한국 해삼의 microsatellite marker의 개발 및 multiplex PCR을 이용한 유전적 다양성확인

Abstract

한국산 해삼 양식은 대부분은 종묘를 생산하여 씨 뿌림 양식을 통하여 바다에 방류를 하고 있다. 씨 뿌림 양식을 통한 생산은 자연상태의 근친교배가 일어날 가능성이 높아지며 이로 인해 유전적 다양성이 떨어져 자연 생태계에 부정적 영향을 미칠 수 있으므로 방류한 지점의 유전적 다양성의 확인은 필수적이다. Microsatellite는 DNA염기서열에서 2~4개의 염기서열이 반복적으로 나타나는 부분을 말하는데 이는 개체별 다양성이 높아 population 분석 및 유전적 다양성을 확인하기 위한 생물학적 표지로 두루 이용되고 있다. 이를 DNA marker로 사용하기 위해 NGS를 통하여 해삼의 SSR (simple sequence repeat)를 밝혀 냈으며 10개의 유전자 좌위를 한번에 분석할 수 있는 multiplex PCR marker set을 개발 하였다. 또한 이를 이용하여 어미와 종묘 및 방류하였던 지역에서 포획 된 개체를 대립유전자 빈도, 대립유전자수, 관찰치 및 기대치 이형접합체율(Ho, He), 동일개체 출현율, 유전적 다양성을 분석하였다. 대립유전자 빈도는 생산에 참여하였던 어미와 종묘보다 자연에서 포획되었던 개체들이 넓었으며 gene diversity 역시 모두 0.7 이상으로 방류에 의한 유전적 다양성은 보호되고 있는 수준이였다. 개발된 multiplex PCR용 marker을 이용하면 모니터링에 필요한 유전자 분석 비용 줄일 수 있을 뿐만 아니라 우리나라 해삼의 양식 및 어업관리를 효과적으로 할 수 있으며 우리나라 해삼의 집단 유전학, 보전 유전학등의 연구 및 분석에 이용할 수 있을 것이다.

Sea cucumber (Stichopus japonicus) is commercially valuable and favored food species in Korea. Demand of this species has been gradually increased and the production continues to grow and Stock Release Programs have helped the natural stock recovered. However, genetic diversity may decline because of uncareful production of inbreeding. Therefore, the analyses genetic status of hatchery and wild population are necessary to maintain the genetic diversity of this valuable marine resource. Microsatellites are considered ideal markers to use in ecology to measure genetic variability within and among populations. A total of 1530 sea cucumbers from six populations were genotyped with 10 polymorphic microsatellite loci and used the data to compare allele variation between hatcheries and wild populations in the Korean peninsula. The number of alleles per locus varies from 13 to 31 and average number of alleles is 23.3. The mean of observation value and expected heterozygosities rage from 0.38 to 0.927. Since genetic diversity was over 0.7. As yet, its genetic diversity is currently maintained. A phylogenetic tree showed genetic differences such as a larger number of alleles per locus and higher genetic diversity in population. These results provide to future management of natural populations information of sea cucumber in Korea.