Morphological Variation and Population Genetic Structure of the Nalbant's Spined Loach, Cobitis nalbanti

Abstract

The Korean freshwater fish, Cobitis nalbanti (Actinopterygii: Cypriniformes: Cobitidae), was recently established as a new species apart from C. lutheri based on its distinctive karyotype and morphology. On the Korean Peninsula, this species inhabits the bottom of rivers and streams flowing into the Yellow Sea and the Korea Strait which currently impedes its dispersal between different river basins. Here I present the result of morphological and genetic analyses of this species. A total of 264 individuals of C. nalbanti, collected from 17 localities within its entire distributional range in South Korea, were used for the analyses of morphology and population genetic structure. Multi-locus genetic data, using a mitochondrial DNA gene, five nuclear genes and eight microsatellite markers, were examined for the population samples collected. Morphological analyses of 26 morphometric and 3 meristic characters exhibited an apparent pattern of latitudinal variation in the morphology of the populations, approximately corresponding to the structure of drainage basins. Consistently, microsatellite data showed that the 17 populations were divided into four clusters corresponding to the river basins. The overall genetic diversity significantly decreased with northern direction, suggesting that it may have resulted from historical colonizing events from ancestral southern populations toward northern rivers through the paleo-Yellow River system in the Yellow Sea during the glacial periods when the sea-level dropped. Phylogenetic trees of the DNA sequences confirmed that C. nalbanti is highly divergent from its previous nominal species, C. lutheri. The present study indicates that the evolutionary history of C. nalbanti was greatly affected by the geographical isolation of the rivers on the western side of the Korean Peninsula and their reconnection through the paleo-Yellow River.;점줄종개 Cobitis nalbanti (Actinopterygii: Cypriniformes: Cobitidae)는 특이한 핵형과 형태에 근거하여 아무르점줄종개 C. lutheri와는 별개의 새로운 종으로 명명되었다. 이 종은 한반도에서 황해와 남해로 흘러 들어가는 강과 하천의 바닥에 서식하는 담수어로, 황해와 남해가 서로 다른 강 유역 사이에 이들이 이동하는 것을 막고 있다. 이 연구에서는 이 종의 형태학적•집단유전학적•계통학적 분석의 결과를 제시하였다. 한국의 C. nalbanti 분포 범위 전체에 걸쳐 17개 지역에서 총 264 개체를 채집하였으며, 1개의 미토콘드리아 DNA 유전자, 5개의 핵 유전자 및 8개의 마이크로새틀라이트 좌위를 조사하였다. 형태학적 분석 결과, 26개의 계측치와 3개의 계수치는 강 유역의 구조에 상응하는 집단 구조의 변이 패턴을 나타냈다. 일관되게, 마이크로새틀라이트 자료는 17개의 개체군이 강 유역 묶음에 따라 4개의 클러스터로 나뉘어져 있음을 보여주었다. 전반적인 유전적 다양성은 북쪽 방향으로 갈수록 유의하게 감소했는데, 이것은 남부 조상 집단이 해수면이 하강한 빙하기 동안 고황하를 통해 북부 강들로 확산해 간 진화역사적 사건을 시사한다. DNA 서열의 계통수는 C. nalbanti가 이전의 명목 종인 C. lutheri로부터 와 독립된 종임을 확인하였다. 본 연구는 C. nalbanti의 진화 역사가 한반도 서쪽 강들의 고지질학적 변화에 따른 수계의 연결과 단절에 크게 영향을 받는다는 것을 보여준다.