한국과 일본의 키조개, Atrina pectinata(Linnaeus, 1767) 집단의 미토콘드리아의 유전자 변이

Abstract

생물다양성협약(Convention of Biological Diversity, CBD)이 체결된 이래로 생물유전자원에 관련된 인식이 높아졌으며, 인류에게 중요한 가치를 제공하는 해양 생물종에 대한 관심 역시 대두되었다. 우리나라는 연안지역이라는 독특한 환경이 존재하며, 연안에 서식하는 해양생물자원을 보존하고 지속 가능하게 이용할 의무가 있다. 키조개(Atrina pectinata)는 경제적으로 중요한 지위에 있기 때문에 자원 생태학적 연구나 양식 조건을 탐색하는 연구가 주를 이루는 반면, 유전학 및 분류학적 연구가 상대적으로 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 연구는 지리적으로 접근성이 큰 한국과 일본의 키조개의 미토콘드리아 cytochrome c oxidase I(COI) 유전자 염기 서열을 이용하여 키조개 집단의 유전자 변이에 대한 정보를 제공한다. 본 연구를 위해 한국 5개소에서 채집한 개체와 GenBank로부터 얻은 일본 2개소 개체의 염기서열을 토대로 한국과 일본의 키조개 집단의 유전적 다양성과 유전적 구조를 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 한국의 지역별 유전적 다양성을 분석한 결과, 단상형 다양도(Hd)값은 국내 5개소 집단 중 YS(여수)가 0.909로 가장 높았고, JH(장흥)가 0.667로 가장 낮은 값을 보였으며 나머지 집단은 1에 가까운 높은 값을 나타냈다. 집단 크기의 변동 분석을 위해 실시한 Tajima’s D값과 불일치 분포도 분석(mismat ch distribution analysis)의 결과는 팽창한다고 예측할 수 있으나 지역별 집단 간 개체수 차이가 있기 때문에 일반화 할 수 없다. 염기서열 단상형 네트워크는 국내 5개소 개체들이 일본의 무비늘형(zube-type)과 유사하다는 것을 알 수 있었으며, 총 34개의 단상형 유형 중 국내 키조개 집단은 30개의 단상형 유형을 가지고 있는 것으로 보아 유전적 다양성의 높음을 확인할 수 있었다. 또한 분자계통분석을 통해 개체 간 유연관계를 파악한 결과, 두 가지 알고리즘 모두 일본의 유비늘형(ken-type)을 제외하고는 나머지 개체들이 단계통군을 이루고 있다는 것도 판단할 수 있었다. 둘째, 유전적 구조 분석 결과이다. 한국의 키조개 집단의 집단 쌍(pairwis e) FST를 통한 집단 간 유전적 거리는 JH(장흥)와 YS(여수)가 유전적 거리가 가장 가깝다고 예측할 수 있으며, 한국과 일본의 집단 쌍(pairwise) FST를 비교 했을 때 특이점은 일본의 유비늘형(ken-type)과 국내 5개소 개체들의 유전적 거리가 매우 멀다는 것을 확인할 수 있었다. 앞서 언급한 분자계통분석과 집단 쌍(pairwise) FST 결과를 토대로 4개의 그룹으로 나누어 AMOVA 분석을 하였다. 무비늘형(zube-type)과 국내 5개소의 집단을 한 그룹으로 묶었을 때 그룹 간(among population) 변이 백분율(percentage of variation)의 값이 유의미한 값을 나타냈다. 이것은 국내 키조개 집단과 일본의 무비늘형(zube-type)의 유전적 구조 변이 차이가 크지 않다고 해석할 수 있다. 국내 5개소를 서해 2개소와 남해 3개소로 구분하여 분석한 결과, 변이 백분율이 가장 작은 값을 보였다. 이로서 한국의 키조개 집단은 다양한 유전적 구조를 형성하지 않는다는 것을 알 수 있으며 한국의 키조개의 종 조성에 있어 유비늘형(ken-type)키조개가 존재하지 않는다고 할 수 있다. ;Since the establishment of the Convention on Biological Diversity (CBD) , there has been an increased awareness of biological genetic resources and interest in marine species that provide important value to humans.Korea with its unique coastal environment on three sides had been endowed with rich marine resources and the duty to conserve and us e sustainably marine living resources has always been important. Among the marine resources that provide valuable economic benefits to Korea, pen shell (Atrina pectinata) ranks high on the list. So, researches on pen shells generally tended to focus on exploration of resource ecology and on hatchery and nursery habitat, while those on genetic and taxonomic studies were relatively rare and lacking. Therefore, the aim of this study is to investigate the genetic variation using the nucleotide sequence data of the mitochondrial DNA cytochrome c oxidase I(COI) of pen shell in Korea and Japan. The summary of the findings are listed below. First, the genetic diversity winthin Korea is analyzed. The haplotype diversity value of YS(Yeosu) was the highest at 0.909 and JH(Jangheung) was the lowest at 0.667 among the 5 groups in Korea. The remaining site s showed a high value close to 1. Tajima's D value and mismatch distrib ution analysis indicate population expansion but it can’t be generaliz ed because of population differences among the sites. In the haplotype network of the nucleotide sequence, five sites in Korea showed similari ty to that of Japanese zube-type. Among the 34 haplotypes in the two countries, the Korean pen shell groups have 30 haplotypes, confirming the high level of genetic diversity. Furthermore, when the relationship among the samples were studied through molecular phylogenetic analysis, both NJ and ML algorithms were able to show monophyletic taxon where all the samples were stepping together except for ken-type in Japan. Second, the result of genetic structural analysis is presented. For the genetic distance between the populations through pairwise FST of Korean pen shell groups, the JH(jangheung) and YS(Yeosu) pair was pred icted to have the closest genetic distance. When Korea and Japan was compared with pairwise FST, it was noteworthy to confirm that the ken-ty pe in Japan and the indivisual five sites in Korea were very distant genetically. AMOVA analysis was performed by dividing into four groups basedoon the molecular system analysis and the pairwise FST results mentioned above. When zube-type and five domestic groups were grouped together, the percentage of variation among the population showed a significant value. This can be interpreted as showing no large differen ce in the genetic structure variation between the domestic pen shell group and Japanese zube-type. When the five domestic areas were distinguished into two Yellow Seas and South Seas area and studied, the result showed percentage of variat ion among population was the smallest. The conclusion is that the Korea n pen shell population does not form diverse genetic structures, and there is no ken-type pen shell in the composition of Korean pen shell.