본 연구는 동해유입하천 (강릉 연곡천, 양양 남대천), 한강수계 (섬강, 속사천), 낙동강수계 (길안천)에 서식하는 참갈겨니 (Zacco koreanus) 개체군을 대상으로 채집된 110개 체로부터 미토콘드리아 DNA COI 유전자 (mitochondrial DNA cytochrome oxidase I)를 분자마커로 이용하여 계통지리학적 분석을 수행하고, 추가적으로 강릉 연곡천 상·중· 하류 개체군을 대상으로 집단유전학적 분석을 수행하였다. 계통지리학 분석 결과, 동해유입하천과 한강수계의 참갈겨니 개체군은 동일한 단일계통을 나타내었고, 낙동강수계의 개체군은 상이한 계통으로 분기됨을 나타내었으며, 다른 수계 계통과의 유전적 거리 수치 범위가 평균 4.0% (3.7~4.2%)로서 동일종 이상 수준을 보여 잠재종 가능성을 시사하였다. 참갈겨니가 서식하는 수계에 따른 형태학적 차이는 연구된 바 있으나 DNA 염기서열의 변이를 이용한 분자유전학적 연구는 부족한 실정이므로 본 연구 결과는 향후 낙동강수계 참갈겨니 개체군의 계통분류학적 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 집단유전체학 및 생태학적 분석을 통하여 관찰된 낙동강수계 계통이 다른 종, 잠재종 혹은 단순히 큰 수준의 종내 변이를 나타내는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 강릉 연곡천 상·중·하류에 서식하는 개체군의 집단유전학 분석을 통해 중류의 개체군이 상대적으로 높은 다양성을 나타냈으며 상·중·하류 개체군 간의 유전적 차이는 나타나지 않았다. 이는 상·중·하류 개체군 간 유전자 확산이 원활하게 이루어지고 있음을 의미하며 하천의 개체군 간 연결성을 판단할 수 있는 지표로 활용될 수 있다. 하지만 생태학적 시간 스케일의 연구에 더 적합한 분자마커를 이용한 추후 연구가 필요할 것으로 사료된다.

북방종개(Iksookimia pacifica)의 유전적 다양성과 구조적 특징을 밝히기 위해 동해 독립하천들에 서식하는 10개의 집단들을 대상으로 핵유전자와 미토콘드리아 유전자에 기반한 집단유전학적 분석을 실시하였다. 일부 예외적인 경우를 제외하고, 미토콘드리아와 핵유전자 모두 통계적으로 유의미한 집단 간 유전적 분화가 관찰되었다. 핵유전자들의 DNA 서열자료에서 추출한 유전자형 자료를 Bayesian 방법으로 분석한 결과 북방종개는 천진천과 양양남대천을 기준으로 북쪽과 남쪽의 두 개의 그룹으로 나뉘는 구조를 보였다. 현재 동해 하천들이 지리적으로 단절되어 온 독립 수계라는 것을 감안했을 때, 남북으로 구별되는 집단유전적 구조는 북방종개가 한반도에 정착했던 초기 조상 집단이 남북으로 갈라지는 지리적인 분리 사건과 관련되었을 것으로 해석되며, 이러한 초기 조상집단의 지리적 분리 이후, 두 조상 그룹들은 남북의 지리적인 범위 내에서 하천 별 고립에 따른 추가적인 분화 과정을 거쳤을 것으로 추정된다. 주목할 점으론, 자산천 집단의 많은 개체들이 지리적 거리가 먼 양양남대천 및 강릉남대천 집단과 하나의 유전적 cluster를 형성하고 있는 것이다. 이와 함께 미토콘드리아 유전자의 경우 몇몇 이웃하는 집단들 사이에 현저히 낮은 유전적 분화도 그리고 일부 집단들에서 매우 낮은 유전적 다양성이 관찰되었다. 본 집단유전학적 결과는 향후 북방종개의 보존 및 관리를 위한 기초자료로 제시될 것이다.

최근 기온이 높아지면서 강원도 대관령 감자 재배지로 날아오는 진딧물 발생이 늘어나고 있다. 진딧물은 감자바이러스의 주요 매개체로 감자잎말림바이러스(PLRV)와 감자Y바이러스(PVY)등을 감자에 전염시킨다. 본 연구는 진딧물중 감자에서 가장 발생량이 많은 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)의 발생원인 규명과 집단유전학적 군집구조 분석을위한 초위성체마커(microsatellite)를 탐색하고 개발하였다. 집단유전학 분석과 관련된 11편의 논문에서 사용된 총26개의 마커가 탐색되었다. 이중 가장 사용빈도가 높은 총 9개의 마커(M37, M40, M49, M63, myz2, myz9, myz25,S17b, S23)를 최종 선정하였고 증폭 조건을 수립하였다. 이들은 3개의 multiplex PCR set로 집단유전학 분석에 활용할수 있도록 개발하여 향후 집단유전학 연구에 활용하고자 한다

Seagrasses, sea flowering plants, comprise approximately 60 species globally and are often called ‘ecosystem engineers’ because they create their own habitats by modifying the surrounding environments, which provide coastal zones with a number of crucial ecosystem services. Zostera marina (the common name ‘eelgrass’) is one of the seagrass beds-forming species distributed widely in northern hemisphere including the Korean coast, which plays a pivotal role in ecosystem as a primary producer and a nursery habitat or refuge for other marine organisms. However, due to global climate change and anthropogenic activities such as reclamation and dredging, there has recently been a drastic decline in population sizes of Z. marina in Korea. In order to develop effective conservation and restoration management programs of Z. marina populations, it would be helpful to consider all biological aspects of this species such as genetic characteristics as well as ecological and physiological features. This study first provides information on genetic diversity and genetic structure of Jeju Island and Namhae populations of Z. marina, which will contribute to the establishment of appropriate conservation and restoration management plans for future persistence of this species. Using six microsatellite markers, we investigated the level of genetic diversity and genetic structure among 10 geographic populations of Z. marina inhabiting Jeju Island (Hamdeok, Tokki-seom, Sungsan, Woljeong, Ojo) and Namhae (Gamak bay, Jindong bay, Nampo, Anggang bay, Geoje) on the southern coast of Korea. The level of genetic diversity within Jeju populations (mean allelic richness [AR]: 1.57 ~ 3.09) was found to be significantly lower than Namhae populations (AR: 3.09 ~ 4.29) (Mann-Whitney U-test, P < 0.05). These findings suggest that effective population sizes (Ne) of Jeju populations are generally smaller than those of Namehae populations. Within Jeju Island, Hamdeok population had the smallest population size (coverage: 138 m2) and the lowest genetic diversity (AR: 1.57), while Ojo population had the largest population size (coverage: 275,736 m2) and the greatest level of genetic diversity (AR: 3.09). Hamdeok population showed evidence of genetic bottleneck. These results again suggest that Ne of Jeju populations is generally low (except Ojo population). Among Jeju populations, all pair-wise comparisons of FST values (i.e., degree of genetic differentiation) were highly significant (FST = 0.0612 ~ 0.7168, P < 0.001) despite Jeju populations that were geographically closely located, indicating that these local populations are genetically divergent, probably due to a lack of gene flow among the populations. The observed strong population structure was substantiated by evidence that five genetic clusters are most likely, based on population assignment test (STRUCTURE). The Mantel test showed a positive relationship between genetic distance (FST) and geographic distance (km) across all the populations sampled (R2 = 0.4118, P < 0.05), suggesting that our data follow Isolation By Distance (IBD) model. Woljeong population revealed the highest level of FST values compared to other populations within Jeju Island in IBD. STRUCTURE and factorial correspondence analysis (FCA) further showed that some Woljeong individuals included genotypes of Namhae populations. Population size of Woljeong (coverage: 310m2) was approximately 50 % smaller than that of Sungsan (coverage: 841m2); however, extent of its genetic diversity (AR: 2.39) was even higher than that of Sungsan population (AR: 1.77). We speculated that Woljeong population underwent a transplantation from Namhae populations with relatively higher level of genetic diversity. FST values within Namhae populations were relatively lower (compared to within Jeju Island) despite the populations that were geographically more distant. It means that level of gene flow is higher among Namhae populations than among Jeju populations. Z. marina is known to have different life histories by water depth. In subtidal zone (deep water depth) populations predominantly undertake sexual reproduction through seeds such as annual life history, whereas those of intertidal zone (shallow water depth) undertake both sexual and asexual reproductions through horizontal rhizomes i.e., perennial life history. STRUCTURE analysis showed no clear differences between shallow and deep populations at Namhae, but some FST values were statistically significantly different despite their low values. For Geoje population sampled in 2005, intertidal and subtidal populations were not significantly different (FST = 0.0045, P = 0.033), but these populations sampled in 2015 showed a significant difference (FST = 0.0328, P < 0.001). It means that genetic structure of Geoje has been changed over the 10 year period between shallow and deep populations. Overall, the Jeju and Namehae populations analyzed in the current study have relatively low levels of genetic diversity and distinct genetic compositions, which warns the message that this ecologically important species should be conserved separately in the local populations and with high priority. We propose that future conservation and restoration plans for seagrasses should consider genetic characteristics particularly because a close relationship between genetic diversity and ecological performance in marine species has been well documented.

현대 곤충분류학은 분자생물학적 방법론의 발달과 함께 종(species)과 집단(population)의 경계 해석에 대한 새로운 도전에 직면해 있다. 과거의 분류학자들은 대부분 형태, 생태, 지리 정보에 국한되어 종을 기재하고 분류하였는데, 조사지역과 표본수집의 한계 때문에 중복기재에 의한 동물이명 문제가 빈번하게 나타났다. 이러한 분류학적 오류를 바로 잡기위해 분류학에도 분자생물학적 연구방법이 활용되었고 수많은 분류학적 난제들이 해결되었다. 특히, DNA barcoding은 혁명이라고 해도 과언이 아닐 정도로 2000년대 중반부터 대부분의 분류군에 폭넓게 사용되어 10여년이 지난 현재 분류학에서 상당히 보편화된 방법으로 인정받고 있다. 하지만 곤충에서의 빠른 분화속도를 감당하기에 미토콘드리아 DNA의 일부분을 연구하는 것으로는 불충분하였다. 또, 곤충은 아종, 품종, biotype 등의 구별이 어려워 종과 집단의 경계에서 이를 명확하게 해결해줄 만한 접근법이 필요하였다. 이러한 문제를 극복하고자 최근에 연구자들은 집단유전학을 활용하여 집단 또는 종의 분화 과정을 이해하려고 노력하고 있으며 그 활용분야가 점차 확대되고 있다. 본 소모임에서는 그동안 연구결과 소개를 중심으로 분류학에서의 집단유전학 활용과 곤충 집단의 분화 현상에 대한 이해를 도모하고자 한다.