COⅠ 유전자서열을 이용한 한국 무늬발게, Hemigrapsus sanguineus (De Haan, 1835) 집단의 유전적 구조 분석에 관한 연구

Abstract

조간대의 바위 또는 자갈지대에 서식하는 무늬발게(Hemigrapsus sanguineus)는 국내에 그 개체 수가 풍부하며, 동해와 서해, 남해의 해역에서 흔하게 발견할 수 있어, 집단의 서식 지역에 따른 유전적 다양성 연구 이용에 적합한 종이다. DNA 염기서열은 진화와 유전적 상관성을 보여주는 정보로 중요하게 이용되는데, 그 중 미토콘드리아 DNA의 COⅠ유전자는 종에서 DNA 바코드로서 종 판별 마커로 광범위하게 널리 사용되고 있으며, 종 사이의 적정한 유전적 차이가 존재하여 유전자 분석 도구로 유용하다. 미토콘드리아 COⅠ 유전자를 이용한 우리나라의 해양생물의 다양성 분석 연구와 집단유전학적 연구가 진행된 바 있으나, 아직 연구된 생물종이 적으며, 한국 무늬발게에 대한 집단의 유전적 다양도 분석 관련 연구는 많이 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 국내 5개 지역에서 채집한 총 23개의 무늬발게를 대상으로 미토콘드리아 COⅠ유전자의 지역별 다양성과 집단의 종 구성, 유전적 구조에 대해서 분석하였다. 신안과 속초, 통영의 개체의 단상형 다양도가 1.000으로 가장 높은 결과를 나타내어, 이 세 지역은 개체마다 서로 다른 단상형을 갖는 것을 확인 할 수 있었다. 포항과 인천도 상대적으로는 낮으나 높은 다양성을 나타냈다. 미토콘드리아 COⅠ유전자의 단상형 네트워크를 통해 단상형 1에서 각 단상형이 분기되었음을 확인하여, 단상형 1의 개체들이 상대적으로 조상 단상형에 가까울 것으로 보이나, 염기서열차이가 크지 않아 무늬발게 집단의 유전적 다양성은 크지 않을 가능성이 높다. 단상형 3의 경우만 8개의 염기서열차이를 나타내었고, Maximum Likelihood (ML)와 Neighbor Joining (NJ) 알고리즘을 이용하여 작성된 계통수에서도 공통으로 단상형 3(IN05)을 제외한 나머지 개체들이 단계통군을 이루는 결과를 보여 한국 무늬발게의 숨은 종의 가능성을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 집단 쌍(pairwise) 분석과 집단 별로 분자 분산 분석(AMOVA)을 실시하여 한국 무늬발게 집단의 유전적 구조에 대해 연구한 결과, 집단 쌍 분석으로 PH(포항)와 SC(속초) 사이의 집단 간 유전적 거리가 가장 가까우며, SC와 SA 사이의 가장 유전적 거리가 멀고, TY(통영)의 경우 표본 내의 모든 다른 지역과 거리가 먼 것을 확인 할 수 있었으며, 이를 토대로 AMOVA를 실시한 결과, 유전적 다양도의 4.06%가 동해인 IN(인천), SA(신안)과 서해인 PH(포항), SC(속초) 그리고 남해인 TY(통영)의 세가지 그룹 사이에 존재하였다. 이를 통해 동해, 서해, 남해 간의 유전자 이동이 활발하지 않으며, 한국 무늬발게가 미약하게 유전적 구조를 나타내며, 특히 동해안과 서해안의 집단 사이에 상당히 많은 유전적 차이를 가진다고 판단 할 수 있었다.;Hemigrapsus sanguineus, which is found in the rocky or pebbled area of the clear intertidal zone, is abundant in Korea and is commonly found in the waters of the East Sea, West Sea and South Sea, It is a species suitable for diversity research use. The nucleotide sequence of DNA is used as information showing evolution and genetic correlation. Among them, CO I gene of mitochondria DNA is universally used as a species discrimination marker as a DNA barcode in a species, and there is a proper genetic difference between species It is useful as a genetic analysis tool. Studies on the diversity of marine biodiversity using mitochondrial COI gene and population genetic studies have been carried out. However, studies on the genetic diversity of the Korean pattern development have been limited. In this study, we analyzed the regional diversity of mitochondrial COI gene, the species composition and the genetic structure of the group of 23 plaques collected from 5 regions in Korea. The results of the study are as follows. The haplotype diversity of Shinan, Sokcho and Tongyoung showed the highest value of 1.000, and it was confirmed that these three areas have different haplotype for each individual. Pohang and Incheon were also relatively low but highly diversified. haplotype network model of mitochondrial CO I gene confirmed that haplotype was branched in haplotype 1, so that haplotype 1 individuals seem to be relatively close to ancestral species, but genetic variation of nucleotide diversity was not likely to be large. haplotype 3 showed only 8 nucleotide differences, and haplotype 3 was found to form other haplotype and branching type even in the phylogenetic tree created by Maximum Likelihood (ML) and Neighbor Joining (NJ) We could confirm the possibility of hidden species of Korean H. sanguineus. Finally, we conducted a pairwise analysis and a molecular variance analysis (AMOVA) for each group to investigate the genetic structure of Korean H. sanguineus. analysis showed that the genetic distance between the PH and the SC was closest, the genetic distance between SC and SA was long, and the distance from the other regions in the specimen was longer in the case of TY. As a result of AMOVA, genetic diversity for 4.06% was present between groups. This suggests that the gene transfer between the East Sea, the West Sea and the South Sea is not active, and that the Korean H. sanguineus is weakly represented by a genetic structure, and that there is a considerable genetic difference between the East Coast and the West Coast.