Genetic Diversity of Thread-sail Filefish Stephanolepis cirrhifer Populations in Korean Coastal Waters Inferred from Mitochondrial DNA Sequence Analysis

윤문근 ( Moon Geun Yoon ),정주연 ( Ju Yeon Jung ),남윤권 ( Yoon Kwon Nam ),김동수 ( Dong Soo Kim ) 한국수산과학회(구 한국수산학회) 2011 Fisheries and Aquatic Sciences Vol.14 No.1

The genetic diversity and population genetic structure of thread-sail filefish, Stephanolepis cirrhifer (Temminck & Schlegel), were examined with a nucleotide sequence analysis of a 495bp fragment of the 5`-end of the cytochrome b gene in 113 fish collected from five populations from the south and east coasts of the Korean Peninsula. Seventeen variable nucleotide sites and 16 haplotypes were defined. The observed haplotypes had a shallow haplotype genealogy and no geographical association. Most of the populations had high haplotype diversity and low nucleotide diversity, and significant negative values for Fu`s FS, suggesting rapid, recent population growth from an ancestral population and sudden population expansion. The estimated pairwise fixation indices (FST) indicate that substantial gene flow occurs among these populations. Thread-sail filefish in the South Sea of Korea and East Sea Korean populations forms a single panmictic population. Thus, thread-sail filefish in these areas should be treated as one management unit.

한국 주변해역에 서식하는 살오징어(Todarodes pacificus)의 형태 및 유전학적 계군분석

김정연,윤문근,문창호,강창근,최광호,이충일,Kim, Jeong-Yun,Yoon, Moon-Geun,Moon, Chang-Ho,Kang, Chang-Keun,Choi, Kwang Ho,Lee, Chung Il 한국해양학회 2013 바다 Vol.18 No.3

본 연구는 2011년 9월에서 12월까지 동해(북부, 중부, 남부), 서해, 동중국해의 해구에서 각각 채집된 살오징어의 계군을 형태 및 유전학 차이를 이용하여 구분하였다. 형태학적 차이에 따른 계군분석은 평균성숙외투장(20-22 cm)을 기준으로 하여 발생시기를 구분하였고, 유전학적 특성에 따른 계군은 mtDNA COI 영역의 염기변이에 의한 유전자 다양성을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과 평균성숙외투장을 기준으로 동해 북부는 발생시기가 하계군, 나머지 집단(동해 중부, 동해 남부, 동중국해 북부, 서해 북부)은 추계군으로 크게 2개의 계군으로 추정되었다. 유전자 분석결과 살오징어 mtDNA COI 영역에서 총 49개의 haplotype을 확인하였다. TCS 분석결과 haplotype 유전자형 네트워크가 star-like형태이며, 모든 집단에서 유전적 다양성(haplotype diversity, h)이 높고(h=0.661~0.841), 반면에 염기 다양도(nucleotide diversity, ${\pi}$)가 낮게 나타난 점으로 미루어보아 국내 서식 살오징어의 경우 최근에 급속한 집단의 분화가 이루어진 것으로 판단된다. Pairwise Fst를 이용한 집단분석결과 비록 모든 집단간의 유전적 차이가 낮게 나타났지만(Fst = 0.001~0.043) 평균성숙외투장 기준으로 같은 추계군으로 분류된 집단(동해 중부, 동해남부, 서해 북부)간에는 유전적 차이를 확인할 수 있었다(P<0.05). Stock identification of Todarodes pacificus collected in the East Sea, Yellow Sea and East China Sea during the period from September to December in 2011 was analyzed by morphometric characters and mitochondrial DNA (mtDNA) cytochrome oxidase subunit I (COI) gene nucleotide variations. Frequency distributions of mantle length was analyzed by morphological method with measuring size of T. pacificus. Then each stock was estimated to confirm their maturation for mean mantle length comparing with mean mature mantle length 20-22 cm. According to morphologic stock identification, it is estimated that the northern part of East Sea is categorized as summer stock and the rest parts, including mid /southern part of the East Sea, northern part of the East China Sea and northern part of the West Sea were autumn stock. For genetic analysis, a total 49 haplotypes were defined by 33 variable nucleotide sites. From the extensive haplotype diversity, limited nucleotide diversity and star-like shape of haplotype network, T. pacificus appears to have undergone rapid population expansion from an ancestral population with a small effective population size. Although pair-wise Fst estimates which represent genetic difference among groups were low, there are relatively remarkable difference of Fst between middle and southern part of the East Sea. Although middle part of the East Sea and southern part of the East Sea were situated at the East Sea, genetically separated groups were appeared.

북서태평양에 서식하는 살오징어(Todarodes pacificus) 계군 분석에 대한 고찰

김정연,문창호,윤문근,강창근,김경렬,나태희,최은정,이충일,Kim, Jeong-Yun,Moon, Chang-Ho,Yoon, Moon-Geun,Kang, Chang-Keun,Kim, Kyung-Ryul,Na, Taehee,Choy, Eun Jung,Lee, Chung Il 한국해양학회 2012 바다 Vol.17 No.4

This paper reviews comparison analysis of current and latest application for stock identification methods of Todarodes pacificus, and the pros and cons of each method and consideration of how to compensate for each other. Todarodes pacificus which migrates wide areas in western North Pacific is important fishery resource ecologically and commercially. Todarodes pacificus is also considered as 'biological indicator' of ocean environmental changes. And changes in its short and long term catch and distribution area occur along with environmental changes. For example, while the catch of pollack, a cold water fish, has dramatically decreased until today after the climate regime shift in 1987/1988, the catch of Todarodes pacificus has been dramatically increased. Regarding the decrease in pollack catch, overfishing and climate changes were considered as the main causes, but there has been no definite reason until today. One of the reasons why there is no definite answer is related with no proper analysis about ecological and environmental aspects based on stock identification. Subpopulation is a group sharing the same gene pool through sexual reproduction process within limited boundaries having similar ecological characteristics. Each individual with same stock might be affected by different environment in temporal and spatial during the process of spawning, recruitment and then reproduction. Thereby, accurate stock analysis about the species can play an efficient alternative to comply with effective resource management and rapid changes. Four main stock analysis were applied to Todarodes pacificus: Morphologic Method, Ecological Method, Tagging Method, Genetic Method. Ecological method is studies for analysis of differences in spawning grounds by analysing the individual ecological change, distribution, migration status, parasitic state of parasite, kinds of parasite and parasite infection rate etc. Currently the method has been studying lively can identify the group in the similar environment. However It is difficult to know to identify the same genetic group in each other. Tagging Method is direct method. It can analyse cohort's migration, distribution and location of spawning, but it is very difficult to recapture tagged squids and hard to tag juveniles. Genetic method, which is for useful fishery resource stock analysis has provided the basic information regarding resource management study. Genetic method for stock analysis is determined according to markers' sensitivity and need to select high multiform of genetic markers. For stock identification, isozyme multiform has been used for genetic markers. Recently there is increase in use of makers with high range variability among DNA sequencing like mitochondria, microsatellite. Even the current morphologic method, tagging method and ecological method played important rolls through finding Todarodes pacificus' life cycle, migration route and changes in spawning grounds, it is still difficult to analyze the stock of Todarodes pacificus as those are distributed in difference seas. Lately, by taking advantages of each stock analysis method, more complicated method is being applied. If based on such analysis and genetic method for improvement are played, there will be much advance in management system for the resource fluctuation of Todarodes pacificus. 본 종설논문은 살오징어의 기존 및 최근에 새롭게 적용되고 있는 계군 분석방법들을 비교 분석하여 각 분석방법의 장단점과 분석방법간의 상호보완에 대하여 고찰하였다. 살오징어는 북서태평양의 넓은 지역을 회유하는 어종으로 생태계 및 상업적으로 중요한 자원이다. 살오징어는 해양환경변화의 생물학적 지표로서의 가능성을 평가 받고 있으며, 장단기적인 어획량 및 분포역의 변화가 환경 변화와 함께 나타난다. 예를 들어, 1987/1988 무렵에 발생한 기후체제전환 이후 한류성 어종으로 분류되는 명태의 어획량은 급감하여 현재까지 그 영향이 지속되고 있는 반면, 살 오징어 어획량은 크게 증가하였다. 현재까지 명태 어획량의 감소에 대하여 남획과 기후변화에 초점이 맞추어진 해석이 있으나, 뚜렷한 원인 분석은 이루어지지 않고 있다. 그 이유 중 한 가지는 계군 분석에 근거한 생태, 환경적 측면에 대한 정확한 원인 분석이 이루어지지 않고 있는 것과 관련이 된다. 계군은 유사한 생물학적 특징을 가진 개체들이 제한된 영역 내에서 유성생식과정을 통하여 동일한 유전자 풀(gene pool)을 공유하는 집단으로, 동일 계군을 형성하는 개체들은 산란에서 자원으로 가입 후 다시 재생산 과정에 이르기까지 시간 및 공간적으로 각기 다른 환경의 영향을 받을 수 있다. 따라서, 종에 대한 정확한 계군 분석은 자원의 효과적인 관리 및 급격한 변화에 대한 중요한 대응 방안의 역할을 할 수 있다. 살오징어 계군 분석에 적용된 주요 방법은 크게 4가지로 형태학적 방법, 생태학적 방법, 표지방류법, 유전학적 방법이 있다. 형태학적인 방법은 분석방법이 가장 간단하고 다수의 개체를 비교적 쉽게 분석할 수 있지만 각 형질들은 성장기간 동안 환경에 의해 영향을 많이 받게 되어 개체간의 차이가 생긴다. 생태학적 방법은 주로 개체의 생리적인 변화와 분포 및 회유상태, 기생충의 기생상태나 종류 및 기생률 등을 분석, 산란장의 차이를 알아보는 연구이며, 현재 활발히 연구되고 있는 방법으로 유사한 환경에서 생활하는 집단을 알 수 있지만 유전적으로 같은 집단인지는 알기 어렵다. 표지방류법은 직접적인 방법으로 계군의 회유 및 분포, 산란장의 위치를 파악할 수 있지만 수거가 어렵고 초기 단계에는 표식을 하기 어렵다. 수산생물의 계군 분석을 위한 유전학적 방법은 자원관리학적 연구에 관한 기본적 정보를 제공해 왔다. 계군 분석을 위한 유전학적 방법은 이에 사용하는 유전자 마커(marker)의 감도에 따라 결정되며, 유전자 마커의 다형성이 높은 것을 선택해야 한다. 계군 분석을 위한 유전자 마커로는 오랜 기간 동안 동위효소 다형이 사용되어졌으며, 최근에는 mitochondria, microsatellite와 같이 DNA 염기배열 중에서도 변이성이 높은 영역을 선택하여 마커로 이용한 연구가 증가되고 있다. 기존의 형태학적 방법, 표지방류법, 생태학적인 방법들은 살오징어의 생활사, 회유경로, 산란장의 변화 등을 밝혀내어 계군을 파악하는데 많은 기여를 하였지만 여전히 각 해역에 분포하는 살오징어의 계군을 파악하기에는 어려움이 있다. 최근에는 기존의 계군 분석이 지닌 장단점을 비교 분석하여 복합적인 방법의 계군 분석이 이루어지며, 이러한 정보들을 바탕으로 유전학적 방법을 보완한다면 살오징어 자원의 변동에 대한 관리 방안을 마련하는데 도움을 줄 것이다.

방류 연어, Oncorhynchus keta 치어의 해양 먹이선택성

권오남(O-Nam KWON),김주경(Ju-Kyoung KIM),윤문근(Moon-Geun YOON),김두호(Doo-Ho KIM),홍관의(Kwan-Eui HONG) 한국수산해양교육학회 2014 水産海洋敎育硏究 Vol.26 No.2