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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 우리나라의 수생태계를 교란시키는 외래어종 배스의 효과적인 관리방안을 모색하기 위한 기초자료로 활용하고자, AFLP에 의한 유전 다양성과 집단간 분화를 추정하였다.
제안 방법
- 각 집단간의 유전적 거리를 구하고 Hardy-Weinberg 평형 (HWE)을 검정하기 위하여 유전적 분화도 (genetic differentiation, Fst)를 분석하였다 (Wright, 1951). Fst 수치에 대한 유전적 검정(*P)은 무작위 대립유전자 치환 (random allelic permutation) 과정을 10,000번 이상 반복하여 수행하였다. 이러한 작업은 Arlequin 프로그램 (ver.
- Gel 상에서 각 위치에 확인된 DNA band의 유무에 따라 0 또는 1로 표시하여 matrix code를 작성한 후, TFPGA (ver. 1.3; http://iubio.bio.indiana.edu.au/ tfpga/) 프로그램을 사용하여 (Miller, 1997) 배스 집단 별 및 전체의 평균 이형접합율 (heterozygosity, He)과 평균 유전 다양성 (genetic diversity) 수준을 구하고, 집단간의 dendrogram을 작성하였으며, 각집단별의 유전적 유사도는 Nei and Li (1979)의 공식을 적용하여 직접 계산하였다. 각 집단간의 유전적 거리를 구하고 Hardy-Weinberg 평형 (HWE)을 검정하기 위하여 유전적 분화도 (genetic differentiation, Fst)를 분석하였다 (Wright, 1951).
- (1995)의 방법을 일부 변형하여 사용하였다. Genomic DNA 2,000 ng을 EcoR I/Mse I (Promega, USA) 제한효소를 사용하여 반응시켰다. 절단 산물을 순수 분리한 후 EcoR I/Mse I adapter를 첨가하여 ligation 반응을 실시하고 1차 PCR하였다.
- au/ tfpga/) 프로그램을 사용하여 (Miller, 1997) 배스 집단 별 및 전체의 평균 이형접합율 (heterozygosity, He)과 평균 유전 다양성 (genetic diversity) 수준을 구하고, 집단간의 dendrogram을 작성하였으며, 각집단별의 유전적 유사도는 Nei and Li (1979)의 공식을 적용하여 직접 계산하였다. 각 집단간의 유전적 거리를 구하고 Hardy-Weinberg 평형 (HWE)을 검정하기 위하여 유전적 분화도 (genetic differentiation, Fst)를 분석하였다 (Wright, 1951). Fst 수치에 대한 유전적 검정(*P)은 무작위 대립유전자 치환 (random allelic permutation) 과정을 10,000번 이상 반복하여 수행하였다.
- , 2000)을 사용하였다. 또한 NTSYS 프로그램을 사용하여 (Rohlf, 1992) 각 개체간의 유사도 matrix를 UPGMA (Unweighted Pair-Group Method using Arithmetic means)로 분석하여 각각을 군집화 (clustering)하고 이를 토대로 dendrogram을 작성하였다.
- 반응액을 1× TE로 50배 희석하여 EcoR I/Mse I selective primer를 이용하여 2차 PCR 을 수행하고 최종 PCR 반응액을 6% denaturing polyacrylamide gel에서 전기영동하여 DNA 단편을 분리한 다음, silver staining kit (Promega, USA)로 염색하여 관찰하였다.
- Genomic DNA 2,000 ng을 EcoR I/Mse I (Promega, USA) 제한효소를 사용하여 반응시켰다. 절단 산물을 순수 분리한 후 EcoR I/Mse I adapter를 첨가하여 ligation 반응을 실시하고 1차 PCR하였다. 반응액을 1× TE로 50배 희석하여 EcoR I/Mse I selective primer를 이용하여 2차 PCR 을 수행하고 최종 PCR 반응액을 6% denaturing polyacrylamide gel에서 전기영동하여 DNA 단편을 분리한 다음, silver staining kit (Promega, USA)로 염색하여 관찰하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 배스 Micropterus salmoides는 2007년 3월부터 9월까지 배스가 분포하는 전국의 9개 수역에서 전문 낚시인의 협조를 받아 루어낚시로 직접 채집하였다. 채집된 조사지점은 Fig.
- 본 실험에 사용한 배스 Micropterus salmoides는 2007년 3월부터 9월까지 배스가 분포하는 전국의 9개 수역에서 전문 낚시인의 협조를 받아 루어낚시로 직접 채집하였다. 채집된 조사지점은 Fig. 1과 같으며, 실험에 사용한 배스는 전장 93~521 mm (평균 321.3 mm), 체장 76~438 mm (평균 269.0 mm), 체중 7.4~2,150 g (평균 577 g) 이었다.
이론/모형
- A representative dendrogram showing the genetic relationships among nine Micropterus salmoides populations based on genetic distance data. Dendrogram was constructed by the UPGMA clustering method. A1~10, Nakdong River population; B1~10, Paldang Reservoir population; C1~10, Seokchon Reservoir population; D1~10, Paro Reservoir population; E1~10, Eunpa Reservoir population; F1~10, Okjeong Reservoir population; G1~10, Youngsan River population; H1~10, NFRDI population; I1~10, Andong Reservoir population.
- Genomic DNA는 집단 별 10개체씩의 꼬리지느러미 일부를 절단하여 Asahida et al. (1996)의 방법에 따라 분리하고 흡광광도계 측정과 0.7% agarose gel 전기영동을 통해서 DNA의 양과 질을 확인한 후 실험에 이용하였다.
- Fst 수치에 대한 유전적 검정(*P)은 무작위 대립유전자 치환 (random allelic permutation) 과정을 10,000번 이상 반복하여 수행하였다. 이러한 작업은 Arlequin 프로그램 (ver. 2.000, Stefan et al., 2000)을 사용하였다. 또한 NTSYS 프로그램을 사용하여 (Rohlf, 1992) 각 개체간의 유사도 matrix를 UPGMA (Unweighted Pair-Group Method using Arithmetic means)로 분석하여 각각을 군집화 (clustering)하고 이를 토대로 dendrogram을 작성하였다.
성능/효과
- 유전거리를 기초로 유전적 근연관계를 추정하기 위해 9집단의 개체별 UPGMA dendrogram을 분석한 결과 (Fig. 3) 일부 집단의 개체들이 유집되는 결과를 보였으나, 대부분은 집단의 구분 없이 혼재되어 나타나는 양상을 보였고, 집단간의 차이가 크지 않아 우리나라의 배스 집단은 단일 집단으로 추정되었다. 이러한 결과와 상기한 유전적 거리가 매우 낮음을 고려할 때 배스는 하나의 작은 집단에서 확산된 중요한 증거가 되고 있다.
- 3개 primer 조합에서 총 평균 299.2개의 유효 밴드가 출현하여 한 조합당 밴드수는 어름치 (Lee et al., 2008b)의 53개, 미호종개 (Lee et al., 2008a)의 37개보다 많은 99.7개로 나타났으며, EcoR I/ Mse I 제한효소를 사용한 AFLP 분석이 효과적으로 수행된 것으로 판단되었다 (Fig. 2). 그러나 배스 9집단의 다형성 밴드는 비교적 적게 나타나 그 비율은 14.
- 또한 집단간 UPGMA dendrogram을 그린 결과 (Fig. 4) 우리나라에 최초로 도입된 배스가 팔당호에 방류된 사실과 일치하였고, 이후에 다른 지역으로 확산되었음을 뒷받침하였다. 또한 위와 같이 전국적으로 급격히 확산된 배스는 자연적인 영향 또는 사람들의 이용 목적에 의한 인위적인 확산의 가능성 모두를 배제할 수 없을 것으로 판단되었다.
- 4) 우리나라에 최초로 도입된 배스가 팔당호에 방류된 사실과 일치하였고, 이후에 다른 지역으로 확산되었음을 뒷받침하였다. 또한 위와 같이 전국적으로 급격히 확산된 배스는 자연적인 영향 또는 사람들의 이용 목적에 의한 인위적인 확산의 가능성 모두를 배제할 수 없을 것으로 판단되었다. 한편 Aoki et al.
- 배스 집단간 유전적 거리는 팔당호 집단과 국립수산과학원 중부내수면연구소 집단이 0.063으로 가장 높게 나타나 처음 도입된 개체의 일부를 중부내수면 연구소에서 계대 사육한 결과로 보여지며, 은파저수지와 옥정호 집단이 0.020로 가장 낮게 나타났으며, 평균 9집단 사이의 집단 간 유전적 거리가 0.020~0.063으로 분석되어 배스 9집단은 매우 가까운 것으로 나타나 집단간에 큰 차이는 없었다. 유전거리를 기초로 유전적 근연관계를 추정하기 위해 9집단의 개체별 UPGMA dendrogram을 분석한 결과 (Fig.
- 상호 유전관계를 밝히기 위해 집단간 유전적 분화도 및 유전적 거리를 분석한 결과, 유전적 분화도는 낙동강과 안동호 집단사이가 0.398로 가장 높았고, 은파저수지와 옥정호 집단 사이가 0.125로 가장 낮게 나타났으며, 은파저수지 집단과 옥정호 집단간을 제외한 다른 집단 사이의 유전적 분화도 값이 0.150~0.398로 나타나 (Table 2), Wright (1978)가 제안한 0.05~0.15 범위의 보통의 분화 정도보다 높은 값을 보여 은파저수지와 옥정호 집단을 제외한 다른 집단들 간에는 분화가 빠르게 진행 중인 것으로 나타났으며, 멸종위기어류인 미호종개의 0.105~0.132보다 높은 값을 보였다 (Lee et al., 2008a). 위와 같이 옥정호 집단과 은파저수지 집단 사이의 낮은 유전적 분화도는 옥정호에 서식하던 일부 개체가 은파저수지로 확산된 결과로 판단된다.
- 063으로 분석되어 배스 9집단은 매우 가까운 것으로 나타나 집단간에 큰 차이는 없었다. 유전거리를 기초로 유전적 근연관계를 추정하기 위해 9집단의 개체별 UPGMA dendrogram을 분석한 결과 (Fig. 3) 일부 집단의 개체들이 유집되는 결과를 보였으나, 대부분은 집단의 구분 없이 혼재되어 나타나는 양상을 보였고, 집단간의 차이가 크지 않아 우리나라의 배스 집단은 단일 집단으로 추정되었다.
후속연구
- 본 연구에서는 전국적으로 확산되어 분포하는 배스 집단 중 9집단만을 분석하였으며, 팔당호와 비슷한 도입 초기에 방류된 토교지 집단이 본 연구에 포함되어 있지 않아 추후 토교지를 포함한 전국 집단에 대한 후속 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.
- 또한 위와 같이 전국적으로 급격히 확산된 배스는 자연적인 영향 또는 사람들의 이용 목적에 의한 인위적인 확산의 가능성 모두를 배제할 수 없을 것으로 판단되었다. 한편 Aoki et al. (2006)은 일본에 분포하는 배스가 미국에 분포하는 배스 2종 (플로리다배스, M. floridauns; 배스, M. salmoides)이 모두 분포하는 것으로 보고하여 현재 우리나라에 도입되어 분포하는 배스 또한 플로리다배스가 함께 도입되었을 가능성도 있어 염기서열 분석과 같은 정확한 종의 구분이 가능한 실험을 통한 플로리다 배스의 도입가능성에 대한 추가 연구도 필요할 것으로 사료된다.
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