본 연구는 유우의 생산성 향상을 위하여 유우 사료에 fibrolytic enzyme을 첨가하여 반추위내 발효 성상과 비유중인 젖소의 생산성에 미치는 영향을 평가하였다. 본 실험의 결과를 요약하면 다음과 같다. In vitro 실험을 통하여 NDF 함량 수준이 다른 TMR 사료에 fibrolytic enzyme을 3가지 수준(0, 0.05, 0.1%)으로 달리하여 첨가하였을 때 나타난 NDF 소화율은 효소 첨가시 다소 증가하는 경향을 보였으며 NDF 수준별로는 NDF 38 및 43% 수준보다 NDF 34% 수준에서 NDF 소화율이 낮은 경향을 나타내었는데 이는 본 시험 사료의 조성 성분으로 보아 NDF 성분 구성상 hemicellulose 함량이 높아 이 점이 반추위내 NDF 소화율에 영향을 주었다고 사료된다. 반추위액의 pH는 fibrolytic enzyme의 첨가 수준에 의한 영향보다는 NDF 수준에 의해 영향을 더 받은 것으로 나타났으며(P<0.001) NH3-N 생성도 전체적으로 fibrolytic enzyme 첨가에 따른 효과가 나타나지 않았다. Acetic acid의 생성량은 NDF 수준에 의해 유의한 영향을 받았으나 (P<0.05) propionic acid의 생성량은 처리구간에 큰 차이를 나타내지 않았다. Acetic acid와 propionic acid 생성량 모두 효소 첨가에 의한 영향은 유의하게 나타나지 않았고 A/P ratio는 NDF 34% 수준의 fibrolytic enzyme 첨가구에서 무첨가구에 비해 다소 높은 경향을 나타내었다. CMCase의 효소 활성은 NDF 34 및 43% 수준에서 fibrolytic enzyme 첨가구(0.05, 0.1%)가 무첨가구에 비해 높은 효소 활성을 보였다. Xylanase의 효소 활성은 배양 개시 후 0시간대부터 12시간대까지는 효소 활성이 완만히 감소하였고 24시간 이후부터는 급격히 감소하였다. In vivo 실험을 이용하여 fibrolytic enzyme 첨가에 따른 착유우의 생산성 변화 결과는 다음과 같다. Fibrolytic enzyme 첨가에 의한 산유량은 enzyme 첨가구와 무첨가구에서 각각 25.80 및 23.90kg/d로서 enzyme 첨가구에서 약 8% (1.90kg/d) 증가하는 결과를 나타내었다. 유지방 및 유단백 함량의 경우는 fibrolytic enzyme 첨가구와 무첨가구간 차이가 없었으나 일일 생산량으로 환산하여 평가하면 enzyme 첨가시 유성분 생산량이 유의하게 증가하는 결과를 보였다 (P<0.01). 이상의 결과들로 볼 때, in vitro 실험의 경우 fibrolytic enzyme 첨가시 반추위내 발효성상에 명확한 변화를 보여주지 못했지만 enzyme 첨가에 따라 전반적으로 NDF 소화율이 다소나마 증가하는 경향을 보였다. In vivo 실험 결과를 종합하면 착유우 사료에 fibrolytic enzyme을 첨가시 유성분의 변화보다 유량의 증가 효과가 나타났으며 이는, 사료섭취량을 제한한 본 실험의 특성상, 사료섭취량 증진 효과가 아니라 체내 영양소 이용성 증진에 따르는 효과라고 판단되었다. 반추동물의 생산성 향상을 위한 방안으로서 fibrolytic enzyme 이용 효과는 연구자에 따라 다양한 결과를 나타내므로 효소의 적용 방법에 대한 연구가 더 필요하다고 사료된다.
본 연구의 목적은 rotifer Brachionus rotundiformis의 영양강화와 자어의 소화기능을 높이기 위해 소화효소 활성이 높은 rotifer의 선택방법을 제시하는 것이다. 소화효소 활성을 측정하는 개체군은 성장과정에 있는 개체군들 중 임의로 표본 수집하여 소화효소활성을 측정하여 결정하였다. 선택된 개체군에서 개체밀도와 성장률의 관계가 RD=5865 SGR-350.08(P<0.001)로 나타났다. 포란률은 성장률과 개체밀도와의 관계가 각각 F=-36.147 SGR+61.652(P<0.05)와 F=-0.0085 RD+66.38(P<0.001)로 나타났다. 성장률과 소화효소 활성의 rotifer 개체당 활성은 Amyl=-1.6482 SGR+3.2498(P<0.05), TAP=-0.8115 SGR+1.1361(P<0.001) 및 TGL+0.0055 SGR+0.0079(P=0.239)로 나타나 TG-lipase 활성에서는 성장률과 관계없는 것으로 나타났다. 또한 포란률과 rotifer 개체당 소화효소 활성의 관계는 Amyl=0.0296 F+1.0981(P<0.001). TAP=0.0252 F+0.0975(P<0.001) 및 TGL=-6E-06 F+0.0113(P=0.915)으로 나타나 TG-lipase 활성이 포란률과 관계없는 것으로 나타났다. 반면 TG-lipase의 단백질 비활성과 포란률, 성장률 및 개체밀도와의 관계는 각각 TGL=-0.0024 F0.2332(P=0.132), TGL=0.1267 SGR+0.005(P<0.01) 및 TGL=0.0002 F-0.0594(P<0.001)로 나타나 TG-lipase 단백질 비활성은 포란률과의 관계를 제외하고 각각 상관된 변화를 보였다. 따라서 rotifer의 영양강화효과와 자어에게 외부기인 소화효소 전달을 위한 높은 소화효소 활성을 보이는 rotifer 개체군이 개체밀도가 높은 개체군보다는 포란률이 높은 경우에 나타났기 때문에 포란률이 높은 개체군을 선택하여 영양강화하고 자어에 공급하는 것이 보다 자어에 유익할 것으로 판단된다.
Sessile organisms such as the oyster Crassostrea gigas have been given much attention as a potential biomonitoring indicator to assess the impact of toxicants on aquatic organism. In this study, we exposed cells isolated from gill of oyster (Crassostrea gigas) to hydrogen peroxide in vitro. In addition oysters were in vivo exposed to pyrene and benzo(a)pyrene at various concentrations for 2 weeks. Comet assay was used to detect DNA single strand breaks and to investigate the application of this technique as a tool for aquatic biomonitoring. Hydrogen peroxide increased DNA single strand break with increasing concentration after 30 minutes exposure in vitro. Pyrene and benzo(a)pyrene caused DNA damage only at very high concentration (100 $\mu\textrm{g}$/L or 1000 $\mu\textrm{g}$/L) at two week exposure in vivo. DNA damage was relatively higher at hemocyte than at gill. It suggested that metabolized PAHs are transferred to hemolymph from digestive gland which have a relatively high enzyme activity, and attacked the DNA of hemocyte, while gill accumulated PAHs without degrading them to their metabolites due to low enzyme activity at gill. Both in vitro and in vivo exposure experiments showed that the comet assay is an effective tool on screening whether the organism are exposed to genotoxic contaminants.
To check the differences of the digestive enzymes by the bait habits and the proteolytic activities of the fissile extracts from the fish, omnivorous filefish (Navodon modestus), carnivorous cat shark (Scilliorhinus tarazame) and bloodsucking hag fish (Eptatretus burgeri) were sampled for this experiment. The activity of crude alkaline protease extracted from the muscle and the internal organs of the samples was determined with casein as substrate. The activity of the proteolytic enzymes showed remarkable differences by the organs of the fish. The optimum condition of the pretenses from the muscle revealed in range of pH 7.8-8.3, at $60-65^{\circ}C$, while those of the enzymes from the internal organs were at about pH 8.2, $45-55^{\circ}C$, but those of hag fish were at about pH 6.7, $45-55^{\circ}C$. The proteolytic activity of the enzyme of alimentary canal in filefish and in hag fish was 57 and 11 times stronger than that of muscle, respectively. The crude enzyme from the alimentary canal of file fish showed the strongest proteolytic activity in samples submitted and that of cat shark was the lowest. The activity of pancreatic alkaline protease in cat shark was 50 fold higher than that of muscle alkaline protease in the fish.
본 실험은 볼락 종묘를 안정적으로 대량 생산하는 데 필 수적인 자치어기의 성장과 소화효소인 trypsin, pepsin-like enzyme, amylase 그리고 lipase의 activity를 측정하여 소화생리에 대한 기초 자료를 제공하고자 수행하였다. 산출 직후 자어의 체장은 $5.01{\pm}0.22 mm$이었던 것이 산출 후 100일에는 $36.01{\pm}1.22 mm$ 까지 성장하였고, 습중량은 산출 후 70일 전후로 급격히 증가하였다. trysin 활성은 산출후 2일째 처음으로 확인되어 $7.00{\pm}1.48$ unit을 나타내고 산출후 66일 $1425{\pm}230$ unit으로 peak를 나타내었다. pepsin-like enzyme 활성은 산출 후 11일째 처음으로 확인되었고 산출후 66일째 $902{\pm}160$ unit까지 급격히 증가하였다. Lipase 활성은 산출후 2일째 $4.5{\pm}1.4$ unit으로 확인되었고 산출후 47일계에는 $38.3{\pm}0.4$unit로 peak를 나타내었다. Amylase 활성은 산출후 11일째 $0.18{\pm}0.11$ unit으로 처음 확인되었고 산출후 50일째 $23.48{\pm}5.11$ unit까지 급격히 증가하였다. specific activity는 trypsin이 산출후 14일째, pepsin-like enzyme이 61일째 peak를 나타냈다. 볼락의 체중이 현저하게 증가하는 시기에 맞춰서 각 효소와 전활성이 급격히 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 이것은 이시기가 위선이 기능적으로 역할을 하는 시기와 일치하므로 단백질 소화능력의 비약적인 증가가 체중 증가에 크게 관여하였음을 나타낸다. 그러므로 본 실험에서 확인 된 체중이 급격히 증가하는 시기는 볼락 양식에 있어서 사료 전환기 즉, 생물사료에서 배합사료로 전환하기에 적당하다고 할 수 있겠다.
쌍별 귀뚜라미(G. bimaculatus)가 식량공급이 제한적이거나 starvation상태를 어떻게 극복하는지를 알기 위하여 소화기관(전장, 중장, 후장)에서 소화작용의 가장 중요한 3대 효소인 amylase, trypsin, lipase의 유전자발현을 조사하였다. G. bimaculatus의 전장에서는 amylase, trypsin, lipase 유전자, 중장은 amylase 유전자, 후장은 amylase, trypsin 유전자의 발현이 먹이 의존적이지만, 중장의 trypsin, lipase 유전자와 후장의 lipase 유전자는 먹이 비의존적인 발현으로 항상 일정한 상태를 유지한다. 이 결과는 곤충이 starvation과 같은 외부환경에 적응 및 생존하는지를 관련 유전자들의 발현수준에서 접근할 수 있는 중요한 실마리를 제공할 것이다.
다양한 먹이 조건에서 생활하는 아메리카동애등에(Hermetia illucens)는 장내 세균의 의존성을 가질 수 있다. 이 가설을 증명하기 위해 본 연구는 종령 유충의 소화관에 존재하는 세균을 분리, 동정하고 효소활성 및 항균 능력을 분석하였다. 종령 유충의 소화관은 몸 체장에 약 7 배의 길이를 나타냈다. 한 개체의 소화관 내 존재하는 세균 수는 $5.0{\times}10^6$ cfu로 98% 이상이 후장에 존재했다. 소화관에는 3 종류의 상이한 세균이 존재했고, 미생물 동정 장치는 이들이 각각 Morganella morganii, Providencia rettgeri 및 Bacillus halodurans로 동정하였다. 이들 소화관 세균을 16S rDNA 서열을 분석한 결과 이 외에 Proteus mirabilis, Providencia alcalifaciens, Providencia sp.를 검출하였다. 이들 장내세균은 항생제 내성을 보였고, 타 미생물의 성장을 억제하였다. 또한 섬유소, 지질, 단백질 및 탄수화물의 분해 능력을 보유하였다. 본 연구 결과들은 아메리카동애등에 소화관에 유용성이 높은 세균을 보유하고 있다고 제시하였다.
본 연구는 rotifer가 가진 소화효소환성과 영양적인 측면에서 자어의 소화력을 평가하기 위한 실험을 하였다. 그래서 rotifer의 소화력을 증가시켜 주기 위해 배양수에 starch를 첨가하여 rotifer (starch-rotifer)의 소화효소 활성을 향상시켰으며 지질 영양강화 rotifer (CE-rotifer)와 비교하여 넙치자어를 이용하여 먹이효율 실험을 하였다. 이들 rotifer의 소화효소 (lipase 제외), 총 단백질, 필수아미노산 총량, 필수아미노산(methionin과 phenylalanine)에서 starch-rotifer가 높게 나타났다. 하지만 총지질, 지질 클래스(sterol 제외)및 DHA, EPA와 같은 지방산은 CE-rotifer에서 높게 나타났다. 그러나 sterol과 ST/TG 비는 starch-rotifer에서 유의적으로 높게 나타났다P<0.05). 이 두 가지 rotifer를 공급받은 넙치자어는 부화 후 6일까지 체장과 체중에서 $3.72{\sim}3.79\;mm$와 $32.9{\sim}37.8\;mg$/larva의 범위로 유의적인 차이가 없었다(P>0.05). 그러나 부화 후 12일째는 CE-넙치에서 starch-넙치가 보다 높은 $5.94{\pm}0.249\;mm$, $144.0{\pm}23.86\;mg$/larva 및 $26.2{\pm}2.13%$의 생존율을 보였다. 이들 두 rotifer를 공급받은 넙치자어의 가수분해 효소 활성은 부화 후 5일째 acidic -amylase, neutral -amylase, TG-lipase, lysozyme 및 acidic Phosphatase에서 starch-넙치에서 유의적으로 높게 조사되었으나, 부화 후 11일째는 CE-넙치의 neutral $\alpha$-amylase, three pretenses, two phosphatases에서 starch-넙치보다 유의적으로 높은 활성을 보였다. 결과적으로 넙치자어는 부화 후 6일까지 영양강화 rotifer를 공급하는 것보다 소화효소 활성을 향상시킨 먹이를 공급하는 것이 자어의 소화력 측면에서 유익하며, 이후 소화기관의 발달로 영양의 흡수가 원활해져서 영양강화 효과가 자어의 성장으로 나타났다고 판단된다. 따라서 이후 소화효소활성과 영양의 측면에서 부화 후 6일 이후에 대한 상세한 고찰이 필요할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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