Although physiological and ecological characteristics of cyanobacteria have been studied extensively for decades, unknown areas still remain greater than the already known. Recently, the development of omics techniques based on molecular biology has made it possible to view the ecosystem from a new and holistic perspective. The molecular mechanism of toxin production is being widely investigated, by comparative genomics and the transcriptomic studies. Biological interaction between bacteria and cyanobacteria is also explored: how their interactions and genetic biodiversity change depending on seasons and environmental factors, and how these interactions finally affect each component of ecosystem. Bioinformatics techniques have combined with ecoinformatics and omics data, enabling us to understand the underlying complex mechanisms of ecosystems. Particularly omics started to provide a whole picture of biological responses, occurring from all layers of hierarchical processes from DNA to metabolites. The expectation is growing further that algal blooms could be controlled more effectively in the near future. And an important insight for the successful bloom control would come from a novel blueprint drawn by omics studies.

분자생태학은 기능과 특성이 규명된 분자 마커를 이용하여 대상 생물의 다양한 생태학적 현상을 이해하는 학문분야이다. 2000년도와 2010년도 초반에 각각 유입되어 산림 및 농업 자원에 경제적 피해를 일으키고 있는 미국선녀벌레와 갈색날개매미충의 생태 특성을 분자생태학적 측면에서 분석하여 보았다. 미국선녀벌레 국내 집단은 국외 집단에비해 유전형이 단순하였으며, 북미집단보다 유럽 집단에 보다 더 가까운 유전적 근연성을 나타내고 있었다. 중국에서유입된 것으로 추정되는 갈색날개매미충은 분자 계통 분석에서 Pochazia 속이 아닌 Ricania 속에 포함되었으며,조사 대상 집단 중에서 전남 남원 집단의 유전적 다양성이 가장 높은 것으로 나타났다. 분자생태학을 통한 연구결과는 계통 분석 뿐만 아니라 근원지 추적 및 확산 경로 예측에 필요한 포괄적인 정보를 제공하여 효과적인해충군 관리에 기여할 수 있을 것이다.

The integrative approach for ecological stream health assessments was applied to a stream ecosystem using a multi-level organization from molecular level of biomarkers to community levels of bioindicators along with analysis of physical and chemical stressors. Water quality parameters of BOD, COD, TN, and TP etc were measured and physical habitat health, based on Qualitative habitat Evaluation Index (QHEI) model were analyzed. Also, Ecological stream health model, based on index of biological integrity (IBI) by fish assemblage, was developed for regional assessments and then applied to the stream. Six metric attributes of original 11 metrics were modified for a development of the model. Biomarkers of comet assay, blood chemistry, physiological parameters, and bioindicators such as organismal-, population-, community- level parameters were evaluated in this study along with eco-toxicity tests. Some stations impaired (stressed) in terms of stream health were identified by the IBI approach and also major key stressors affecting the health were identified using BOD, TN, TP, physical habitat evaluation, and eco-toxicity tests. The assessment approach of integrative ecological stream health would be used as a key tool for ecological restorations and species conservations in the degraded stream ecosystems and applied for elucidating major causes of ecological disturbances. Ultimately, this approach provides us an effective management strategy of stream ecosystems through establishments of ecological networks in various watersheds. This research was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education (No. 2013R1A1A4A01012939).

해충 개체군의 생태적 특성들에 관한 논의들은 생물적, 무생물적 요소들과 관련지어 개체들의 시간적 공간적 점유 밀도 자료를 기반으로 전개되어져 왔다. 최근에는 다양한 해충 종들에 대한 풍부한 유전자 정보와 분석 관련 장비, 기술들의 비약적 발전을 바탕으로 해충 개체군의 침입, 확산, 생태적 특성들을 집단 유전학적 접근 방법으로 연구하는 것이 가능하게 되었다. 우리나라에서 벼 주요해충은 벼물바구미, 애멸구, 벼멸구, 혹명나방, 반점미 유발 노린재류 등을 들 수 있으며 이들 중 벼물바구미, 애멸구, 노린재류는 국내에서 월동이 가능하나 벼멸구, 혹명나방은 월동이 불가능한 것으로 알려져 있다. 국내 월동 가능 여부는 특정 개체군 집단의 유전학적 특성 형성에 큰 영향을 미칠 것으로 판단되는데, 특히 애멸구의 경우에는 국내에서 월동이 가능함과 동시에 중국으로부터 대량으로 비래하는 경우들이 보고되고 있어 국내 집단들 간의 집단 유전 구성이 다양할 것으로 판단된다. 따라서 본 발표에서는 이들 해충들에 대한 기존 생태 정보를 바탕으로 분자 마커를 이용하여 국내 지역 개체군의 특성 이해와 이들 해충 집단의 효율적인 중, 장기 관리 대책 수립을 위해 침입, 증식, 확산 등에 관한 자료를 집단 유전학적 관점으로 연구, 분석할 방향에 관하여 논의하고자 하였다.