Quantitative Reproductive Ecology of Manila Clam, Ruditapes philippinarum in Korean Waters

Abstract

1. 항체면역효소측정법 (ELISA)을 이용한 제주도 성산 연안에 분포하는 바지락(Ruditapes philippinarum)의 번식량 측정

1.1. 2006년 6월부터 11월까지 제주도 성산에 서식하는 바지락의 번식량을 효소면역흡착법 (ELISA)과 조직학적 방법을 이용하여 측정하였다. 1.2. 성산 지역 표층 해수의 chlorophyll-a 농도는 7월 초와 8월 중순에 높게 나타났으며, 바지락 조직에서 측정된 chlorophyll-a 농도는 해수와 유사한 7월 하순경 최고 값을 나타냈고 이후 서서히 감소하였다. 이는 바지락의 생식소 발달이 활발한 시기와 산란이 일어나는 시기에 해수와 체내 모두에서 chlorophyll-a 농도가 증가함을 나타내었다. 1.3. 전체 조직 건조중량에 대한 생식소 건조중량의 비로 나타낸 생식소지수 (GSI, gonadosomatic index) 는 생식소 발달기인 6월 초 0.9%였으나 급격이 증가하여 8월초에 19.7%로써 최대 값을 나타냈다. 8월초 이후 GSI는 감소하였으며 이는 조직학적 검사 결과 산란활동과 밀접한 관계가 있음이 확인 되었다. 9월 말 평균 GSI는 4.9%로 감소하였으며 이때는 대부분의 바지락이 산란 후기 상태였다. 1.4. 성산지역 바지락의 최대 월평균 GSI는 19.7%였고 이후 감소하였으며 이는 생식량이 전체 중량의 약 20%에 도달한 이후 산란이 일어남을 의미 하였다. 1.5. 위 사실을 바탕으로 산란이 임박한 시기라고 가정된 GSI가 20.0%이상의 개체들의 포란도를 측정한 결과 2,420,350~8,967,785 개의 알을 포함하고 있었으며 이들은 평균 4,955,706±1,075,854 개로 나타났다. 1.6. 이상의 결과는 우리나라 서해안의 곰소 지역에서 수행된 바지락의 생식소 발달에 관한 연구와 비교할 때 성산지역 바지락의 산란 시기가 2 달 정도 늦게 시작되며 GSI 또한 낮음이 확인 되었다. 이 같은 지역적 차이는 성산 지역의 낮은 먹이 함량 때문인 것으로 판단된다.

2. 서해안 백미리 연안에 서식하는 바지락의 연중 생식주기에 대한 번식량 측정

2.1. 2007년 서해안 백미리 지역 바지락 양식장에서 채집된 암컷 바지락의 생식주기와 번식량을 조직학적 관찰과 ELISA를 이용하여 측정하였다. 2.2. 본 연구를 위하여 암컷 바지락의 중앙부를 두께 3 mm의 단면으로 적출하여 이를 조직학적 관찰에 이용하고 나머지 부분은 생식량과 생화학적 정량에 이용하였다. 2.3. 암컷 바지락의 번식량 정량을 위하여 New Zealand white rabbit을 이용하여 바지락 알에 대한 특이 항체를 개발하고 면역흡착법을 이용하여 Rabbit anti-clam egg IgG를 분리하였다. 개발된 항체는 바지락 알 단백질에 매우 특이적 반응을 보였고 효소면역흡착법 (ELISA)를 이용하여 측정한 결과 최소 177 ng/ml의 알 단백질이 측정 가능함을 확인하였다. 바지락의 번식량은 바지락 전체 건중량에서 생식소 건중량을 나타내는 생식소중량지수 (GSI)로 나타내었다. 2.4. 암컷 바지락의 월평균 GSI는 생식소 초기 발달기에 3.5±2.2%였으며 후기발달기에는 10.8±6.5%, 성숙기에는 24.9±8.2%, 산란기에는 12.0±8.8%, 산란후기에는 5.2±4.6%를 나타내었다. 본 연구에서 수행된 ELISA를 이용한 바지락의 번식량 측정법은 바지락의 생식소 발달기인 후기발달기, 성숙기 및 산란기에는 번식량 측정에 매우 효과적이지만 산란후기와 생식소 초기 발달기에는 측정효율이 감소하였다. 2.5. 조직학적 관찰을 통해 생식소가 성숙기로 확인된 바지락의 포란수를 ELISA로 확인한 결과 바지락 1 개체 당 2,544,553~13,839,452 개의 알을 포함하고 있으며 이는 평균 7,140,354±2,881,586 개의 알을 보유하고 있는 것으로 측정되었다. 2.6. 생식소 발달에 따른 번식량과 성숙한 바지락의 포란수 측정은 이매패류의 번식량 연구에 효과적으로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

1. Quantification of reproductive effort of Manila clam, Ruditapes philippinarum from Seong San, east coast of Jeju, Korea by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)

1.1. The reproductive effort of Manila clam, Ruditapes philippinarum was estimated by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) along with histology. The clams were collected from a natural habitat at Seong San, off the east coast of Jeju, Korea during the active gametogenic period from June to November 2006. A polyclonal antibody developed against Manila clam egg-specific protein was used for the quantification of Manila clam egg protein by indirect ELISA. 1.2. Chlorophyll-a level in the water column exhibited two peaks; first during early July coinciding with the ripening of the clams and second timing mid-August when majority of the clams were engaged in spawning activities. The food intake was considerably higher during ripe and spawning stages than rest of the gametogenic phases as evidenced from the chlorophyll-a concentration in the clam tissues. 1.3. The gonadosomatic index (GSI), a ratio of egg dry weight to tissue dry weight varied from 0.9% (early June when most of the analyzed clams were in early developing stage) to 19.7% (early August when most of the clam were ripe) by mean. A declining inclination in GSI after early August confirmed the major spawning period of the clams in this habitat which was consistent with the histological observations. GSI dropped to 4.9±2.4% during late September when clams were in spent phase as evidenced from histology. 1.4. The GSI peaked only once during early August when the mean value was 19.7% indicating that the clams underwent spawning when the gonad occupied around 20% of the total tissue weight. 1.5. We assumed that the clams were ripe and ready for spawning when the gonad occupied over 19.7% of the body weight and the potential fecundity was estimated in those clams having individual GSI over 19.7%. The potential fecundity, as obtained from ELISA data, ranged from 2.42 to 8.97 million, averaging 4.97±1.08 million (n=28). 1.6. Spawning of this clam was delayed by two months and the mean GSI was somewhat lower than those reported from Gomso Bay, west coast of Korea. The remarkable difference in timing of spawning and quantity of reproductive materials might be associated with difference in the availability of foods between those two habitats.

2. Reproductive efforts in relation to annual gametogenic cycle of Manila clam, Ruditapes philippinarum collected from Begmiri, west coast of Korea

2.1. The gametogenic stage-wise reproductive efforts of Manila clam, Ruditapes philippinarum was quantified collected monthly during 2007 from a commercial bed at Begmiri, west coast of Korea using combined histology and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). 2.2. A thin slice (3 mm) was cut through the gonad of each soft clam by a special knife for histological preparations to confirm the gametogenic stage and the remaining part was lyophilized and used for the quantification of reproductive effort by ELISA as well as for the quantification of proteins and carbohydrates. 2.3. Rabbit anti-clam egg IgG was developed in New Zealand white rabbit following the standard immunization protocol. The immunized rabbit IgG was purified from the blood using immunoadsorbent and 50% ammonium sulfate treatment followed by dialysis. The antibody was highly specific to clam egg protein and was sensitive enough to detect minute quantity of the egg protein by ELISA. 2.4. The mean GSIs were 3.35±2.15% in early developing females, 10.82±6.49% in late developing females, 24.92±8.21 in ripe females, 12.01±8.79% in spawning females and 5.23±4.59% in case of spent females. This method could successfully detect reproductive effort in late developing, ripe and spawning clams however, the eggs could be detectable in most of the spent clams and not sensitive enough to detect reproductive effort in most of the early developing clams. 2.5. The potential fecundity was estimated only for ripe clams as confirmed from histology. The potential fecundity varied from 2,544,553 to 13,839,542 with an average of 7,140,354±2,881,586. 2.6. The new approach for the estimation of gametogenic-stage wise GSI and potential fecundity of precisely selected ripe clams can be used successfully in quantitative study of reproduction in bivalves.