초록 ▼

Ⅱ. 연구결과
1. 한반도 고유종: 한반도 고유종에 대한 유전정보 확보
가. 짧은손참옆새우
◯ 법적인 보호 조치를 위해 국외반출 승인대상 생물자원으로 등재되어짐. 짧은손참옆새우는 현재 한국에 보고된 9종의 참옆새우과(Ampithoidae)에서 주요 부분을 차지하나, 이에 대한 분자적 수준의 연구의 진행은 미비함.
◯ 강원도 사천진에서 채집함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 93,685,247개 read에 대해 약 28 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 3,

Ⅱ. 연구결과
1. 한반도 고유종: 한반도 고유종에 대한 유전정보 확보
가. 짧은손참옆새우
◯ 법적인 보호 조치를 위해 국외반출 승인대상 생물자원으로 등재되어짐. 짧은손참옆새우는 현재 한국에 보고된 9종의 참옆새우과(Ampithoidae)에서 주요 부분을 차지하나, 이에 대한 분자적 수준의 연구의 진행은 미비함.
◯ 강원도 사천진에서 채집함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 93,685,247개 read에 대해 약 28 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 3,759,086개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 32,858 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 250 bp로 확인됨. GC contents는 36%임을 확인함
◯ 짧은손참옆새우 genomic DNA에서 microsatellite를 분석한 결과, 총 9,975개의 microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 di-nucleotide SSR마커가 37.80%로 가장 많았고, tri-nucleotide 29.24%, mono-nucleotide 27.61%, tetra-nucleotide 5.10%,penta-nucleotide 0.20%, Hexa-nucleotide 0.06% 순으로 후보군이 선발되었음. 이중에서 단일반복서열이 아닌 혼합된 좌위를 제외한 di-, tri-, tetra-를 가진 유전자 좌위 후보군 중 primer design이 가능한 microsatellites 마커 후보 233개를 선정하였음
◯ 미토콘드리아 유전체에서 결정된 염기서열은 Control region 및 일부 tRNA 암호화 유전자 부분을 제외하고 총 14,893bp로 확인되었으며, 13개의 단백질 암호화 유전자(ATP6, ATP8, COⅠ,COⅡ, COⅢ, CytB, ND1-ND6, ND4L )와 2개의 rRNA(12S , 16S ),17개의 tRNA 유전자로 구성되는 전형적인 후생동물의 미토콘드리아 유전체 구성과 동일함. 미토콘드리아 전체 유전체의 염기조성은 A와 T에 상당히 치우쳐져 있음(AT%=74.25%). trnS2 와 ND1 사이에 631bp 크기의 긴 비암호화 서열인 ITS(Intergenic spacer)이 확인되었는데, 이전 근연종의 연구에 보고된 7종의 단각목 종들의 경우,trnS2 와 ND1 사이의 ITS 길이의 범위가 65-1242bp로 다양하게 나타남(Romanova et al., 2016). 유전자들 간의 중첩(overlapping)되는 부분은 11부분으로 나타났으며, 그 범위는 1-17bp임

나. 백령도참옆새우
◯ 한국 내 백령도, 울릉도 해역에 분포하는 한국 고유종(참고 : 한반도 생물다양성)으로 유전정보는 전무하지만 이 종이 포함되어 있는 Ampithoe 그룹에서 다양한 유전정보가 기보고되어 있기 때문에 참조서열로 비교분석이 가능할 것으로 예상됨. 또한 짧은손참옆새우와 동일 과(Family) 그룹에 속하며 2종의 Ampithoe 의 독특한 유전적 특성을 스크리닝할 수 있을 것으로 사료됨
◯ 강원도 사천진에서 채집함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 101,071,986개 read에 대해 약 30 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 5,902,186개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 98,152 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 247 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 1,181 Mb (1 Gb)로 추정되며, GC contents는 35.51%임을 확인함
◯ 백령도참옆새우 genomic DNA에서 microsatellite를 분석한 결과, 11,567개의microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 mono-nucleotide가 42.77% 로 가장 많았으며, tri—nucleotide 35.86%, di-nucleotide 19.77%, tetra-nucleotide 1.26%,hexa-nucleotide 0.19% 및 penta-nucleotide 0.14% 순으로 후보군이 선발되었음. 이중에서 단일반복서열이 아닌 혼합된 좌위를 제외한 di-, tri-, tetra-, penta-를 가진 유전자 좌위 후보군 중 primer design이 가능한 microsatellites 마커 후보 237개를 선정하였음
◯ 백령도참옆새우 전체 미토콘드리아 유전체에서 결정된 염기서열은 총 15,729bp로 확인되었으며, 13개의 단백질 암호화 유전자, 2개의 rRNA, 22개의 tRNA 유전자로 구성되는 전형적인 후생동물의 미토콘드리아 유전체 구성과 동일함. 모든 단백질 암호화 유전자들에서 전형적인 ATN start codon을 확인할 수 있었음. 종결코돈의 경우, 7개의 단백질 암호화 유전자(CO1, CO2, CO3, ND3, ND6, ATP6 . ATP8) 들이 전형적인 종결코돈(TAA,TAG)을 확인하였으며, 나머지 6개의 유전자들은 불완전 종결코돈이 확인되었음.전체 미토콘드리아 유전체의 염기조성을 분석해보았을 때, 염기 A와 T에 상당히 치우쳐져 있는 것을 알 수 있음(AT%= 69.53%).

다. 제주청날개애메뚜기
◯ 제주도 한라산의 고산지대에 서식하는 것으로 알려져 있으며, 이들은 저지대에 서식하는 메뚜기와는 다른 울음소리를 가지며, 날개가 퇴화된 것이 특징임. 008년에 발견된 한반도 고유종으로서 유전정보 확보 및 보존을 위해 국외반출 승인대상 생물자원으로 등재되어 있음. 제주청날개애메뚜기의 유전체 분석 연구는 Megaulacobothrus 속에 속하는 생물의 전장 유전체 특성을 분석하고 미토콘드리아 유전체를 확인하므로 국내 고유종 보호의 기초 자료가 될 것임
◯ 제주도 한라산 영실탐방로 윗세오름에서 채집함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 98,201,138개 read에 대해 약 29 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함(표 II-1-14). 이후 assembly 과정을 통해 약 1,475,363개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 8,796 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp,평균 scaffold의 길이는 150 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 226 Mb 로 추정되며, GC contents는 38.49%임을 확인함
유전체 분석결과 총 20,812개의 microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 dinucleotide SSR 마커가 62.39%, tri- 33.11%, tetra- 4.10%, penta- 0.39%의 microsatellite 후보 유전자 좌위를 추출하였음. 이 중에서 단일반복서열이 아닌 혼합된 좌위를 제외한 tri-, tetra-를 가진 유전자 좌위 후보군 중 primer design이 가능한 microsatellites마커 후보 200개를 선정하였음
◯ 미토콘드리아 유전체에서 결정된 염기서열은 총 16,351bp로 확인되었으며, 13개의 단백질 암호화 유전자와 2개의 rRNA, 22개의 tRNA 유전자로 구성되는 전형적인 후생동물의 미토콘드리아 유전체 구성과 동일함. 유전자의 배열양상과 tRNA(Lys)과 tRNA(Asp)가 바뀌어있는 형태로 나타났으며, 이는 메뚜기아목에 속하는 많은 종들에서는 흔히 나타나는 배열양상임. 유전자들 사이에 존재하는 짧은 비암호화 서열인 ITS(Intergenic spacer)가 총 19부분으로 나타났으며, 그 범위는 1-21bp로 나타남

라. 산여치
◯ 산여치는 강원도 설악산, 오대산, 점봉산, 함백산, 소백산 등 한국 북부지방의 고산지대에 서식하는 것으로 알려져 있으며, 현재 한국 고유종으로 지정되어 있음. 또한 법적인 보호 조치를 위해 국외반출 승인대상 생물자원으로 등재되어 있음. 현재 전세계적으로 산여치속에는 3종이 밝혀져 있으며, 한국의 경우에는 산여치와 우수리여치, 두 종이 서식하는 것으로 기록되어짐. 본 연구에서는 산여치(S. monticola )의 전장 유전체 정보를 확보하여 그 특성을 분석하고 미토콘드리아 유전체를 밝힘으로써 한반도 주요 생물자원의 유전정보를 확립하고자 함
◯ 강원도 태백시 만항재에서 채집함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 252,534,555개 read에 대해 약 37 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 6,808,280개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 11,991 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 322 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 1,828 Mb (약 2Gb)로 추정되며, GC contents는 39.14%임을 확인함
◯ 유전체 분석결과 총 19,426개의 microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 tri-nucleotide SSR 마커가 52.72%, tetra- 19.84%, mono- 16.45%, di- 8.90%,penta-0.08% 및 Hexa- 0.08%의 microsatellite 후보 유전자 좌위를 추출하였음. 이중에서 단일반복서열이 아닌 혼합된 좌위를 제외한 tri-, tetra-를 가진 유전자 좌위 후보군 중 primer design이 가능한 microsatellites 마커 후보 200개를 선정하였음
◯ 산여치의 전체 미토콘드리아 유전체에서 결정된 염기서열은 총 20,051bp로 확인되었으며, 13개의 단백질 암호화 유전자와 2개의 rRNA, 27개의 tRNA 유전자로 구성되는 미토콘드리아 유전체 구성이 확인되었음. 모든 단백질 암호화 유전자들에서 전형적인 ATN start codon을 확인할 수 있었으며, 종결코돈의 경우, ND5, ND4, ND1, CO2, ATP6은 불완전 종결코돈(T--)이 확인되었고, 나머지 8개의 단백질 암호화 유전자들은 전형적인 종결코돈(TAA,TAG)으로 확인되었음. 미토콘드리아 전체 유전체의 염기조성을 분석하였을 때, 염기 A와 T에 상당히 치우쳐져 있는 것을 알 수 있음(AT%=69.16%)

마. 굽은넓적송장벌레
◯ 굽은넓적송장벌레는 강원도 태백산 및 정선군 민둥산을 포함한 일부 강원도 고산지대(약800m정도의 고도)에서만 서식하는 것으로 알려져 있음. 굽은넓적송장벌레가 속한 송장 벌레과(Silphidae)는 약 61,000 종이 보고되었으며, 한국에는 26종이 알려져 있고 넓적 송장벌레속에는 굽은넓적송장벌레를 포함한 총 3종이 보고되고 있음. 본 연구에서는 전에 보고된 바 없는 굽은넓적송장벌레의 유전체 특성을 보고하고, 미토콘드리아 유전체 분석을 통해 굽은넓적송장벌레의 유전적 다양성 정보를 제공하여 한반도 고유종의 보존 및 관리 정책의 기초자료를 제공하고자 함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 24,634,728개 read에 대해 약 22 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함(표 II-1-25). 이후 assembly 과정을 통해 약 2,047,663개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 73,591 bp이며, 가장 짧은 길이는 100bp, 평균 scaffold의 길이는 331 bp로 확인됨. GC contents는 34.93 %임을 확인함
◯ 굽은넓적송장벌레의 유전체 서열로부터 적절한 microsatellite를 탐색한 결과, 총12,863개의 microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 mononucleotide SSR마커가 68.95%%로 가장 많았으며, 그 다음 tri-nucleotide 20.10%, di-nucleotide 7.95%, tetra-nucleotide 1.87%, penta-nucleotide 1.07% 및 hexa-nucleotide 0.07% 순으로 후보군이 선발되었음. 이 중 primer design이 가능한 microsatellites 마커 후보214개를 선정하였음
◯ 전체 미토콘드리아 유전체에서 결정된 염기서열은 총 17,943bp로 13개의 단백질 암호화 유전자와 2개의 rRNA, 21개의 tRNA 유전자로 구성되는 전형적인 후생동물의 미토콘드리아 유전체 구성과 동일함. 전반적으로 굽은넓적송장벌레의 미토콘드리아 유전체는 유전자들 사이에 존재하는 짧은 비암호화 서열인 ITS(Intergenic spacer)가 총 13부분으로 나타났으며, 그 범위는 1-8bp로 나타났으며, 유전자들 간의 중첩(overlapping)되는 부분은 총 10부분이 확인되었고 그 범위가 1-8bp로 나타났음. 전형적인 ATN start codon을 확인할 수 있었으며, ND1 의 경우에는 TTG로 확인되었고 종결코돈의 경우,ND4, ND4L, ND5 의 경우에는 불완전 종결코돈의 형태로 나타났으며, 나머지는 전형적인 종결코돈(TAA,TAG)로 확인되었음. 단백질 암호화 유전자 전체의 AT% 비율이 74.75%로 매우 높음.

바. 사슴벌레붙이
◯ 현재 사슴벌레붙이는 한국 내 경기도 광릉에서만 분포양상을 보이는 한국 고유종임. 국외반출 승인대상 생물자원으로 등재되어 있으며, 적색목록(Red list)의 멸종위기 등급 중에서 취약(Vulnerable, VU)급으로 분류되어 있음. 광릉숲에만 분포하는 양상을 보이기 때문에, 서식지가 좁고 제한적이여서 환경변화에 매우 취약하고, 보호대책이 없는 이상절멸할 가능성이 큰 종이므로 보전 대책 마련을 위해 사슴벌레붙이의 유전정보 확보가 시급함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 129,919,666개 read에 대해 약 38 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 2,078,362개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 557,096 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 282 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 526 Mb로 추정되며, GC contents는 36.21 %임을 확인함
◯ 유전체 분석결과 총 25,989개의 microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 di-nucleotide SSR마커가 56.25%로 가장 많았으며, 그 다음 mono-nucleotide 21.10%, tri-nucleotide 19.17%, tetra-nucleotide 2.47%, penta-nucleotide 0.42% 및 hexa-nucleotide 0.05% 순으로 후보군이 선발되었음. 이 중에서 단일반복서열이 아닌 혼합된 좌위를 제외한 di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-를 가진 유전자 좌위 후보군중 primer design이 가능하고, 안정된 증폭 효율을 나타낸 258개의 유전자 좌위를 최종적으로 선정함.
◯ 미토콘드리아 유전체에서 결정된 염기서열은 총 19,104bp로 확인되었으며, 13개의 단백질 암호화 유전자와 2개의 rRNA, 22개의 tRNA 유전자로 구성되는 전형적인 후생동물의 미토콘드리아 유전체 구성과 동일함. 미토콘드리아 유전체는 유전자들 사이에 존재하는 짧은 비암호화 서열인 ITS(Intergenic spacer)가 총 10부분으로 나타났으며, 그 범위는 1-34 bp로 나타났음. 뿐 만 아니라, 유전자들 간의 중첩(overlapping)되는 부분은 총 16부분이 확인되었으며, 그 범위가 1-61 bp로 나타났음. 13개의 단백질 암호화 유전자 모두 전형적인 ATN start codon을 찾을 수 있었고 종결코돈의 경우, ND4,ND4L, ND5 의 경우에는 불완전 종결코돈의 형태로 나타났으며, 나머지는 전형적인 종결코돈(TAA,TAG)로 확인되었음. 단백질 암호화 유전자 전체의 AT% 비율이 76.11%로 매우 낮음

사. 운문산반딧불이
◯ 반딧불이는 지속적인 산업화와 도시화에 따른 환경변화로 인해 서식지 수가 급격하게 줄어들어 환경오염의 정도를 나타내는 지표 곤충으로서의 가치가 높아지고 있음. 운문산 반딧불이는 한국의 고유 생물(고유종)로 등록됨과 동시에 최초 채집지 경상북도 청도군 운문면의 운문산생태경관보전지역의 깃대종으로 지정되어 보호하고 있음.
◯ 한반도 전역에 걸쳐 분포하는 것으로 확인되나 분류학적 문제를 최소화하기 위하여 모식표본 채집지인 경상북도 청도군 운문산(운문산생태경관보존지역)에서 채집함
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 137,521,575개 read에 대해 약 20 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 2,322,959개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 26,581 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 372 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 634 Mb로 추정되며, GC contents는 39.17%임을 확인함
◯ 유전체 분석결과 총 13,255개의 microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 mononucleotide SSR마커가 72.1%로 가장 많았으며, 그 다음 tri-nucleotide 22.0%,di-nucleotide 4.1%, tetra-nucleotide 1.6%, penta-nucleotide 0.2% 및 hexa-nucleotide 0.1% 순으로 후보군이 선발되었음. Mononucleotide 제외하고 150-250 bp, 분석된 서열 중 높은 depth값 순으로 288개의 후보군을 선정하였음
◯ 미토콘드리아 유전체는 15,858 bp 크기이고, 13개의 단백질코딩 유전자, 2개의 ribosomal RNA, 22개의 transfer RNA 및 1개의 non-coding region으로 구성됨. 운문산반딧불이가 속한 반딧불이과(Lamypyridae)의 반딧불이아과(Lampyrinae) 종들의 미토콘드리아 유전체들과 유전자 배열순서를 비교한 결과, 기 보고된 모든 반딧불이과와 운문산반딧불이는 동일한 유전자 배열을 보유하고 있음을 확인하였으며, 미토콘드리아 유전체의 AT ratio를 비교한 결과 운문산반딧불이는 77.94%로 기 보고된 반딧불이아과의 AT ratio 범주(75.73 ~ 80.63%)내에 값을 나타내는 것으로 확인됨

아. 노란배측범잠자리
◯ 국내에서 광릉, 양평, 광주, 영월 및 정선(가리왕산) 등에서 발생한다고 보고 된 바 있으나, 1996년도 이후는 추가 발생 기록된 바 없으며, 2005년 경기도 연천군 사미천에서 발생한 바 있음. 노란배측범잠자리는 고유종으로 환경변화에 취약하며, 특히 최근 20년간 서식지 및 개체수 감소로 인해 한국적색목록곤충자료집(Red data book endangered insect in Korea II)에서 멸종위기 등급 취약(VU)종으로 분류되어 해당 종에 대한 유전정보 축적은 종의 보존을 위해서 매우 필요한 실정임
◯ 강원도 철원에서 수컷 1개체를 채집함
◯ GISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 138,395,329개 read에 대해 약 41 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 1,629,084개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 216,191 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 825 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 1,079 Mb (1 Gb)로 추정되며, GC contents는 33.42%임을 확인함
◯ 유전체 분석결과 총 11,567개의 microsatellite 후보군이 선발됨. 전체에서 mononucleotide SSR마커가 41.84%로 가장 많았으며, 그 다음 di-nucleotide 39.2%, tri-nucleotide 15.44%, tetra-nucleotide 3.32%, penta-nucleotide 0.2% 및 hexa-nucleotide 0.01% 순으로 후보군이 선발되었음. PCR 산물 크기 100-300 bp,Ta 49-52℃에 해당하는 250개의 후보군을 선정하였음
◯ 미토콘드리아 유전체는 16,944 bp 크기임을 확인. 13개의 단백질코딩 유전자, 2개의 ribosomal RNA, 22개의 transfer RNA 및 1개의 non-coding region으로 구성되어 있음. 노란배측범잠자리 미토콘드리아 유전체 전체 15,694 bp 염기서열의 AT ratio는 70.8%로 조사되었음. 노란배측범잠자리 미토콘드리아 유전체 서열과 근연 종간의 계통분석 결과, ML 분석 결과 왕잠자리과는 잠자리과 및 잔산잠자리과와 자매분류군을 형성하였으며(Bootstrap, 55), BI 분석 결과에서는 측범잠자리과와 자매분류군을 형성하였음(BPP, 0.89). 노란배측범잠자리는는 기 분석된 측범잠자리과(Gomphidae)내 2종과 높은 노드수치로(Bootstrap, 100; BPP, 1) 단계통을 형성함을 확인할 수 있었으며, 잠자리목(Odonata)내 노란배측범잠자리가 속한 측범잠자리과(Gomphidae)의 계통학적 위치를 확인할 수 있었음

자. 퉁가리
◯ 퉁가리는 최근 환경파괴 및 오염, 남획 등으로 개체수가 급격히 감소하는 추세임. 한국고유종 퉁가리의 유전체 분석 정보는 국내 자생 생물의 생물지리학적 특징을 밝히고 잠재적 멸종위기종의 서식처 및 개체수 추정 및 복원에 필요한 핵심 정보를 제공할 것으로 예상됨
◯ 강원도 단양군 영춘면 하리 남천교 (한강, 남한강 남천)에서 족대(망목 4×4 mm)를 이용하여 채집하고, 채집된 개체는 산소포장을 하여 아이스박스에 넣어 실험실로 운반하였음
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 250,859,966개 read에 대해 약 68 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 852,767개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 58,902 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 717.17 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 611 Mb 로 추정되며, GC contents는 40.78%임을 확인함
◯ 집단 구별 및 집단 내 유전 다양성 평가를 위한 microsatellite 마커를 개발하기 위하여, 약 196,000개의 후보군 중에서 PCR 산물 크기 100-300 bp, Ta 49-52℃에 해당하는 230개의 후보군을 선정하였음
◯ 퉁가리의 미토콘드리아는 13개의 단백질 암호화 유전자와 2개의 ribosomal RNA, 22개의 transfer RNA 유전자, 1개의 non-coding region으로 구성되어있는 것을 확인하였음. 13개의 단백질 암호화 유전자 중 NAD6 를 제외하고 모두 같은 방향성을 보였음. 퉁가리의 13개의 단백질 암호화 유전자에서 대부분은 ATG를 개시코돈으로 사용하고 있었음. 종결코돈은 척추동물에서 일반적으로 종결코돈으로 인식하는 TAA와 TAG가 주로 사용되었으며, COXII, COXIII, CytB 에서는 불완전 종결코돈 T가 나타났음. 퉁가리의 13개 단백질 암호화 유전자의 A+T 구성 비율은 54.7%로 확인되었음

차. 자가사리
◯ 물이 맑고 자갈이 많은 하천 중상류에 서식하고, 주로 수서곤충을 먹이원으로 함. 자가사리는 최근 환경파괴 및 오염, 남획 등으로 개체수가 급격히 감소하는 추세임. 한국고유종 자가사리의 유전체 연구는 국내 자생 생물의 생물학적 특징을 밝히고 잠재적 멸종위기종의 서식처 및 개체수 복원에 중요한 정보를 제공할 것으로 예상됨
◯ 경북 의성군 춘산면 빙계리 낙동강, 위천에서 족대(망목 4×4 mm)를 이용하여 채집하고,채집된 개체는 산소포장을 하여 아이스박스에 넣어 실험실로 운반하였음
◯ MGISEQ-2000 플랫폼을 이용하여 257,190,647개 read에 대해 약 70 Gb에 해당하는 염기서열을 생산함. 이후 assembly 과정을 통해 약 3,422,123개의 scaffold가 생성되었으며, 가장 긴 길이의 scaffold는 5,793 bp이며, 가장 짧은 길이는 100 bp, 평균 scaffold의 길이는 162.20 bp로 확인됨. 전체적으로 유전체의 크기는 약 555 Mb 로 추정되며, GC contents는 40.64%임을 확인함
◯ 집단 구별 및 집단 내 유전 다양성 평가를 위한 microsatellite 마커를 개발하기 위하여, 약 780,000개의 후보군 중에서 예상 product 사이즈 100-300 bp, Ta 48-51℃에 해당하는 3230개3의 후보군을 선정하였음
◯ 미토콘드리아 유전체의 길이는 16,881 bp로 13개의 단백질 암호화 유전자와 2개의 ribosomal RNA, 22개의 transfer RNA 유전자, 1개의 non-coding region으로 구성되어 있는 것을 확인함. 13개의 단백질 암호화 유전자 중 NAD6 를 제외하고 모두 같은 방향성을 보였음. 13개의 단백질 암호화 유전자에서 대부분은 ATG를 개시코돈으로 사용하고 있었으며, COXI 유전자에서는 ATC를 NAD5와 NAD6 에서는 ATT를 개시코돈으로 사용하였음. 종결코돈(stop codon)은 척추동물에서 일반적으로 종결코돈으로 인식하는 TAA와 TAG가 주로 사용되었음. COXII, COXIII, CytB 는 불완전한 종결코돈인 T를 사용하였고, NAD4 유전자는 특이적으로 AGA를 종결코돈으로 사용하였음. 자가사리의 13개 단백질 암호화 유전자의 A+T 구성 비율은 53.6%였음

2. 국제적 멸종위기종(CITES): 원산지 판별 및 기원추적
가. 악어거북 Macroclemys temminckii (Troost, 1835)
◯ Chordata 척삭동물문 > Reptilia 파충강 > Testudines 거북목 > Chelydridae 늑대거북과에 속하며, 국제적멸종위기종(CITES) 3급, IUCN 적색목록 취약종(VU)로 지정되어 있어도 사육 개체군의 경우 합법적인 절차에 따라 구매가 가능함. 하지만 다른 국제적멸종위기종의 일부 사례처럼 불법적 거래 등의 사회적 문제가 발생될 수 있음. 개체의 형태적 특징을 통해 육안으로 원산지를 구분이 불가능하기 때문에 유전자 정보에 기반하여 이를 판별할 수 있는 시스템을 구축하고자 함
◯ (실험결과) 본 연구에서는 Roman et al. (1999)에서 보고한 악어거북의 control region(CR) primer 서열을 이용하여 국내유입개체들의 CR의 유전자의 부분 염기서열 399bp를 결정하였음. CR 유전자에서 13개(3.83%)의 polymoprphic sites를 확인하였음. Roman et al. (1999)에 따르면 미국 12개 수계 내 악어거북은 크게 3가지의 haplotype (haplotype A(Mississippi river), H(Apalachicola river), K(Suwannee river))으로 나누어짐. 염기서열을 획득하고 미국 수계간의 악어거북 haplotype 정보와 비교분석한 결과, 한반도 유입개체군들은 모두 haplotype A (Mississippi river)와 유전적으로 일치하는 것으로 확인되었으며, haplotype K (Suwannee river)와는 유전적 차이가 매우 큰 것으로 나타남.
◯ (결론) 미시시피 강에 서식하는 악어거북들이 합법적인 통관절차를 통해 우리나라로 유입되어 유통되고 있는 것으로 추정됨. 그러나 무분별한 수입으로 사육을 포기하고 한반도 자연생태계에 버려져 하천으로 유입되는 경우가 종종 보고되고 있어 유전자 정보에 기반하여 이를 판별할 수 있는 시스템을 구축하는 것이 필요함

나. 늑대거북 Chelydra serpentina (Linnaeus, 1758)
◯ Chordata 척삭동물문 > Reptilia 파충강 > Testudines 거북목 > Chelydridae 늑대거북과에 속하는 국제적멸종위기종(CITES) 3급, IUCN 적색목록 관심대상종(LC)으로 일부양서・파충류 애호가들 사이에서 애완동물로 거래가 되고 있음. 현재 북미 늑대거북과 플로리다 늑대거북을 사육용으로 수입이 많이 되고 있으며, 멕시칸 늑대거북 개체군도유입이 되는 것으로 확인됨. 특히 늑대거북에 대해서는 무분별한 수입으로 사육을 포기하고 한반도 자연생태계에 버려져 하천으로 유입되는 경우가 종종 보고되고 있음. 생태계 교란과 같은 이유로 인해 늑대거북의 체계적인 관리가 필요하고, 이에 대한 기초자료 구축을 위해 유전정보 분석이 시급한 실정임
◯ (실험결과)
• 정식 통관절차를 거쳐 국내로 수입되는 개체 13개체와 미국의 캔서스 양서파충류 협회(The Kansas Herpetological Society)에 문의하여 미국 캔서스 현지에서 연구진으로부터 미국에 서식하는 악어거북의 자연 개체군 3개체의 시료(간조직)을 확보함.
• Universal prime를 이용하여 각 개체들의 바코드 영역인 COI 유전자 염기서열 594 bp를 결정하였음. COI 유전자에서 20개(3.36%)의 polymoprphic sites를 확인하였고, 이중 4개가 parsimonious informative sites이며, 16개가 singleton variable sites로 확인되었음.
• Haplotype은 6개를 확인하였고, H6 haplotye(멕시칸 늑대거북(Central american snapping turtle))을 제외하고는 haplotype 간의 유전적 크지 않은 것으로 나타남
• 한반도 유입개체군들은 모두 H1-H5 haplotype (북미늑대거북)과 단계통을 형성하였음
• 한반도 유입군들은 H6 haplotye(멕시칸 늑대거북(Central american snapping turtle))와는 유연관계가 먼 것으로 확인됨
• H6 haplotye(멕시칸 늑대거북(Central american snapping turtle))는 다른 북미늑대거북 그룹들과 아미노산 118번 이소류신(I)이 발린(V)으로, 155번 발린(V)이 이소류신(I)으로 치환된 차이를 보임
◯ (결론) 본 연구에서 분석된 한반도 유입개체군은 북미늑대거북과 유전적으로 매우 유사하게 나타났음. 또한 멕시칸 늑대거북(C. seppentia rossignoni (HQ329638.1))와는 유전적으로 차이가 나는 것으로 확인됨. 특히 멕시칸 늑대거북(HQ329638.1)은 아미노산 118번 이소류신(I)이 발린(V)으로, 155번 발린(V)이 이소류신(I)으로 치환되어 있음을 확인하였음. 따라서, 본 연구에서 다루어진 한반도 유입개체군들에는 미중북부 전역에 거쳐 서식하는 북미늑대거북이며, 멕시칸 늑대거북은 유입된 것은 없는 것으로 확인됨. 그러나, 현재 국내에서 일부 멕시칸 늑대거북이라 하여 고액으로 불법거래가 이루어지고 있으며, 무분별한 수입으로 사육을 포기하고 한반도 자연생태계에 버려져 하천으로 유입되는 경우가 종종 보고되고 있음. 그러므로 늑대거북의 체계적인 관리가 필요하고, 이에 대한 기초자료 구축을 위해 유전정보 확보 및 유전적 다양성 분석이 필요함

3. 기후변화지표종: 기후변화와 관련한 사항 대응
가. 남방노랑나비 Eurema mandarina (de l'Orza, 1869)
◯ 곤충강, 나비목, 호랑나비상과, 흰나비과에 속하며 남방계 나비(북방한계선이 한반도에 있는 종)의 대표 종으로 지구온난화에 따라 북쪽으로 이동하면서 서식지를 넓혀가고 있으며, 성충으로 월동하고 연 3-4회 발생하여 연중 관찰이 용이한 점 등으로 기후변화 생물지표 종으로 선정되었음(Kim et al., 2018). 남방노랑나비는 전 세계적으로 중국, 일본, 호주 및 아프리카 열대지방 등에 분포한다고 알려져 있음(Yata, 1989, 1995). 국내에서는 제주도, 전남 및 경남 등 주로 남부지방에 출현하였으나, 최근 해안을 따라 경기도 도서 및 강원도 동해안 지역까지 분포가 확산되고 있다고 보고된 바 있음(그림 II-3-2; Kim et al., 2012, Kwon et al., 2012)
◯ (실험결과 및 결론)
• 본 연구에서는 남방노랑나비 4개 집단(부안, 함평, 제주도, 거제도) 66개체를 확보하여 mitochondrial genome내 COI 유전자 영역을 분석한 결과 총 5개의 Haplotype을 확인함. 부안, 거제 및 제주의 경우 각 지역별로 두 개의 Haplotype을 보유하였으나, 함평의 경우 3개의 Haplotype (Haplotype01, Haplotype02 및 Haplotype03)을 보유함을 확인할 수 있었음. Haplotype간 유전적 차이는 최소 1개 염기서열 변이(0.152%)에서 최대 5개 염기서열 변이(0.760%)였음
• NextSeq 플랫폼을 이용하여 150 bp의 single-end 방식으로 남방노랑나비에 대한 65,452,557,848 bp의 염기서열을 생산하였음. 생산된 염기서열의 품질점수는 Q30에 도달하여 99.9%의 정확성을 나타냈으며, Q30 이상의 염기서열은 전체 87.6%에 해당함을 확인하였으며, 거제도 1개체(CNU12363)의 경우 사용가능 한 read 수가 적어 추후 분석에서 제거하였음. 이후 de novo assembly를 통해 STACKS를 이용하여 샘플별로 denovo assembly 후 read들을 맵핑한 결과, 평균 51.48%가 필터링 되어 48.52%로 최종 181,715,095 bp 염기서열로 정리되었으며, depth의 경우 최소값 20 이상보다 높은 평균 144.03x로 확인되었음
• 선발된 SNP 마커를 이용한 집단유전학적 분석결과, 남방노랑나비 4개 집단은 모든 집단이 이형접합예측치(H E)가 관측치보다 상대적으로 높게 나타난 점으로 미루어 일정 부분집단의 감소 또는 근친교배를 통한 유전적 다양성이 감소하고 있는 것이 아닌가 추론해 볼 수 있음. 그러나 근친교배 지수인 F IS의 경우 모든 집단이 음의 값을 보이고 그 수치도 상당히 높아(평균 –0.51169) 당장 근친교배의 징후는 전혀 보이지 않음. 그러므로 이를 종합해 추론해 볼 때 한때 더 많은 개체와 집단으로 구성된 남방노랑나비가 일련의 기후 온난화와 북방이주 등으로 인한 개체군의 감소의 신호가 아닌가 하는 의심이 들지만 추후 보다 많은 유사결과를 바탕으로 한 추론이 필요한 실정임. 또, 한편 흥미로운 것은 생물지리학적으로 mainland의 다양성이 island의 다양성보다 높다는 일반론적인 결과에 반하여 본 남방노랑나비의 경우 예측치와 관측치 모두 거제도와 제주도가 육지의 부안과 함평보다 더 높은 이형접합치를 보이는 점은 매우 특이적이라고 할 수 있음. 이에 대한 해석으로는 남방계인 남방노랑나비의 역사적 분포는 남부지역이 더 우세한 상황에서 시간의 경과에 따라 제주도와 거제도 등 남부지방에서 이동된 남방노랑나비가 북방의 함평이나 부안의 집단이 형성하여 본래의 제주도와 거제도보다 낮은 유전적 다양성을 나타내는 것이 아닌가 추론해 볼 수 있으나 추후 이러한 추론에 대해 보다 면밀한 과학적 근거를 찾아야 할 것으로 판단됨. 아울러 전반적으로 mtDNA와 SNP 모두 제주도와 거제도 집단이 하나의 큰 생식집단 형성하는 것 또한 남방계 나비의 특징이 아닐까 추론할 수 있으나 이 역시 추후 보다 면밀한 검토가 필요한 실정임

나. 푸른아시아실잠자리 Ischnura senegalensis (Rambur, 1842)
◯ 곤충강, 잠자리목, 실잠자리아목, 실잠자리상과 실잠자리과에 속하는 환경부에서 선정한 국가기후변화생물지표종이며, 농업부분 기후변화 지표종으로 지정된 바 있음. 푸른아시아실잠자리는 한반도에서는 남부 지역 대부분의 개방형 연못과 하천 등지에서 관찰되며,충청이남 지역까지만 서식하고 중부지방이 북방한계 서식 지역이라고 알려져 있는 남방계 잠자리임. 그러나, 최근 급격하게 진행 중인 기후변화로 인해 해당 종의 분포가 충청권역을 중심으로 북상 이동이 관찰되고 있으며, 2013~2015년에 양평과 제천, 및 원주 등 경기권과 강원권에서 소수 개체가 관찰되고 있어 향후 중·북부지역으로 개체군의 확대가 예상되고 있음
◯ (실험결과 및 결론)
• 푸른아시아실잠자리 4개 집단(진도, 고창, 제주도, 남해) 52개체를 확보하여 미토콘드리아 유전체 내 존재하는 COI 유전자, DNA바코드 영역을 분석한 결과, 총 7개의 haplotype이 도출됨을 확인함. 제주 및 진도의 경우 1개(Haplotype01)의 haplotype만을 보유하였으며, 고창은 2개의 haplotype (Haplotype01 및 Haplotype02), 그리고 남해는 6개의 haplotype (Haplotype01, Haplotype03 ~ Haplotype07)을 보유함
• NextSeq 플랫폼을 이용하여 150 bp의 single-end 방식으로 푸른아시아실잠자리에 대한 55,899,329,938 bp의 염기서열을 생산하였고, 생산된 염기서열의 품질점수는 Q30에 도달하여 99.9%의 정확성을 나타냈으며, Q30 이상의 염기서열은 전체 89.7%에 해당함을 확인함
• 4개 집단에 대한 SNP 유전 마커를 이용한 집단유전학적 분석결과, 푸른아시아실잠자리 4개 집단은 모든 집단이 이형접합 관측치(H O)보다 예측치(H E)가 상대적으로 더 높게 나타난 것으로 보아 전반적으로 낮은 유전자 다양성을 나타냈으며(mean H E = 0.47535),이러한 유전자 다양성의 요인으로는 일부 집단(제주도 및 남해)의 근친교배 지수(F IS)가음의 값을 도출한 것에서 기인된 것으로 추정됨. 또한, 유전적 격리 정도 비교 시 고창과 진도, 고창과 남해 집단은 각각 유전적 교류가 발생했음을 나타냈으나, 나머지 제주도와 남해 집단의 경우 나머지 집단들과 유전적 교류보다는 유전적 격리가 발생했음을 나타냈으며, 이는 제주도와 남해의 경우 오랫동안 지리적으로 내륙과 격리되어 타 지역들보다 유전자 교류가 활발히 일어나지 못한 결과가 반영된 것으로 추정되며, 이러한 결과는 도서 지역 그리고 내륙과 인접한 소도서(islet, 아일렛) 집단에서 관찰될 수 있는 결과임. 그러나 앞서 지적한 대로 본 분석에는 진도와 고창은 각각 4개체, 2개체만이 포함되어 이미 표본 확보에 있어 집단간 차이가 발생될 수 있으므로 추후 50여 개체 모두가 포함된 집단유전학적 분석이 필수적으로 수행되어야 할 것으로 사료됨

(출처 : 요약문 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 19
• I. 연구사업의 개요 ... 21
• 1. 연구사업의 배경 및 목적 ... 21
• 가. 생물자원의 중요성 ... 21
• 나. 한반도 고유 생물종(Endemic species) ... 22
• 다. 국제적 멸종위기종(CITES, Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Flora and Fauna) ... 24
• 라. 기후변화 생물지표종(CBIS, Climate-sensitive Biological Indicator Species) ... 27
• 마. 디지털서열정보(DSI)의 중요성 ... 29
• 바. 유전체 염기서열 분석기술의 발달 ... 31
• 사. 한반도 자생생물(고유종)의 디지털염기서열정보 수집의 중요성 ... 34
• 2. 연구사업의 범위 ... 36
• 가. 당해 연도 연구사업의 범위 ... 36
• 3. 연구사업의 주요내용 ... 37
• 가. 한반도 고유종: 유전정보 확보 ... 37
• 나. 국제적 멸종위기종(CITES): 원산지 판별 및 기원추적 ... 37
• 다. 기후변화지표종: 기후변화와 관련한 사항 대응 ... 38
• 4. 연구추진계획 ... 39
• 가. 연구 추진체계 ... 39
• 나. 추진일정 ... 40
• 다. 수행조직 ... 40
• 라. 연구진 구성 ... 41
• 마. 업무분장 ... 42
• Ⅱ. 연구결과 및 고찰 ... 43
• 1. 한반도 고유종에 대한 유전정보 확보 분야 ... 43
• 가. 짧은손참옆새우 Ampithoe brevipalma ... 48
• 나. 백령도참옆새우 Sunamphitoe baegryeongensis ... 60
• 다. 제주청날개애메뚜기 Megaulacobothrus jejuensis ... 70
• 라. 산여치 Sphagniana monticola ... 79
• 마. 굽은넓적송장벌레 Silpha (Silpha) koreana ... 90
• 바. 사슴벌레붙이 Leptaulax koreanus ... 103
• 사. 운문산반딧불이 Luciola unmunsana Doi, 1931 ... 116
• 아. 노란배측범잠자리 Asiagomphus coreanus ... 130
• 자. 퉁가리 Liobagrus andersonii Regan, 1908 ... 144
• 차. 자가사리 Liobagrus mediadiposalis Mori, 1936 ... 155
• 2. 국제적멸종위기종(CITES): 기원추적 ... 166
• 가. 악어거북 Macroclemys temminckii (Troost, 1835) ... 168
• 나. 늑대거북 Chelydra serpentina (Linnaeus, 1758) ... 174
• 3. 기후변화지표종의 유전자 표지 개발 및 유전적 다양성 분석 분야 ... 183
• 가. 남방노랑나비 Eurema mandarina (de l'Orza, 1869) ... 185
• 나. 푸른아시아실잠자리 Ischnura senegalensis (Rambur, 1842) ... 199
• Ⅲ. 결론 ... 209
• 1. 세부과제별 연구 결과 ... 209
• 가. 한반도 고유 생물종에 대한 유전정보 확보 ... 209
• 나. 국제적멸종위기종에 대한 원산지 판별 및 기원추적 ... 209
• 다. 기후변화지표종: 기후변화 관련 사항 대응 분야 ... 210
• 2. 연구결과 활용 방안 및 기대효과 ... 212
• 3. 연구 성과 ... 213
• 가. 출판 논문 ... 213
• 나. 홍보자료 ... 215
• 다. 홍보자료(기안) ... 216
• Ⅳ. 참고문헌 ... 218
• 끝페이지 ... 227