Phylogenetic and population genetic studies on Malaria vector mosquito Anopheles Hyrcanus group in Korea

Abstract

말라리아의 방역을 위해서는 무엇보다도 인간에게 말라리아를 직접적으로 전달하는 매개모기에 대한 유전적 다양성, 집단 동태, 집단 구조, 집단의 지리적 분포 범위에 대한 연구가 되어야 질병의 전염경로를 파악할 수 있으며 이로서 효율적인 방제가 가능하다. DNA 분석을 통한 계통지리 및 개체군유전학적 연구를 통해 이러한 연구가 가능하다. 국내에서 말라리아를 매개하는 히르카누스 그룹 모기의 계통학, 유전적 다양도, 유전자 이입, 집단 구조 등을 보기 위해 다좌위 유전자 마커가 사용되었다. 국내 말라리아모기 6종에 대한 계통학적 연구 결과 두 개의 clade ((Anopheles sinensis sensu stricto + Anopheles belenrae) 와 Anopheles kleini)를 확인하였다. An. sinensis s.s. 와 An. kleini의 유전적 다양도와 유전자 이입에 대해 분석한 결과 An. kleini로부터 An. sinensis s.s.로 향하는 유전자 이입이 관찰되었다. 다음으로 국내 말라리아모기에 6종에 대한 살충제저항성 유전자의 돌연변이여부와 대립유전자의 빈도에 대해 연구한 결과 6종 중 An. sinensis s.s. 한 종에서만 저항성 유전자를 발견하였으며 높은 다형성과 전국적으로 높은 빈도의 돌연변이 빈도를 보이고 있음을 밝혔다. 마지막으로 미토콘드리아 DNA 마커와 마이크로새틀라이트 마커를 이용한 동아시아에 분포하는 An. sinensis s.s.의 집단 구조 연구 결과, 국내의 소백산맥과 태백산맥이 유전적 장벽으로 중요한 역할을 하고 있음을 밝혔다.

With continuing population growth, global warming and climate change, countermeasures for malaria and other vector-mediated disease are urgently needed. Vector mosquitoes have different vector capacity depending on species and populations. Understanding the taxonomic status, genetic diversity, population structure, population dynamics, and geographical distribution of the vector species provides insights into dispersal potential and disease patterns. In this study, multilocus molecular markers were used to investigate phylogeny, genetic diversity, introgression, and population structure of the Korean malaria mosquito Anopheles Hyrcanus group. Molecular phylogeny of six Korean malaria vectors showed two well-supported clades, Anopheles kleini and Anopheles belenrae + Anopheles sinensis sensu stricto. The genetic introgression analysis between An. sinensis s.s. and An. kleini suggested possible gene flow from An. sinensis s.s. to An. kleini, even though they showed very high genetic differentiation and fixed polymorphisms. An insecticide resistance polymorphism study on the six Korean malaria vectors revealed that knockdown resistance mutations existed only in An. sinensis s.s. No mutations were found in the other five species, and furthermore, a L1014F TTC mutation was observed for the first time in the An. sinensis s.s. species. Population genetic structure analysis of An. sinensis s.s. in East Asia based on mitochondrial control region and microsatellite suggested that the Taebaek and Sobaek Mountains that cross the Republic of Korea are significant genetic barriers in East Asia.