Physiological Changes of Juvenile Abalone, Haliotis sieboldii Exposed to Acute Water-temperature Stress

This study was conducted to investigate changes of hemolymph count, antioxidant enzyme activities (catalase: CAT and superoxide dismutase: SOD) and Heat Shock Protein 70 (HSP70) mRNA in hemolymph, hepatopancreas and gill of abalone (Haliotis sieboldii) exposed to various water temperatures. Abalones were exposed to 10, 15, 20, 25 or $30^{\circ}C$ for 0, 6, 12, 24 or 48 hours. Survival rate of abalone was 100% at 10, 15, 20 and $25^{\circ}C$, but 0% at $30^{\circ}C$. Hemolymph counts increased at lower water temperatures (10 and $15^{\circ}C$) and decreased at $30^{\circ}C$. SOD activity decreased immediately after exposure to lower or higher water temperatures compared to the control ($20^{\circ}C$) with an exception at $30^{\circ}C$ where the activity increased. At lower temperatures, SOD activity rose high after 24 hours, but decreased again at 48 hours. At $25^{\circ}C$, it decreased compared to the control. CAT activity decreased immediately after exposure to 10 or $25^{\circ}C$ compared to the control, and then was recovered to the initial level after increment. At $15^{\circ}C$, CAT activity was high after 6 hours, and then was recovered to the initial level after increment. At $30^{\circ}C$, the activity decreased throughout the experiment. The HSP70 mRNA expression in gill increased at lower temperatures compared to the control ($20^{\circ}C$) and $25^{\circ}C$. In this study, rapid change of wale, temperature caused stress response in abalone which had been raised at $20^{\circ}C$. At molecular level, HSP70 was expressed rapidly, but antioxidant enzymes like SOD and CAT were expressed later than HSP70. At 15 and $25^{\circ}C$ of water temperatures, the HSP70, SOD and CAT expression were stable with time. However, at $30^{\circ}C$, all abalone died possibly because they could not develop resistance to high temperature.

급격한 수온 스트레스에 따른 시볼트전복, Haliotis sieboldii 치패의 생리적 변화

본 연구는 시볼트전복, Haliotis sieboldii 치패를 이용하여 급격한 수온변화 스트레스에 따른 혈림프수의 변화와 간부위에서의 항산화효소 및 아가미 부위에서의 HSP70 mRNA의 변화를 조사하였다. 실험구는 $10,\;15,\;20^{\circ}C$(대조구), $25^{\circ}C$ 및 $30^{\circ}C$로 설정하였으며, 측정 시간은 0, 6, 12, 24및 48 h후에 측정하였다. 그 결과 실험기간 중의 생존율은 $30^{\circ}C$ 실험구를 제외한 모든실험구에서 100%의 생존율을 나타내었으며, $30^{\circ}C$ 실험구에서는 12 h이후 3마리가 폐사하여 90의 생존율을 기록하였고, 24 h째에는 전량 폐사하여 0%의 생존율을 나타내었다. 혈림프 수의 변화는 $15^{\circ}C$및 $25^{\circ}C$ 실험구의 경우 증가하는 경향을 나타내었고, $30^{\circ}C$ 실험구의 경우 감소하는 경향을 나타내었다. SOD의 경우 급격한 수온 스트레스 직후 모든 실험구에서 감소하는 경향을 나타내었으나, $30^{\circ}C$ 실험구에서는 계속 증가하는 경향을 나타내었고, 12 h 이후에는 모든 개체가 폐사하여 더 이상의 관찰은 할 수 없었다. 또한 10 및 $15^{\circ}C$ 실험구의 경우 24 h째에 모두 최고의 활성 상태를 나타내었으나, 48 h째에는 감소하는 경향을 나타내었고 $25^{\circ}C$ 실험구의 경우 대조군과 비교하여 감소하는 경향을 나타내었다. CAT에서는 수온 스트레스 직후 10 및 $25^{\circ}C$ 실험구에서는 대조군과 비교하여 낮은 활성을 나타내었으며, 시간의 지남에 따라 회복하는 경향을 나타내었다. 또한, $15^{\circ}C$ 실험구의 경우에는 6 h째에 가장 높은 CAT 활성을 나타내었으며, 이 후 차츰 회복하는 경향을 나타내었고, $30^{\circ}C$ 실험구의 경우에는 시간의 지남에 따라 유의적으로 활성이 낮아지는 경향을 나타내었다. HSP70 mRNA의 발현은 대조군($20^{\circ}C$)과 비교하여 $25^{\circ}C$ 48 h째 실험구를 제외한 모든 실험구에서 유의적으로 높게 발현되었다. 이상의 결과로, $20^{\circ}C$에서 순치된 시볼트전복은 급격한 수온 스트레스에 대해 많은 스트레스 요인으로 작용하는 것으로 나타났으며, 수온 스트레스에 대한 생리학적 방어 기작이 분자 레벨인 HSP70 mRNA에서는 신속히 발현되어 스트레스에 대처하지만, SOD나 CAT와 같은 항산화 효소의 발현은 다소 늦게 작용하는 것으로 나타났다. 그러나, 시간의 지남에 따라 $5^{\circ}C$ 내외의 스트레스와 저수온 스트레스의 경우에는 비교적 안정화되는 것으로 보여지며, $10^{\circ}C$ 이상의 고수온에 노출되었을 경우에는 생리학적 방어기작이 한계점에 이르러 더 이상 방어 기작이 작동하지 않아 폐사에 이르게 되는 것으로 나타났다.