A Molecular Systematics of Korean Zacco Species Inferred from Mitochondrial Cytochrome b Gene Sequence

한국산 피라미속(Zacco) 어류의 미토콘드리아 cytochrome b gene 분석을 통한 분자계통

  • Oh, Min-Ki (Faculty of Biological Science and Institute for Biodiversity Research, College of Natural Sciences, Chonbuk National University) ;
  • Park, Jong-Young (Faculty of Biological Science and Institute for Biodiversity Research, College of Natural Sciences, Chonbuk National University)
  • 오민기 (전북대학교 자연과학대학 생물과학부.생물다양성연구소) ;
  • 박종영 (전북대학교 자연과학대학 생물과학부.생물다양성연구소)
  • Received : 2009.11.17
  • Accepted : 2009.12.22
  • Published : 2009.12.31

Abstract

A molecular phylogenetic relationship inferred from mitochondrial cytochrome b gene sequence was developed based on analysis of Zacco species distributed in Korea as well as China, Japan and Taiwan. A maximum parsimony (MP) tree showed that Korean Z. temminckii and Z. koreanus formed a monophyletic clade, but the populations of Z. temminckii and Z. koreanus in the 'South Korean Subdistrict' region had genetic similarity with Japanese Z. temminckii. Korean Z. platypus had a closer relationship with Japanese members of the clade than with Chinese Z. platypus, which was more closely related to Opsariichthys uncirostris amurensis. The analysis of neighbor joining (NJ) tree may support a hypothesis that the clade of Z. platypus had genetically diverged from the common ancestor of Zacco species comprising Z. koreanus, Z. temminckii, Z. sieboldii and other species; thereafter a cladogenesis of Z. koreanus and Z. temmminckii had occurred from the ancestor of Z. sieboldii. Moreover, the Chinese Z. platypus had diverged far from the Korean Z. platypus and formed a phylogenetic relationship with O. uncirostris amurensis. Therefore, a more detailed study of the taxonomy and systematics of Zacco species in regard to their zoogeographical distributions is needed.

한국, 중국, 일본, 대만 등 동아시아에 분포하는 피라미속 (Zacco) 어류에 대한 mitochondrial cytochrome b gene의 염기서열 분석을 통해 분자계통학적 유연관계를 조사하였다. MP tree 분석 결과, 한국산 참갈겨니와 갈겨니 집단은 모두 단계통군을 형성하고 있었으나 생물분포구계의 남한아 지역에 분포하는 참갈겨니와 갈겨니 집단은 일본산 갈겨니와 유전적으로 유사하게 분석되었다. 또한 한국산 피라미 집단은 일본산 피라미와 유전적 친화성을 보였으나, 중국산 피라미는 끄리와 분자계통학적 유연관계를 형성하였다. 참갈겨니의 한강집단은 동해 중북부에 서식하는 집단과 유전적으로 유사하였고, 갈겨니의 동진강과 영산강 집단은 유전적 동일 집단, 동진강과 섬진강 집단은 유전적 유사집단으로 여겨졌다. NJ tree 분석을 통해 피라미 집단은 참갈겨니와 갈겨니 및 Z. sieboldii 집단과는 오래전에 공동조상으로부터 분화되었고, Z. sieboldii의 조상으로부터 참갈겨니와 갈겨니가 분기진화한 것으로 추정되었다. 또한 중국에 서식하는 피라미는 한국산 피라미 집단과 상당한 유전적 차이를 보였을 뿐만 아니라 끄리속 어류와 분자계통수를 형성하고 있어 추후 동물지리학적 분포 및 피라미속 어류에 대한 계통분류학적 논의가 요구된다.

Keywords

References

  1. 김근식∙윤영은∙강언종∙양상근∙방인철. 2009. 금강과 만경강에 서식하는 멸종위기 어류 감돌고기 Pseudopungtungia nigra의 AFLP에 의한 유전 다양성 및 집단구조. 한국어류학회지, 21: 76-80.
  2. 김맹진∙송춘복. 2006. 피라미속(genus Zacco) 어류의 분자계통분류학적 위치와 유전적 다형에 관한 연구. 수산관련학회공동학술대회 발표요지집, pp. 544-545.
  3. 김익수∙이금영∙양서영. 1985. 한국산 황어아과 어류의 계통분류학적 연구. 한국수산학회지, 18: 381-400.
  4. 김익수∙이완옥. 1984. 섬진강의 유로변경이 동진강 어류군집에 미치는 영향. 한국육수학회지, 17: 549-556.
  5. 김익수∙최 윤∙이충렬∙이용주∙김병직∙이지현. 2005. 한국어류대도감. 교학사, 615pp.
  6. 김진구∙박중연∙김용억. 2003. 숭어류 3종의 미토콘드리아 cytochromeb 유전자의 염기서열 변이. 한국어류학회지, 15: 232-240.
  7. 양서영∙민미숙. 1987. 갈겨니 Zacco temminckii의 진화에 관한 연구; IV. 유전적 변이, 형태비교 및 인공교잡. 한국동물학회지, 30: 417-431.
  8. 양서영∙ 민미숙. 1989a. 갈겨니 Zacco temminckii의 진화에 관한 연구; I. MDH 동위원소 2형의 지리적 분포 및 계절적 변이. 한국동물학회지, 32: 232-241.
  9. 양서영∙민미숙. 1989b. 갈겨니 Zacco temminckii의 진화에 관한 연구; IX. 피라미아과 어류의 계통진화. 한국동물학회지, 32: 393-403.
  10. 양 현. 2004. 칼납자루 Acheilognathus koreensis와 임실납자루A. somjinensis의 생태와 종분화. 전북대학교 박사학위논문, 100pp.
  11. 오민기. 2005. 한국산 갈겨니 Zacco temminckii와 참갈겨니 Z. koreanus의 mitochondrial cytochrome b gene 염기서열 분석. 전북대학교 석사학위논문, 36pp.
  12. 이혜영∙조정우∙양서영. 1986. 갈겨니 Zacco temminckii의 진화에 관한 연구; II. 갈겨니 2형의 핵형분석. 한국동물학회지, 29: 208-214.
  13. 채병수∙윤희남. 2006. 참갈겨니, Zacco koreanus (잉어과, 어강)의 혼인색의 지리적 변이와 분포. 한국어류학회지, 18: 97-106.
  14. 최기철. 1973. 휴전선 이남에서의 담수어의 지리적 분포에 관하여. 한국육수학회지, 6: 29-36.
  15. Brown, J.H. and M.V. Lomolino. 1998. Biogeography, 2nd ed. Sinauer associates, Sunderland, Massachusetts, pp. 223-323.
  16. Chen, I.S., J.H. Wu and C.H. Hsu. 2008. The taxonomy and phylogeny of Candidia (Teleostei: Cyprinidae) from Taiwan, with description of a new species and comments on a new genus. Raff. Bull. Zool. Suppl., 19: 203-214.
  17. He, S., H. Liu, Y. Chen, M. Kuwahara, T. Nakajima and Y. Zhong. 2004. Molecular phylogenetic relationships of Eastern Asian Cyprinidae (Pisces: Cypriniformes) inferred from cytochromeb sequences. Science in China Ser. C Life Sciences, 47: 130-138. https://doi.org/10.1360/03yc0034
  18. Hosoya, K., H. Ashiwa, M. Watanabe, K. Mizuguchi and T. Okazaki. 2003. Zacco sieboldii, a species distinct from Zacoo temminckii (Cyprinidae). Japanese J. Ichthyol., 50: 1-8.
  19. Jordan, D.S. and B.W. Evermann. 1902. Notes on a collection of fishes from the island of Formosa. Proceedings U.S. National Museum, 25: 315-368. https://doi.org/10.5479/si.00963801.25-1289.315
  20. Jordan, D.S. and E.C. Starks. 1905. On a collection of fishes made in Korea, by Louis Jouy, with descriptions of new species. Proceedings U.S. National Museum, Vol. 28, no. 1391: 193-212.
  21. Kim, I.S. 2009. A review of the spined loaches, Family Cobitidae (Cypriniformes) in Korea. Korean J. Ichthyol. Suppl., 21: 7-28.
  22. Kim, I.S., M.K. Oh and K. Hosoya. 2005. A new species of cyprinid fish, Zacco koreanus with redescription of Z. temminckii (Cyprinidae) from Korea. Korean J. Ichthyol., 17: 1-7.
  23. Kim, S.Y., I.S. Kim, K.Y. Jahng and M.H. Chang. 2000. Molecular phylogeny of Korean loaches inferred from mitochondrial DNA cytochrome b sequences. Korean J. Ichthyol., 12: 223-229.
  24. Kimura, M. 1980. A simple method for estimating evolutionary rate of base substitution through comparative studies of nucleotide sequences. J. Mol. Evol., 16: 111-120. https://doi.org/10.1007/BF01731581
  25. Kocher, T.D., J.A. Conroy, K.R. McKaye and J.R. Stauffer. 1993. Similar morpholgies of cichlid fish in lakes Tanganyika and Malawi are due to convergence. Mol. Phylo. and Evol., 2:158-165. https://doi.org/10.1006/mpev.1993.1016
  26. Okada, Y. 1961. Studies on the freshwater fishes of Japan. Prefectural University of Mei, Tsu, Mie Prefecture, Japan. “1959-1960”, 860pp.
  27. Perdices, A., C. Cunha and M.M. Coelho. 2004. Phylogenetic structure of Zacco platypus (Teleostei, Cyprinidae) populations on the upper and middle Chang Jiang (=Yangtze) drainage inferred from cytochrome b sequences. Mol. Phylo. Evol., 31: 192-203 https://doi.org/10.1016/j.ympev.2003.07.001
  28. Saccone, C., C.D. Giorgi, C. Gissi, G. Pesole and A. Reyes. 1999. Evolutionary genomics in Metazoa: the mitochondrial DNA as a model system. Gene, 238: 195-209 https://doi.org/10.1016/S0378-1119(99)00270-X
  29. Strickberger, M.W. 2000. Evolution (3rd ed). Jones and Bartlett Publishers, Sudbry, Massachusetts, USA. pp. 236-295.
  30. Swofford, D. 2001. PAUP* version 4.0b10 for 32-bit microsoft Windows. Sinauer Associates, Inc. Publishers, Sunderland, Massachusetts, USA.
  31. Temminck, G.J. and H. Schlegel. 1846. Pisces, in Siebold’s Fauna Japonica. Lugduni Batavorum, Leiden, pp. 207-211.
  32. Thompson, J.D., F. Plewniak and O. Poch. 1999. A comprehensive comparison of multiple sequence alignment programs. Nucleic Acids Res., 27: 2682-2690. https://doi.org/10.1093/nar/27.13.2682
  33. Uchida, K. 1939. Freshwater fishes of Tyosen. Part 1. Nematognathi and Eventognathi. Bull. Fish. Exp. Stat. Gov. Gener. Tyosen. No. 6, 458pp. (in Japanese)
  34. Wang, H.Y., C.F. Wang, S.Y. Du and S.C. Lee. 2007. New insights on molecular systematics of Opsariichthines based on cytochromeb sequencing. J. Fish Biol. Suppl. A, 71: 18-32. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2007.01515.x
  35. Wu, J.H., C.H. Hsu, L.S. Fang and I.S. Chen. 2007. The molecular phylogeography of Candidia barbata species complex (Teleostei: Cyprinidae) from Taiwan. Raff. Bull. Zool. Suppl., 14: 61-67.
  36. Yanagimoto, T., T. Kitamura and T. Kobayashi. 2004. Complete nucleotide sequence and variation of mitochondrial DNA from 10 individuals of walleye pollock, Theragra chalcogramma. Fish. Sci., 70: 885-895. https://doi.org/10.1111/j.1444-2906.2004.00883.x
  37. Zheng, C.Y. 1989. Fishes of the Zhujiang River. Science Press, Beijing, 438pp. (in Chinese)