기후변화는 농업에 막대한 영향을 미치며, 특히 지구 온난화로 인해 미래로 갈수록 기온과 습도가 현재와는 다른 양상으로 변화될 것으로 예측된다. 현재와 다른 기후 환경하에서는 농작물과 더불어 가축들은 환경변화에 따른 스트레스에 노출될 위험성이 높아질 수 있다. 특히 미래 기후는 평균기온 상승으로 설명할 수 있는데, 고온 스트레스에 대한 위험도는 기온과 상대습도를 통해 계산되는 온습도지수를 통해 평가할 수 있다. 본 연구에서는 기상청 종관 관측 10개 지점에서 1961년부터 2020년까지 60년간 수집된 기온과 상대습도 자료를 활용하여 지점별 온습도지수를 기간에 따라 비교하고, 1981년부터 2020년까지 고해상도 분포도로 제작된 기온과 상대습도 분포도 자료를 통해 온습도지수를 분포도 형태로 제작하여 시간의 흐름에 따른 공간적인 변화량을 분석하였다. 또한, 온습도지수를 활용해 산출할 수 있는 고온 스트레스 발생 일수를 기간에 따라 비교하였다. 온습도지수는 과거에서 현재로 이어지는 동안 평균적으로 상승하는 양상을 나타냈으나 지점별로 상승 패턴은 차이가 있었다. 또한 온습도지수가 상승함에 따라 고온 스트레스 일수 또한 증가하는 양상을 나타냈으며, 이는 향후 열로 인한 축산업 분야의 비용증가를 예상할 수 있다. 본 연구의 결과는 온습도지수를 통해 가축의 고온 스트레스 위험성을 평가할 수 있음을 시사하며 향후 기후 변화 시나리오 자료를 통한 미래 기간에 대한 온습도지수 분석에 대한 연구가 필요할 것이다.
엽록체 small HSP의 기능을 조사하기 위하여 벼로부터 분리한 엽록체 small HSP를 구성적으로 발현하는 형질전환 식물체를 제작하였다. 먼저 고온 스트레스 조건하에서의 형질전환 식물체의 내열성을 chlorophyll 형광으로 측정하여 분석하였다. Leaf disc를 고온 스트레스 조건에서 5분간 처리한 후, 광화학계 II의 불활성화를 나타내는 Fo 값과 증가치를 조사하였다. 형질전환 식물체는 고온 스트레스 하에서의 Fo 값의 증가가 현저하게 감소하였다. 또한 무균적으로 Petri dish에서 재배한 유식물체를 치사온도인 $52^{\circ}C$에서 45분간 처리한 후, $20^{\circ}C$ 에서 계속적으로 배양하였을 때, wild-type 식물체는 전부 고사하였으나, 형질전환 식물체의 약 80%는 정상적으로 생존하였다. 또한 과발현된 Oshsp26 단백질의 축적량이 많을수록 내열성의 정도도 증가하였다. 이러한 결과는 엽록체 small HSP가 고온 스트레스 하에서 광합성기구를 보호함으로서 식물체의 내열성을 증가시키는데 있어서 중요한 기능을 담당하고 있음을 나타낸다.
지구 온난화와 여름철 고온 환경은 육계의 성장 능력뿐만 아니라 동물복지에도 큰 영향을 미친다. 성장과 근육발달 중심으로 선발된 육계는 열 스트레스를 완화시키는 심장과 폐와 같은 핵심 장기들은 비례적으로 성장하지 못하여 급격한 환경 온도 변화에 대처하기가 어렵다. 환경 온도의 변화는 배아 발달 기간 및 부화 초기까지 근육생성에 큰 영향을 준다. 위성세포 또한 고온 스트레스에 매우 민감하다. 고온스트레스는 위성세포의 증식 및 분화 활동에 영향을 주고, 위성세포의 운명뿐만 아니라, 근육 성장 및 구조에 영향을 미친다. 부화 기간의 정교한 온도조절과 부화 초기 사육 환경 온도의 관리는 육계의 성장과 근육 발달, 그리고 동물복지를 결정하는 데 가장 중요한 핵심 요소이다.
열 스트레스는 건강의 위험요인으로 장시간 노출시 열손상과 근기능 감소 등 신체 기능을 감소시키며 특히 생리적 기능이 감소되어 있는 노인에서 영향을 받기 쉽다. 본 연구는 여름철 폭염주의보 수준의 열 스트레스가 여성노인들의 근기능 및 근손상 지표에 미치는 영향을 살펴보고자 시도되었다. 65세 이상의 여성 자원자 총 8명을 대상으로 2주일 간격으로 상온(20℃) 그리고 폭염주의보 수준의 고온(33℃)에서 등속성 슬관절 근기능을 측정하였으며, 폭염주의보 수준의 열 스트레스가 근손상에 미치는 영향을 알아보기 위하여 근기능 측정 전과 후에 채혈을 실시하였다. 각속도 60°/sec 운동시, 고온(33℃) 환경에서 우측 굴곡근과 신전근에서 최대우력, 단위체중당 최대우력, 평균파워 그리고 단위체중당 평균파워에서 근기능이 감소하였다(p<0.05). 또한 각속도 180 °/sec 운동시, 고온(33℃) 환경에서 우측 슬관절 신전근 피로도가 증가하였으며(p<0.05), 굴곡근 총일량은 유의하게 증가하였다(p<0.05). 고온환경(33℃)에서 근손상 지표인 HSP70, CK 그리고 LDH는 상온(20℃)과 비교하여 유의하게 증가하였다(p<0.05). 결론적으로 열 스트레스가 여성노인들의 근기능을 감소시키고 근손상을 유발하는 것으로 나타났다. 따라서 여성노인들의 건강유지를 위하여 여름철 폭염환경에서 열 스트레스의 노출 및 신체활동을 최소화 시키는 방안이 효과적이라 사료된다.
본 연구는 고온스트레스가 일반 양돈농가의 육성돈 및 비육돈의 성장단계별 생산성 및 혈액내 생리지표에 미치는 영향 구명하고자 실시하였다. 공시동물은 각각 180두씩 3원교잡($L{\times}Y{\times}D$)의 육성돈 및 비육돈을 사용하였고 처리구는 적온기와 고온기로 나누었으며 여름철을 고온기, 가을철을 적온기로 상정하였다. 육성돈과 비육돈은 평사에 처리당 3반복, 반복당 30두씩 배치하였다. 사육기간동안 온습도변화를 통해 열량지수를 산출하였고 생산성 및 생리적 변화는 성장단계별로 확인하였다. 적온기의 평균온도와 열량지수는 각각 $16.8^{\circ}C$, 61.4이며 고온기의 평균온도는 $25^{\circ}C$ 그리고 열량지수는 74.3을 나타냈다. 육성돈의 체중, 평균일당증체량 및 평균사료섭취량은 고온기에서 적온기보다 감소했다(p<0.01). 또한, 비육돈의 모든 생산지표들은 적온기에 비해 고온기에서 저하됐다(p<0.01). 육성돈의 혈중 백혈구와 호중구는 적온기보다 고온기에서 감소했다(p<0.05). 비육돈의 혈구조성은 온도에 영향을 받지 않았다. 육성돈의 혈중 생화학적특성은 변화가 없으며 적온기에 비해 고온기의 비육돈은 혈중 총단백질 및 비에스테르형지방산 증가했고 글루오스는 감소했다. 면역글로불린 G와 코르티솔은 육성돈에서는 차이가 없으며 비육돈은 고온기에서 코르티솔이 증가했다(p<0.01). 본 실험결과, 고온은 돼지의 생산성을 저해시키며 일부 혈액내 생화학적 지표에 영향을 미친다. 그리고, 온도조절을 통한 고온스트레스 영향이 아닌 계절에 따른 사육온도에 의한 생산성저감을 의미하므로 향후 양돈농가에서 고온스트레스를 조절할 수 있는 사양기술 및 사료개발에 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 홍삼박을 산란계 사료에 첨가하여 고온 환경에서의 적응과 면역 개선 효과를 조사하는 것이 목적이며, 이를 위해 면역 증강 효과를 가진 ${\beta}$-glucan 첨가 사료를 양성대조군으로 설정하여 고온 스트레스 후의 생산성 변화, 혈액생화학 조성, LPS에 대한 면역 반응 및 혈액 항산화 활성을 조사하였다. 52주령 ISA Brown 갈색계를 무첨가구(Negative Control; NC), 시판 면역제제 첨가구(Positive Control; PC, ${\beta}$-glucan 25 ppm), 홍삼 부산물 3% 첨가구(RGM; Red Gingeng Marc)로 구분한 후, 처리당 15수(3수${\times}$5반복)로 배치하여 총 11주간 사양 실험을 2하였다. 8주차에 불쾌지수(THI; temperature humidity index)를 76($27^{\circ}C$, 60%)에서 86($34^{\circ}C$, 60%)으로 상승시키고, 24시간 동안 유지한 후 3주간 회복 시간을 가졌으며, 사양 기간이 종료된 후 LPS(Excherichia coli; SIGMA) 접종을 하였다. 8주간의 일반 사양 실험에서 홍삼박은 산란율을 증대시켰으나(P<0.05), 고온 스트레스 자극 후 혈액 생화학 및 생산성 변화에서 홍삼박의 첨가에 의한 효과는 나타내지 않았다. LPS 접종 시 전체적으로 IgM 농도가 감소되지만 홍삼박 첨가구의 경우 면역제제 첨가구와 동일하게 LPS 주입 후 IgM 농도를 대조구보다 높게 유지하는 것으로 관찰되었다(P<0.05). 또한 혈액 내 SOD 유사 활성을 분석한 결과, 홍삼박 첨가구와 면역제제 첨가구 모두 무첨가구보다 높은 항산화 활성을 유지하는 것으로 관찰되었다(P<0.05). 종합해 보면, 홍삼박은 산란계에서 강한 고온 스트레스 자극에 대한 효과는 관찰되지 않았지만 일반환경에서 산란율을 증대시켜 생산성을 개선하는 효과가 있었다. 또한 ${\beta}$-glucan을 함유한 면역제제와 유사 패턴으로 LPS 접종에 대해 IgM 농도를 높게 유지하고, 혈액 내 항산화 활성을 높이는 효과를 나타내었다. 따라서 홍삼박은 산란계 체내 면역 조절 및 항산화 효과를 가져 산란계 건강과 생산성 증진에 긍정적으로 작용할 것으로 사료된다. 또한 고온 스트레스자극 실험 결과는 앞으로 고온 스트레스 관련 연구에서 고온 환경 설정(불쾌지수, 자극시간)에 유용한 자료로 활용될 수 있다고 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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