백두대간 동물서식지 보전·관리를 위한 유전자 연구

1 ^연구개요

가. 연구배경

1) 백두대간 유전자(집단유전학) 연구 필요성

백두대간은 한반도의 중심축을 이루며 일종의 ‘중추(backbone)적 역할’로 간주되고 (Choi, 2004), 생물다양성 핫스팟(biological hotspot) 서식지로 다수의 멸종위기 동·식물들도 서식하고 있어 생태적, 문화적 및 학술적으로 보전가치가 매우 높은 지역임(Chung

et al.

, 2018)

국외에서는 분자마커를 이용하여 생물의 유전적 다양성을 고려한 서식지 관리 (Cerrado biome: Ballesteros-Mejia

et al.

, 2018), 개체군 간 유전자 확산과 유전적 분화도 결과분석을 바탕으로 서식지 연결성을 고려한 생태통로 구축에 관한 연구(Rodent [

Uromys caudimaculatus

] ; Streatfeild, 2009) 등이 비교적 활발하게 이루어지고 있음

이와 반면에 국내에서는 백두대간 보호지역 내 생물상 연구는 다수 수행되었지만 (이두표, 2003; 임동옥 등, 2003; 임동옥 등, 2004), 서식지와 생물자원의 보전 및 유지를 위한 집단유적학적 연구는 거의 전무한 실정임(변서연 등, 2018)

우리나라는 전국 22개의 국립공원이 지정·관리되고 있으며, 그중 8개 국립공원 (설악산, 오대산, 태백산, 소백산, 월악산, 속리산, 덕유산, 지리산)이 백두대간에 포함됨. 국립공원 및 백두대간이 국가 중요 보호지역이나, 현재까지도 서식지 단편화

따라서 백두대간을 포함한 국립공원의 야생생물들을 대상으로, 공원별 개체군 간 연결성, 단절정도, 유전자다양성 및 고유유전자 평가 등에 대한 보다 면밀한 유전학적 연구가 시급한 실정임

2) 연구대상종 소개

소형포유류는 1차 소비자로서 생태계 균형에 절대적으로 기여하며, 종자분산 등의 중요한 생태적 역할을 수행하기 때문에 이 생물종에 대한 집단유전학 연구는 생태·

진화적 특성과 자연사를 이해하는데 중요함(Russo

et al

., 2016)

소형포유류 중 설치류 쥐목(order Rodentia)에 속하는 등줄쥐(

Apodemus agrarius

)는 동아시아를 포함한 유라시아 대륙에 광범위하게 분포하며(Corbet, 1978), 국내에서 가장 흔한 소형포유류임(Jeon, 1977; Johnson, 2001)

등줄쥐는 일일 최대 이동거리가 122m이며 행동권은 평균 2,266㎡으로 습한 환경을 선호함(Liro and Szack, 1987). 적응능력이 뛰어나지만 제한적인 분산 능력을 가지고 있어 지질 및 기후변화의 영향을 받음(Serizawa

et al

., 2002; Liu

et al

., 2004) 폴란드에서 설치류 4종(유럽대륙밭쥐

Clethrionomys glareolus

, 노란목들쥐

Apodemus flavicollis

, 북숲쥐

Apodemus sylvaticus

, 등줄쥐)의 서식지 파편화 영향을 파악하기 위해 경관요소를 연구한 결과, 네 종은 공존하지만 각각 다른 공간적 행동, 이동성, 서식지 선호가 다르기 때문에 공간적 특성에 대해 다른 반응을 나타내는 것을 확인함(Kozakiewicz

et al

., 1999)

국내에서는 도로에 의해 서식지 파편화가 발생한 지역에서 흰넓적다리붉은쥐(

Apodemus peninsulae

)와 등줄쥐의 분포에 어떠한 영향을 미치는지 연구한 결과, 서식지 파편화의 원인인 도로는 생물의 사망률 증가, 행동의 변화, 물리적 및 화학적 환경의 변화가 생겨 생태계에 부정적인 영향을 주는 것을 확인함(Rhim

et al

., 2003)

한반도에 서식하는 등줄쥐 집단의 서식지 연결성을 파악하기 위해 유전적 다양성과 구조에 대한 이전 연구 결과, 북동지역과 남서지역 간에 큰 차이는 관찰되지 않았는데, 이는 백두대간을 통해 등줄쥐 집단이 연결되어 있음을 시사함(Kim and Park, 2015)

또한, 최근에 유전자 확산 경로를 파악하고 유전적 구조에 대한 지리, 기후, 인위적 요인의 영향을 평가하기 위해 수행된 이전 경관유전학 연구 결과, 선호하는 환경에 따른 유전적 차이를 발견하였고, 인위적 요인이 많은 지역은 유전적 장벽(genetic barrier)을 가지고 있음을 보였으므로 유전정보와 지형의 특성을 결합한 연구가 필요함을 제시함(Jo

et al

., 2018)

한반도에 서식하는 설치류의 경관생태학, 경관유전학 연구는 수행되고 있지만, 한반도의 핵심 생태축인 백두대간을 대상으로 서식지 연결성을 평가하기 위한 집단유전학 관점의 연구는 미미한 실정임

따라서 백두대간이 포함된 8개 국립공원(설악산, 오대산, 태백산, 소백산, 월악산, 속리산, 덕유산, 지리산)에 서식하며, 생태계 내 넓게 분포하여 우점하는 등줄쥐를 대상으로 유전적 다양성과 구조 파악 등을 통한 서식지 단절 및 연결성 평가가 필요함

나. 연구목적

본 연구는 국립공원을 포함하여 국내에 널리 서식 분포하는 등줄쥐를 대상으로 집단유전학적 기법을 통해 분석함

미토콘드리아DNA 및 마이크로새틀라이트 유전자를 분자마커로 사용하여 개체군 간 및 개체군 내 유전적 다양성, 진화적 유연관계, 유전적 구조 분석을 통해 백두대간 국립공원 서식지의 효과적인 보전·관리를 위한 정책결정 및 계획수립의 근거자료로 활용하고자 함

주요 유전자 분석 세부내용

① 국립공원 등줄쥐 유전자 단상형 네트워크 파악 및 분포지도 작성을 통한 진화적 계통 유연관계 추정