Annual gametogenesis pattern two scleractinian corals, Alveopora japonica and Oulastrea crispata from high-latitude Jeju Island, South Korea

Abstract

Populations of high-latitude screlactinian corals Alveopora japonica and Oulastrea crispata have been increasing recently in Jeju Island; however, no studies have investigated their reproductive physiology. Accordingly, with the use of histology, the present study, for the first time, examined the annual gametogenesis of those species in Korea. A. japonica and O. crispata were collected monthly from the north coast (Biyang-do, 33.1422.2N, 126.3525.1E) and the south coast (Bomok, 33.3313.5N, 126.41149E) of Jeju Island during 2015. Surface sea water temperature (SST) at the north sites ranged from 13.72 – 24.01℃, and 14.70 – 25.02 ℃ at the south annually. Histology revealed that the gonial cells (i.e., oogonia and spermatogonia) of A. japonica developed in separate mesenterial filaments of the polyps, however, the cells of O. crispata develop in same mesenterial filaments. In the north, A. japonica's primordial oocytes first appeared in January, and the ripe eggs could be observed in August, 8 months after initiation of gametogenesis. Spermary development of A. japonica was relatively longer and showed irregular pattern, and the primordial spermaries first appeared in January with 9 months maturation in the north. On the south coast of Jeju Island, A. japonica oocytes were first observed in January, and could be seen in late August. As observed at the north site, speramary development pattern was comparatively regular, and the primordial spermaries first observed in January and had been matured for 9 months. Histology also demonstrated that O. crispata primordial oocytes first appeared in January, and the ripe eggs appeared in late September. In this study, we hypothesized A. japonica distributed at north and south had different spawning periods due to the different annual SST, however, histology suggests that A. japonica had same spawning period in late summer and early fall at both sites, also, hermaphroditic brooding species by observing the planulae. O. crispata were initiated in spring, and subsequent spawning occurred in late summer or early fall and hermaphroditic species but planulae could not observe.

최근, 제주도 해역에서 고위도 돌산호종 거품돌산호(Alveopora japonica, Eguchi, 1968) 와 Oulastrea crispata의 개체 수는 꾸준히 증가하고 있는 것으로 보고되었으나 돌산호종들에 대한 번식 생리학적 연구는 미비한 실정이다. 이에 따라 A. japonica 와 O. crispata의 연중 번식주기 연구를 조직학적 관찰을 통해 진행하였다. 본 연구에서는 거품돌산호(A. japonica) 와 O. crispata는 제주 북쪽 (비양도, 33.1422.2N, 126.3525.1E)과 남쪽 (보목, 33.3313.5N, 126.41149E) 해역에서 매월 시료를 채집하였고, 조사해역의 평균 표층수온 (SST)은 북쪽에서는 약 13.72 ~ 24.01 ℃, 그리고 남쪽 해역은 14.70 ~ 25.02 ℃로 조사되었다. 조직학적 관찰 결과, A. japonica의 난모세포와 정모세포는 하나의 산호 폴립 내 각각 다른 격막사 (mesenterial filament) 내에서 성숙하고, O. crispata의 생식세포는 동일한 격막사에서 따로 성숙하는 것으로 확인되었다. 북쪽 해역의 A. japonica의 연중 번식주기 관찰 결과, 초기 난모 세포는 산호 시료 채집을 시작한 2015년 1월부터 관찰이 되었으며 성숙한 난자는 초여름인 8월부터 관찰이 되기 시작하였다. 북쪽 해역의 거품돌산호(A. japonica)는 약 8개월간의 성숙 시간을 거친 뒤 산란하는 것으로 관찰 되었다. 정모세포의 경우, 1월부터 관찰되었으며, 약 9개월간의 성숙기를 거쳐 방출하는 것으로 확인되었다. 남쪽 해역의 거품돌산호(A. japonica)의 초기 난모세포도 1월부터 관찰되었으며 8월말까지 성숙하는 것으로 확인되었다. 남쪽해역에서만 채집된 O. crispata의 경우, 초기 난모세포는 거품돌산호(A. japonica)와 마찬가지로 1월부터 관찰되었으며, 9월부터 산란하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 북쪽과 남쪽에 서식하는 거품돌산호(A. japonica)의 연중 번식주기 연구를 조직학적 관찰을 통해 진행하였으며, 주 산란은 늦여름부터 초가을까지 진행하는 것으로 확인되었다. 또한, 거품돌산호(A. japonica)와 O. crispata는 자웅동체이며, 거품돌산호(A. japonica)에서 방출된 유생까지 관찰함으로써 Brooding species인 것까지 확인하였다.