한해 약 2억 명 이상의 감염 보고와 40만 명 이상을 사망하게 하는 것으로 알려진 말라리아는 Anopheles속에 속하는 약 60여종의 모기에 의해서 Plasmodium속의 원충을 인간에게 매개하여 발생하는 질병이다. 특히, 사망자의 대부분을 차지하는 아프리카 지역의 말라리아는 P. falciparum으로 이들을 매개하는 주요 모기 종은 An. gambiae, An. coluzzii, An. arabiensis, An. funestus이다. 이 네 종 중 An. gambiae, An. coluzzii, An. arabiensis는 An. gambiae complex에 속하는 종으로 이 complex에 속하는 8종의 경우 외형적 분류가 힘들기 때문에 ribosomal DNA(rDNA)에서의 염기서열 분석을 통한 분자생물학적 방법을 이용하여 이들을 분류하고 있다. 또한 최근 An. gambiae에서 두 종으로 분화된 An. gambiae와 An. coluzzii의 분자생물학적 차이를 알아보고 토론해 보고자 한다.

곤충산업이 발전함에 따라 애완용곤충에 대한 인식이 변화하고 있다. 이에 외국 산 애완용 곤충의 수입가능성이 증대하여 차후 외국산 애완용곤충의 수입허용 등 여건 변화 시 즉각 대응이 필요하다. 이에 따라 관련 정보의 확보를 위해 2011년부 터 2012년까지 농림축산검역본부 식물검역부에서 애완용곤충의 DNA바코드 연 구를 실시하였다. 사슴벌레과 및 장수풍뎅이과를 중심으로 주요 외국산 애완용 곤충을 선정하여 분류 및 생태 정보, DNA 바코드 정보 등 관련 생물정보를 확보하고 주요 외국산 애 완용 곤충의 분류 동정법을 개발하였다. 이 연구를 통하여 2년 동안 외국산 사슴벌 레과 63종 443개체, 한국산 사슴벌레과 7종 23개체, 외국산 장수풍뎅이과 24종 205개체, 한국산 장수풍뎅이과 1종 3개체의 DNA 바코드 염기서열을 확보하였다. 이번연구를 통해 확보된 자료를 바탕으로 검역현장 및 특사경 단속 시 정확한 분 류동정 업무 수행과 차후 수입허용을 위한 위험분석 시 활용이 기대된다.

국내 연노랑풍뎅이속(Blitopertha)에는 어깨무늬풍뎅이(B. conspurcata), 연노랑풍뎅이 (B. pallidipennis), 등얼룩풍뎅이(B. orientalis) 3종이 분포한다. 이 중 연노랑풍뎅이와 등얼룩풍뎅이는 외부형태가 극히 유사하고 두 종간 수컷의 교미기 형태도 변이가 심하면서 서로 이행현상을 나타내는 등 정확한 종 동정이 어려운 분류군으로 알려져 왔다. 이와 같이 형태적 분류가 어려운 종들에 대하여 형태분석과 더불어 분자분석까지 통합한 연구로 극복해 보고자 이번 연구를 시도하였다. 우선, 국내산 표본뿐 아니라 등얼룩풍뎅이의 기산지인 일본표본과 연노랑풍뎅이의 기산지인 극동 러시아 표본들을 포함하여 mtCOI과 Histone H3 마커를 이용한 분자분석을 수행하였다. 그 결과, 두 종은 뚜렷이 분화된 종으로 진단되었으나, 등얼룩풍뎅이 계열에서 제3의 새로운 종이 국내에 존재하는 것으로 추정되었다. 아울러 분자 분석된 표본의 분포를 보면, 두 종은 동소적으로 혼재된 분포를 보이는 것으로 나타났다.

사슴벌레과(Lucanidae)는 딱정벌레목(Coleoptera)의 풍뎅이상과(Scarabaeoidea)에 속하며, 세계적으로 약 1,000여 종이 알려져 있고 우리나라에는 17종이 서식하고 있다(백문기 등, 2010). 사슴벌레의 가장 큰 특징은 잘 발달된 큰 턱으로 그 생김새가 매우 다양하고 특이하여, 애완용 곤충 중에서도 가장 인기가 있다. 최근 외국의 애완용 사슴벌레류에 대한 관심과 국내반입이 증가하고 있다. 그러나 살아있는 곤충의 수입은 식물방역법에 따라 금지되어 있으므로 검역과정에서 지속적인 단속이 이루어지고 있다. 하지만 성충이 아닌 알 또는 유충은 분류동정이 힘들기 때문에 단속시 어려움이 큰 실정이다. 이에 외국산 애완용 사슴벌레류의 신속하고 정확한 분류동정을 위하여 mtDNA를 이용한 분자생물학적 분류 동정 방법을 구축하고자 2011년부터 DNA barcode를 활용하여 외국산 애완용 사슴벌레류의 연구를 하고 있으며, 현재까지 외국산 41종 318개체, 국내산 7종 23개체의 분석을 완료하였다.

Rabies is a zoonotic disease that causes severe destruction to the central nerve system which is usually fatal. It is one of the most important disease around the world and particular in Asia because of the high costs of prevention and post-exposure treatment. After the recurrence of sylvatic rabies in 1993, the number of raccoon dog mediating rabies cases in Korea has maintained annually until 2011. To better understand the current rabies epidemics in Korea, Korean rabies isolate (SKRBV0601GY) from Gyeonggi province in 2006 was compared with previous isolates in Korea and with isolates originating from the North-East Asia, such as Japan, China and Russia, based on complete nucleoprotein (N) gene sequences. By comparison of the N genes among these viruses, SKRBV0601GY revealed that nucleotide similarity ranged from 97.7 to 99.7%, 96.4 to 97.5%, 91.4 to 96.3%, 89.2 to 90% and 86.1 to 88.1% with Korean isolates, "Arctic-like-2" viruses, "Arctic" viruses, Russian group C - E and Chinese isolates, respectively. Phylogenetic analyses of the isolates revealed that the Korean isolate in 2006 belonged to Korean group B. The topology of the phylogenetic tree of Korean isolates related not the species and year of isolation but the geological location of the virus isolates. All of the Korean isolates showed close relationship to the "Arctic-like-2" virus (Russian group B) more than the "Arctic" virus (Russian group A) and all of the Chinese isolates (Chinese group A, B and C). The "Arctic-like-2" virus group contains the Japanese isolate and Russian group B viruses, originating from the south of East Siberia and Far East in Russia. These molecular data demonstrated that the current rabies epizootic in Korea developed independently of Chinese groups and originated from the "arctic-like-2" viruses in detail.

특정 분류군의 DNA 바코드 라이브러리가 갖추어진다면, 형태분류와 접목하여 어떤 곤충 종의 어떤 성장단계에서든지 신속하고 정확한 종 진단을 할 수 있다. 이러한 추세는 범세계적으로 형태분류가 가장 잘 이루어진 나비류를 대상으로 많은 DNA 바코드 정보가 축적되고 있다. 최근까지 러시아중부와 루마니아에 분포하는 전종을 대상으로 한 DNA 바코드가 수행되는 등 많은 연구가 이루어지고 있다. 이에 국립농업과학원은 2010년부터 DNA 바코드를 이용한 남한산 나비류 전종(206종)에 대한 분석을 시도해 왔으며, 현재까지 76.2%인 157종(호랑나비과 13종, 흰나비과 12종, 부전나비과 40종, 네발나비과 74종, 팔랑나비과 18종)의 분석을 완료하였다. 이 중 151종(96%)는 종간 염기서열 2% 이상으로 형태적 종 동정 결과와 일치함을 보였다. 이는 DNA 바코드 분석이 나비의 어느 성장단계에서든 국내 종의 동정율을 96%까지 높일 수 있음을 시사한다. 또한 DNA 바코드 상에서 종 진단이 불가한 6종(4%)에 해당하는 범부전나비와 울릉범부전나비, 오색나비와 황오색나비 및 참산뱀눈나비와 함경산뱀눈나비는 기존 형태분류와는 다르게 각각이 동일종일 가능성도 제시되었다. 아울러, 최근 국내 적용 학명이 변경된 나비종들에 대해서는 분석된 DNA 바코드 정보를 바탕으로 해당 학명적용의 적정성도 검토하였다. 향후, 추가연구를 통해 국내 나비류 전종의 DNA 바크드 분석을 완료하고, 자원곤충으로서 나비류의 종 동정에 DNA 바코드 이용을 촉진할 수 있는 편리한 레퍼런스 라이브러리를 구축하고자 한다.

범부전나비(Rapala caerulea)와 울릉범부전나비(Rapala arata)는 형태적 유사 성이 높은 종들로 일반적으로 날개 윗면의 색으로 구분되어 왔다. 또한, 지리적 분 포 특성으로 볼 때 범부전나비는 중국 중부, 북동부에서 한반도(울릉도, 제주도 제 외)까지 서식하는 반면, 울릉범부전나비는 극동러시아, 중국 동북부, 한국의 울릉 도와 제주도, 일본까지 출현한다. 두 종의 분포가 겹치는 한국에서는 날개의 체색 만으로는 두 종의 진단이 모호하므로 뒷날개 밑면 후연의 점무늬로 구분한다. 즉, 2개의 흑점무늬를 갖는 종은 범부전나비, 4개의 흑점무늬를 띤 종은 울릉범부전나 비로 구분하고 있다. 하지만, 두 종 각각의 일부 개체에서는 흑점무늬의 배열에서 중간형이 지속적으로 출현하는 것이 확인되어왔다. 이처럼 두 종간의 형태적 진단 형질의 부분적 중복으로 인한 모호성을 극복하기 위하여 COI유전자를 이용하여 두 종의 지역집단(한국 3개 집단, 일본 1개 집단) 26개체에 대한 DNA 바코딩 분 석을 실시하였다. 하지만 그 결과로 분석된 26개체에 대한 COI 서열 차이는 0.0-0.3%로 극히 작았을 뿐 이었다. 특히, 0.2-0.3%의 서열변이를 나타낸 범부전 나비의 경상북도 울진산 2개체의 경우도 1개의 염기만이 차이가 있었을 뿐 나머지 서열은 모두 똑같은 것으로 나타났다. 따라서 2종 간에 barcoding gap을 형성할 만 큼의 차이는 전혀 없었으며, 두 종은 동일종의 집단으로서 집단 간 변이도 크지 않 았던 것으로 해석되었다. 이에 따라서 향후 형태형질의 추가적 분석을 통해 종합 분류를 수행하면서 동물이명 처리가 필요할 것으로 판단되었다.

국내 버섯시장의 급속한 확장과 더불어 버섯산업의 구조 가 대규모 농장들을 중심으로 재편되고 있는 추세이다. 반 면 버섯산업은 그 규모에 비하여 연구역량이 크게 부족한 상황인데 이는 주로 버섯재배농가의 인식부족과 학계의 관심부족에 기인한 바 크다 할 것이다. 따라서 버섯산업의 지속적 발전을 위해서는 버섯관련 연구역량의 강화가 필 요하며, 특히 버섯산업의 근간이 되는 신품종 개발연구 분 야에서 민간부문의 연구소 설립 및 학계의 연구인력 양성 이 시급한 실정이다. 그 예로서 국내 재배종 버섯 품종들 은 일부를 제외하면 거의 대부분이 사실상 외래 도입종이 며, 품종의 체계적 관리가 이루어지지 못하여 종균의 퇴 화, 바이러스 및 세균 감염, 동종이명의 종균 유통등의 문 제가 노출되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 국내에 유 통되는 재배종 버섯 품종의 분자유전학적 분류법을 개발 하여 향후 버섯 신품종 개발 및 버섯종균의 체계적 관리에 도움을 주고자 하였다. 버섯들의 분자유전학적 분류를 위 하여 먼저 ITS, IGS, mitochondrial SSU 와 같은 여러가 지 분자마커들의 DNA 염기서열들을 결정하였다. 그 결과 대부분의 마커염기서열들은 버섯 종 수준의 분류에는 사 용될 수 있었지만 동일한 종 내의 품종간의 구분에는 사용 될 수 없었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일반적 으로 genome 의 20% 이상을 차지하는 transposon 과 small sequence repeat (SSR) 사이의 DNA pattern 과 random amplified polymorphic DNA (RAPD) fingerprinting 법을 도입하여 품종간의 구분을 시도하였 다. 이러한 방법을 통하여 새송이 버섯의 경우 경남농기원 보유 24품종을 분류한 결과, 모든 품종들은 크게 5가지 그룹으로 분류되었으며 이는 각 버섯의 자실체 생육특성 과 잘 일치하였다. 이외에도 인천대 버섯균주은행 보유 재 배종 버섯들과 국내의 대규모 농장 및 종균소 보유 버섯 품종들의 분류도 진행하였으며 그 결과를 DB 화 하였다.

동아시아에 분포하는 콩과에 속하는 칡 1종의 13집단과 근연분류군 2종의 4집단 등 총 17개의 개체군에 대하여 유전적 유연관계 및 종간 특이적인 분류학적으로 유용한 분자마커를 알아보기 위해 RAPD 분석을 실시하였다. 15개의 oligo primer를 이용한 효소중합반응을 통해 증폭된 RAPD 절편들은 200 bp에서 2,800 bp 사이의 구간에서 관찰되었다. 이중 유효한 polymorphic band makers는 총 208개, monomorphic bands는 3개를 확인하였으며, 칡의 종 특이적 분자마커는 4개로 확인되었다. 이러한 자료에 근거하여 칡속의 17개 개체군 집단에 대한 UPGMA 분석을 실시하였다. 도출된 UPGMA phenogram에서 한국산 칡 9개체군과 국외산 칡 3개체군이 각각 독립적인 두 개의 작은 유집군을 형성하였으며, 이후 두 유집군이 하나로 크게 유집되어 다른 칡 근연분류군과는 뚜렷하게 구분되었다. 따라서 RAPD 분석은 칡과 근연분류군간의 유연관계 분석 및 한국산과 국외산 집단의 원산지판별에 매우 유용한 분자마커로 생각된다.