백두대간을 포함한 우리나라 국립공원에 서식하는 관박쥐의 유전적 다양성 및 계통유연관계
변서연1 · 장지은1 · 최효준1 · 김혜리2 · 이혁제1*
1상지대학교 생명과학과 분자생태및진화학실험실
2국립공원관리공단 국립공원연구원
Genetic Diversity And Phylogenetic Relationships of the Greater Horseshoe Bat, Rhinolophus ferrumequinum , from National Parks
of Korea Including the Baekdudaegan Mountain Range
Seo Yeon Byeon
1, Ji Eun Jang
1, Hyo Jun Choi
1, Hye Ri Kim
2and Hyuk Je Lee
1*
1Molecular Ecology and Evolution Laboratory, Department of Biological Science, Sangji University, Wonju 26339, Korea
2National Park Research Institute, Korea National Park Service, Wonju 26441, Korea
요 약 :본 연구는 백두대간을 포함하는 9개 국립공원에 서식하고 있는 관박쥐 개체군 대상 미토콘드리아 DNA
control region 유전자염기서열을이용하여 유전적다양성과 구조및 진화적계통유연관계를파악하여 관박쥐개체
군의 지속적인 유지·관리및 국립공원 서식지의효과적인 관리·보전정책 수립을위한과학적기초 자료를제공하고 자 하였다. 단상형풍부도 분석 결과, 소백산, 치악산, 오대산 순서로 유전적다양성이 높게 나타났으며, 국립공원 개체군간 유전적 분화도수치는오대산, 소백산및 월악산개체군간 유전자확산 저해요인의 존재가능성을 나타 내었다. 방사형구조가관찰된단상형네트워크분석결과는빙하기의 영향에의해 한반도서식 관박쥐개체군이 집 단병목현상을겪은후최근에개체수가급격하게증가하였을가능성을제시한다.
주요어 :관박쥐, 계통유연관계, 국립공원, 유전적다양성, 미토콘드리아 DNA
Abstract :This study aimed to examine the levels of genetic diversity, genetic structure and phylogeographic relationships among natural populations of the greater horseshoe bat, Rhinolophus ferrumequinum inhabiting nine national parks including the Baekdudaegan Mountain Range, based on mitochondrial DNA control region. Levels of genetic diversity, as estimated by haplotype richness, were higher in Sobaeksan, Chiaksan and Odaesan in this order.
Pairwise FST analyses suggest the presence of physical or biological barriers inhibiting ongoing gene flow, particularly among the populations of Odaesan, Sobaeksan and Woraksan. A ‘star-like’ tree topology observed from our haplotype network analysis is indicative of R. ferrumequinum population that has recently expanded in size following a population bottleneck during glaciation periods. The results of this study will provide fundamental information for establishing sustainable management of this species and also for developing effective management and conservation strategies for these protected areas.
Key words :the greater horseshoe bat, phylogeographic relationships, national parks, genetic diversity, mitochondrial DNA
서 론
전세계적으로생물다양성(biodiversity), 자연자원및문화
자원 등의 보전을 위해 다양한 보호지역(protected areas)을
설정하여 지정하고 있으며, 이러한 보호지역의 중요성은 2003년 제 5차 서계자연보전연맹(International Union for Conservation of Nature; IUCN) 세계공원총회(World Parks Congress)에서더반협정(Durban Accord)을 체결함으로써생
*Corresponding author E-mail: [email protected]
[총설]
물다양성의보전을 인정받게 되었다(허 등 2010). 보호지역 은 자연생태계기능을 효과적으로 유지하고 생물종의 피난 처 역할을 하며, 인위적 간섭의 영향으로 육상 및 해상에서 지속될 수 없는 생태계의 유지를 위해 필수적인 역할을 하 고 있다. 또한, 보호지역은 생물다양성 보전의 근간이 되는 구성 요소로서 보전전략 수립의 토대가 되고 있으며 생태계 서비스(ecological service)와 생물자원의가장중요한공급처 로서의역할을 하고있다(Dudley 2008).
우리나라 보호지역 중 백두대간은 한반도 핵심 생태축으 로서 총연장 약 1,400 km에 걸쳐 백두산부터 지리산까지 이어져 있으며 이 큰 산줄기는 강원도, 충청도, 경상도 및 전라남도를 포함한 6개의 도와 32개의 시·군에 걸쳐 분포하 고 있다. 생태축은 물리적, 기능적 연결을 의미하며 biotop
network, 생태네트워크 등과유사한의미를 내포하고 있다
(신 2013). 백두대간 보호지역은다양한 식생분포 및 독특
한 지형·기후 조건을 갖는 산림생태계가 형성되어 풍부한 야생 생물자원을 보유하고 있는 ‘biological hotspot’ 서식지 라 할 수 있다. 또한, 백두대간은 인문·사회적, 자연·생태적, 산업·문화적 가치를 지니며, 생물다양성이 풍부한 야생생물 의 생육 서식지로서 멸종위기종이나 천연기념물에 속하는 야생생물자원이다수분포하고 있다(국립공원연구원 2017).
전국 백두대간 보호지역 중 국립공원에 속해 있는 지역은 설악산, 오대산, 태백산, 소백산, 월악산, 속리산, 덕유산 및 지리산 등 8개 공원이 포함되며 우리나라는 현재 22개의 국 립공원으로 지정되어 야생생물들의 서식지가 보호되고 있다.
하지만, 최근 도로나 등산로 등에 의해 서식지 단편화 (habitat fragmentation)가 지속적으로진행되어 그영향을파
악하기 위한 서식지 개체군간 연결성(connectivity) 평가를
포함한 야생 생물자원에 대한 보다 면밀한 생태·유전학적 연구가 시급한 실정이다(국립공원연구원 2017).
서식지 환경 특성이 군집과 개체군 수준에서 유사한 영향 을 미치기 때문에 일반적으로 서식지 내 군집 종 다양성 (species diversity)이 증가하면 종내 유전적 다양성(genetic
diversity) 또한 증가하는 양의상관관계를 나타낸다고 알려
져 있다(Kahilainen et al. 2014). 유전적 다양성은 생물 개체 군의 생태적 건강성을 나타내는 하나의 척도로 알려져 있으 며, 특히 변화하는 환경에 대응하여 국지적 멸종을 피하고 적응할 수 있는 능력인 적응 잠재력(adaptive potential)을 결 정하는 중대한 요소이다(Freeland et al. 2011). 인간의 활동 에 의한서식지 단편화로 인해 서식지크기와 서식지간 연 결성이 감소하게 되면 개체군간 유전자 확산(gene flow)이 제한되며, 유전적 부동(genetic drift)과 근친교배(inbreeding) 현상과 같은 부정적 영향에 취약하여 유전적 다양성 감소 뿐 아니라 개체군 적응도(population fitness)가 감소하여 결 국에는국지적멸종가능성이증가하게 된다(Avise 1994). 이 러한서식지간 연결성파악, 멸종위기에 처한개체군의효 과적인 보전및 서식지 특성에 맞는유전적 다양성 관리를 위해 다양한 분자마커를 활용하여 개체군의 유전자 확산과 국지적 적응(local adaptation) 과정을 이해하는 것은 매우 중
요하다(Manel et al. 2003; Matocq et al. 2017). 또한효과적 인 서식지보전과장기간의생존 가능성을보다 과학적으로 모니터링하기 위해서는 특정 서식지에 분포하는 생물 종들 의 생물지리학적 정보 및 생물 종 목록, 생물다양성 및 핵 심 생물 종들의 인구통계학 자료뿐 아니라 유전적 다양성 정보는 반드시 필요하다고 할 수 있다(Goble et al. 2012).
따라서 야생생물 중 지속적인 종 특이적 관리가 요구되는 종의경우국지적멸종, 개체군파편화또는분포범위의감 소 등으로부터 보호하기 위해서 서식지 보전을 위한 노력이 요구된다(Goble et al. 2012).
국외에서는 분자마커를 이용하여 개체군간 유전자 확산을 저하시키는 물리적·인위적 장벽(barrier)을 파악하고(Nixon et
al. 2007), 개체군간의 서식지 연결성을 높이고자 새로운 연
결 생태통로(ecological corridor)를 구축하여 유전적 다양성 을 증가시키는등의야생생물들의 서식지보전·관리에응용 가능한 집단유전학 연구들이 활발히 이루어지고 있다(Epps
et al. 2018). 하지만 국내에서는 멸종위기 야생생물종을 대
상으로 보전·복원 전략 수립을 목적으로 집단유전학 및 보 전유전학(conservation genetics)적 연구는 다수 수행되었으나 (국립공원연구원 2015; Jang et al. 2017; Baek et al. 2018) 서식지보전·관리 방안을목적으로야생생물의유전자분석 결과를 실질적으로 활용한 사례는 전무한 실정이다.
야생생물 중에서도 소형포유류는 종자분산, 해충조절, 중 대형포유류의 먹이원으로서 생태적으로 중요한 역할을 하며 비교적 세력권이 작아 유전자 연구에 적합하다. 특히 박쥐
는 극지를 제외한 전 세계에 널리 분포하며(Schipper et al.
2008), 식물분산및 농업해충제거와 같은생태계 서비스
를 제공하는 종으로 알려져 있어(Boyles et al. 2011; Kunz
et al. 2011), 박쥐류에 대한 연구의 중요성이 대두되고 있다
(Ghanem and Voigt 2012; Ripperger et al. 2015). 이러한 박 쥐류 중에서도 아시아, 유럽, 아프리카 등 넓은 분포 범위를 갖는 관박쥐(Rhinolophus ferrumequinum)는 최근 인구와 토 지 이용증가 등으로 인한서식지 파괴로 개체수가 지속적 으로 감소하는 추세이다(Boyles et al. 2011; Kunz et al.
2011). 이로 인해 관박쥐는 세계자연보전연맹의 적색목록
(Red List) 관심 대상(Least Concern; LC) 종으로 등록되어 유럽이나 아메리카 대륙에서도 개체군 보호를 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다(Voigt and Kingston 2016). 우 리나라에서도 백두대간 뿐 아니라 제주도를포함한 한반도 전역에 분포하고 있으며, 관박쥐의 개체수 보전을 위한노 력의 필요성이 제기되고 있다.
관박쥐를 대상으로 서식지 단편화 또는 단절로 인한 유전 자 확산 및 개체군간 유전적 구조를 파악한 집단유전학적 연구가 국외에서는 다수 수행된 바 있으나(Rossiter et al.
2000; Moussy et al. 2012), 국내 관박쥐대상 사례연구로는 미토콘드리아 DNA (mtDNA) 유전자를 이용하여 극동아시 아 및유라시아관박쥐의분류학적 위치재검토및 아종분 류에 관한 계통분류학적 연구(Koh et al. 2014), 도심환경에 서식하는 관박쥐 대상 행동권과 서식지 이용특성에 대한 연
구(전등 2018)가진행된바 있으나, 서식지단절로인한유 전자확산 저해, 개체군간유전적 다양성평가 및우리나라 관박쥐 개체군 간 계통지리학적 연구는 미미한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 우리나라 백두대간 중요 생태축을 구성하는 5개 국립공원(오대산, 소백산, 월악산, 속리산 및 덕유산)과 그 외 4개 국립공원(치악산, 계룡산, 가야산 및 변산반도) 내서식하는 관박쥐개체군을대상으로집단유전 학 연구에 보편적으로 사용되는 mtDNA control region
(CR) 유전자를 분자마커로 사용하여 유전적 다양성 및 서식
지 개체군간 연결성과 진화적 계통유연관계(phylogenetic relationships)를 파악하여 국립공원 내 관박쥐 종의 지속적 인 유지, 관리 및 국립공원 서식지의 효과적인 관리·보전정 책 수립을 위한 과학적 기초 자료를 제공하고자 하였다.
연구 내용 및 방법 1. 시료채취
본 연구를 위해 유전자 분석에 사용된 관박쥐 시료는 백 두대간에 위치한 국립공원 5개 지역[오대산(OD; N=15), 소 백산(SB; N=6), 월악산(WA; N=28), 속리산(SN; N=4), 덕유 산(DY; N=4)]과 그 외 국립공원에 속하는 4개 지역[치악산 (CA; N=28), 계룡산(GR; N=2), 가야산(GY; N=18), 변산반 도(BS; N=9)]를 포함하여 총 9개 서식지에서 채집되었고, 한 지역 당 2~7개의 서로 다른 지점에서 채집이 이루어졌으 며 총 104개체로부터 시료를 채취하였다(Table 1, Figure 1).
네트를통해 포획한 박쥐개체는펀칭후에 약 4주 동안자 연치유 된다고 알려져 있는 비막(날개막) 조직(Worthington Wilmer and Barratt, 1996)을 3 mm 크기의일회용바이옵시
(biopsy) 펀치를 사용하여 채취한 후 즉시 방사하였다. 각각
의 시료는 수집정보(번호, 채취 장소, GPS 정보, 채취 날짜 등)를 기록하여 데이터베이스를 구축하였다. 채취한 비막 시 료는 99.9% 알코올을 넣은 1.5 ml 튜브에 저장 후 4oC에 냉장 보관하였다.
2. Genomic DNA 추출
관박쥐 genomic DNA 추출을 위해 G-spin Total DNA Extraction Kit (iNtRON Biotechnology, Korea)를 이용하였다.
대략 1.5 mm 크기의 비박시료를 사용하였고 proteinase K를 20 µl 첨가 후 Multitherm-shaker H5000-H-E (Benchmark, USA)를 이용하여 56oC에서 7시간동안 용해시킨 후 DNA 추출 프로토콜 가이드라인에 따라 진행하였다. 추출된 DNA 는 fluorometer (Invitrogen, USA)를 이용하여 농도를 측정 후 －20oC에서 냉동 보관하였다.
3. MtDNA control region (CR) 유전자 PCR 증폭
분자유전학적기법을이용한 유전적다양성, 개체군간연 결성 및 계통유연관계 분석을 위한 분자마커로는 mtDNA CR 유전자를 사용하였고 이전 연구에서 기 개발된 forward primer (DLH 16750; 5’-CCT GAA GTA GGA ACC AGA
TG-3’)와 reverse primer (THRL 16272; 5’-CCC GGT CTT GTA AAC C-3’)를사용하였다(Li et al. 2006). PCR 반응은 10× Dream Taq Green buffer (Thermo Scientific lnc., USA) 1.5 µl, 2.5 mM dNTPs (Bio Basic Inc., Canada) 1.5 µl, forward/reverse primers 0.5 µl, Taq DNA polymerase (Thermo Scientific lnc.) 0.1 µl, template DNA 1 µl 및 멸균된 증류수 9.9 µl를 혼합하여 총 15 µl의 부피로 2720 thermal cycler (Applied Biosystems, USA)를 이용하여실행하였다. PCR 증 폭 조건은 94oC에서 3분 동안 초기 변성(denaturation) 반응 후, 94oC에서 30초간 변성, 55oC에서 30초간 결합(annealing), 72oC에서 1분간 신장(extension) 반응을 34회 반복하였고, 이후 72oC에서 5분 동안 최종 신장반응을 수행하였다. 증폭 된 PCR 산물은 1.5%의 agarose gel에서 전기영동을 통해 확인하였다. 증폭이 확인된 PCR 산물은 Exonuclease I (New England BioLabs, USA) 0.4 µl, Shrimp Alkaline Phosphatase
Figure 1. Sampling localities of a total of 104 Rhinolophus ferrumequinum individuals from nine national parks within/
outside the Baekdudaegan Mountain Range (BMR) in South Korea. Five national parks within the BMR include Odaesan (OD), Sobaeksan (SB), Woraksan (WA), Songnisan (SN) and Deogyusan (DY). Four national parks outside the BMR include Chiaksan (CA), Gyeryongsan (GR), Gayasan (GY) and Byeon- sanbando (BS).
(rSAP)(New England BioLabs) 1.6 µl, PCR 산물 8 µl를 혼 합하여 37oC에서 15분, 85oC에서 15분동안 정제(purification) 과정을 거친 후 ABI 3730xl automated DNA sequencer (Applied Biosystems)를 사용하여 reverse primer를 이용하여 염기서열 분석을 실시하였다.
4. DNA 염기서열정렬및데이터분석
획득된 각 시료의 CR 유전자 염기서열은 CHROMAS ver. 2.1.1 프로그램을 사용하여 편집하였고, BIOEDIT ver.
7.2.5 (Hall, 1999) 프로그램의 Clustal W Multiple alignment (Thompson et al. 1994)를 이용하여 염기서열 정렬 후 단상 형(haplotype)을 확인하였다. 각 국립공원 간 집단유전학적 분석을 위해 ARLEQUIN ver. 3.5 (Excoffier and Lischer,
2010)를 사용하여 각 개체군내 단상형 개수(number of
haplotypes; NH), 단상형 다양성(haplotype diversity; Hd) 및 뉴클레오티드 다양성(nucleotide diversity; π)을 계산하였다.
또한, 국립공원 개체군간 개체 수 차이를 보정한 유전적 다 양성 지수인 단상형 풍부도(haplotype richness; HR) 수치를 CONTRIB ver. 1.02 (Petit et al. 1998)를 이용하여 계산하였 다. 국립공원 서식지개체군간 연결성및 유전자확산수준
을파악하기 위하여 ARLEQUIN을 이용하여유전적분화도
(FST) 수치를 계산하였고 P-값은 Bonferroni 보정하였다. HR 과 FST 분석에는 채집된 개체수가 상대적으로 적은(N< 5) 속리산, 덕유산, 계룡산 개체군을 제외하고 나머지 6개 국립 공원 서식지 개체군만을 대상으로 실시하였다. 유전적 분화 도(FST)와 지리적 거리와의 상관관계를 알아보기 위해 GENALEX ver. 6.5 (Peakall et al. 2012) 프로그램의 Mantel test를 이용하여 Isolation by distance (IBD) 분석을 수행하였 다. 단상형간 유연관계를 파악하기 위하여 HAPSTAR ver.
0.7 (Teacher and Griffiths 2011) 프로그램을 이용하여 단상 형 네트워크(haplotype network) 분석을 수행하였다. 계통지 리학적 분석을 위해 정렬된 염기서열은 MEGA ver. 7.0 (Tamura et al. 2013)을 이용하여 Neighbour Joining (NJ) 방
법으로 1000회의 반복검증(bootstrap)을 수행하여 진화계통
수 분석(phylogenetic analysis)을 실시하였다. 외군(outgroup)
으로는 꼬마관박쥐(Rhinolophus pumilus)(GenBank accession number: AB061526.1)를 사용하였다.
결과 및 고찰
1. 백두대간을포함한국립공원내관박쥐개체군의유전적 다양성및유전적구조
MtDNA CR 유전자를 이용하여 백두대간을 포함한 9개
국립공원 내 관박쥐 104개체를 대상으로 495 bp의 염기서
열을 확보하였다. 획득된 전체 104개 염기서열은 총 11개의 단상형을 나타내었으며, 9개 국립공원 전체 개체군의 단상 형 다양성(Hd)과 뉴클레오티드 다양성(nucleotide diversity;
π)은 각각 0.625±0.049, 0.002±0.001 수치로 나타났다(Table 1). 각국립공원의단상형다양성 수치의범위는 0.000(계룡 산; GR, 가야산; GY)~0.800(소백산; SB)으로 나타났으며, 채집된 개체수가 상대적으로 적은(N< 5) 속리산, 덕유산, 계 룡산을 제외한 나머지 6개 국립공원 대상 단상형 풍부도 (HR) 수치의 범위는 0.0(가야산; GY)~3.0(소백산; SB)으로 나타났다(Table 1). 단상형 다양성과 단상형 풍부도 결과 모 두에서 소백산(Hd: 0.800, HR: 3.0), 치악산(0.726, 2.5), 오
대산(0.648, 1.7) 순서로 다른 국립공원 서식지관박쥐 개체
군에 비해 유전적 다양성이 높게 나타났다. 가장 높은 유전 적 다양성을 보인 소백산의 경우 분석 개체수가 6개체로 다 른 지역에 비해 적음에도 불구하고 가장 많은 4개의 서로 다른 단상형이 존재하는 것으로 나타났다. 가야산 개체군의 경우는모든 18개체들이동일한 단상형을나타내었다. 이는 이 개체군은 하나의 모계계통으로부터 진화되어 왔을 가능 성을시사한다. 하지만, 보다 정확한유전적 다양성 평가를 위해서는 개체수가 적은 지역, 특히 소백산을 포함하여 속 리산, 덕유산 및 계룡산 지역으로부터 추가적으로 시료 확 보 후 보완 분석이 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서 소백산, 치악산, 오대산의 유전적 다양성이
높게 나타난 것은 우리나라 관박쥐 대상 mtDNA CR 유전
자를 이용한이전연구(김 2017)와 비교시, 북부권 서식지 역 개체군(오대산, 치악산, 계룡산)의 유전적 다양성 수준이
Table 1. Summary of the levels of genetic diversity in Rhinolophus ferrumequinum populations from nine national parks using mitochondrial DNA control region. Five national parks in the Baekdudaegan Mountain Range are shown in bold.
Name of national parks Pop ID N NH HR Hd π
Odaesan OD 15 3 1.7 0.648 0.002
Sobaeksan SB 6 4 3.0 0.800 0.004
Woraksan WA 28 4 1.4 0.577 0.001
Songnisan SN 4 2 - 0.500 0.001
Deogyusan DY 4 2 - 0.500 0.001
Chiaksan CA 18 7 2.5 0.726 0.003
Gyeryongsan GR 2 1 - 0.000 0.000
Gayasan GY 18 1 0.0 0.000 0.000
Byeonsanbando BS 9 2 1.0 0.500 0.001
Total 104 11 0.625 0.002
N: sample size, NH: number of haplotypes, HR: haplotype richness, Hd: haplotype diversity, π: nucleotide diversity.
남부권 지역 개체군(가야산)에 비해 상대적으로 높게 나타
난 것과 동일한 결과이다. MtDNA CR 유전자와 cyto-
chrome b (cyt b) 유전자를 이용하여 북동아시아 관박쥐개 체군의 유전적 다양성을 분석한 이전 연구에서도 우리나라 개체군의 CR 유전자 단상형 다양성은 0.648 값으로 본 연 구의 결과와 유사한 수치를 나타내었다(Liu et al. 2016). 하
지만 cyt b 유전자의 단상형 다양성은 북동아시아(0.551)에
비해 우리나라 개체군(0.203)이 상대적으로 낮게 나타나, 추
후 cyt b 유전자를이용한추가적인다양성분석이 요구된다.
9개 국립공원 서식지 개체군간 유전적 분화도(FST) 수치는
0.043(오대산과 변산반도)~0.545(소백산과 가야산)의 범위로
나타났으며, 오대산과 소백산, 월악산, 가야산, 소백산과 월 악산, 가야산, 변산반도, 월악산과 치악산, 가야산, 변산반도 에서만 통계적으로유의한 값(p< 0.05)을나타내었다(Table
2). 특히, 소백산과가야산국립공원 개체군간 가장높은유
전적 분화(FST =0.545)를 나타내었다.
유전적 분화도 수치와 지리적 거리의 상관관계(IBD)를 분 석한 결과, 통계적으로 유의하지 않는 것으로 나타났다(p =
0.29)(Fig. 2). 일반적으로 개체군간 지리적으로 멀수록 유전
적 확산의 감소로 유전적 차이가 크게 나타나는 반면, 본 연구 결과에서는 오대산과 소백산(93.73 km), 오대산과 월 악산(116.30 km), 소백산과 월악산(33.65 km) 개체군 간 다 른 개체군에 비해 상대적으로 가까운 위치에 있음에도 불구 하고 유전적 차이가 분명하게 나타난 것은 이들 국립공원 서식지간 관박쥐 개체군의 유전자 확산을 저해하는 요인이 존재할 가능성을 시사하고 있다. 이러한 결과는 관박쥐의 행동특성(예: 이동반경)과 서식지 단절을유발시키는 물리 적 장벽으로 해석할 수 있다. 우리나라 관박쥐의 이동거리 는 1.36~2.24 km로 이동성이 매우 적은 것으로 알려져 있기 때문에(전 등, 2018) 서로 인접한 국립공원일지라도 관박쥐 의 이동이 제한적일 것으로 사료된다. 뿐만 아니라 도로나 탐방로 주변에서 발생하는 소음은 박쥐의 이동에 영향을 주 기 때문에(Schaub et al. 2008) 국립공원 내 관박쥐 서식지 간 유전자 확산이 감소되었을 것으로 추정해 볼 수 있다. 하지만 국립공원 개체군간 유전적 분화도를 정확하게 비교
·분석하기에는 현재 분석된 시료 개체수가 적은 집단이 존
재할 뿐 아니라 하나의 유전자 마커로 이를 평가하기에는 미흡하기 때문에 추후 핵 내 유전자 마커인 마이크로세틀라 이트 유전자를 이용한 추가 분석이 반드시 필요할 것으로 사료된다.
2. 단상형(haplotype) 네트워크및계통유연관계
11개 mtDNA CR 유전자 단상형 네트워크 분석 결과, 1~5 개의 염기변이로 서로 연결되어있음을 확인하였다(Fig. 3A).
Hap1에 속하는 샘플 수는 총 61개체(58.7%)로 대상 시료 내에서 가장 많이 공유하는 단상형(the most common haplo-
type)으로나타났고 9개의모든 국립공원개체군에서관찰되
었다. Hap4와 Hap6은 소백산, Hap8과 Hap9는 치악산,
Hap10은 월악산에서만 관찰되는지역 특이적 고유 단상형
(private haplotype)인 것으로 나타났다. 이러한 고유 단상형 들은 특정 서식지 환경에 대한 국지적 적응(local adaptation) 의 산물임을 암시하기 때문에(Sjöstrand et al. 2014) 그 지역 에서 사라지게 되면 더 이상 다른 지역에서는 볼 수 없는 그 지역특이적인 유전적 계통임을 시사한다. 따라서 고유 단상형을 보유하고 있는 소백산, 치악산 및 월악산 국립공 원에 대한 보다 적극적이고 선제적인 보전 관리 방안을 마 련해야 할 필요성이 제기된다. 특히, Hap1은 9개의 모든 국 립공원에서 채집된 관박쥐에서 공통적으로 관찰되는 단상형 이었으며, Hap1을 중심으로 네트워크에서 방사형구조(star-
like topology)를 나타내고 있는것은이단상형이 가장오래
된 조상계통(the most ancestral lineage)이며이를중심으로 다른 단상형 계통들이 비교적 최근에 급격한 분화가 발생했 음을 의미한다(Slatkin and Hudson 1991). 또한, 11개 단상 형 간 계통유연관계를 분석한 결과, 7개 단상형(Hap1, Hap3, Hap4, Hap8, Hap9, Hap10, Hap11)은 계통관계를 파악하기 어
려운 pitchfork 형태를 띄고 있어 비교적최근에 분화되었음
을 의미한다(Fig. 3B). 가장가능한진화적시나리오는대략
2-3만 년 전 마지막 최대 빙하기(Last Glacial Maximum;
LGM)의 영향에 의해 생물들의 피난처 역할을 했었던 한반
Table 2. Pairwise genetic differentiation (FST) between six national park populations of Rhinolophus ferrumequinum in South Korea based on mtDNA control region. Significant pairwise FST and P values are shown in bold (p < 0.05) after the Bonferroni correction.
OD: Odaesan; SB: Sobaeksan; WA: Woraksan; CA: Chiaksan;
GY: Gayasan; BS: Byeonsanbando.
OD SB WA CA GY BS
OD -
SB 0.341 -
WA 0.354 0.199 -
CA 0.136 0.128 0.100 -
GY 0.207 0.545 0.412 0.144 -
BS 0.043 0.338 0.369 0.105 0.379 - Figure 2. Isolation by distance (IBD) analysis of Rhinolophus ferrumequinum using the Mantel test for the six national park populations after excluding three populations from Songnisan, Deogyusan and Gyeryongsan with small sample sizes (N< 5).
The relationship between genetic (FST) and geographic distances was not statistically significant (p= 0.29, r=−0.14).
도에서 살아남은 관박쥐 개체군이 빙하기 동안 집단병목현 상을 겪은 이후 빙하의 퇴각 후 개체 수가 급격하게 짧은 시간에 증가하였을 가능성을 시사한다(Hewitt 2000). 또한,
mtDNA를 이용한이전 연구들의계통유연관계분석결과에
의하면 우리나라 개체군이 유럽, 아프리카 및 서아시아 계 통과는 다른 계통을 형성하고 있었고 중국의중앙에서부터 동부와 북동부 지역으로부터 우리나라 개체군의 계통이 진 화한 것으로 확인된바 있으나(안 2014; Koh et al. 2014;
Liu et al. 2016; 김 2017) 핵 DNA 유전자(nuclear gene) 마 커를 활용한 추가적인 분석을 통하여 이러한 우리나라 관박 쥐계통의진화가설에대한 검증이필요할것으로사료된다.
사 사
본 연구는 국립공원연구원의 국립공원 핵심유전자원 보전 연구 사업(2018년) 지원 하에 수행되었습니다. 본 연구 수행 을위해 야생동물유전자원샘플링에도움을주신 국립공원 연구원관계자 및참여연구진분들께 감사를표합니다.
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(2018년 10월 10일접수; 2018년 11월 2일수정; 2018년 11월 28일채택)
