Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences (한국수산과학회지)

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Osteological Development of Larvae and Juveniles of the Cultured Small Yellow Croaker Larimichthys polyactis (Sciaenidae)

양식산 참조기(Larimichthys polyactis) (민어과) 자치어의 골격발달

  • Kang-Hyun Lee (Division of Fisheries and Life Sciences, Pukyong National University) ;
  • Jeong-Hyeon Cho (Jeju Fisheries Research Institute, National Institutue of Fisheries Science) ;
  • Jin-Koo Kim (Division of Fisheries and Life Sciences, Pukyong National University)
  • 이강현 (부경대학교 수산생명과학부 자원생물학전공) ;
  • 조정현 (국립수산과학원 제주수산연구소) ;
  • 김진구 (부경대학교 수산생명과학부 자원생물학전공)
  • Received : 2023.01.20
  • Accepted : 2023.02.28
  • Published : 2023.04.30
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Abstract

We examined the osteological development of the cranium, visceral skeleton, pectoral girdle, vertebral column, fins, and pterygiophore of small yellow croaker Larimichthys polyactis cultured at the Jeju Fisheries Research Institute. At 5.89 mm NL (notochord length), the larvae already had ossified frontal and basioccipital bones, parasphenoids, and vomer in the cranium. All elements of the visceral skeleton except the metapterygoid were ossified at 5.89 mm NL. Preorbital bone was ossified at 8.11 mm SL (standard length), and suborbital bones were ossified at 12.90 mm SL. In the vertebral column, ossification proceeded from the first to last centrum. The urostyle ossified at 7.41 mm SL. The caudal skeleton ossified at 6.78 mm NL, along with three hypural bones. In the pectoral girdle, the cleithrum, supracleithrum, postcleithrum, and post-temporal bones ossified at 5.89 mm NL. Caudal fin ossification began at 6.19 mm SL and was complete at 7.16 mm SL. Dorsal and anal fin ossification began at 7.16 mm SL and was complete at 8.62 mm and 8.11 mm SL, respectively. Anal and dorsal pterygiophore bone ossification was complete at 9.86 mm and 11.54 mm SL, respectively, and that of the supraneural bones was complete at 9.60 mm SL.

Keywords

서론

어류의 골격 형성 과정을 파악하는 것은 다양한 골격 요소를 통한 상동성 파악에 유용한 단서를 제시함으로써 분류학적 위치에 대한 정보를 제공하며(Peters, 1981; Fraser et al., 2004; Javidan and Schilling, 2004), 성어의 형태에 대한 더 많은 이해를 도와 계통발생학적 연구를 위한 새로운 형태 정보를 제공할 수 있다(Britz and Johnson, 2002, 2005, 2012). 또한 양식 어류에서 나타나는 골격 이상 현상은 전 세계의 양식환경에서 지속적으로 발생하는 문제로서(Boglione et al., 2013), 생산된 어류의 외부 형태에 영향을 끼쳐 상품 가치를 낮추거나 생존율에 영향을 주는 것으로 알려져 있다(Gavaia et al., 2002). 골격 발달에 대한 연구는 양식 어종에서 정상적인 골격 발달의 기준을 제시할 수 있고(Koumoundouros et al., 1997; Gavaia et al., 2002; Tong et al., 2012), 최적의 양육 조건과 적절한 먹이를 파악하는 생물학적 지표로도 사용된다(Cahu et al., 2003; Lewis and Lall, 2006). 참조기(Larimichthys polyactis)는 민어과(Sciaenidae)에 속하는 어류로서 주로 수심 40–200 m의 바닥이 모래나 뻘인 해역에 서식하는 연안 회유성 어류로 우리나라의 서·남해, 발해만, 동중국해에 분포하는 것으로 알려져 있다 (Baik et al., 2004; Fricke et al., 2022). 참조기의 경우 고부가가치 어종으로 한국과 중국 등 동북아시아의 연근해 어업에서 경제적으로 매우 큰 비중을 차지하고 있어 관련 연구 또한 활발하게 진행되고 있다(Kang et al., 2012; Jang et al., 2020). 현재 참조기의 초기생활사에 대한 연구는 인공생산 된 자치어의 형태발달(Myoung et al., 2004)이 연구된 바 있으나, 골격 발달 과정에 대해서는 아직까지 밝혀진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 양식산 참조기 자치어의 골격발달 과정을 관찰하여 참조기의 골격 형성에 대한 정보를 확보하고, 향후 분류학적 연구와 자연 및 양식 환경에서 나타나는 골격 이상 탐지에 관한 기초 자료로써 활용하고자 한다.

재료 및 방법

실험에 사용한 참조기의 자치어는 제주특별자치도 서귀포시에 위치한 국립수산과학원 제주수산연구소에서 생산된 개체들을 이용하였다. 자치어는 부화 후 10일부터 110일까지 사육된 개체를 무작위로 채집하였고, 10% 포르말린에 고정하였다(Table 1). 자치어는 입체해부현미경(SZH-16; Olympus, Tokyo, Japan) 하에서 현미경용 사진촬영장치(Mosaic 2.0; Fuzhou Tucsen Photonics Co., Ltd, Fujian, China)를 이용하여 체장을 0.01 mm 단위까지 측정하였다. 고정된 자치어는 Jiakun and Parenti (1995)의 방법에 따라 골격을 염색하였다. 염색한 표본들은 입체해부현미경 하에서 분해하여 관찰, 스케치하였으며, 정확한 부위별 명칭을 확인하기 위해 성어의 골격을 채골하여 비교하였다. 자치어 골격의 각 부위별 명칭은 Kim and Kim (1965)과 Kendall et al. (1984), Okiyama (1988), Kang et al. (2012)를 따랐다.

Table 1. Notochord length (NL), Standard length (SL) and age (days post hatching; DPH) of larvae and juveniles used in this study

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결과

참조기 자치어의 골격 발달 과정은 두개골(cranium), 내장골 (visceral skeleton), 안하골(infraorbital bone), 견대골(pectoral girdle bone), 척추골(vertebrae), 미골(caudal skeleton), 지느러미 및 담기골(pterygiophore)로 구분하여 나타내었다.

두개골

척색장 5.89 mm에 달하였을 때, 척추골과 관절되는 기저후두골(basioccipital)이 골화하였으며, 긴 막대 모양의 부설골(parasphenoid)과 삼각형 모양의 서골(vomer)이 골화하였으며, 외후두골(exoccipital)과 안와 위쪽에 액골(frontal)이 한 쌍 골화하였다(Fig. 1A). 체장 6.19 mm에 달하였을 때, 전이골(prootic)과 상후두골(supraoccipital), 설이골(sphenotic), 익이골(pterotic)이 처음으로 골화하였다(Fig. 1B). 체장 7.16 mm에 달하였을 때, 얇은 판 형태의 사골(ethmoid)과 기둥 형태의 전액골(prefrontal)이 골화하기 시작하였으며, 노정골(parietal)과 상이골(epiotic)이 골화하였다(Fig. 1C). 체장 9.86 mm에 달하면 한쌍의 비골(nasal)이 처음으로 골화하였으며, 후이골(opisthotic)이 처음으로 골화하였다(Fig. 1D). 체장 13.92 mm에 달하면 안와의 뒤쪽 가장자리에 한 쌍의 익설골(alisphenoid)이 처음으로 골화하였다. 이 시기 액골의 등쪽 가장자리를 따라서 가지 형태의 추가적인 골화가 일어나며, 앞쪽을 향하여 골화가 진행된다 (Fig. 1E). 체장 28.21 mm에 달하면 기저설골(basisphenoid)이 처음으로 골화하였다(Table 2). 액골 등쪽에서 형성된 돌기는 골화가 진행됨에 따라 액골의 바깥쪽 가장자리와 앞쪽에서 연결되어 위에서 보았을 때 마름모 형태를 띤다. 또한 상후두골에서 발달한 돌기는 위쪽으로 길게 융기하여 왕관 형태의 돌기를 형성한다(Fig. 1F).

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Fig. 1. Developmental sequence of cranium of yellow croaker Larimichthys polyactis, showing dorsal (left), lateral (middle) and ventral (right) view. A, 5.89 mm NL; B, 6.19 mm SL; C, 7.16 mm SL; D, 9.86 mm SL; E, 13.92 mm SL; F, 28.21 mm SL; ALS, Alisphenoid; BAL, Basisphenoid; BO, Basioccipital; E, Ethmoid; EPO, Epiotic; EXO, Exoccipital; F, Frontal; NA, Nasal; OPI, Opisthotic; PAR, Parietal; PRF, Prefrontal; PRO, Prootic; PS, Parasphenoid; PTE, Pterotic; SO, Supraoccipital; SPH, Sphenotic; V, Vomer; NL, Notochord length; SL, Standard length. Scale bars=1.0 mm.

Table 2. Developmental sequence of cranium, jaw bone, hyopalatine arch and opercular series in Larimichthys polyactis

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내장골

척색장 5.89 mm에 달하였을 때, 내장골의 골화는 대부분 진행되었다. 위턱을 구성하는 주상악골(maxillary)과 전상악골(premaxillary)이 골화하였으며, 전상악골에는 상행돌기와 관절돌기가 골화하였고, 이빨 또한 골화하였다. 아래턱을 구성하는 치골(dentary)과 관절골(articular), 각골(angular)이 골화하였으며, 치골에도 이빨이 골화하여 있었다. 구개부를 이루는 설악골(hyomandibular), 접속골(symplectic), 방골(quadrate)이 골화하였으며, 구개골(palatine)과 익상골(pterygoid)은 얇은 막대 형태로 골화하였다. 또한 얇은 삼각형 모양의 중익상골(mesopterygoid)이 골화하여 있었다. 새개부를 이루는 전새개골(preopercle), 주새개골(opercle), 하새개골(subopercle), 간새개골(interopercle)이 모두 골화하였으며, 전새개골에는 바깥쪽을 향하는 두 개의 큰 가시가 발달하였다(Fig. 2A). 설궁(hyoid arch)을 형성하는 하설골(hypohyal), 각설골(ceratohyal), 상설골(epihyal), 간설골(interhyal), 미설골(urohyal)의 골화가 이루어졌으며, 7개의 새조골(branchiostegal ray)이 모두 골화하였다. 하설골의 경우 아래쪽 모서리 일부만이 골화하였다(Fig. 3A). 체장 8.11 mm에 달하면 골화가 진행되어 전새개골에 5개의 가시가 형성되며, 주새개골과 하새개골 바깥쪽에도 두 개의 가시가 형성된다. 이 시기에 중익상골의 뒤로 주걱모양의 후익상골(metapterygoid)이 처음으로 골화하여 내장골을 구성하는 모든 요소의 골화가 완료되었다(Fig. 2B, Table 2). 체장 9.86 mm에 달하면 하설골의 위쪽 모서리가 처음으로 골화하였으며, 각설골의 앞쪽 등쪽에 작은 돌기가 형성된다(Fig. 3C). 체장 28.21 mm에 달하면 각설골과 상설골이 일부 융합되었다(Fig. 3C).

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Fig. 2. Developmental sequence of palate, jaw boneand opercular series in yellow croaker Larimichthys polyactis. A, 5.89 mm NL; B, 8.11 mm SL; C, 13.92 mm SL; AN, Angular; AR, Articular; D, Dentary; HM, Hyomandibular; IOP, Interopercle; MP, Metapterygoid; MS, Mesopterygoid; MX, Maxillary; OP, Opercle; PAL, Palatine; PMX, Premaxillary; POP, Preopercle; PT, Pterygoid; Q, Quadrate; SOP, Subopercle; SY, Symplectic; NL, Notochord length; SL, Standard length.. Scale bars=1.0 mm.

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Fig. 3. Developmental sequence of hyoid arch in yellow croaker Larimichthys polyactis. A, 5.89 mm NL; B, 9.86 mm SL; C, 28.21 mm SL; BR1-7, Branchiostegal ray 1-7; CH, Ceratohyal; EH, Epihyal; HY, Hypophyal; IH, Interhyal; UH, Urohyal; NL, Notochord length; SL, Standard length. Scale bars=0.5 mm.

안와골

체장 8.11 mm에 달하였을 때 안와의 앞쪽 아래에서 안전골(preorbital)이 처음으로 골화하였다(Fig. 4A). 체장 9.86 mm에 달하였을 때, 안와의 뒤쪽을 향해 연달아 첫 번째와 두 번째 안하골(suborbital)이 골화하였다(Fig. 4B). 안전골은 넓게 발달하여 앞뒤로 긴 직사각형 형태를 띠고, 가운데에 3개의 구멍이 열을 이룬다. 첫 번째 안하골은 얇은 막대 모양을 띠며, 하나의 작은 구멍이 뒤쪽 중앙에 있었다. 두 번째 안하골은 바깥쪽이 파인 직사각형을 띠며, 중앙에 두 개의 구멍이 있다. 체장 12.90 mm에 달하면 5개의 안하골이 모두 골화하였다(Fig. 4C, Table 2). 첫 번째 안하골은 골화가 진행되어 마름모꼴을 띤다. 두 번째 안하골은 정사각형에 가까운 형태로 발달하였다. 3, 4번째 안하골은 작은 사각형 모양으로, 중심에 구멍이 있었다. 5번째 안하골을 얇은 막대 모양으로 골화하였다.

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Fig .4. Developmental sequence of the infraorbital bone of yellow croaker Larimichthys polyactis. A, 8.11 mm SL; B, 9.86 mm SL; C, 12.90 mm SL; D, 28.21 mm SL; PO, Preorbital bone; SO1-5, Suborbital 1-5; SL, Standard length. Scale bars=1.0 mm.

견대골

척색장 5.89 mm인 자어는 쇄골(cleithrum)과 상쇄골(supracleithrum), 후측두골(posttemporal)의 골화가 진행되었다. 또한 하나의 얇은 막대 형태의 후쇄골(ventral postcleithrum)이 쇄골 옆에 비스듬히 골화되었다(Fig. 5A). 체장 6.78 mm인 자어는 하나의 후쇄골 위에 두 번째 후쇄골(dosal postcleithrum)이 얇은 막대 형태로 골화하였다(Fig. 5B). 체장 8.11 mm인 자어는 두 개의 후쇄골의 골화가 진행되어 서로 관절되고, 쇄골과도 관절된다(Fig. 5C). 체장 10.32 mm에 달하면 후측두골의 앞에 중심에 구멍이 있는 얇은 막 형태의 상측두골(supraposttemporal)이 하나 골화되었다. 그리고 주걱 모양의 오훼골(coracoid)이 골화되었으며, 오훼골의 위쪽에 전면이 움푹하게 패인 형태의 견갑골(scapula)이 골화되고, 그 아래 작은 사출골(radial)이 하나 골화하였다(Fig. 5D). 체장 13.92 mm에 달하면 두 번째 상측두골이 후측두골의 전방에서 골화되며, 견대골을 구성하는 모든 골격의 골화가 이루어진다(Table 3). 오훼골은 골화가 진행될수록 망치 형태를 갖추며, 중앙에 작은 구멍이 형성된다. 견갑골은 사각형으로 발달하며, 사출골은 추가적인 골화가 일어나 4개의 사출골이 관찰된다. 이 중 가장 아래의 사출골은 끝이 두 갈래로 갈라진 형태를 보인다(Fig. 5E).

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Fig. 5. Developmental sequence of the pectoral girdle in yellow croaker Larimichthys polyactis. A, 5.89 mm NL; B, 6.78 mm SL; C, 8.11 mm SL; D, 10.32 mm SL; E, 13.92 mm SL; CL, Cleithrum; CR, Coracoid; DPCL, Dorsal post cleithrum; PF, Pectoral fin; PT, Posttemporal; R, Radial; SC, Scapula; SCL, Supracleithrum; SPT1-2, Supraposttemporal 1-2; VPCL, Ventral post cleithrum; NL, Notochord length; SL, Standard length. Scale bars=0.5 mm.

Table 3. Developmental sequence of pectoral girdle, vertebrae and caudal skeleton in Larimichthys polyactis

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척추골

척색장 5.89 mm인 자어에서 1–4번째, 6번째 추체(centrum)의 골화가 시작되었다. 추체의 골화는 등쪽의 신경극(neural spine)과 함께 추체의 등면에서부터 시작되었다(Fig. 6A). 체장 6.48 mm인 자어는 1번부터 17번 추체까지의 골화가 시작되었다. 추체의 골화는 등과 배쪽면에서부터 진행되며, 1번부터 3번 추체는 배쪽면의 골화 없이 등쪽면부터 골화가 진행된다(Fig. 6B). 체장 6.78 mm에 달하면 복추골의 추체가 모두 골화되며, 9번째 추체부터 꼬리쪽으로 혈관극(hemal spine)과 측돌기(parapophysis)의 골화가 시작되었다(Fig. 6C). 체장 7.41 mm에 달하면 마지막 추체를 제외한 모든 추체가 골화되어 원통형을 이루고, 마지막 추체는 배쪽이 골화되어 불완전한 형태를 갖춘다. 이 시기 미부봉상골(urostyle)이 처음으로 골화를 시작하였다(Fig. 6D). 체장 8.11 mm에 달하면 모든 추체가 골화되었으며, 신경극과 혈관극 또한 모두 골화하였다(Fig. 6E, Table 3). 체장 10.77 mm에 달하면 추체가 모래시계 형태로 변화하는 형태 변화가 일어나고, 이 시기에 세 번째 추체에서부터 늑골(rib)이 처음으로 골화하기 시작하였다(Fig. 6F). 체장 13.92 mm에 달하면 추체의 형태가 모두 변화하고 추체의 등쪽과 배쪽에 전관절돌기와 후관절돌기가 골화하였다. 신경극의 기부에 하나의 구멍이 형성되며, 5–9번째 추체의 혈관극 기부에도 구멍이 형성되었다. 늑골의 골화 또한 진행되어 9개의 늑골이 골화하였으며, 4개의 상늑골(epipleural)이 앞에서부터 골화하기 시작하였다(Fig. 6G). 참조기의 앞쪽 2–5번 추체 배쪽 돌기의 발달은 체장 9.60 mm 일 때 제2, 3 추체에서부터 관찰되었으며(Fig. 7A), 이후 체장 12.01 mm에 달하면 2–5번 추체의 배쪽에 모두 돌기가 발달하였다(Fig. 7B). 체장 21.09 mm에 달하면 제3추체의 돌기가 가장 발달하기 시작하며, 앞쪽을 향하여 신장되기 시작하였고(Fig. 7C), 체장 165.41 mm의 개체에서는 3번 추체가 앞쪽으로 더욱 신장되어 2번 추체의 배쪽을 거의 덮고, 말발굽 모양을 나타내었다(Fig. 7D).

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Fig. 6. Developmental sequence of the vertebrae, caudal skeleton, dorsal fin, anal fin, caudal fin and pterygiophore of yellow croaker Larimichthys polyactis. A, 5.89 mm NL; B, 6.48mm SL; C, 6.78mm SL; D, 7.41 mm SL; E, 8.11 mm SL; F, 10.77 mm SL; G, 13.92 mm SL; AF, Anal fin; CF, Caudal fin; DF, Dorsal fin; EPU, Epipleural; FIS, Free interneural spine; HS, Hemal spine; IHS, Interhaemal spine; INS, Interneural spine; NS, Neural spine; PP, Parapophysis; RI, Rib; US, Urostyle; NL, Notochord length; SL, Standard length. Scale bars=1.0 mm.

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Fig. 7. Developmental sequence of the anterior abdominal vertebrae of yellow croaker Larimichthys polyactis, showing lateral (left) and ventral (right) view. A, 9.60 mm SL; B, 12.01 mm SL; C, 21.09 mm SL; D, 165.41 mm SL; V, Vertebral centrum; SL, Standard length. Scale bars=1.0 mm.

미골

참조기의 미골은 체장 6.78 mm인 개체에서 처음으로 작은 판 형태의 하미축골(hypural) 3개가 골화하였다(Fig. 8A). 체장 7.16 mm에 달하면 추체의 골화가 거의 완료되며, 미부봉상골의 골화가 시작되었다. 하나의 하미축골이 추가로 골화하여 총 4개 하미축골의 골화가 시작되었으며, 미부봉상골의 가장 아래에 준하미축골(parhypural) 또한 동시에 골화하였다(Fig. 8B). 체장 8.31 mm에 달하면 미부봉상골의 위쪽에 짧은 막대 형태의 상미축골(epural) 두 개가 골화하기 시작하였으며, 4번째 하미축골의 위쪽에 5번째 하미축골이 골화하였다. 마지막 추체의 신경극은 길이가 짧고 두꺼운 형태로 골화하였으며, 마지막 두번째 추체의 신경극은 길게 골화하여 상미축골의 바깥쪽까지 도달하였다(Fig. 8C). 체장 10.09 mm에 달하면 세 번째 상미축골이 골화하였다. 또한 세 번째 상미축골과 미부봉상골의 등면 사이에 얇은 막대 형태의 미골판(caudal bony plate)이 골화하였으며, 미부봉상골의 끝에 미신경골(uroneural) 또한 작게 골화하여, 모든 골격 요소의 골화가 완료되었다(Table 3). 마지막 추체의 신경극 기부에는 바깥을 향하는 하나의 작은 가시가 형성되었다(Fig. 8D).

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Fig. 8. Developmental sequence of the caudal skeleton in yellow croaker Larimichthys polyactis. A, 6.78 mm SL; B, 7.16 mm SL; C, 8.31 mm SL; D, 10.09 mm SL; CBP, Caudal bony plate; EP 1-3, Epural1-3; HS, Hemalspine; HY1-5, Hypural 1-5; NS, Neural spine; PH, Parhypural; URO, Uroneural; US, Urostyle; SL, Standard length. Scale bars=0.5 mm.

지느러미 및 담기골

꼬리지느러미는 체장 6.19 mm에 처음으로 골화하였으며, 위쪽에 6개, 아래쪽에 5개의 줄기가 골화하였다. 체장 6.78 mm에 달하면 미골을 구성하는 골격들이 처음으로 골화하였으며, 꼬리지느러미의 골화는 더욱 진행되어 위쪽에 7개, 아래쪽에 7개의 줄기가 골화하였다(Fig. 6C). 체장 7.16 mm에 달하면 주 줄기의 수가 위쪽 9개, 아래쪽 8개로 정수에 달하여 모두 골화하였다. 또한 주 줄기의 위아래로 부속줄기가 하나씩 골화하였다. 부속줄기는 자어가 성장함에 따라 추가로 골화하여 체장 13.92 mm에는 위아래로 6개의 부속줄기가 골화하였다(Fig. 6G). 가슴지느러미는 체장 8.11 mm에 처음으로 5개의 줄기가 골화하였으며(Fig. 5C), 체장 11.32 mm에 이르러 16개의 줄기가 골화하여 모든 지느러미 줄기의 골화가 완료되었다. 배지느러미는 체장 8.91 mm일 때 처음으로 5개의 줄기의 골화가 시작되었고, 체장 9.86 mm에는 뒤쪽이 넓은 막대 형태의 기저측소편(basypterigium)이 처음으로 골화하였다(Fig. 9A). 이후 체장 10.32 mm에 달하면 하나의 줄기가 추가로 골화하여 총 6개의 줄기의 골화가 완료되었다(Fig. 9B). 등지느러미는 체장 7.16 mm에 몸의 중간 뒤쪽 부분에서 처음으로 12개의 줄기가 골화하기 시작하였고. 체장 8.62 mm에 이르면 정수에 도달하여 성어의 형태를 갖추었다. 뒷지느러미는 체장 7.16 mm에 등지느러미와 함께 처음으로 6개의 줄기가 골화하였다. 이후 체장 8.11 mm에 이르면 정수에 달하였으며, 완전한 형태를 갖추었다(Fig. 6E). 담기골의 골화는 체장 8.11 mm에서 처음으로 앞쪽 3개의 혈관간극이 골화하며 시작되었으며(Fig. 6E), 이후 체장 8.91 mm에 달하였을 때 처음으로 앞쪽 5개 신경간극의 골화가 시작되었다. 체장 9.86 mm에 달하면 모든 혈관간극이 골화되었으며, 체장 11.54 mm에 달하였을 때 모든 신경간극의 골화가 이루어졌다. 유리신경간극(free interneural spine)은 체장 8.91 mm에 신경간극의 앞쪽에 두 개가 처음으로 골화하였다. 체장 9.60 mm에 도달하였을 때 하나의 유리신경간극이 추가로 골화하여 총 3개의 유리신경간극의 골화가완료되었다(Table 4).

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Fig. 9. Developmental sequence of the pelvic girdle of yellow croaker Larimichthys polyactis. A, 9.86 mm SL; B, 10.32 mm SL; C, 12.01 mm SL; D, 25.26 mm SL; BP, Basypterigium; R, Soft ray; S, Spiny ray; SL, Standard length. Scale bars=1.0 mm.​​​​​​​

Table 4. Developmental sequence of fin and pterygiophore in Larimichthys polyactis

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고찰

참조기의 척추골은 체장 5.89 mm에서 이미 복추골 앞쪽의 추체 일부가 신경극과 함께 골화하였으며, 성장함에 따라 미추골 쪽으로 골화가 진행되었다. 다른 민어과 어류들인 부세(Larimichthys crocea), 점성어(Sciaenops ocellatus), Umbrina cirrosa, Cynoscion nebulosus, Argyrosomus regius의 경우에도 척추골의 골화 방향은 복추골에서 미추골 방향으로 동일하였다(Wang et al., 2010; Cardeira et al., 2012; Kubicek, 2014; Neofytou et al., 2017). 이러한 척추골의 골화 경향은 꽁치(Cololabis saira; Fujita and Oozeki, 1994), 복섬(Takifugu niphobles; Fujita, 1992), 저울베도라치(Entomacrodus stellifer; Kim et al., 1992), 볼락(Sebastes inermis; Kim et al., 1993), 능성어(Hyporthodus septemfasciatus; Park et al., 2015), 준치(Ilisha elongata; Han et al., 2000), 학공치(Hyporhamphus sajori; Lee et al., 2001), 두줄망둑(Tridentiger trigonocephalus; Han et al., 2018) 및 점농어(Lateolabrax maculatus; Kang et al., 2012) 등 다양한 분류군에서 동일하게 나타나 분류군이나 종간에 차이가 없는 것으로 보인다. 추체의 발달 과정이 알려진 S. ocellatus, U. cirrosa, C. nebulosus, A. regius와 참조기의 경우, 추체의 골화 방향은 종에 따라 다양한 경향을 보였다(Cardeira et al., 2012; Kubicek, 2014; Neofytou et al., 2017). 그러나 공통적으로 복추골 앞쪽 4개의 추골은 신경극이 있는 추체의 등면을 시작으로 배면을 향해 안장 형태를 띠며 골화하였다. 이러한 추체의 특정한 골화 경향은 농어목 어류 중 일부에서만 나타나는 것으로 알려져 있으며, Kubicek (2014)의 연구는 이러한 특정 추체들의 안장형 골화가 민어과 내의 보존적인 특징일 수 있다고 추정하였으며, 본 연구결과 또한 이와 일치하는 결과를 보였다. 특히 참조기의 경우 상기한 S. ocellatus, A. regius, U. cirrosa를 포함한 일반적인 민어과 어류의 척추골수인 25개보다 많은 29개의 척추골수를 가지지만(Taniguchi, 1969; Fahay, 2007), 다른 민어과 어류와 동일한 골화 양상을 보여 그 의미가 깊다. 참조기는 마지막 추체의 골화가 시작되었을 때, 미부봉상골이 충분히 골화한 상태로 미부봉상골의 골화가 마지막 추체의 골화보다 먼저 시작되는 것으로 보인다. 이러한 경향은 마찬가지로 같은 민어과에 속하는 S. ocellatus, A. regius, U. cirrosa와 동일하게 나타났다. 이러한 결과는 황점볼락(Sebastes oblongus; Byun et al., 2012), 점농어(Kang et al., 2012), 학공치(Lee et al., 2001), 준치(Han et al., 2000), 저울베도라치(Kim et al., 1992)에서 동일하게 나타났으며 능성어(Park et al., 2015), 두줄망둑(Han et al., 2018), 사할린가자미(Limanda sakhalinensis; Han et al., 2019)의 경우 추체가 모두 골화된 후 미부봉상골이 골화되어 차이를 보였다. 일부 민어과 어류는 부레를 지지하기 위해 앞쪽 추체, 특히 제3 추체와 제4 추체의 배면 돌기가 발달하며(Sasaki, 1989), 이 돌기는 발달 상태에 따라 속 또는 종간에 현저한 차이를 나타내는 것으로 알려져 있다(Oh, 2008). 참조기는 체장 9.60 mm부터 제2, 3추체에 돌기가 발달하기 시작하였고, 체장 21.09 mm에서는 세 번째 추체의 돌기가 가장 발달하고, 두 번째 추체의 돌기는 작게 발달하는 등 성어의 형태와 유사하게 발달하여 발달 과정에서부터 성어의 형태와 유사한 모습을 보이는 것을 확인하였다.

두개골의 골화는 어류 내에서 보존적인 과정을 보이며(Mook, 1977), 골화가 처음으로 시작되는 부위는 높은 스트레스를 받는 부위들로, 먹이 섭취를 위한 턱의 골격이나 새조골 등의 호흡기관을 지지하는 골격이다(Weisel, 1967). 또한 두개골은 섭이와 호흡을 위한 중요한 골격 요소로써 골화가 우선적으로 일어나는 부위이며(Vandewalle et al., 1997), 참조기의 경우 척색장 5.89 mm인 개체에서 턱과 구개부, 새개부, 설궁을 이루는 골격은 다른 부위들과는 달리 대부분 골화를 시작하고 있어 이들의 주장과 잘 일치하였다. 또한 민어과의 C. nebulosus, S. ocellatus와 다른 분류군의 여러 종 또한 다른 부위보다 턱과 구개부, 새개부, 설궁의 골화가 우선적으로 이루어지는 것을 확인할 수 있었다(Lee et al., 2001; Kang et al., 2012; Park et al., 2015; Han et al., 2019). 척색장 5.89 mm인 개체에서 참조기의 설궁은 하설골의 위쪽 부분을 제외하고 이미 모든 요소의 골화가 이루어지고 있었고, 마지막으로 하설골의 위쪽 부분이 체장 9.86mm일 때 골화하였다. 이러한 골화 과정은 Kubicek (2014)의 C. nebulosus, S. ocellatus와 유사하게 나타났으며, 7개의 새조골을 가지며 마지막 7번째 새조골만이 상설골에 위치함으로써 민어과 어류의 공통적인 특징과 잘 부합하였다(Sasaki, 1989). 참조기의 두개골은 체장 5.89 mm에서 기저후두골, 외후두골, 액골, 부설골, 서골이 골화되어 있었다. 다른 민어과 어류들 또한 일부 차이를 보였으나 비슷하게 부설골, 액골, 기저후두골, 외후두골이 공통적으로 초기에 골화하는 것을 확인할 수 있었는데, 이 골격들은 먹이를 섭취하는 동안 두개골에 전달되는 충격을 막아주며(Vandewalle et al., 1992), 유영을 하며 균형을 잡는 데에 도움을 주는 것으로 알려져 있다(Weisel, 1967). 따라서 초기 골화 과정에서 부설골과 기저후두골의 골화는 자어 시기에 안정적인 유영과 먹이 섭취에 영향을 끼치므로 중요하다 볼 수 있다. 또한 이는 스트레스 구역에 있어 부설골, 액골, 기저후 두골과 외후두골이 먼저 골화한다는 민어과의 Micropogonias furnieri에 대한 연구와 일치한다(Jardim and Santos, 1994). 이후의 골화 순서는 민어과 내에서 유사하게 나타났으나, M. furnieri의 경우 다른 종들과는 달리 상후두골이 가장 먼저 골화하였고, 다른 종들에서는 가장 마지막에 골화한 기저설골이 먼저 골화하는 등의 차이를 보였다.

참조기의 상후두골은 체장 8.11 mm부터 등쪽에 돌기(supraoccipital crest)와 함께 돌기의 등쪽에 작은 가시들이 형성되기 시작하며, 성장함에 따라 가시의 수가 늘어났다. 체장 12.90 mm부터는 돌기가 융기하기 시작하여 체장 25.26 mm에 이르면 완전한 왕관 형태를 이루었으며, 성장하면서 점차 퇴화하여 체장 81.08 mm에 이르면 완전히 소실되었다. 같은 속의 부세와 Panna heterolepis 또한 동일한 특징을 가지는 것으로 알려져있으며(Sha, 1962; Yamada, 1973; Trewavas, 1977), 이러한 돌기는 민어과 내에서 수조기(Nibea albiflora), 동갈민어(Nibea mitsukurii), 남방먹조기(Argyrosomus japonicus)와 같이 돌기가 나타나지 않는 종도 있고(Takita, 1974; Taniguchi et al., 1979; Kinoshita and Fujita, 1988), 강달이속(Collichthys)의 황강달이(Collichthys lucidus)와 눈강달이(Collichthys niveatus)와 같이 성어가 되어도 돌기가 그대로 남는 종도 있어 다양하다 (Kim et al., 2005; Lee and Kim, 2014). 본 연구에서 상후두골 돌기의 가시는 Myoung et al. (2004)의 결과인 3–6개 보다 넓은 범위인 2–8개의 가시가 상후두골 돌기에서 관찰되었다. 상후두골 돌기의 수는 부세가 3–8개로 참조기에 비해 많은 것으로 알려져 있었으나(Yamada, 1973; Myoung et al., 2004), 본 연구에 따르면 큰 차이가 없는 것으로 보인다. 그러나 부세의 경우 상후 두골의 돌기가 참조기에 비해 2배 가까이 큰 것으로 뚜렷한 차이를 보인다고 알려져 있다(Myoung et al., 2004). 강달이속의 황강달이와 눈강달이의 경우 성어기에는 상후두골 돌기 가시의 수가 두 종간에 유용한 분류 형질로 사용되지만(Lee, 1992; Nakabo, 2002; Kim et al., 2004, 2005), 치어기에는 두 종을 분류할 수 없는 것으로 알려진 바 있다(Lee and Kim, 2014). 본 연구 결과 또한 참조기와 부세, 그리고 강달이속 어류들의 치어 시기 상후두골 돌기 가시의 수는 대부분이 중복되어 치어 시기 확실한 종 분류 형질로는 사용할 수 없을 것으로 생각된다. 그러나 민어과 내에서 나타나는 상후두골 돌기는 종에 따라 다양한 발달 과정을 보여 분류학적인 연구의 분류형질로 사용할 수 있을 것으로 추정되고, 이를 위해서는 추가적인 민어과 어류의 골격발달에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다(Sasaki, 1989).

참조기의 견대골은 체장 5.89 mm일 때, 쇄골, 상쇄골, 후측두골, 후쇄골이 골화되어 있었다. 쇄골은 다양한 분류군에서 우선적으로 골화하는 골격 요소로(Han et al., 2000, 2019; Koumoundouros et al., 2001b; Lee et al., 2001; Kang et al., 2012) 같은 민어과 어류에서도 동일하게 나타나는데, 이는 쇄골이 입의 개구와 섭이 기능에 sternohyoideus muscle을 지지하는 중요한 역할을 하기 때문이다(Wagemans and Vandewalle, 1999). 참조기의 경우, 견갑골에 구멍이 하나 나타나며, 이 소공은 성어까지 유지된다. 과거 이러한 견갑골의 소공은 농어목 어류에서 나타나는 일반적인 특징으로 알려져 있었으나(Emery, 1973; Houde and Potthoff, 1976; Potthoff et al., 1984; Matsuoka, 1987; Watson, 1987; Potthoff et al., 1988; Watson and Walker, 1992; Faustino and Power, 1999; Koumoundouros et al., 2001b; Sfakianakis et al., 2004, 2005; Wang et al., 2010; Kang et al., 2012;) 농어목 어류를 비롯하여 쏨뱅이목 어류의 쏨뱅이(Sebastiscus marmoratus; Kim et al., 1997), 붉은쏨뱅이(Sebastiscus tertius; Han et al., 2001), 조피볼락(Sebastes schlegeli; Kim and Han, 1991), 동갈치목의 전력날치(Cheilopogon heterurus doederleini; Dasilao and Yamaoka, 1998), 날치(Cheilopogon agoo; Park and Kim, 1987), 복어목 어류의 Balistes capriscus (Matsuura and Katsuragawa, 1985)등 다양한 분류군에서 형성되는 것으로 보아 농어목 어류에서만 나타나는 전형적인 형질이 아닌 일반적인 형질인 것으로 사료된다. 참조기의 경우 견갑골과 함께 오훼골에도 하나의 소공이 나타나는데, 성어에서는 발견되지 않아 성장하면서 사라지는 것으로 추정된다. U. cirrosa에서도 오훼골에 하나의 소공이 발견되었으나, S. ocellatus에서는 발견되지 않아 민어과 내에서 공통적으로 나타나는 특징은 아닌 것으로 보이며, 이러한 오훼골의 소공은 자리돔과(Emery, 1973; Potthoff et al., 1987), 갯농어 Chanos chanos (Taki et al., 1986), 점농어 (Kang et al., 2012)등 다양한 분류군에서 나타난다(Potthoff and Tellock, 1993).

참조기의 미골복합체(caudal complex)는 일반적인 경골어류와 동일하게 변형된 여러 개의 추골과 골편으로 이루어져 있다. 경골어류의 미골 구조는 계통발생학적인 정보를 담고 있는 것으로 알려져 있으며(Konstantinidis and Johnson, 2012), 하미축골은 미골을 형성하는 주요 골격 중 하나로, 하미축골의 융합현상은 어종마다 다양하여 계통학적 연구의 기초자료로 매우 중요하다고 판단된다(Park et al., 2015). 민어과의 U. cirrosa, S. ocellatus는 참조기와 동일한 구조를 보였으나, A. regius에서는 미신경골과 준하미축골돌기가 관찰되지 않아 차이를 보였다. 참조기는 5개의 하미축골이 나타나며, 이들 간의 융합이나 소실은 관찰되지 않았다. 다른 민어과의 어류들 또한 공통적으로 5개의 하미축골을 가지며, 자리돔과의 Abudefduf abdominalis는 4번과 5번 하미축골이 융합하였고(Goslin, 1961) 게레치과와 볼락과 어류는 1번과 2번, 3번과 4번 하미축골이(Kim and Han, 1991; Kim et al., 1993; De La Cruz-Agüero, 2013), 방어류(Kohno, 1997; Liu, 2001)와 쥐치복과의 Balistes capriscus (Matsuura and Katsuragawa, 1985)는 1번과 2번, 3번과 4, 5번 하미축골이 융합되고, 농어과 어류는 5개의 하미축골이 융합 없이 나타나는 등(Myoung et al., 1998), 다양한 형태를 보인다.

참조기의 지느러미는 꼬리지느러미, 등지느러미와 뒷지느러미, 가슴지느러미, 배지느러미의 순서로 발달하였으며, S. ocellatus와 C. nebulosus 또한 동일한 순서의 발달 과정을 보였다. 이러한 발달 과정은 농어아목에 속하는 어류의 전형적인 순서와 유사하다(Potthoff and Tellock, 1993). 동일한 민어과의 Argyrosomus hololepidotus (Beckley, 1990)의 경우 꼬리지느러미, 등지느러미, 뒷지느러미, 가슴지느러미, 배지느러미의 발달과정을 보며 농어아목 어류들의 발달 순서와 일치하였고, U. cirrosa의 경우 가슴지느러미가 뒷지느러미보다 먼저 발달하여 차이를 보였다. 농어목 어류에서 일반적인 등지느러미와 뒷지느러미의 발달은 전방의 등지느러미 발달이 시작되기 전 후방의 등지느러미와 뒷지느러미가 먼저 발달하기 시작하는 것이다 (Johnson, 1984; Faustino and Power, 1999; Koumoundouros et al., 2001a, 2001b; Sfakianakis et al., 2004, 2005). 참조기와 S. ocellatus의 경우 이와 동일한 지느러미 발달 과정을 보였으나, 담기골의 골화 방향은 참조기의 경우 등지느러미와 뒷지느러미 모두 머리 쪽에서부터 진행되었고, S. ocellatus는 중앙부부터 골화하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 달리 U. cirrosa는 등지느러미와 뒷지느러미가 양 끝에서부터 골화하였고, 담기골의 경우 중심부터 양방향으로 골화가 진행되어 같은 분류군 내에도 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 다른 분류군의 경우에도 능성어와 농어(Lateolabrax japonicus)는 담기골의 골화가 모두 머리쪽에서 꼬리쪽으로 진행되었고(Kang et al., 2012; Park et al., 2015), 도미과의 Diplodus puntazzo (Sfakianakis et al., 2005)와 Diplodus sargus (Komoundouros et al., 2001a)는 신경극과 혈관극의 골화가 양쪽에서 거의 동시에 이루어졌으며, Pagellus erythrinus (Sfakianakis et al., 2004)는 신경극이 꼬리 쪽에서 먼저 골화한 후 양 쪽에서 동시에 골화하였다. 참돔(Pagrus major; Matsuoka, 1985)은 신경극과 혈관극의 골화가 동시에 진행되나 신경극의 경우 양 쪽에서 골화가 시작하여 중앙 쪽으로 진행되어 담기골의 골화 양상은 어종에 따라 다양한 것으로 보인다. 참조기의 유리신경간극은 세 개가 나타나며, 각 유리신경간극은 첫 번째 신경극의 앞에, 첫 번째와 두 번째 신경극 사이, 두 번째와 세 번째 신경극 사이에 첫 번째 신경간극과 함께 위치하여 0/0/0+2의 구조를 나타낸다. 이러한 구조는 농어아목 어류에서 나타나는 전형적인 구조로 알려져 있다 (Tominaga, 1986).

자치어의 골격에 관한 연구는 유사종과의 식별이나, 생태학 분야에서 유용한 자료로 활용될 수 있으며, 성어의 골격에 대한 이해를 도와 계통추정에 도움을 줄 수 있다(Kang et al., 2012; Park et al., 2015). 또한 양식업에서 어류의 발달 시기에 따른 적절한 환경과 조건에 대한 정보를 제공하며(Fukuhara, 1992), 이를 통해 종묘의 생산성과 품질 향상에 도움을 줄 수 있다. 본 연구는 골격 형성 과정을 통해 상업적으로 중요한 어종인 참조기의 계통발생학적인 정보를 제공하고, 향후 인공생산된 참조기 종묘의 기형을 조기에 판단하여 이를 조절하는 데에 도움을 줄수 있을 것이다.

사사

논문을 세심하게 검토해주신 심사위원 세 분께 감사드립니다. 본 연구는 국립수산과학원 수산시험연구사업(R2023029) 및 국립해양생물자원관 ‘해양생명자원 기탁등록보존기관 운영 (2023)’ 사업의 지원을 받아 수행 되었습니다.

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