Conservation Genetics of Eurasian Otter in South Korea

Abstract

한국 수달은 과거 급속한 산업화, 수달 서식지 파괴, 수질오염, 모피를 얻기 위한 밀렵 등으로 인해 급격한 집단크기 감소를 겪게 되었다. 그러나 수달은 멸종위기종 1급과 천연기념물 제330호로 지정되어 보호받게 되었고 수달 서식지의 환경이 개선됨에 따라 수달 집단은 점점 회복하게 되었다. 그렇지만, 이러한 역사에도 불구하고 한국 수달에 관한 집단유전학적 연구는 거의 수행되지 않았다. 본 연구는 한국 수달의 집단유전학적 특성을 파악하기 위해 70개의 수달 조직 시료를 전국에서 수집하여 14개의 마이크로새틀라이트 마커를 이용하여 분석하였다. 4개의 마이크로새틀라이트 마커에서 하디 바인베르그 평형에 유의하게 편차가 있음이 확인되었고 이것은 집단구조 형성에 의한 왈룬드 효과에 기인한 것으로 보인다. 베이시안 방법을 이용한 STRUCTURE 분석 결과는 한국수달 집단이 두 개의 아집단으로 나뉜다는 것을 보여주었다. BOTTLENECK 분석 결과는 국내 수달 집단이 비교적 최근에 개체 수 감소를 겪었다는 것을 보여주었다. 집단유전학적 분석 결과는 한국 집단이 과거 급속한 개체 수 감소로 인하여 집단파편화가 있었고, 이러한 집단파편화는 유전자 흐름을 제한하는 집단구조가 형성되었음을 보여준다.

일본수달(Lutra nippon)의 경우는 한때 일본 전역에 걸쳐 서식하였으나 현재는 멸종된 상태이다. 일본수달은 유라시아수달(L. lutra)과는 다른 종으로 취급되기도 했지만, 일본수달의 종 분류는 기존의 제한된 형태학적 및 유전학적 정보를 기초로 한 것으로 의문의 여지가 있어 추가적인 연구가 필요하다고 본다. 일본수달의 완모식표본에서 추출한 DNA로부터 얻은 시토크롬 b의 완전한 염기서열을 이용하여 수달속 내에서 일본수달의 계통분류학적 위치와 계통유전학적 관계를 확인하였다. 현재의 계통도에서는 수달속에서 털코수달(L. sumatrana)이 기저로 존재하여 다른 수달종과 단일계통그룹을 형성했다. 수달 종 안에서는 일본수달(L. nippon)이 다른 유라시아 수달과 유전적으로 일정한 차이가 있었다. 유럽수달 집단은 유라시아수달(L. l. lutra)의 다른 아종인 중국수달(L. l. chinensis)과 같은 그룹으로 묶였고, 같은 아종인 한국수달(L. l. lutra)은 별도의 그룹을 형성하였다. 유전적인 데이터와 기존의 분포 및 형태를 통한 계통체계와의 차이는 현재의 유라시아수달의 분류학적 계통체계에 대한 전반적인 재점검이 필요하다고 사료된다. 일본수달의 완모식표본과 유라시아 수달의 유전적인 분화의 수준은 다른 수달 아과의 종 수준에서의 분화 정도에 비해 1/3 수준이다. 이러한 유전적인 분화 수준과 불충분한 형태학적 차이로 볼 때, 일본수달을 유라시아수달과는 별개의 종으로 분류하는 근거가 불충분함을 시사한다.

유라시아수달은 한국에서 1980년대까지의 밀렵과 산업화로 인해 과거에 급속한 개체 수 감소를 겪은 멸종위기종이다. 대구시에 서식하는 수달의 유전적 다양성과 최근에 발견되는 수달 개체 수를 확인하기 위하여 81개의 분변 샘플을 금호강과 신천에서 채집하여 DNA 추출을 실시하였다. 이렇게 추출된 DNA로 핵 유전자 마커를 이용하여 유전자 분석과 성 감별분석을 수행하였다. 12개의 마이크로새틀라이트 마커를 사용하여 얻음 유전자형 데이터를 이용하여 개체식별과 개체 간 근연관계를 분석하였고, 성염색체 상에 Zinc Finger protein 유전자의 암·수 간의 유전적인 염기서열 변이를 이용하여 성별을 확인하였다. 데이터 분석 결과는 최소 7개체의 수달이 대구 지역에 서식하고 있고, 이들 개체 사이에서 일부 근친관계가 확인되었다. 수달은 대구의 금호강과 신천 전역에 분포하고 있었고 보통 수준의 유전적 다양성을 갖고 있었다. 대구시에서의 수달 집단의 성공적인 안착을 위해서는 지속적인 모니터링과 관리가 필요함을 보여준다.

The Eurasian otter in South Korea had suffered a dramatic declining in population size due to the rapid industrialization, the destruction of otter habitat, water pollution, and poaching to obtain the fur. In recent years, the otter population has been slowly recovering as the otter habitat has been improved and the species is protected by the law. However, despite this past history of the species, there has been little population genetic study on Korean otters. Therefore, in this study, genetic analysis was conducted on 70 tissue samples of Eurasian otters using 14 microsatellite markers to identify population genetic characteristics of otter population in South Korea. The four microsatellite markers showed significant deviations from the Hardy-Weinberg equilibrium (HWE), and this might be an evidence that there was a Wahlund effect caused by the population structure. The STRUCTURE analysis based on the Bayesian analysis confirmed that the Korean otter population was divided into two subpopulation, and the BOTTLENECK analysis identified that the Korean otter population recently underwent bottleneck. The results of population genetic analysis showed that the Korean otter population has been fragmented due to the rapid decrease of population in the past and that the population fragmentation formed a population structure that restricts gene flow.

The Japanese otter (Lutra nippon), once inhabited most islands of Japan, is now considered as an extinct species. Although the Japanese otter is regarded as a distinct species from the Eurasian otter (L. lutra), its phylogeny and taxonomic status are based on limited information on morphological and genetic data, and thus further clarification is required. Here, we assessed the phylogenetic relationship among the genus Lutra and taxonomic status of L. nippon by using the complete sequences of cytochrome b gene of its holotype. The present phylogenic trees supported that the genus Lutra specimens largely formed monophyletic group, with L. sumatrana as a basal to other Lutra species. Within Lutra species, L. nippon was distantly related with L. lutra. The European otter population of L. l. lutra were clustered together with its subspecies, L. l. chinensis rather than the same subspecies, Korean otter population. The discrepancy between the genetic data and traditional taxonomy justifies the necessity of reexamination of current subspecific classification system of Eurasian otters. Level of genetic divergence between the holotype of L. nippon and L. lutra was two to three-fold lower than those among the other sister species of the Lutrinae. Based on the level of divergence between the L. nippon and L. lutra, and insufficient evidence of morphological difference between them, it is suggested that designation of Japanese otter as a separate species from L. lutra need to be reconsidered.

The Eurasian otter, Lutra lutra, is well known as a threatened species in South Korea which experienced rapid population decrease by poaching and industrialization until the 1980s. To evaluate the genetic diversity and the existing number of otters recently found in Daegu City, 81 fecal samples collected from the Gumho River and Shincheon stream were subjected to DNA extraction, sex determination, and genetic analysis using nucleic genetic markers. Individual identification and relatedness between individuals were investigated by genotypic data using twelve microsatellite loci, and sex identification was also determined based on sequence variation of the zinc finger protein gene on sex chromosomes. Our results showed that at least seven otter individuals were identified and the kinship relationships of seven individual pairs were determined. It was concluded that otters distributed widely in Daegu City have moderate levels of genetic diversity, and close monitoring of the small-sized otter population is necessary to assist successful settlement of the otters in the area.