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표제지

목차

ABSTRACT 13

제1장 서론 17

제2장 재료 및 방법 22

1. 실험어의 채집 22

2. 형태학적 분석 22

가. 지느러미 반문 변이 22

나. 계수·계측형질 22

3. 분자계통 분석 27

가. Genomic DNA 추출 27

나. 데이터 확보 27

다. PCR 및 염기서열 분석 27

라. 분자계통학적 분석 방법 28

4. 집단유전학적 분석 34

가. RAPD PCR 34

나. AFLP fingerprinting 35

다. 미토콘드리아 COX1 유전자를 통한 집단유전학적 분석 40

제3장 결과 42

1. 형태학적 분석 42

가. 지느러미 반문 42

나. 계수형질 46

다. 계측형질 46

2. 분자계통학적 분석 57

가. 미토콘드리아 COX1 유전자 57

나. 핵 RAG1 유전자 60

3. 집단유전학적 분석 63

가. RAPD PCR에 의한 genetic marker 및 유전변이 63

나. AFLP fingerprinting 68

다. 미토콘드리아 COX1 유전자를 이용한 집단유전학적 분석 75

제4장 고찰 96

가. 형태학적 분석 96

나. 분자계통학적 분석 98

다. 집단유전학적 분석 101

라. 종합 고찰 107

국문요약 111

참고문헌 113

List of Tables

Table 1. Sampling localities of the Coreoleuciscus splendidus populations from Korea 24

Table 2. Number of samples of black array(s) patterns according to age 26

Table 3. Sampling site of species of the Gobioninae used in the molecular phylogenetic studies 30

Table 4. GenBank accession number of the Gobioninae and Acheilognathinae species. 32

Table 5. List of primers used in this study 33

Table 6. Information on sampling locality and data of Coreoleuciscus splendidus populations used in RAPD PCR and AFLP analysis 37

Table 7. Primer sequence used for RAPD PCR analysis in this study 38

Table 8. Adapter and primer sequence used for AFLP analysis in this study 39

Table 9. Sampling locality, GenBank accession and voucher number for mitochondrial DNA cytochrome c oxdiase subunit I gene sequence of Gobioninae species in this study 41

Table 10. Comparison of number of vertebrae, gill rakers, lateral line scales among four major river populations of Coreoleuciscus splendidus 48

Table 11. Multivariate analysis of variance (MANOVA) of morphometric characters in Coreoleuciscus splendidus from four major river populations 49

Table 12. Proportional measurements and meristic counts of Coreoleuciscus splendidus from four major river populations 50

Table 13. The number and size of specific markers from Coreoleuciscus splendidus populations analysis by RAPD PCR 64

Table 14. Pariwise genetic similarity (above the diagonal) and pairwise distance (below the diagonal) among the four populations of Coreoleuciscus splendidius based on RAPD PCR analysis 66

Table 15. Summary of result for DNA fragments generated by AFLP analysis with four different combinations of selective primers for Coreoleuciscus splendidus individuals from four major river system 70

Table 16. Pairwise distance (above) and pariwise genetic differentiation (FST) (below) values inferred from polymorphic DNA fragments generated by AFLP analysis between Coreoleuciscus splendidus populations from four major river systems(이미지참조) 73

Table 17. Result of the hierarchical analysis of molecular variance based on AFLP analysis for Coreoleuciscus splendidus populations from major river drainage system. The percentage of variance (%), probability estimated from premutation (P), and the F-statistics (Ф)... 74

Table 18. Variable nucleotide sites in 750 bp sequence of mtDNA COX1 gene in Coreoleuciscus splendidus populations. 77

Table 19. Distribution of COX1 gene haplotypes among 24 populations of Coreoleuciscus splendidus 84

Table 20. Number of haplotype, haplotype diversity (h), nucleotide diversity (π) among 24 populations of Coreoleuciscus splendidus 86

Table 21. Interpretation of the results of the nested clade analysis using the inference key. 89

Table 22. Pairwise FST estimates for Coreoleuciscus spleindidus populations by mtDNA COX1 sequence data 93

Table 23. Result of the hierarchical analysis of molecular variance (AMOVA) based on mtDNA data for Coreoleuciscus splendidus populations from four major river systems. The percentage of variance (%), probility estimated from permutation (P), and the F-statistics (Ф) are... 94

List of Figures

Fig 1. Coreoleuciscus splendidus from West Korea Subdistrict (1) and South Korea Subdistrict (2) showing external morphological differences. Notable differences in black array(s) on dorsal, anal, and caudal fin rays are lightened in the boxes. 44

Fig 2. Morphological differences in black array(s) patterns according to age of West Korea Subdistrict and South Korea Subdistrict populations. *WKS, West Korea Subdistrict populations.... 45

Fig 3. Two biometric comparison of body depth and longest dorsal soft ray percent of standard length of Coreoleuciscus splendidus populations. The diagrams indicate the mean (horizontal line), standard deviation(retangle) and range (vertical line).... 53

Fig 4. Three biometric comparison of prepelvic length, anal base and anal fin length percent of standard length of Coreoleuciscus splendidus populations. The diagrams indicate the mean (horizontal line), standard deviation (retangle) and range (vertical line).... 54

Fig 5. Two biometric comparison of caudal fin and prepectoral length percent of standard length Coreoleuciscus splendidus populations. The diagrams indicate the mean (horizontal line), standard deviation(retangle) and range (vertical line). 55

Fig 6. Three biometric comparison of snout length, head width and orbital diameter percent of standard length of Coreoleuciscus splendidus populations. The diagrams indicate the mean (horizontal line), standard deviation (retangle) and range (vertical line). 56

Fig 7. COX1 50% major rule consensus of 100 post-burnin trees resulting from Bayesian analysis. BI/NJ/MP/ML bootstrap support in percentage. GenBank data are indicated by asterisks(*) 59

Fig 8. RAG1 50% major rule consensus of 100 post-burnin trees resulting from Bayesian analysis. BI/NJ/MP/ML bootstrap support in percentage. GenBank data are indicated by asterisks(*) 62

Fig 9. RAPD PCR band patterns of four Coreoleucisus splendidus populations generated with SRILS UniPrimer kit No. 1(A), 6(B), 10(C) and 12(D). M, 100 bp marker. 65

Fig 10. UPMGA dendrogram for the four Coreoleucisus splendidus populations based on average linkage cluster analysis using RAPD markers. 67

Fig 11. A representative AFLP fingerprint profile generated with a primer combination of E-ACT and M-CAT of Coreoleuciscus splendidus individuals from four major river system. M, 100 bp ladder. 71

Fig 12. Dendrogram with the UPMGA method inferred from polymorphic AFLP markers of Coreoleuciscus splendidus individuals from four major river system. Bootstrap values above 50% were indicated at each branch node. 72

Fig 13. The estimated 95% plausible set of cladograms and associated nested design for the COX1 haplotypes found in Coreoleuciscus splendidus West Korea Subdistrict populations. Zeros indicate haplotype states that are necessary intermediates between... 87

Fig 14. The estimated 95% plausible set of cladograms and associated nested design for the COX1 haplotypes found in Coreoleuciscus splendidus South Korea Subdistrict populations. Zeros indicate haplotype states that are necessary intermediates between... 88

Fig 15. Neighbor joining tree obtained from mitochondrial DNA cytochrome c oxidase subunit I partial sequence of Coreoleuciscus splendidus populations and 1 outgroup taxa produced using Kimura two-parameter (Kimura, 1980) method with PHYLIP program. * Numbers above branches indicate bootstrap values (1,000 replicates). 95

Fig 16. Key to the two subspecies of Coreoleuciscus splendidus and C. splendidus ssp. 110

초록보기

지느러미 반문의 특징이 서로 다른 서한아와 남한아 수계의 쉬리(Coreoleuciscus splendidus) 집단들을 대상으로 계수·계측형질 분석 및 지느러미 반문 비교를 통한 외부형태 분석과 분자생물학적 분석을 통해 서한아와 남한아 수계의 쉬리 집단들에 대한 분류학적 위치를 구명하고자 하였다.

계수·계측형질 분석에서는 결과의 대부분이 변이의 폭이 넓고 수계 집단간 중복되는 결과가 나타나 서한아와 남한아 수계 집단을 구분해주는 형질이 나타나지 않은 반면 등, 뒷, 꼬리지느러미에 나타나는 검은 반문은 서한아와 남한아 수계에 따라 형태가 뚜렷하게 다르기 때문에 지느러미 반문 형태에 따른 집단 구분이 가능하였다.

미토콘드리아 DNA의 COX1 과 핵 DNA의 RAG1 유전자를 대상으로 Neighbour Joining (NJ), Maximum Likelihood (ML), Maximum Parsimony (MP) 분석과 Bayesian 분석 결과 쉬리 C. splendidus 집단은 COX1 및 RAG1 유전자 모두 동일하게 서한아와 남한아 수계 집단의 두 계통군으로 구분되었다.

Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) PCR과 Amplified fragment length polymorphism (AFLP) fingerprinting을 이용한 유전변이 및 집단유전학적 분석 결과 RAPD PCR에 사용한 12개의 primer에서 서한아와 남한아 수계 집단을 구분해주는 DNA marker가 다수 검출되었으며, 유전적 유사도 (0.49-0.53)와 유전적 거리 (0.63-0.71)에서 큰 차이를 보였다.

AFLP fingerprinting 분석 결과 집단간 분화도(FST) 값은 모든 집단들이 유의적인 차이를 보여 (P<0.01) 집단간 유전적 분화가 진행되고 있는 것으로 나타났으며, 서한아와 남한아 수계 집단 간 유전적 거리가 0.829-0.833로 매우 큰 차이를 보였다. 유전적 거리에 따른 쉬리 집단의 UPGMA dendrogram을 작성한 결과, 한강과 금강 수계의 서한아 집단과 섬진강, 낙동강 수계의 남한아 집단은 서로 뚜렷하게 분류되는 양상을 나타내고 있어 집단간 분화도 값 FST 및 유전적 거리와 동일한 경향을 보이며 유전적으로 뚜렷하게 분화가 진행되고 있는 것으로 분석되었다. 또한 이들 집단을 대상으로 AMOVA test를 통해 분석한 결과 서한아와 남한아 집단 사이는 매우 높은 총 변이율을 보였다(74.01%, P<0.001).

mtDNA의 COX1 유전자를 대상으로 수계별 쉬리 집단에 대한 집단유전학적 분석 결과 역시 AFLP fingerprinting 결과와 동일하게 집단들간 유전적 분화가 진행되고 있는 것으로 나타났으며, 서한아와 남한아 수계 집단 간 (0.670-1.000 P<0.05)의 높은 유전적 분화도 값을 보였다. AMOVA test 결과 서한아와 남한아 수계 집단은 매우 높은 종 변이율을 보이며(77.9%, P<0.001) 두 집단을 뚜렷하게 구분하였다. NCPA 분석 및 Phylip 3.5 program을 이용하여 Neighbor Joining (NJ) tree를 산출한 결과 다른 모든 결과와 동일하게 서한아와 남한아 수계의 두 집단으로 뚜렷하게 구분되며 집단 내에서도 한강/금강과 섬진강/낙동강의 두 계통군으로 구분되었다.

따라서 이상의 결과를 종합하면 섬진강과 낙동강의 남한아 수계에 서식하는 C. splendidus 집단은 기존의 쉬리 C. splendidus 집단과는 뚜렷하게 구별되는 Coreoleuciscus ssp.라고 여겨진다.

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