도입된 상업용 거저리(Zophobas atratus)의 분류 및 형태유사종 갈색거저리 (Tenebrio molitor)와 대왕거저리(Promethis valgipes)와의 DNA 바코드 특성 분석 Taxonomy of introduced commercial insect, Zophobas atratus (Coleoptera: Tenebrionidae) and a comparison of DNA barcoding with similar tenebrionids, Promethis valgipes and Tenebrio molitor in Korea원문보기
2011년부터 수입되어 사육 유통되는 슈퍼밀웜의 국내 샘플들은 형태 분류학적 검토를 통하여 Zophobas atratus란 종으로 밝혀졌고, Z. morio란 학명은 이 종의 동물이 명임이 확인되었다. 이 외래종은 자원 관리측면에서 국명을 '아메리카왕거저리'로 신칭하였다. 이 종과 형태적으로 유사한 자생종 P. valgipes 및 사육종 T. molitor와 DNA 바코드 분석 결과, Zophobas atratus와 P. valgipes는 평균 21.4%, Zophobas atratus와 Z. morio는 20.9%의 염기분화율을 보여 DNA 바코드로 쉽게 종 동정할 수 있음을 확인하였다. Z. atratus의 국내집단은 모두 동일 일배체형을 갖고 있어 국외의 동일 지역 개체군이 국내로 유입된 것으로 추정된 반면에 Z. molitor는 동일 사육집단 내에서도 두 개의 종내 집단이 뚜렷이 구분되고 서로의 염기 분화율이 1.17 ~ 2.19%로 갭을 형성한 것으로 보아 국내 Z. molitor 사육개체들은 서로 다른 지역 집단이 혼입되어 대량 사육에 이용되어진 것으로 추정된다. 이번 연구를 통하여 분석된 상업적으로 도입, 이용되는 2종의 거저리류의 분류학적 기초 정보가 국내 곤충자원 관리를 위하여 유용하게 이용될 것으로 판단된다.
2011년부터 수입되어 사육 유통되는 슈퍼밀웜의 국내 샘플들은 형태 분류학적 검토를 통하여 Zophobas atratus란 종으로 밝혀졌고, Z. morio란 학명은 이 종의 동물이 명임이 확인되었다. 이 외래종은 자원 관리측면에서 국명을 '아메리카왕거저리'로 신칭하였다. 이 종과 형태적으로 유사한 자생종 P. valgipes 및 사육종 T. molitor와 DNA 바코드 분석 결과, Zophobas atratus와 P. valgipes는 평균 21.4%, Zophobas atratus와 Z. morio는 20.9%의 염기분화율을 보여 DNA 바코드로 쉽게 종 동정할 수 있음을 확인하였다. Z. atratus의 국내집단은 모두 동일 일배체형을 갖고 있어 국외의 동일 지역 개체군이 국내로 유입된 것으로 추정된 반면에 Z. molitor는 동일 사육집단 내에서도 두 개의 종내 집단이 뚜렷이 구분되고 서로의 염기 분화율이 1.17 ~ 2.19%로 갭을 형성한 것으로 보아 국내 Z. molitor 사육개체들은 서로 다른 지역 집단이 혼입되어 대량 사육에 이용되어진 것으로 추정된다. 이번 연구를 통하여 분석된 상업적으로 도입, 이용되는 2종의 거저리류의 분류학적 기초 정보가 국내 곤충자원 관리를 위하여 유용하게 이용될 것으로 판단된다.
The superworm, as known the larva of Zophobas morio, has been officially imported from 2011 and bred commercially in Korea. But it is named as the corrected scientific name, Zophobas atratus by junior synonym throughout traditional taxonomy in this study and newly designated Korean name as 'a-me-ri-...
The superworm, as known the larva of Zophobas morio, has been officially imported from 2011 and bred commercially in Korea. But it is named as the corrected scientific name, Zophobas atratus by junior synonym throughout traditional taxonomy in this study and newly designated Korean name as 'a-me-ri-ca-wang-geo-jeo-ri' in terms of resource management. Z. atratus was compared with wild native tenebrionids, Promethis valgipes and a commercial reared Tenebrio molitor on the basis of DNA barcode analysis. As the results, the average genetic divergence was 21.4% between Z. atratus and P. valgipes, and 20.9% between Z. atratus and T. molitor. These large divergences imply these tenebrionids species can be easily identified by DNA barcodes. The results of genetic divergences within species also suggest that Korean populations of Z. atratus, having the same haplotype, might be introduced from the same area of foreign country. On the other hand, a population of T. molitor was separated into two distinct intra-specific groups with DNA barcoding gaps ranged from 1.17- 2.19%. We suppose that domestic breeding entities of T. molitor might be introduced and mixed from two different local groups. Through this study, we expect that classification for two tenebrionid introduced from foreign countries can be used for the management of insect resources in Korea.
The superworm, as known the larva of Zophobas morio, has been officially imported from 2011 and bred commercially in Korea. But it is named as the corrected scientific name, Zophobas atratus by junior synonym throughout traditional taxonomy in this study and newly designated Korean name as 'a-me-ri-ca-wang-geo-jeo-ri' in terms of resource management. Z. atratus was compared with wild native tenebrionids, Promethis valgipes and a commercial reared Tenebrio molitor on the basis of DNA barcode analysis. As the results, the average genetic divergence was 21.4% between Z. atratus and P. valgipes, and 20.9% between Z. atratus and T. molitor. These large divergences imply these tenebrionids species can be easily identified by DNA barcodes. The results of genetic divergences within species also suggest that Korean populations of Z. atratus, having the same haplotype, might be introduced from the same area of foreign country. On the other hand, a population of T. molitor was separated into two distinct intra-specific groups with DNA barcoding gaps ranged from 1.17- 2.19%. We suppose that domestic breeding entities of T. molitor might be introduced and mixed from two different local groups. Through this study, we expect that classification for two tenebrionid introduced from foreign countries can be used for the management of insect resources in Korea.
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문제 정의
atratus란 종명으로 수입되어 사육·유통되고 있는 국내 샘플들을 수집하여 형태 및 분자분류학적 측면에서 이들의 정확한 종을 동정하였다. 아울러 이 종과 국내에서 가장 형태적으로 유사한 Promethis valgipes와 더불어 상업적 이용이 활발한 T.molitor의 유전자 비교 분석을 수행하여 DNA 바코드 라이브러리 구축을 통한 곤충자원관리의 기초정보를 제공하고자한다.
제안 방법
DNA 바코드 분석은 Z. atratus 2 사육집단 10개체, 갈색거저리 1 사육집단 13개체, 대왕거저리는 2 지역집단 3개체에 대한 총 26개체를 1차적으로 분석하였으며, Z.atratus에 대해 전남 나주와 경기 화성의 2 사육집단 16개체 대상으로 2차 분석을 실시하였다(Table 1). 게놈DNA는 성충 및 유충의 다리를 적출한 후 QIAamp DNA Minikit (Qiagen, Germany)를 사용하여 100 ㎕ 를 추출하였다.
2003)을 사용하여 658 bp 길이를 목적 단편으로 하였으며, PCR 증폭에는 AccuPower PCR PreMix (Bioneer, Korea)를 이용하여 초기변성은 94oC에서 5분, 목적 단편 구간증폭은 94oC에서 30초, 48oC에서 25초, 72oC에서 45초로 35회 반복하였으며, 최종 확장은 72oC에서 3분을 가하였다. PCR 산물은 7% 아가로스겔에서 모니터링하여 증폭여부를 확인한 후 QIAquick PCR Purification Kit (Qiagen, Germany)를 이용하여 정제하고, 시퀀싱 반응은 automated DNA analyzer (ABI 3730 xl 96-capillary DNA anlayzer, Applied Biosystems, USA)로 분석하였다. 분석된 염기서열은 GenBank에 등록하였다.
Z. atratus, P. valgipes 및 T. molitor를 대상으로 COI 염기서열을 이용한 DNA 바코드 분석을 실시하였다. 분석에 이용된 3종의 종간 염기 분화율은 각각 20% 이상으로 뚜렷하였으며, 특히 외형적인 유사성을 보인 Z.
atratus에 대해 전남 나주와 경기 화성의 2 사육집단 16개체 대상으로 2차 분석을 실시하였다(Table 1). 게놈DNA는 성충 및 유충의 다리를 적출한 후 QIAamp DNA Minikit (Qiagen, Germany)를 사용하여 100 ㎕ 를 추출하였다. 중합효소연쇄반응(PCR)은 DNA 바코드 범용 프라이머인LCO1490과 HCO2198(Folmer et al.
molitor는 국립농업과학원 곤충산업과 사육집단을 분석대상으로 하였으며, 분석된 표본은 국립농업과학원 곤충산업과 표본실에 보존하였다. 외부형태 및 생식기 비교는 실체현미경(MZ 16A and MZ6; Leica, Solms, Germany)을 이용하였다.
이번 연구에서는 2011년부터 법적 절차를 통해 Z. atratus란 종명으로 수입되어 사육·유통되고 있는 국내 샘플들을 수집하여 형태 및 분자분류학적 측면에서 이들의 정확한 종을 동정하였다.
게놈DNA는 성충 및 유충의 다리를 적출한 후 QIAamp DNA Minikit (Qiagen, Germany)를 사용하여 100 ㎕ 를 추출하였다. 중합효소연쇄반응(PCR)은 DNA 바코드 범용 프라이머인LCO1490과 HCO2198(Folmer et al. 1994, Hebert et al.2003)을 사용하여 658 bp 길이를 목적 단편으로 하였으며, PCR 증폭에는 AccuPower PCR PreMix (Bioneer, Korea)를 이용하여 초기변성은 94oC에서 5분, 목적 단편 구간증폭은 94oC에서 30초, 48oC에서 25초, 72oC에서 45초로 35회 반복하였으며, 최종 확장은 72oC에서 3분을 가하였다. PCR 산물은 7% 아가로스겔에서 모니터링하여 증폭여부를 확인한 후 QIAquick PCR Purification Kit (Qiagen, Germany)를 이용하여 정제하고, 시퀀싱 반응은 automated DNA analyzer (ABI 3730 xl 96-capillary DNA anlayzer, Applied Biosystems, USA)로 분석하였다.
대상 데이터
valgipes는 국내의 서식지에서 채집된 개체를 대상으로 하였다. 또한 T.molitor는 국립농업과학원 곤충산업과 사육집단을 분석대상으로 하였으며, 분석된 표본은 국립농업과학원 곤충산업과 표본실에 보존하였다. 외부형태 및 생식기 비교는 실체현미경(MZ 16A and MZ6; Leica, Solms, Germany)을 이용하였다.
분석을 위한 재료로서 Z. atratus는 국립농업과학원 곤충산업과와 대량사육농가 3곳(귀뚜라미농장, 경기 화성; 고슴도치농장, 전남 나주시; 유용곤충연구소, 전남 곡성)에서 사육중인 개체를 확보하여 이용하였고, P. valgipes는 국내의 서식지에서 채집된 개체를 대상으로 하였다. 또한 T.
이론/모형
분석된 염기서열은 GenBank에 등록하였다. DNA 바코드 염기서열의 정열 및 유전적 분화율 및 neighbour-joining(NJ) 분석은MEGA 5.2(Tamura et al. 2011)을 이용하였다.
성능/효과
2011년부터 수입되어 사육·유통되는 슈퍼밀웜의 국내샘플들은 형태 분류학적 검토를 통하여 Zophobas atratus란 종으로 밝혀졌고, Z. morio란 학명은 이 종의 동물이명임이 확인되었다.
Z. atratus의 경우 조사된 4개 지역 사육집단(경기 수원1과 화성 1, 전남 나주 1과 곡성 1)의 종내 염기서열 분화율은 0%로 차이가 없는 것으로 나타났다. 이처럼 국내Z.
9%의 염기분화율을 보여 DNA 바코드로 쉽게 종 동정할 수 있음을 확인하였다. Z. atratus의 국내집단은 모두 동일 일배체형을갖고 있어 국외의 동일 지역 개체군이 국내로 유입된 것으로 추정된 반면에 Z. molitor는 동일 사육집단 내에서도 두 개의 종내 집단이 뚜렷이 구분되고 서로의 염기 분화율이 1.17 ~ 2.19%로 갭을 형성한 것으로 보아 국내 Z.molitor 사육개체들은 서로 다른 지역 집단이 혼입되어 대량 사육에 이용되어진 것으로 추정된다. 이번 연구를 통하여 분석된 상업적으로 도입, 이용되는 2종의 거저리류의 분류학적 기초 정보가 국내 곤충자원 관리를 위하여 유용하게 이용될 것으로 판단된다.
3, C)의 유전적 집단은 크게 두개의 subclade로 나뉘는 양상을 보였다. 각 집단내 분화율은 subclade A(9개체)는 0 ~ 0.93%이고 subclade B(4개체)는 0 ~ 0.62%인 반면, 각 subclade간의 염기 분화율은1.17 ~ 2.19%로 뚜렷한 DNA 바코딩 갭을 형성하면서 분지되었다(Fig. 4). 이는 동일사육시설 내 개체들 사이에서1 ~ 2% 수준의 뚜렷한 두 개의 집단이 존재함을 의미한다.
따라서 이 종의 합리적 관리를 위해서는 분류학적 측면에서 국명 제정이 필요하므로 이 종의 원래 기원지와 형태적 크기 등을 참고하여 유사종인 대왕거저리와의 구별을 명확히 할 수 있는 ‘아메리카왕거저리’로 신칭하고자 한다.
molitor를 대상으로 COI 염기서열을 이용한 DNA 바코드 분석을 실시하였다. 분석에 이용된 3종의 종간 염기 분화율은 각각 20% 이상으로 뚜렷하였으며, 특히 외형적인 유사성을 보인 Z. atratus와 P. valgipes는 평균 21.4%로 DNA 바코드를 통해 쉽게 구분될 수 있음을 보여주었다(Table 3, Fig. 4).
이 외래종은 자원 관리측면에서 국명을 ‘아메리카왕거저리’로 신칭하였다. 이 종과 형태적으로 유사한 자생종 P. valgipes 및 사육종 T. molitor와 DNA바코드 분석 결과, Zophobas atratus와 P. valgipes는 평균21.4%, Zophobas atratus와 Z. morio는 20.9%의 염기분화율을 보여 DNA 바코드로 쉽게 종 동정할 수 있음을 확인하였다. Z.
이상의 결과를 바탕으로 DNA 바코드는 P. valgipes와 형태적으로 유사한 Z. atratus의 분류학적 종 동정에 유용하였으며, 특히 상업적으로 이용되는 T. molitor와 Z. atratus의 다양한 종내 집단이 국내로 유입되는 양상 등의 모니터링 방법으로도 유용할 수 있음을 보여 주었다.
후속연구
따라서 이 종의 합리적 관리를 위해서는 분류학적 측면에서 국명 제정이 필요하므로 이 종의 원래 기원지와 형태적 크기 등을 참고하여 유사종인 대왕거저리와의 구별을 명확히 할 수 있는 ‘아메리카왕거저리’로 신칭하고자 한다. 따라서 앞으로 이 종에 관한 학술적 연구뿐 아니라 사료의 등록 등 관련 공문서 등에서 명명규약상의 학명과 더불어 분류학적인 국명을 일관되게 적용하여 사용해야 할 것이다.
molitor 사육개체들은 서로 다른 지역집단이 혼입되어 대량 사육에 이용되어진 것으로 추정된다. 따라서 추가적인 사육 집단 샘플 분석을 통해 국내에 얼마나 다양한 일배체형들이 존재하는지에 대한 조사가 필요한 것으로 판단된다.
31%로 작은 차이가 있었다. 이는 완도와 제주 사이의 지리적 격리에 의한 염기서열 변이로 추측되며, 추가적인 지역 샘플 확보를 통해 내륙산과 제주도산의 지역집단 개체군 구분이 가능할지 여부를 확인할 필요가 있을 것으로 보인다(Table 3, Fig. 4).반면에, T.
molitor 사육개체들은 서로 다른 지역 집단이 혼입되어 대량 사육에 이용되어진 것으로 추정된다. 이번 연구를 통하여 분석된 상업적으로 도입, 이용되는 2종의 거저리류의 분류학적 기초 정보가 국내 곤충자원 관리를 위하여 유용하게 이용될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Tenebrio molitor의 유충은 무엇인가?
최근 딱정벌레목 거저리과 곤충이 국내외에서 식용 또는 동물 사료용으로 이용이 증대되어 중국은 공장화 규모로 사육, 유통되고 있으며(Choi and Song 2011), 국내에서도 많은 곤충농업인들이 거저리류의 사육규모를 늘리거나 또는 사육 준비 중에 있는 실정이다. 국내에서는 거저리과 2종이 주로 사육, 유통되고 있는데, 그 중 Tenebrio molitor는 갈색거저리란 국명으로 국내뿐 아니라 전 세계 공통종이며, 유충은 밀웜(mealworm)으로 알려져 있다(Jung2012). 반면에 학명은 Zophobas atratus Fabricius(=Z.
슈퍼웜의 원산은 어디이며 어떻게 먹이용으로 생체의 수입이 허용되었는가?
morio)이고 이들의 유충이 ‘슈퍼웜(super worm)’ 또는 ‘슈퍼밀웜’ 이라 알려진 거저리는 국내분포종이 아닌 외래종이다. 이 종은 중남미 원산으로 식물검역에서 「금지품에서 제외되는 해충(농림축산검역본부 고시 제2013-118호)으로 2011년 등재되어 기타용도(먹이용)로 생체의 수입이 허용되었다(Animal and Plant Qurantine Agency 2013).Z.
슈퍼웜의 암수 구분은 어떻게 하는가?
암수 구분은 머리의 이마방패봉합선의 유무로서, 수컷이 깊게 패여 있고, 암컷은 직선형으로 패여 있지 않다(Fig. 1.
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