멸종위기종의 사육 및 복원 연구는 개체군이 야생에서 독자적으로 생존 가능한 개체군을 형성하고 유지하는 것을 목표로 한다. 서식지외 지역에서 사육을 통해 개체군의 크기를 증가시키고자 할 때에는 번식관리 프로그램을 통해 잠재적 야생 적응력을 나타내는 유전적 다양성(genetic diversity)을 유지해야 하며 근친교배는 제한될 필요가 있다. 이를 위해서 사육 개체들의 혈통 정보의 확보가 우선되어야 하고, 개체군내의 친족관계 발생을 최소화 하는 번식 쌍을 선택해야 한다. 각 개체의 평균혈연관계(MK, mean kinship)는 그 개체와 그 개체를 포함한 전체 생존 개체를 쌍으로 연결시켰을 때 측정된 혈연관계의 평균값이며, 평균 혈연관계를 통해 개체들의 유전적 가치를 측정할 수 있다. 황새(Ciconia boyciana)는 멸종위기 야생생물 1급 및 천연기념물 제199호로 지정되어 보호되고 있는 조류이다. 1970년대까지 국내에서 번식한 것으로 알려졌으나 개체수가 급감하고 텃새 개체군은 절멸하였다. 이후 개체군 복원을 위해 야생 및 국외 사육기관에서 도입하여 증식에 성공하였으며, 최근 재도입으로 40여개체가 야생에 서식하고 있다. 사육 개체의 혈통관계의 정보는 International Studbook을 통해서 대부분 확보되어, 사육단계에서 지속적으로 관리되고 있다. 하지만 야생에서 도입된 개체들간의 혈연관계나, 사육 상태에서 정보가 누락된 개체들의 혈연관계 확인을 위해서는 유전적 정보를 활용해야 한다. 그러나 아직까지는 국내에 서식하는 황새 개체군의 유전적 연구가 미비하며, 특히 개체군 복원 단계 중 재도입의 초기단계에 도달한 시점에서 사육개체군의 유전적 관리는 반드시 수행되어야 한다. 본 연구에서는 황새 개체군의 복원과 보전을 위하여 도입 및 증식된 황새 개체들의 혈연관계에 대한 개체군통계학적(demographic) 분석을 시도하고자 한다. 또한, Microsatellite marker를 활용하여 가계정보가 불확실한 개체의 혈통관계를 확인 할 수 있는 마커세트를 확립하고자 한다. 개체군통계학적 분석은 한국교원대학교와 예산황새공원에서 사육중인 황새 150개체를 대상으로 개체군관리프로그램(PopLink 2.4와 PMx)를 이용하여 수행하였다. 기존에 개발된 황새 특이적 Microsatellite marker 11개를 이용하여 부모 및 자식개체를 포함한 가계집단 10개의 부모개체와 각 가계에서 무작위로 선택한 직계자손 3개체의 변이를 비교하여 부모-자식 관계를 확인할 수 있는 마커를 선별하였다. 사육황새 개체군의 개체군성장율(λ)은 1.12로 개체군의 크기는 증가하고 있는 것으로 나타났으며, 평균친척계수는 0.04로 나타났다. microsatellite 마커 Cc01, Cc04, Cbo121, Cbo151, Cbo168 중 2~5개를 조합하면, 가계의 80%는 부모-자식관계가 확인이 가능하였다. 그러나 일부 가계의 혈연관계는 11개의 마커를 적용하여도 부모-자식 관계 확인이 불가능한 것으로 나타났다. 사육개체군의 유전적다양성 증진을 위해서는 정확한 개체간 혈연관계, 평균친척계수 등을 고려하여 인위적 번식 관리 전략이 필요하다. Microsatellite와 같은 분자생물학적 도구를 이용하여 사육개체군의 유전적 다양성을 측정하여, 차후 추가 개체의 확보 및 번식 전략에 활용하여야 한다. 또한, 많은 개체들이 혈연관계로 연결되어 있는 사육개체군에서 가계들의 정확한 부모-자식 관계를 확인하기 위해서는 이번 연구를 통해 확립된 5개 마커들 외에, 더 많은 대립유 전자를 가진 추가 마커의 개발이 필요하다. 유전정보를 활용한 개체군 관리 및 혈연관계 분석은 사육 개체군의 유전적다양성 증진 뿐만 아니라 재도입 황새 개체군의 선별 전략에도 적용하여 사육 및 재도입 개체군의 보전에 유용할 것으로 사료된다.

비침습 시료를 이용한 개체군 유전학 기법은 다양한 분야에 활용이 가능하다. 특히 극심한 멸종위기 종의 개체군 크 기나 유전적 다양성을 대상종에 위해를 가하지 않고 연구를 할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 비침습 시료를 이용한 연구 기법을 확립하기 위해서는 지속적인 투자(연구비/인력)가 필요하다. 본 연구에서는 국내 멸종위기 포유동물 중 하나 인 사향노루의 분변 및 자연 탈락한 털을 이용한 연구기법 을 확립하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저 사향노루(Moschus moschiferus)에서 개발된 microsatellite 마커가 존재하지 않아, 근연종인 중국숲사향노루(M. berezovskii) 에서 기개발된 microsatellite 마커를 사향노루에 적용하여 이종간 적용가능성을 테스트하였다. 본 연구의 결과, 중국숲 사향노루에서 개발된 33개의 microsatellite 마커 중 사향노루 에서는 16개의 마커가 적용이 가능함을 확인하였다. 이들 마커를 조합하여 소량 DNA를 이용하고, 시간과 비용 및 인력 절감이 가능한 3개의 multiplex panel을 구성하였다. 본 dsurn에서 선별된 사향노루에 적용 가능한 16개의 마커는 평균 5.13개의 대립유전자를 나타냈고, 이형접합자 기대치와 관찰치가 각각 0.568과 0.567을 보여주었다. Hardy-Weinberg Equilibrium exact test 결과 하나의 마커(Mber99B)만 유의하 지 않은 수준을 보여주었다. 이는 본 연구에 사용된 시료가 비침습 시료(분변 혹은 털)로서 한 개체로부터 다수의 시료가 확보되었을 가능성이 있어 발생한 것으로 보인다. PIC값은 평균 5.18을 보였고, 10개 마커에서 0.5이상의 값을 보여주어 대체적으로 혹은 높은 informativeness를 보여주었다. 이들 결과는 본 연구에서 사향노루에서 적용 가능 여부를 확인한 microsatellite 마커들이 추후 사향노루의 개체군 유전학 및 유전적 다양성을 평가에 적합함을 보여주었다. 본 연구에서는 강원도 화천 지역의 6개 지역(A, B, C,D, E, F)에서 사향노루 분변(369개)을 확보하여 유전자형을 확인하였다. 이종간 사용이 가능한 것으로 확인된 16개의 microsatellite 좌위 모두에서 성공적으로 증폭된 비침습 시 료는 50개였다. 이 50개의 비침습 시료를 이용하여 최소 유전자형 수를 분석을 하였다. 그 결과, 최소 4개의 유전자 형이 존재함을 확인하였다. 4개의 유전자형 중 1,2,3번 유전 자형은 각각 A, B, E 지역에서만 확인이 되었다. 그리고 4번 유전자형은 E와 F지역에서 모두 발견되었다. 실제로 E와 F지역은 지리적으로 가까운 거리로 하나의 행동권으로 보아도 무방할 것으로 생각이 된다. 16개 모두 좌위에서 성공적으로 증폭이 되지 않아 최종 분석에서는 사용되지 않았지만, C와 D에서도 다른 지역에서 확인되지 않는 유전 자형이 존재함을 확인하였다. 이를 명확하기 위해 C와 D지 역의 비침습 시료를 이용한 추가 연구가 필요할 것이다. 본 연구는 극심한 멸종위기 처한 사향노루의 생태유전학 연구를 위한 기반을 마련하였다. 이를 위해 사향노루의 근 연종으로부터 개발된 microsatellite 마커를 선별하여 최종 적으로 16개를 확인하였고, 비침습 시료 연구에 적합하도록 이를 조합하여 3개의 multiplex panel을 완성하였다. 그리 고 전체 369개의 시료를 단 한번의 PCR을 통해 47.6% 성공 률을 확인하였다. 그 결과는 본 연구를 통해 확립된 연구기 법이 멸종위기종에 위해를 가하지 않고 지속적으로 유전 다양성 및 생태유전학 연구가 가능함을 보여주었다. 또한, 이번 선행 연구 결과는 강원도 화천 지역에 최소 4마리의 사향노루가 살고 있음을 직접적으로 확인하였고, 그들은 비교적 좁은 행동권을 가지고 생활하고 있음을 보여주었다. 추후 본 연구를 통해 확립된 연구기법을 바탕으로 세밀한 연구 계획을 수립하여 국내 포유류 중 극심한 멸종위기에 처한 사향노루의 보전정책 수립을 위한 생태유전학 연구를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

쇠검은머리쑥새(Emberiza yessoensis)는 국내 및 중국, 일 본 등에서 월동하는 겨울철새로, 이들의 번식지는 국내를 제외한 러시아, 몽골, 중국, 일본의 일부지역에 분포하는 것으 로 알려져 왔다. 그러나 최근 국내 번식 사례가 최초로 관찰되 어, 이후 이들 개체군을 보전하기 위한 기초연구 필요성이 대두되었다. 쇠검은머리쑥새는 국제자연보전연맹(IUCN)에 서 준위협(NT)종으로 취급되고 있으며, 국내의 경우 멸종위 기야생생물 II급으로 지정되어있다. 이들의 국내 서식지는 현재까지 지속적으로 감소하고 있어, 월동 및 번식개체군 모두 위협받고 있는 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고 개체군 크기, 서식지 면적 등 이들의 정확한 국내 개체군 기초정보는 현재까지 알려지지 않아 이들의 멸종위기 위험정 도를 객관적으로 파악하는데 어려움이 있다. 우리의 연구목 적은 쇠검은머리쑥새의 국내 멸종위기 등급을 판정하는데 도움을 줄 수 있는 유전정보를 제공하는 것이다. 우리는 이를 위해 10개 이상의 microsatellite 분자표지자를 개발하고 있 다. 현재까지 29개의 분자표지자를 디자인 하였으며, 10개의 다형성을 나타내는 microsatellite 유전자좌를 관찰하였다. 이 중 4개 유전자좌의 유전다양성을 경기 안산지역에 서식중 인 32개체의 쇠검은머리쑥새 번식개체군을 대상으로 분석한 결과, 대립유전자수(A)는 2~16개, 관찰이형접합빈도(HO)와 기대이형접합빈도(HE)는 각각 0.06~0.78, 0.12~0.90의 범위 를 나타냈다. 향후 10개 이상의 microsatellite 분자표지자를 개발하여 쇠검은머리쑥새 번식개체군의 유전다양성 및 유전 구조를 파악 할 것이며, 이를 통해 개체군 기초정보가 알려져 있지 않은 국내 쇠검은머리쑥새 번식개체군 보전방안 수립을 위한 객관적인 기준을 제시할 것이다. 이 연구에서 개발한 microsatellite 분자표지자는 국내뿐만 아니라 국외에 서식중 인 쇠검은머리쑥새 개체군 보전 연구에 유용하게 활용될 것이다.