In this study, we developed ten microsatellite markers specific to L. angelina using the Illumina NextSeq 500 platform. Forty-three individuals of L. angelina collected from three localities in South Korea were genotyped to validate these markers and to preliminarily assess population genetic characteristics. The observed number of alleles, observed heterozygosity (HO), and expected heterozygosity (HE) at a locus ranged from 4–13, 0.211–0.950, and 0.659–0.871 in the population with the largest sample size (20 individuals), respectively, thereby validating the suitability of the markers for population analyses. Our preliminarily assessment of the population genetic characteristics indicates the presence of inbreeding in all populations, an isolation of the most geographically distant population (Seocheon), and lower HO than HE. The microsatellite markers developed in this study will be useful for studying the population genetics of L. angelina collected from additional sites in South Korea and from other regions. †These authors contributed equally to this paper.

In the 21st century, the risk of the exotic pest being invaded is increasing due to the rise of trading activities. Oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis (Diptera: Tephritidae), has been considered to very destructive invader as it is highly intrusive and has a wide host range. In this study, 2,299 samples were collected from 88 locations in 12 countries by quarantine and investigation. Among them, 608 individuals (including B. correcta) were used for COI DNA barcoding analysis based on Neighbor Joining method with P-distance model. Population genetics analysis was conducted for 510 individuals selected from 47 locations of 12 Southeast Asian countries using 15 microsatellite loci. The barcoding analysis resulted in that any clade was not clustered according to a geographical isolation but indicated geographically mixed populations. Population genetics analysis showed shared genetic structure between neighboring countries across borders. Genetic structure of most Korean quarantine groups was more similar to that of Taiwan, China and Thailand in the order of appearance than other countries.

In this study, we developed 11 microsatellite markers specific to A. crataegi using NGS to investigate the genetic relationships of A. crataegi populations from South Korea to circumferential Asian countries (China, Russia, Mongolia, and Japan). Further, two mitochondrial DNA (mtDNA) gene segments (COI and CytB) were sequenced from the samples. The population- and individual-based Principal Coordinates and STRUCTURE analyses collectively suggested that the South Korean population of A. crataegi is most differentiated from the Japanese population, whereas it was closer to Mongolian and Chinese populations. These results collectively suggest that northern populations, in particular, Mongolian populations can be considered as the most genetically compatible one as donee population, when the reintroduction program is launched. †These authors contributed equally to this paper.

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.

유전자 친자확인시험법은 동일 종 내에서도 개체를 식별 할 수 있는 강력한 분자진단체계이다. 반달가슴곰 우수리아 종(Ursus thibetanus ussuricus)은 한반도를 비롯한 중국, 러시아 등지에 분포하나, 우리나라에서는 지역적으로 절멸된 것으로 추정되고 있으며, 현재는 멸종위기야생생물Ⅰ급으 로 지정되어 있고, 북한, 러시아, 중국 등에서 재도입되어 종복원이 진행 중에 있다. 본 연구는 우리나라에 재도입된 반달가슴곰집단의 친자확인, 가계도 작성, 미확인개체 추적 등 방사개체의 관리에 요구되는 분자진단체계의 구축을 위하여 차세대염기서열분석법을 통해 결정한 반달가슴곰 전 장유전체 서열(whole genome sequence, WGS)에서 미세 부수체(microsatellite, MS) 마커 개발을 목적으로 하였다. 전장유전체 서열은 총 12개체의 혈액 DNA를 이용하여 결정하였고, 결정된 서열에서 총 1,730,507개의 단순반복서열(simple tandem repeat, STR)의 정보를 발굴하였다. 이 중 반복단위(repeat unit)의 길이가 2-6 nt로 구성된 STR은 총 5,954개였다. WGS 상에서 검출된 STR의 관찰이형접합율(observed heterozygosity, Ho)을 고려하여 총 97종을 1차 선정하였다. 부-모-자 유전자형의 멘델유전(mendelian inheritance)을 만족하는 48종의 마커를 반달가슴곰 전체 집단에 적용하여 시험하였고, 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 통해 유전자형을 결정하였다. 유전 자형의 다양성지수와다형정보량(polymorphic information content, PIC), 동일개체출현율을 고려하여 최종 15종의 MS 마커 세트를 구성하였다. 분석결과, 전체 집단에서 출현한 평균 대립유전자의 수는 6.267개였으며, 기대이형접합율(expected heterozygosity)는 평균 0.7242을 나타내었다. 평균 PIC는 0.6718, 동일개체 출현율은 1.867×10-14 수준으로 높았으나, 부권부정율은 0.00337로 다소 낮은 수준을 보였다. 재도입된 1세대집단 전체에서는 평균 대립유전자 수 5.867개, 평균 기대이형접합율 0.7217, 평균 PIC 0.6573을 나타내었고, 후손 전체에서는 평균 대립유전자 수 5.933개, 평균 기대이형접합율 0.7140, 평균 PIC 0.6554를 나타내었다. 하지만, 후손집단을 2세대와 3세대로 구분했을 때, 2세대는 평균 대립유전자 수 5.867, 평균 기대이형접합율 0.722, 평균 PIC 0.657, 3세대는 평균 대립유전자 수 4.467, 평균 기대이형접합율 0.694, 평균 PIC 0.601을 나타내어 세대가 진행될수록 대립유전자의 수와 기대이형접합율, PIC 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 최종 선정된 15개의 MS 마커체계를 이용하여 반달가슴곰 집단에 대한 미확인 개체 추적, 친자확인 등을 시험하였다. 최근 포획된 개체들 중에서 개체명이 확인되지 않았던 4개체는 자연출생 2세대, 3세대, 전파발신기가 탈락된 방사 1세대로 확인 되었다. 또한 동일성검사 결과 올해 5월 교통사고를 당한 반달가슴곰은 KM-53이며, 올해 출생한 새끼 반달가슴곰들에 대한 검사를 통해 2개체가 인공수정에 의해 출생한 것으로 확인되었다. 이상의 결과들은 본 연구에서 확립한 MS 마커의 조합이 자연방사와 자연출생 개체들로 구성된 반달 가슴곰 집단의 개체관리를 위한 분자마커체계로 유용하게 이용될 수 있음을 보여주고 있다. 또한 본 연구를 통해서 확립된 MS 마커들은 현재 지리산과 수도산에 서식하고 있는 반달가슴곰 집단의 개체관리, 미확인 개체 추적, 친자확인 등 유전자분석에 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 아울러 향후 유전적 다양성 증진, 집단간 교류개체 선정 등에도 필요한 유전 정보를 제공할 수 있을 것이다. 결론적으로 반달가슴곰 전장유전체 서열을 토대로 마련된 분자진단체계는 향후 반달가슴곰의 보호와 생태복원을 위한 종복원에 기여할 것으로 기대된다.

Origin of Red imported fire ant (RIFA : Solenopsis invicta) is Central America, a tropical climate region. It has settled in the invasive area, causing various problems. In recent, Solenopsis invicta were discovered in Busan in 2017 and then in 2018 at a construction site in Busan, Pyongtaek, Incheon and in Daegu. This study aims to confirm the origin of invasive colonies of Solenopsis invicta. We tried to test previously developed microsatellite markers so that we establish the tracing protocol for molecular epidemiology of RIFA. We justified 66 microsatellite markers already developed using DNA from the RIFA found in Incheon Harbor. As results, 30 markers were selected to facilitate amplification and fragment analysis.

The black-veined white, Aporia crataegi (Lepidoptera: Pieridae), which is distributed mainly in Eastern Asia is presumed to be extinct in South Korea, only with some numbers of dried specimens left, whereas the species is found casually in circumferential countries. One of the common conservation practices for such species is to launch introduction program, but prior population genetic analysis between donor and donee populations might be essential for long-term conservation. In this study, we developed 11 microsatellite markers specific to A. crataegi using Illumina paired-end sequencing to investigate the genetic relationships of A. crataegi populations from South Korea and circumferential Asian countries (China, Russia, Mongolia, and Japan). Further, two mitochondrial DNA (mtDNA) gene segments (COI and CytB) were sequenced from the samples. The population- and individual-based Principal Coordinates and STRUCTURE analyses collectively suggested that the South Korean population of A. crataegi is most differentiated from the Japanese population, whereas it was closer to Mongolian and Chinese populations. The STRUCTURE analysis based on two concatenated mtDNA gene sequences also supported different genetic composition of Japanese population from the remaining populations including that of South Korea and rather similar genetic composition between the populations of South Korea and Mongolia. These results collectively suggest that northern populations, in particular, Mongolian populations can be considered as the most genetically compatible one as doner population, when reintroduction program is launched.

The nerippe fritillary butterfly, Argynnis nerippe , is listed as an endangered species in Korea. Establishment of effective conservation strategies can be aided by the development and application of molecular markers that can be used to investigate the population genetics of the butterfly. Therefore, in this study, we identified ten microsatellite markers specific to A. nerippe using the Next-Seq 500 platform, and applied these markers to investigate the characteristics of five South Korean butterfly populations. Genotyping of 48 A. nerippe individuals from five localities showed that at each locus the number of alleles ranged from 4 to 14, and that the observed and expected heterozygosities were 0.324–0.863 and 0.138–0.985, respectively. Significant deviation from the Hardy–Weinberg equilibrium was not observed at any locus. Population structure analysis indicated that there are two genetic groups in Korea, but no population-based gene pool assignments were found. Analysis of FST, RST, and a principal coordinates analysis suggested that the Gureopdo and Yaecheon populations were isolated from other populations. Genetic isolation of the Gureopdo population may be a consequence of unequal population change between Gureopdo and inland populations and to the offshore habitat of Gureopdo. Genetic isolation of the Yaecheon population may be a consequence either of the southernmost location of the population or of the limited sample size available. Further studies with increased sample sizes will be necessary to draw robust conclusions on population isolation and to devise conservation strategies.

Bumblebee, Bombus ardens ardens (Apidae: Hymenopera), is an important resource for pollination that is most widely distributed in Korea. This study utilized microsatellite markers for investigation of genetic diversity and geographic relevance of the B. a. ardens populations in Korea. Through Next Generation Sequencing analysis, we identified 10 microsatellite markers and genotyped for 107 individuals of B. ardens collected from 10 populations. At each locus the number of alleles ranged from 10 to 23; the observed and expected heterozygosities ranged from 0.8909 to 1.0000 and 0.6641 to 0.8422, respectively; and inbreeding coefficient(FIS) ranged from –0.5053 to –0.0891. Significant deviation from the Hardy–Weinberg equilibrium was not observed at any locus. Population structure analysis indicated that there are three genetic groups in Korea with each Jeongseon and Ulleung-do composed of different gene pool from the remaining other populations. Similarly, Principal coordinates analysis also showed the same pattern. FST and RST analyses showed that each Jeongseon and Ulleung-do population had a significant genetic distance from other populations. Considering these results, genetic isolation of Ulleung-do may be explained by “Oceanic island” status and Jeongseon, which showed the positive FIS (0.069) and genetic isolation may be caused by its location on the east side of Baekdudaegan and by on-going inbreeding with a small population size.

In this study, we developed 12 microsatellite markers specific to N. pygmaea using Illumina paired-end sequencing. Forty individuals of N. pygmaea collected from three currently known localities in South Korea were genotyped to validate these markers and to preliminarily assess population genetic characteristics. No locus showed significant deviation from the Hardy–Weinberg equilibrium (HWE). Our preliminary data indicate an absence of inbreeding in all populations and an absence of obvious genetic difference. The microsatellite markers developed in this study will be useful for studying the population genetics of N. pygmaea collected from other regions, including additional sites in South Korea.

Aphis gossypii is considered as one of the most polyphagous aphid species and found throughout the world. This pestinduce plant deformation and transmit viruses by feeding the host plant. In Korea, A. gossypii has been occurred in manycrops, however, the population genetic structure of this pest has not been revealed. In this study, we used eight microsatellitemarkers to analysis the population genetic structure of A. gossypii in Korea. We collected A. gossypii specimens frompepper greenhouse in 2016 (18 sites) and 2017(15 sites). As a result, two genetic cluster (△K=2) showed in structureanalysis. As we compared the cluster result between 2016 and 2017, several populations appeared opposite clustering groupeven the samples were collected in same site and crop. Therefore, more samples are required from different greenhouse(same host) to identify the accurate genetic cluster of province in Korea. From this study, the genetic variation revealedfrom A. gossypii and this information may develop sustainable management of A. gossypii.

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.

The Pleurotus tuoliensis is a mushroom named Chinese ‘Bai-Ling-Gu’ from species of Pleurotus nebrodensis. we are mated for selection of cytoplasmic hybrid by mitochondria microsatellite marker and the method of Mon-Mon mating between monokaryotic strains derived from Pleurotus ferula ASI 0629 (Beesan No.1) and Pleurotus tuoliensis ASI 0663 (Baekryung 20). The cytoplasmic hybrids were identified 8 strains contained nuclear DNA bands of 'Baekryung 20' and mitochondrial DNA of monokaryon strains derived from Pleurotus ferula ASI 0629 (beesan No.1). The KiMB-Plft-15-81 was shown the best cultural characteristics, selected to be a new cultivar and designed as 'Baekwhang'. The 'Baekwhang' cab be grown without an extra after-ripening period, can utilize bottle cultivation of Pleurotus eryngii. And also the ‘Seolwon’ is similar to the existing Pleurotus tuoliensis in shape and physiological characteristics, formed high stipe. We therefore expect that this new strains will substitutional goods of Pleurotus eryngii.

The Japanese oak silkmoth, Antheraea yamamai Guérin-Méneville 1861 (Lepidoptera: Saturniidae), is one of the important natural resources possessing industrial value for silk fiber production. In this study, ten microsatellite markers and two mitochondrial DNA (mtDNA) gene sequences (COI and ND4) were used to investigate the genetic variation and geographic structure of A. yamamai populations in South Korea. Two mtDNA gene sequences revealed very low total genetic variation and resultant low geographic variation, validating to use further variable molecular markers. Population-based FIS, FST, RST, and global Mantel test consistently support that A. yamamai populations are overall well interconnected with a relatively high gene flow. Nevertheless, STRUCTURE analysis using microsatellite data and mtDNA sequences coincidently indicate the presence of two genetic pools in many populations.

The tiny dragonfly, Nannophya pygmaea (Odonata: Libellulidae) is one the smallest dragonflies in the world and listed as a second-degree endangered wild animal in Korea. We developed microsatellite markers and applied selected markers to South Korean populations to understand population genetic characteristics, along with two mitochondrial DNA (mtDNA) gene sequences (COI and ND5). Two mtDNA-based population genetic analysis indicates substantially reduced genetic diversity in an island population (Muuido) compared to others. On the other hand, population-based FST and RST consistently support that N. pygmaea populations are overall well interconnected with a relatively high gene flow. These results may collectively indicate that N. pygmaea populations in South Korea may have rather larger population size than we previously acknowledged based on a single-locus mtDNA sequence and field observation.

The red-spotted apollo butterfly, Parnassius bremeri Bremer, 1864 (Lepidoptera: Papilionidae), has been listed as an endangered species in Korea. We developed microsatellite markers by nest-generation sequencing (NGS), selected 12 markers, and applied the markers to available South Korean populations to understand population genetic characteristics. The genotyping of 40 P. bremeri individuals from three localities in South Korea showed that at each locus, the observed number of alleles ranged from 17 to 43, the observed and expected heterozygosities were 0.84722-0.90556 and 0.76045-0.79208, respectively, and FIS was –0.155 to –0.121. STRUCTURE analysis supported the presence of two genetic pools in all three populations, although an immediate reason for this subdivision is not known. The population based FST, RST, and front wing length collectively suggest that at least Samchuk population in Gangwon Province has a significant distance. Further scrutinized analysis is undergoing.

담배가루이(Bemisia tabaci)는 600여 종 이상의 넓은 기주 범위를 가지며, 특히 토마토에는 토마토황화잎말림바이러 스(TYLCV: Tomato yellow leaf curl virus)를 매개하여 심각한 피해를 입히는 흡즙성 해충이다. 본 연구에서는 지역에 따른 담배가루이의 유전적 유연관계를 확인하기 위해 기 개발된 8개의 microsatellite marker(Dalmon et al., 2008)를 사용하여 국내 17개 지역 및 인도네시아 2개 지역의 토마토에서 채집한 담배가루이 암컷 성충의 단편분석을 통해 지역 간의 유전적 다양성을 비교하였다. 그 결과 19개 지역에서 평균 allele는 1.875~9.000, 평균 Observed heterozygosity(HO)는 0.134~0.734, 평균 Expected heterozygosity(HE)는 0.184~0.751, 평균 Inbreeding coefficient(FIS)는 0.023~0.880의 범위로 나타났으며, 이러한 유전자형 데이터를 이용하여 유전적 클러스터를 분석한 결과 총 2개의 클러스터로 나눌 수 있었다. 본 연구를 통해 지역 별 다양한 환경 조건에 따라 유전적 구조의 차이가 다르게 나타나는 것을 확인하였으며, 유전적 유연관계 분석을 통해 국·내외 담배가루이 개체군의 유전적 특성을 밝힐 수 있을 것으로 생각된다.