조도 및 광주기가 어린 대서양연어의 성장 및 스트레스 반응 관련 유전자 발현에 미치는 영향
Effects of Light Intensity and Photoperiod on Growth and Stress-Related Gene Expression in Juvenile Atlantic salmon (Salmo salar)
- 주제(키워드) 도움말 대서양연어 , 조도 , 광주기
- 발행기관 국립강릉원주대학교 산업대학원
- 지도교수 도움말 손영창
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 산업대학원 해양생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000012261
- UCI I804:42001-000000012261
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
본 연구는 국내 연어 양식 산업화 육성을 위하여 조도와 광주기가 어린 대서양연어의 성장과 스트레스 반응 관련 유전자 발현에 미치는 영향을 분석하였다. 조도 실험은 50, 500, 1,000, 1,500 lux 조건에서 8주간, 광주기 실험은 6 light (L):18 dark (D), 12L:12D, 18L:6D, 24L:00D 조건 하에서 12주간 수행하였다. 성장 지표로는 체중 증체율 (Weight gain, WG), 전장 증가율(Length gain, LG) 일간성장률(Specific growth rate, SGR), 비만도(Condition factor, K), 사료효율(Feed coefficient, FC)을 평가하였다. 또한, 성장호르몬(Growth hormone, GH) 및 인슐린유사성장인자 1(Insulin like growth hormone-1, IGF-1)의 상대적 유전자 발현량을 분석하였다. 스트레스 반응 지표를 분석하기 위해서는 산화스트레스의 마커로 사용되는 Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2)와 Kelch like ECH associated protein 1 (KEAP1), Glycogen synthase kinase-3 beta (GSK-3β)의 유전자 발현량을 분석하였다. 대서양연어의 성장 특성을 조사한 결과, 조도 실험의 경우, 1,000 lux 실험구에서 전장 증가율(40.10 ± 0.72%) 및 일간성장률(1.92 ± 0.03%)이 다른 실험구와 비교하여 가장 높았지만, 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다. 하지만 체중 증체율은 1,000 lux 실험구(193.35 ± 4.85%)가 1,500 lux 실험구(158.19 ± 2.67%)와 비교하였을 때 유의하게 높은 값을 나타냈다(p < 0.05). 광주기 실험에서는 24L:00D 실험구가 06L:18D 실험구에 비해 체중 증체율(230.03 ± 16.69%) 및 전장 증가율(45.59 ± 1.5%), 일간성장률(1.42 ± 0.07%)이 유의하게 높은 값을 나타냈으며, 체중 증체율은 약 1.56배, 전장 증가율은 약 1.51배, 일간 성장률은 약 1.31배 높은 값을 보였다(p < 0.05). 조도 실험 결과, 뇌하수체 GH 및 간 IGF-1 유전자 발현 수준은 실험 종료 시점(56일 차)에 모든 실험구(50, 500, 1,000, 1,500 lux)에서 실험 시작 시점(0일 차) 대비 유의하게 증가하였다(p < 0.05). 또한, 56일 차 시점에서 1,000 lux 실험구가 50, 500, 1,500 lux 실험구에 비해 유의하게 높은 값을 나타냈다(p < 0.05). 광주기 실험의 경우, GH 유전자의 발현 수준은 0일 차 대비 84일 차에 18L:06D 실험구에서 19.52배, 24L:00D 실험구에서 13.8배 증가하였다. 또한, IGF-1 유전자의 발현 수준은 실험 종료 시점(84일 차)에 18L:06D 실험구에서 3159.89배, 24L:00D 실험구에서 2737.04배 증가하여 유의한 차이를 보였다(p < 0.05). 간 조직에서 NRF2와 KEAP1의 유전자 발현은 1,000 lux 실험구에서 56일 차에 다른 조도 조건보다 유의하게 낮았으며, GSK-3β의 유전자 발현은 1,000 lux 실험구가 1,500 lux 실험구 보다 유의하게 높았다(p < 0.05). 광주기 실험에서는 24L:00D 실험구에서 42일 차에 NRF2와 KEAP1 유전자 발현이 일시적으로 증가하였으나, 84일 차에는 유의한 차이가 나타나지 않았고, GSK-3β 유전자 발현은 모든 실험구에서 유의한 차이를 보이지 않았다(p < 0.05). 이상의 본 연구 결과는 1,000 lux의 조도와 24L:00D의 광주기가 어린 대서양연어의 성장을 촉진하는 동시에 스트레스 반응을 최소화한다는 것을 시사하며, 국내 양식 시스템에서 담수 양식 조건을 최적화하기 위한 유용한 데이터를 제공한다.
more초록/요약 도움말
This study aimed to investigate the effects of light intensity and photoperiod on growth performance and the expression of stress-related gene in juvenile Atlantic salmon (Salmo salar) to support the development of a domestic Atlantic salmon aquaculture system. Experiments were conducted under four light intensity levels (50, 500, 1,000, and 1,500 lux) for 8 weeks and four photoperiod regimes (06L:18D, 12L:12D, 18L:06D, and 24L:00D) for 12 weeks. Growth performance was evaluated based on weight gain (WG), length gain (LG), specific growth rate (SGR), condition factor (K), and feed coefficient (FC). As molecular growth indicators, the relative gene expression levels of growth hormone (GH) and insulin-like growth factor 1 (IGF-1) were quantified. In addition, the expression levels of Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2), Kelch-like ECH-associated protein 1 (KEAP1), and glycogen synthase kinase-3 beta (GSK-3β) were assessed as indicators of oxidative stress. At 1,000 lux, fish exhibited the highest LG (40.10 ± 0.72%) and SGR (1.92 ± 0.03%), although these differences were not statistically significant. However, WG was significantly higher in the 1,000 lux group (193.35 ± 4.85%) than that in the 1,500 lux group (158.19 ± 2.67%) (p < 0.05). Under photoperiod manipulation, the 24L:00D group showed significantly higher WG (230.03 ± 16.69%), LG (45.59 ± 1.5%), and SGR (1.42 ± 0.07%) compared with those of the 06L:18D group, representing approximately 1.56-, 1.51-, and 1.31-fold increases, respectively (p < 0.05). GH expression in the pituitary and IGF-1 expression in the liver were significantly upregulated in all light groups at day 56 compared with those at day 0 (p < 0.05), exhibiting the highest levels under the 1,000 lux group. In the photoperiod experiment, GH expression increased by 19.52-fold and 13.8-fold, and IGF-1 expression increased by 3,159.89-fold and 2,737.04-fold in the 18L:06D and 24L:00D groups, respectively, at day 84 relative to day 0 (p < 0.05). In the liver, NRF2 and KEAP1 were transiently upregulated in the 24L:00D group at day 42 but returned to basal levels by day 84. Under light intensity conditions, NRF2 and KEAP1 expression remained lowest under 1,000 lux, whereas GSK-3β expression was significantly higher than those in the 1,500 lux group (p < 0.05). No significant differences in GSK-3β expression were observed among photoperiod treatments. These findings suggest that a light intensity of 1,000 lux and a continuous photoperiod of 24L:00D promote growth while reducing stress responses in juvenile Atlantic salmon, providing fundamental information for optimizing freshwater rearing conditions in domestic aquaculture systems.
more목차 도움말
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 재료 및 방법 4
1. 실험어 및 사육 관리 4
2. 실험 설계 5
3. 샘플링 7
4. 성장 효과 분석 8
5. 성장 및 스트레스 반응 관련 유전자 발현 분석 8
1) 지표 유전자 선정 및 primer 설계 8
2) Total RNA 추출 및 cDNA 합성 11
3) Real-time quantitative PCR (RT-qPCR) 11
6. 통계분석 12
Ⅲ. 결과 12
1. 성장 특성 12
1) 조도 실험 성장지표 및 사료효율 12
2) 광주기 실험 성장지표 및 사료효율 13
2. 성장 지표 유전자 발현율 14
1) 조도 실험 GH 및 IGF-1 유전자 발현 분석 14
2) 광주기 실험 GH 및 IGF-1 유전자 발현 분석 16
3. 스트레스 반응 관련 유전자 발현율 17
1) 조도 실험 KEAP1, NRF2, GSK-3β 분석 17
2) 광주기 실험 KEAP1, NRF2, GSK-3β 분석 19
Ⅳ. 고찰 21
Ⅴ. 참고문헌 25
Abstract 31
