In recent years, macroalgal bloom occurs frequently in coastal oceans worldwide. It might be attributed to accelerating climate change. “Green tide” events caused by proliferation of green macroalgae (Ulva spp.) not only damage the local economy, but also harm coastal environments. These nuisance events have become common across several coastal regions of continents. In Korea, green tide incidences are readily seen throughout the year along the coastlines of Jeju Island, particularly the northeastern coast, since the 2000s. Ulva species are notorious to be difficult for morphology-based species identification due to their high degrees of phenotypic plasticity. In this study, to investigate temporal variation in Ulva community structure on Jeju Island between 2015 and 2020, chloroplast barcode tuf A gene was sequenced and phylogenetically analyzed for 152 specimens from 24 sites. We found that Ulva ohnoi and Ulva pertusa known to be originated from subtropical regions were the most predominant all year round, suggesting that these two species contributed the most to local green tides in this region. While U. pertusa was relatively stable in frequency during 2015 to 2020, U. ohnoi increased 16% in frequency in 2020 (36.84%), which might be associated with rising sea surface temperature from which U. ohnoi could benefit. Two species (Ulva flexuosa, Ulva procera) of origins of Europe should be continuously monitored. The findings of this study provide valuable information and molecular genetic data of genus Ulva occurring in southern coasts of Korea, which will help mitigate negative influences of green tide events on Korea coast.

본 연구는 최근 소비가 크게 증가하고 있는 가정간편식의 원료에 대한 모니터링을 수행하였다. 다양한 유형의 가정간편식 제품을 구입하여 112개 원료의 DNA 바코드를 분석하였다. 원재료의 종을 동정하기 위하여 DNA 바코드 증폭에 주로 이용되는 미토콘드리아의 16S ribosomal RNA 유전자 부위를 증폭하는 프라이머 세트를 이용하였다. PCR 산물은 정제하여 염기서열을 분석한 후, 이를 이용하여 미국국립보건원에서 제공하는 BLAST search를 수행하였다. GenBank에 등록되어 있는 종의 염기서열과 유사도(Identity) 와 매치 점수(Match score)를 비교하여 원료의 종을 판별 하였다. 112개의 원료에서 24개의 종(Species)과 3개의 속(Genus)를 동정하였다. 3개의 속은 Identity의 기준이 되는 98% 이내에 해당하는 종이 다수 존재하여 속 수준에서 판별하였다. 판별 결과를「식품의 기준 및 규격(제2019-57 호)」중 ‘(별표 1) 사용할 수 있는 원료 목록’에서 제시하는 사용 가능한 원료와 비교하여 국명 및 섭취 가능 여부를 판단하였으며, 등재되어 있지 않은 6개 종은 국제적으로 공인된 기구에서 어획량에 대한 정보를 확인하고, 식용 근거, 학명·이명 등을 확인하여 식용 가능 여부를 판단 하였다.

본 연구는 국내에 유통되는 두족류 제품에 대한 모니터링을 수행하였다. 문어와 오징어로 표기되어 판매되는 28개 제품을 대상으로 DNA 바코드를 분석하여 원재료의 종을 동정하였다. DNA 바코드 증폭을 위하여 미토콘드리아의 16S ribosomal RNA 및 cytochrome c oxidase subunit I 유전자 부위를 증폭하는 두 종류의 프라이머 세트를 선정하였으며, 이를 이용하여 증폭된 PCR 산물의 염기서열을 분석하였다. 확보한 염기서열은 ‘BLAST Search’를 이용하여 미국국립보건원 GenBank에 등록되어있는 생물 종의 염기서열과 비교하여 유사도와 매칭 점수를 고려하여 최종 종을 동정하였다. 동정결과, 원재료를 오징어로 표기 한 12개 제품은 아메리카대왕오징어(Dosidicus gigas, n=3), 살오징어(Todarodes pacificus, n=9) 종으로 확인되었다. 반면 문어를 원재료로 표기한 16개 제품의 경우, 6개 제품에서 대만주머니낙지(Cistopus taiwanicus, n=1), 하이야주 꾸미(Amphioctopus marginatus, n=1), Scaeurgus unicirrhus (n=1), 아메리카대왕오징어(Dosidicus gigas, n=3)로 동정되어 표기된 원재료와 불일치하였으며, 이 중 3개의 제품은 알레르기 유발 원재료인 오징어가 사용되었음을 확인하였다.

DNA 바코드는 현재 생물학의 각 분야에서 종 및 속수준의 동정에 많이 쓰이고 있는 방법론으로서, 범세계적인 인터넷 데이터베이스인 BOLD SYSTEMS에는 수많은 분류군들의 바코드가 수록되어 있다. 특히 많은 검역해충을 포함하고 있는 과실파리과(family Tephritidae)의 경우, 현재 약 800종 10,000개체의 DNA 바코드가 수록되어있다. 이중 약 400종 6,000개체는 그 염기서열들이 대중에게 공개되어 있는 상황이다. 따라서 검역 및 해충방제, 또는 분류학적인 연구를 위한 매우 유용한 참고자료가 되고 있다. 그러나 수많은 연구자들이 자유롭게 바코드를 제출해 왔던 관계로, 참고자료로서의 가치에 문제가 될 수 있는 오류 또는 다른 문제점들이 종종 확인되고 있는 실정이다. 예를 들면, 바코드를 실시한 개체들이 오동정된 사례들이 종종 발견되며, PCR 오류를 통하여 Pseudogene 부분이 증폭된 경우들도 볼 수 있다. 또한 바코드가 매우 유사하거나 같은 복수의 근연종이 존재하는 경우도 종종 있다. 본 발표에서는 이 같은 문제를 최소화하기 위한 방법들을 제시하고자 한다.

분류학은 생물학의 모든 영역에서다루어지고 있는 기본단위인 생물종을 규명하고 정의하는 한 분야이다. 하지만 자연계에 는 진화상에서 이미 분화가 완료된 종과, 분화 중에 있거나 혹은 그 중간 단계에 있는 분류군들이 혼재 되어 있는 것이 사실이다. 이들 종에 대한 구분은 그 동안 형태학적 비교방법을 동원하여 주로 성충 단계에서 해결 되어 왔으나, 알에서 번데기 상태의 정보 부족 및 최근 분화종 및 은밀종에 대한 종 해상력은 없는 실정 이였다. DNA 바코드 기법은 곤충의 상태(알~성충)에 상관없이 동일한 종 정보를 제공하는 한편 형태적 은밀종에 대한 해상력이 높아, 표준적이고 신속한 곤충 종 동정에 이용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 2009년부터 현재까지 국립농업과학원에서 실행한 DNA 바코드 라이브러리 는 약 2000종 8000여개의 염기서열을 축적하고 있으며, 데이터는 형태적 유사성이 높은 곤충군에 대한 해상력과, 광역 분포하는 단일 종의 지역 개체군에 대한 종 다양성 평가에 유용한 것으로 평가 된다. 본 발표는 그 동안의 연구 결과에 대한 주요 사례를 소개하고 곤충 종 동정에 있어 바코드 라이브러리의 구축 시 유의할 사항과 활용 방안에 대해서 논의 하고자 한다.

고치벌과(Braconidae)는 벌목(Hymenoptera) 맵시벌상과(Ichneumonoidea)에 속하는 기생벌로서 전 세계에 약 15,000여종이 기록되어 있고 미기재된 종을 포함하면 전세계에 적어도 40,000여 종이 분포할 것으로 추정된다. 고치벌과의 대부분 종들은 주로 해충에 기생하기 때문에 농업 및 자연생태계에서 해충의 집단을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 고치벌과는 워낙 큰 분류군이고, 과거 기록이 애매하거나 의심스러운 부분이 많다. 따라서 과거의 기록의 재확인과 오류를 수정하고, 이들을 최근의 분류체계에 맞게 정리하여 유용하게 이용할 수 있도록 분류학적 기반을 조성하기 위해 본 연구를 추진하게 되었다. 샘플 확보는 호남 지역의 자연 환경 보전지구 또는 경관 명소에서 주로 수행되었다. 총 192개체 중 160개체의 DNA에 대하여 noised sequence 11개, Wolbachia에 감염된 6개체를 제외한 143 개체의 DNA 샘플을 확인하였다. 그 중 47속이 분류되었고, 18개체가 종 수준까지 동정되었다.

A 2D barcode region detection method based on embedded system for augmented reality applications was developed. For the successful 2D barcode candidate region detection, the range of variance and frequency of gray level distribution in the test 2D barcodes was modeled and it was combined with the corner features to localize the final 2D barcode candidates. An automatic 2D barcode localization software was developed with the multiple features mixture method and we tested our system on real camera images of several popular 2D barcode symbologies.

고하목은 연갑강에 속하는 갑각류 목의 하나로 지하수의 간극에 서식한다. 지하수는 수계별로 구분되며, 과거 지질변 동 이후에는 수계가 격리되어, 지역적 고유성이 매우 높아 지표종으로 활용하기에 유용한 분류군이다. 고하목의 서식 지는 지하수인데, 이들은 서식지에 대한 적응력이 매우 높다. 따라서, 지각변동 등 어떠한 요인으로 인한 수계의 혼합 또는 단절이 일어났을 경우 형태적으로 수렴진화하거나 종분화 과정 중에 있는 형태적으로 식별이 어려운 complex종의 출현 빈도가 높은 것으로 알려져 있다. 형태적 식별이 어려운 종들 에 대하여 유전정보를 활용하여 해당 종들의 분류학적 위치 를 바로 잡아야 할 필요가 있다. 유전정보를 활용한 연구를 하여, 형태적으로 혼란이 많은 종들의 위치를 바로잡는 동시 에 새로운 종의 발굴 가능성을 높일 수 있다. 본 연구를 통하여, 총 13개 지역에서 채집한 한반도 서식 너도고하과 (Parabathynellidae) 20종에 대하여 74개의 염 기서열을 획득하여 계통학적연구를 진행하였다. 전반적으 로 너도고하과에 속하는 종들은 속 수준으로 잘 나뉘어지는 것을 볼 수 있다. 예를 들면 현재까지 채집한 종들은 4개의 속 (Allobathynella, Arisubathynella, Hangangbathynella, Eobathynella)에 속하는데 이들이 각기 다른 그룹으로 묶이 는 것으로 보았을 때 너도고하과는 단계통으로 여겨진다. 또한 종간 변이의 최대값은 37.5 %로 이는 대전 서구 흑석 동 Allobathynella와 경상북도 예천군 용궁면 대은리의 Eobathynella 와의 차이다. 또한 종간 변이의 평균값은 26.5 %였다. 추후 더 다양한 채집지역과 다른 속들의 종이 포함 된 이후 분석한다면 더욱 해상도 높은 연구가 될 것이라 예상한다.

2011년 6월 28일에 파주시 조리읍 장곡리 인근 도로에서 두부쪽이 손상되고, 해당연도에 태어난 맹금류 어린새를 발견하였고, 이를 DNA 바코드 기법으로 동정하였다. Mitochondrial DNA(mtDNA) cytochrome c oxidase I(COI) 유전자의 695bp 절편을 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)으로 증폭하고 염기서열을 결정하였다. 결정된 염기서열을 BOLD systems과 NCBI의 BLAST에서 유사도 분석을 수행한 결과 총 5개체의 왕새매가 검색되었고, 염기서열의 동일성은 100%로 조사되었다. 또한, DNA 분자성판별 결과는 해당 개체가 암컷임을 나타내었다. 이러한 결과는 경기도 파주에서 1968년 이후 43년만에 왕새매의 번식이 확인된 중요한 정보로, 향후 광역야생동물구조센터는 야생동물의 사체 수거 시 인근 기탁등록보존기관과 연계하여 DNA시료를 확보하고 보다 정확한 종동정과 성판별 정보를 기록하는 등의 체계적인 관리시스템이 필요할 것으로 사료된다. 또한 이렇게 확보한 왕새매의 DNA 시료와 DNA 바코드 COI 유전자 서열은 유사종 연구의 참조표본(reference standard)로 이용될 수 있을 것이다.

분자생물학적 기술을 이용한 블루베리혹파리(Dasineura oxycoccana) 역학 조사를 위해 국내 9도, 25지역 32개 집단, 미국 10개 지역에서 군집을 채집하였다. 첫째, DNA바코드 분석을 통해 292개체의 유전자형이 조사되었다. 크랜베리 집단과 블루베리집단은 유전적으로 상이하여 기주에 의한 분화가 일어난 것으로 나타났다. DNA바코드에서 과반수이상이 동일하게 나온 haplotype으로부터 천안과 봉화에서 발견된 7개체의 유전적 거리가 10.5%로 나타내었으며, 순창과 뉴저지에서 나온 2개체가 16.6%로 나와 이들은 블루베리혹파리가 아닌 동속의 다른 종(Dasineura sp. 1&2)일 것으로 판단되었다. 둘째, 집단유전학 분석을 위해 12개의 마이크로새틀라이트 마커가 차세대염기서열분석 방법에 의해 개발되었고 이를 활용하였다. 국내외 샘플 29개 집단 632개의 집단유전학적 분석을 실시한 결과 국내 일부 집단들이 미국 집단과 가까움을 나타내는 것으로 나타났다. 횡성, 제주, 봉화 일부 집단이 Fst 0.15~0.24로 국내 다른 개체들과 상당한 유전적 차이를 보였는데, 오히려 미국 미시건 집단과 Fst 0.03~0.09로 더 가까운 것으로 나타났다. 이들의 원산지는 각각 미시건과 조지아 남부 인근 지역(플로리다 추정)에서 유래한 것으로 추정되었다. 결과로 볼 때, 국내 발생한 블루베리혹파리는 조사 군집별로 유전적 기원이 전혀 다른 복수의 상이한 집단이 전파된 것으로 보이고, 인위적인 수입루트에 의해 영향을 받은 것으로 추정된다. 이에 대한 상세한 연구내용을 발표하고자 한다.

2011년부터 공식적으로 수입되어 사육·유통되는 슈퍼밀웜의 국내 샘플들은 형 태 분류학적 검토를 통하여 Zophobas atratus란 종으로 밝혀졌고, Z. morio란 학명 은 이 종의 동물이명임이 확인되었다. 이 외래종은 자원 관리측면에서 국명을 ‘아 메리카왕거저리’로 신칭하였다. 이 종과 형태적으로 유사한 자생종 대왕거저리 및 사육종 갈색거저리와 DNA 바코드 분석 결과, 아메리카왕거저리와 대왕거저리는 평균 21.4%, 아메리카왕거저리와 갈색거저리는 20.9%의 염기분화율을 보여 DNA 바코드로 쉽게 종 동정 할 수 있음을 확인하였다. 아메리카왕거저리의 국내 집단은 모두 동일 일배체형을 갖고 있어 국외의 동일 지역 개체군이 국내로 유입된 것으로 추정된 반면에 갈색거저리는 동일 사육집단 내에서도 두 개의 종내 집단이 뚜렷이 구분되고 서로의 염기 분화율이 1.17-2.19%로 갭을 형성한 것으로 보아 국 내 갈색거저리 사육개체들은 서로 다른 지역 집단이 혼입되어 대량 사육에 이용되 어진 것으로 추정된다. 이번 연구를 통하여 상업적으로 도입, 이용되는 2종의 거저 리류의 분류학적 기초 정보가 국내 곤충자원 관리를 위하여 유용할 것으로 판단된다.

상제나비는 유라시아 대륙 대부분에 분포하는 광역분포 종으로, 남한과 인접한 북한 또는 아무르 지역 등의 동북아 지역에 비교적 풍부한 집단을 유지하고 있으므 로 종 자체의 보전 가치가 낮을 수도 있다. 하지만, 남한의 원 집단 분포지는 소수였 으며, 인간 간섭이 그의 급감한 원인이었기 때문에 곤충자원의 관리와 보전 노력이 매우 시급한 종이다. 이에 남한산 상제나비의 28년 된 장기 건조표본을 이용하여 DNA 바코드 염기 서열을 최초로 분석하고, 이를 유라시아 10 지역 개체군 36개체 들과 COI 특성을 비교해 보았다. 이들 개체군에서 총 5개의 haplotype을 확인하였 고, haplotype I은 75%로 가장 높은 빈도를 나타내었으며, 유라시아 전 지역에 광범 위하게 분포하고 있음을 확인하였다. 남한산 개체들은 모두 haplotype I에 속하고 있어 COI 유전자 상에서는 지역 고립성이 없는 것으로 밝혀졌다. 이 결과로 추후 남한산 상제나비 보전 및 복원은 타 지역 개체군 중 동일 haplotype 선별이 필수 요 건으로 판단되나, 좀 더 정교한 평가를 위해서는 추가적인 마커를 이용한 분석이 필 요할 것으로 제안한다.

현재 메뚜기목 곤충은 국내 161종이 보고되어 있다. 메뚜기는 생태계 내 1차 소 비자로서 다양성이 풍부하고 서식밀도가 높아 환경 지표생물로 유용하다. 본 연구 에서는 전라북도 자연환경 보전지구 또는 지역 경관명소를 중심으로 메뚜기목 (Orthoptera)에 속한 곤충들을 채집 및 조사하여 종 다양성과 각 종의 지역 분포를 파악하였다. 이들을 표본으로 제작하고 종 동정을 실시하고, 몸의 일부분으로부터 DNA를 추출 및 분석하여 COI DNA바코드를 확인함으로써 유전학적 차이와 계통 학적 다양성을 연구하고자 하였다. 2012년 9월 15일부터 10월 27일까지 군산 옥구 저수지, 금강호 생태습지, 선운산, 새만금 방조제, 변산반도국립공원, 대둔산 자연 휴양림, 변산반도 일대에서 메뚜기목 곤충을 중심적으로 채집하였으며, 이 중 109 개체의 메뚜기목 곤충들을 동정하였다. 이들 표본 중 77개체의 DNA바코드 분석 을 수행한 결과, 28종이 분자수준의 동정을 통해 확인되었고, 팥중이 18개체, 발톱 메뚜기 12개체, 방아깨비 10개체의 종내 변이 유무를 확인할 수 있었다.

본 연구는 DNA바코드를 이용하여 자나방류의 정확한 동정을 위해 수행되었다. 이를 위해 전국 주요 산림지역 12개소에 대한 채집조사를 실시하여 자나방류 등 총 293종 1,997개체를 확보하였고 외부형태 및 생식기 검경을 통해 정확한 분류 동정 을 실시하였다. 또한 분류․동정자료의 보완을 위해 한남대학교 자연사박물관 50종, 국립산림과학원 51종, 국립농업과학원 35종 등의 대조표본 검경을 수행하였다. DNA바코드 작성용 연구 재료에서 약 25 mg의 조직 (뒷다리 1개 기준)을 핀셋으 로 각각 적출한 후 universal primer를 이용하여 PCR과정을 실시하였다. 이 과정을 통해 확보된 mt COI DNA 시료를 증폭시킨 후 전기영동을 실시하여 확인한 결과 자나방류 mt COI DNA로 예상되는 약 648 bp 크기의 DNA fragment가 다량 확보 되었고 총 190종의 COI DNA바코딩을 완료하였다. 본 연구 결과를 종합하여 DNA 바코드 정보, 외부형태, 생태특성 및 출현시기 등에 대한 정보가 수록된 자나방류 산림해충 진단정보 Data Sheet를 작성하였다.

최근 일련의 기후변화 등 환경변화에 따라 산림해충의 돌발발생 가능성이 높아 지고 있어 신속한 진단 및 방제조치 등이 산림보호에 중요한 핵심과제로 떠오르고 있다. 그러나 실제 예찰조사 현장에서 발견되는 해충은 대부분이 유충으로 외부형 태적 분류‧동정이 거의 불가능한 경우가 대부분이다. 따라서 본 연구는 산림의 주요 인시목해충에 대한 표본의 확보 후 정확한 형태적 분류·동정을 실시한 후 이에 대한 DNA바코드작성 및 결과분석을하는 것은 매우 중요하다. 이를 통해 DNA바코드 데이터를 이용하여 신속‧정확한 해충 진단에 적 용코자 하는 것이 목적이다. 본 연구에서는 주요 산림해충종 중 가장 발생빈도가 높 은 분류군을 선정하여 연차적으로 확대 추진하고 있다.

주둥이방아벌레과는 종간의 형태가 매우 유사하면서, 지역적 종 분화가 많이 이루어진 분류군의 하나임으로 형태학적 종 동정이 어려운 경우가 많다. 이번 연구에서 직접형태분류가 완료된 국내외의 종과 NCBI에 등록된 염기서열을 대상으로 총 83종 408개체에 대한 DNA 바코드를 분석한 후 각 종에 대한 DNA 바코드 특성 및 형태형질과의 연관성을 진단하고자 하였다. 그 결과, DNA 바코드와 형태분류와의 일치는 63종(75%)에 불과 하였다. 특히, 형태분류에서 동일종으로 결론지었던 4종으로부터 8종(9.6%)의 동소적 또는 이소적 은밀종을 새롭게 확인 하였고, 형태적 난분류군 4종(4.8%)은 명료한 종 진단이 가능하게 되었다. 또한 형태분류를 통한 2종(2.4%)에서 신종을 재확인 할 수 있었고, 2종(2.4%)에 대해서는 각각 지리적 신아종에 대한 가능성이 진단되었다. 2종(2.4%)에서는 형태적 차이가 명료하나 단일 종 묶음이 형성되었으며, 2종(2.4%)에서는 종내 지역집단에서 유전적 차이가 모호하여 별종 가능성을 제시하기 어려운 경우도 있었다. 결론적으로 형태분류와 DNA 바코드 분석을 통합 적용하여 총 83종 중 81종(97.6%)에 대한 명료한 종 진단이 가능함을 확인 할 수 있었다.