서 온도가 24~32°C로 상승함에 따라 부화율이 감소하는 것으로 나타났습니다. Ahmedet al. 부화 가능성을 위한 최적의 염분도는 20 ppt라고 보고했습니다31. Bahr 등이 수행한 또 다른 연구에서. 염분도가 부화에 미치는 영향에 대해 최적의 부화율은 염분도 60ppt, 온도 약 30°C에서 발견되었습니다. 최적의 매개변수의 변화는 테스트 설정(예: 빛 노출25,30,32)의 차이 또는 환경 조건(용기 크기, 벌크 매체의 온도/염도 구배)의 차이로 인해 발생할 수 있습니다.