• 제목/요약/키워드: Genetic Approach

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2n性 單爲생殖 이용에 의한 固定 $F_1$種子 생산과 그 展望 (Prospect on the Fixation of $F_1$ Hybrid Seed by Means of 2n Apomixis)

  • 한창열;한지학
    • 식물조직배양학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.239-256
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    • 1997
  • Plants belonging to the category of 2n apomixis or agamospermy form embryos and seeds without the processes of normal meiosis and syngamy. Seeds produced in this way have identical genotype of their maternal parent. Three different types of agamospermy are recognized: diplospory, apospory, and adventitious (adventive) embryony. $F_1$ hybrid cultivars cannot be used as seed sources in the next ($F_2$) generation because this generation would be extremely variable as a result of genetic segregation. Hybrid vigor is also reduced in the $F_2$ generation. Therefore, parental stocks for hybrid seed production need to be maintained and cross must be continuously repeated. Agamospermic 2n apomixis would make it possible to fix the genotype of a superior variety so that clonal seeds faithfully representing that genotype could be continuously and cheaply produced independent of pollination. That is, $F_1$ hybrid seeds could be produced for many generations without loss of vigor or genotype alteration. Production of apomictic $F_1$ hybrid seed would be simplified because line isolation would not be necessary to produce seed or to maintain parental lines, and the use of male-sterile lines could be avoided. Overall, apomixis would enable a significant reduction in hybrid seed production costs. Additionally, the production of clonal seed is not only important for seed propagated crops, but also for the propagation of heterozygous fruit trees and timbers. Clonal seed would help avoid costly and time-consuming vegetative propagating methods that are currently used to ensure the large-scale production of these plants. Apomixis is scattered throughout the plant kingdom, but few important agricultural crops possess this trait Therefore, most research to date has centered on introgressing the trait of apomixis into agricultural crops such as wheat, maize, and some forage grasses from wild distant relatives by traditional cross breeding. The classical breeding approach, however is slow and often impeded by many breeding barriers. These problems could be surmounted by taking mutagenesis or molecular approach. Arabidopsis thaliana is a tiny sexually reproducing plant and is convenient in constructing and screening in molecular researches. Male-sterile mutants of Arabidopsis are particularly suitable genetic background for mutagenesis and screening for apomictic mutants. Molecular approaches towards isolating the genes controlling the apomictic process are feasible. Direct isolation of genes conferring apomixis development would greatly facilitate the transfer of this trait to wide variety of crops. Such studies are now in progress.

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Evaluation of the taxonomic rank of the terrestrial orchid Cephalanthera subaphylla based on allozymes

  • CHUNG, Mi Yoon;SON, Sungwon;CHUNG, Jae Min;LOPEZ-PUJOL, Jordi;YUKAWA, Tomohisa;CHUNG, Myong Gi
    • 식물분류학회지
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    • 제49권2호
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    • pp.118-126
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    • 2019
  • The taxonomic rank of the tiny-leaved terrestrial orchid Cephalanthera subaphylla Miyabe & $Kud{\hat{o}}$ has been somewhat controversial, as it has been treated as a species or as an infraspecific taxon, under C. erecta (Thunb.) Blume [C. erecta var. subaphylla (Miyabe & $Kud{\hat{o}}$) Ohwi and C. erecta f. subaphylla (Miyabe & $Kud{\hat{o}}$) M. Hiro]. Allozyme markers, traditionally employed for delimiting species boundaries, are used here to gain information for determining the taxonomic status of C. subaphylla. To do this, we sampled three populations of five taxa (a total of 15 populations) of Cephalanthera native to the Korean Peninsula [C. erecta, C. falcata (Thunb.) Blume, C. longibracteata Blume, C. longifolia (L.) Fritsch, and C. subaphylla]. Among 20 putative loci resolved, three were monomorphic (Dia-2, Pgi-1, and Tpi-1) across the five species. Apart from C. longibracteata, there was no allozyme variation within the remaining four species. Of the 51 alleles harbored by these 17 polymorphic loci, each of the 27 alleles at 14 loci was unique to a single species. Accordingly, we found low average values of Nei's genetic identities (I) between ten species pairs (from I = 0.250 for C. erecta versus C. longifolia to I = 0.603 for C. falcata vs. C. longibracteata), with C. subaphylla being genetically clearly differentiated from the other species (from I = 0.349 for C. subaphylla vs. C. longifolia to 0.400 for C. subaphylla vs. C. falcata). These results clearly indicate that C. subaphylla is not genetically related to any of the other taxa of Cephalanthera that are native to the Korean Peninsula, including C. erecta. In a principal coordinate analysis (PCoA), C. subaphylla was positioned distant not only from C. falcata, C. longibracteata, and C. longifolia, but also from C. erecta. Finally, K = 5 was the best clustering scheme using a Bayesian approach, with five clusters precisely corresponding to the five taxa. Thus, our allozyme results strongly suggest that C. subaphylla merits the rank of species.

A hybrid algorithm for the synthesis of computer-generated holograms

  • Nguyen The Anh;An Jun Won;Choe Jae Gwang;Kim Nam
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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    • pp.60-61
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    • 2003
  • A new approach to reduce the computation time of genetic algorithm (GA) for making binary phase holograms is described. Synthesized holograms having diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are proven in computer simulation and experimentally demonstrated. Recently, computer-generated holograms (CGHs) having high diffraction efficiency and flexibility of design have been widely developed in many applications such as optical information processing, optical computing, optical interconnection, etc. Among proposed optimization methods, GA has become popular due to its capability of reaching nearly global. However, there exits a drawback to consider when we use the genetic algorithm. It is the large amount of computation time to construct desired holograms. One of the major reasons that the GA' s operation may be time intensive results from the expense of computing the cost function that must Fourier transform the parameters encoded on the hologram into the fitness value. In trying to remedy this drawback, Artificial Neural Network (ANN) has been put forward, allowing CGHs to be created easily and quickly (1), but the quality of reconstructed images is not high enough to use in applications of high preciseness. For that, we are in attempt to find a new approach of combiningthe good properties and performance of both the GA and ANN to make CGHs of high diffraction efficiency in a short time. The optimization of CGH using the genetic algorithm is merely a process of iteration, including selection, crossover, and mutation operators [2]. It is worth noting that the evaluation of the cost function with the aim of selecting better holograms plays an important role in the implementation of the GA. However, this evaluation process wastes much time for Fourier transforming the encoded parameters on the hologram into the value to be solved. Depending on the speed of computer, this process can even last up to ten minutes. It will be more effective if instead of merely generating random holograms in the initial process, a set of approximately desired holograms is employed. By doing so, the initial population will contain less trial holograms equivalent to the reduction of the computation time of GA's. Accordingly, a hybrid algorithm that utilizes a trained neural network to initiate the GA's procedure is proposed. Consequently, the initial population contains less random holograms and is compensated by approximately desired holograms. Figure 1 is the flowchart of the hybrid algorithm in comparison with the classical GA. The procedure of synthesizing a hologram on computer is divided into two steps. First the simulation of holograms based on ANN method [1] to acquire approximately desired holograms is carried. With a teaching data set of 9 characters obtained from the classical GA, the number of layer is 3, the number of hidden node is 100, learning rate is 0.3, and momentum is 0.5, the artificial neural network trained enables us to attain the approximately desired holograms, which are fairly good agreement with what we suggested in the theory. The second step, effect of several parameters on the operation of the hybrid algorithm is investigated. In principle, the operation of the hybrid algorithm and GA are the same except the modification of the initial step. Hence, the verified results in Ref [2] of the parameters such as the probability of crossover and mutation, the tournament size, and the crossover block size are remained unchanged, beside of the reduced population size. The reconstructed image of 76.4% diffraction efficiency and 5.4% uniformity is achieved when the population size is 30, the iteration number is 2000, the probability of crossover is 0.75, and the probability of mutation is 0.001. A comparison between the hybrid algorithm and GA in term of diffraction efficiency and computation time is also evaluated as shown in Fig. 2. With a 66.7% reduction in computation time and a 2% increase in diffraction efficiency compared to the GA method, the hybrid algorithm demonstrates its efficient performance. In the optical experiment, the phase holograms were displayed on a programmable phase modulator (model XGA). Figures 3 are pictures of diffracted patterns of the letter "0" from the holograms generated using the hybrid algorithm. Diffraction efficiency of 75.8% and uniformity of 5.8% are measured. We see that the simulation and experiment results are fairly good agreement with each other. In this paper, Genetic Algorithm and Neural Network have been successfully combined in designing CGHs. This method gives a significant reduction in computation time compared to the GA method while still allowing holograms of high diffraction efficiency and uniformity to be achieved. This work was supported by No.mOl-2001-000-00324-0 (2002)) from the Korea Science & Engineering Foundation.

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캘러스 유도에 의한 수박 형질전환 (Genetic Transformation of Watermelon (Citrullus vulgaris Schard.) by Callus Induction)

  • 권정희;박상미;임미영;신윤섭;한지학
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제34권1호
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    • pp.37-45
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    • 2007
  • 수박은 형질전환이 매우 어렵고 직접적인 신초 유도방법으로는 안정된 형질전환을 기대할 수 없어서, 다른 여러 작물에서 높은 효율을 보였던 캘러스 유래 신초 유도 방법을 도입하고자 하였다. 수박의 최적 캘러스 유도조건은 자엽 절편체의 경우 2.0 mg/L zeatin과 0.1 mg/L IAA이었으며 뿌리 절편체의 경우 2.0 mg/L BA와 0.1 mg/L 2,4-D이었다. NptII 유전자의 선발 항생제는 kanamycin보다는 paromomycin 빠르고 효과적이었으며, 수박의 절편체에 Agrobacterium을 접종 한 후 paromomycin을 125 mg/L 첨가한 배지에서 선발하였다. pmGFP5-ER vector로 형질전환한 후 캘러스 상태에서 형광현미경을 통해 GFP 유전자의 도입을 확인하였으며, 딱딱한 초록색의 캘러스에서 강한 GFP 발현을 관찰하였고, 자엽유래 캘러스의 경우 WM8에서 9.0%, 뿌리유래 캘러스의 경우 WM6에서 8.3%의 가장 높은 GFP 발현 효율을 보였다. GFP 유전자 도입과 같은 방법으로 WMV-CP 유전자가 있는 pWMV2300 vector로 형질전환한 후 캘러스 상태에서 PCR 및 Southern blot 분석을 한 결과, 두 점의 캘러스에서 WMV-CP 유전자가 도입되었음을 확인하였다. 본 연구를 통하여 확립된 수박의 캘러스 유도 시스템은 안정된 수박 형질전환 방법에 기초 자료로서 이용될 것이다.

Genetic correlations between behavioural responses and performance traits in laying hens

  • Rozempolska-Rucinska, Iwona;Zieba, Grzegorz;Kibala, Lucyna;Prochniak, Tomasz;Lukaszewicz, Marek
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제30권12호
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    • pp.1674-1678
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    • 2017
  • Objective: The aim of the study was to evaluate genetic correlations between the behavioural profile and performance in laying hens as an indirect answer to the question whether the observed behavioural responses are associated with increased levels of stress in these birds. Methods: The assessment of birds' temperament was carried out using the novel objects test. The behavioural test was conducted in two successive generations comprising 9,483 Rhode Island White (RIW) birds (approx. 4,700 individuals per generation) and 4,326 Rhode Island Red (RIR) birds (approx. 2,100 individuals per generation). Based on the recorded responses, the birds were divided into two groups: a fearful profile (1,418 RIW hens and 580 RIR hens) and a brave/curious profile (8,065 RIW hens and 3,746 RIR hens). The birds were subjected to standard assessment of their performance traits, including SM, age at sexual maturity; ST, shell thickness; SG, egg specific gravity; EW, mean egg weight; IP, initial egg production; and HC, number of hatched chicks. The pedigree was three generations deep (including two behaviourrecorded generations). Estimation of the (co)variance components was performed with the Gibbs sampling method, which accounts for the discrete character of the behavioural profile denotation. Results: The analyses revealed negative correlations between the performance traits of the laying hens and the behavioural profile defined as fearful. In the group of fearful RIW birds, delayed sexual maturation (0.22) as well as a decrease in the initial egg production (-0.30), egg weight (-0.54), egg specific gravity (-0.331), shell thickness (-0.11), and the number of hatched chicks (-0.24) could be expected. These correlations were less pronounced in the RIR breed, in which the fearful birds exhibited a decline in hatchability (-0.37), egg specific gravity (-0.11), and the number of hatched chicks (-0.18). There were no correlations in the case of the other traits or they were positive but exhibited a substantial standard error, as for the egg weight. Conclusion: To sum up the results obtained, it can be noted that behavioural responses indicating fearfulness, i.e. escape, avoidance, and approach-avoidance may reflect negative emotions experienced by birds. The negative correlations with performance in the group of fearful hens may indirectly indicate a high level of stress in these birds, especially in the white-feathered birds, where stronger performance-fearfulness correlations were found. Fearful birds should be eliminated from breeding by inclusion of the behavioural profile in the selection criterion in the case of laying hens.

5-fluorouracil과 curcumin의 복합투여에 의한 자궁암세포의 성장억제와 p53유전자 발현의 상승 효과 (Synergistic Effects of 5-Fluorouracil (FU) and Curcumin on Human Cervical Cancer Cells)

  • 안성호;김동희;강정훈;이명선
    • Applied Microscopy
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    • 제40권4호
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    • pp.229-235
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    • 2010
  • 암은 전 세계적으로 사망률이 높은 질병으로 현재 자궁암 치료는 cisplatin, 5-fluorouracil (5FU) 등의 항암화학요법과 방사선 요법 등을 복합적으로 병행하고 있다. 최근 항암효과를 가지고 있는 자연식품의 섭취에 관심이 커지면서 커리의 주성분인 curcumin (CMN), 녹차의 주성분인 카테킨, 토마토의 주성분인 리코펜 등의 약리효과에 대한 연구가 활성화되고 있다. CMN은 동물실험 결과 항염증의 활성이 있고, 피부, 대장, 유방, 전립선 등에서 암으로의 진행을 억제한다는 보고가 있으나 인체 자궁암에서는 그 효과가 밝혀져 있지않다. 본 연구는 항암제 5FU와 CMN이 인체 자궁암세포 HeLa에 미치는 영향을 apoptosis의 유도로 평가하고, p53유전자 발현율과의 상관관계로 확인하고자 시행하였다. CMN은 HeLa 세포의 성장을 억제하였으며, 5FU로 유도된 apoptosis의 발생률과 p53유전자의 발현률을 현저하게 증가시키는 것으로 나타났다(p<0.05). 이러한 연구결과는 CMN이 자궁암 치료제의 가능성이 있으며, 또한 5FU와 복합적으로 사용하면 항암제를 단독으로 투여하는 경우보다 자궁암 치료에 보다 효과적임을 강력히 시사하는 것이다.

추계학적 선형화 방법 및 다목적 유전자 알고리즘을 이용한 지진하중을 받는 인접 구조물에 대한 비선형 감쇠시스템의 최적 설계 (Optimal design of nonlinear damping system for seismically-excited adjacent structures using multi-objective genetic algorithm integrated with stochastic linearization method)

  • 옥승용;송준호;고현무;박관순
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제11권6호
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    • pp.1-14
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    • 2007
  • 인접 구조물의 지진응답 제어를 위한 비선형 감쇠시스템의 최적 설계 방법에 관하여 연구하였다. 최적 설계를 위한 목적 함수로는 구조물의 응답과 감쇠기의 총 사용량을 고려하였으며, 상충하는 두 목적함수를 합리적인 수준에서 동시에 최소화하는 해를 구하기 위하여 유전자 알고리즘에 기반한 다목적 최적화 방법을 도입하였다. 또한, 최적화 과정에서 요구되는 비선형 시간이력해석을 수행하지 않고도, 비선형 이력감쇠기로 연결된 구조물의 지진응답을 효율적으로 평가하기 위하여 추계학적 선형화 방법을 접목하였다. 제시하는 방법의 효율성을 검증하기 위한 수치 예로서 20층과 10층의 인접 빌딩을 고려하였으며, 두 빌딩을 연결하는 비선형 감쇠시스템으로는 입력전압의 크기에 따라 변화하는 감쇠성능을 보이는 MR 감쇠기를 도입하였다. 제시하는 방법을 통하여 MR 감쇠기의 각 층별 최적 개수 및 감쇠용량을 결정할 수 있었으며, 이는 일반적인 균등분포 시스템에 비해 유사한 제어성능을 보이면서도 훨씬 경제적이었다. 또한, 인접구조물간 충돌에 대하여도 확률적으로 안정적인 거동을 보임을 검증하였으며, 제시하는 방법이 준능동 제어시스템의 최적 배치를 결정하기 위한 설계문제에도 적용할 수 있음을 보였다.

유전 알고리즘 - 서포트 벡터 회귀를 활용한 공동주택 공사비 예측에 관한 연구 (A Study on Estimating Construction Cost of Apartment Housing Projects Using Genetic Algorithm-Support Vector Regression)

  • 남군;최재웅;최혜미;김주형
    • 한국건설관리학회논문집
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    • 제15권4호
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    • pp.68-76
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    • 2014
  • 건축 프로젝트에서 초기단계에서의 정확한 공사비 예측은 성공적인 프로젝트의 중요한 요소이다. 기존의 연구에서 공사비를 예측하기 위한 방법으로 통계학적인 방법이 활용되었다. 통계학적 방법 중 서포트 벡터 회기분석은 비용예측 분야에서 뛰어난 일반화 능력으로 많은 주목을 받고 있다. 하지만 서포트 회귀분석은 조정해야 할 파라미터가 단순함에도 불구하고 최적의 파라미터를 결정하는 방법은 시행착오적인 방법을 적용해야 하는 문제점이 있었다. 따라서 최적의 파라미터를 보다 효율적으로 결정하기 위해 본 연구에서는 유전 알고리즘을 적용하고, 이를 통해 서포트 벡터 회귀를 효율적으로 활용한 공사비 예측이 가능 할 것이다. 본 연구의 목적은 유전 알고리즘과 서포트 벡터 회귀를 활용하여 공동주택의 프로젝트 초기 기획단계의 공사비 예측모델을 구축하는 것이다. 유전 알고리즘을 통해 최적의 파라미터를 찾아내고, 이를 서포트 벡터 회귀모델에 적용시켜 공사비를 예측하였다.

유전자 알고리즘에 기반한 자연언어 문장의 정량적 질 평가 방법 (A Quantative Evaluation Method of the Quality of Natural Language Sentences based on Genetic Algorithm)

  • 양승현;김영섬
    • 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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    • 제26권11호
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    • pp.1372-1380
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    • 1999
  • 본 논문에서는 자연언어 문장의 객관적 정량적인 질 측정 방법의 구축에 대해 설명하고, 이를 문장 퇴고 시스템의 사례에 적용해 본다. 문장의 질을 평가한다는 것은 본질적으로 주관적이고 정량화가 어려운 작업이기 때문에, 이 과정에서 질의 객관적 계량화가 가능한지 여부가 가장 중요한 문제가 된다. 이 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 유전자 알고리즘을 이용한 진화적 접근 방법을 통해 객관적이고 정량적인 질의 측정 공식을 유도하는 방법론을 제시하였다. 이 논문에서 제시한 방법론의 핵심은 간단히 말해서 사람이 행하는 정성적인 판단을, 이에 가장 근접하는 정량적 측정 체계로 전환시키는 것이라고 보면 된다. 이것을 위해 정량화 문제를 문장의 단순 언어 특징들의 변화값을 이용한 최적화 문제로 환원시키고, 다시 이 최적화 문제를 유전자 알고리즘을 이용해 해결함으로써 문제를 효과적으로 해결할 수 있었다. 실험 결과를 보면, 본 논문에서 제시한 최적화 방법은 주어진 훈련용 예제와 검증용 예제 중 각각 99.84%, 99.88%를 만족시키는 해를 찾아내었으므로 정량적 질 평가 공식의 유도에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한 도출된 측정 공식을 이용해서 실제 퇴고 시스템 평가에 적용한 결과 문장 질의 측정에 매우 유용하게 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 질의 정량적 평가가 가능하다는 사실이 갖는 또 한가지 중요한 의미는 최종 사용자의 구매 의사나 개발자의 공학적 의사 결정을 위한 객관적 성능 평가 자료의 제공에 이 방법이 유용하게 사용될 수 있다는 점이다.Abstract This paper describes a method of building a quantitative measure of the quality of natural language sentences, particularly produced by document revision systems. Evaluating the quality of natural language sentences is intrinsically subjective, so what is most important as to the evaluation is whether the quality can be measured objectively. To solve such problem of objective measurability, genetic algorithm, an evolutionary learning method, is employed in this paper. The underlying standpoint of this approach is that building the quality measures is a task of constructing a formulae that produces as close results as can to the qualitative decisions made by humans. For doing this, the problem of measurability has been simply reduced to an optimization problem using the change of the values of simple linguistic parameters found in sentences, and the reduced problem has been solved effectively by the genetic algorithm. Experimental result shows that the optimization task satisfied 99.84% and 99.88% of the given objectives for training and validation samples, respectively, which means the method is quite effective in constructing the quantitative measure of the quality of natural language sentences. The actual evaluation result of a revision system shows that the measure is useful to quantize the quality of sentences. Another important contribution of this measure would be to provide an objective performance evaluation data of natural language systems on a basis of which end-users and developers can make their decision to fit their own needs.

미호강 수계 생물막의 환경유전자를 이용한 담수해파리 (Craspedacusta sowerbii Lankester, 1880) 유전자 탐색 (Detection of Freshwater Jellyfish (Craspedacusta sowerbii Lankester, 1880) by Biofilm eDNA in Miho River Watershed)

  • 김건희;조현진;김정희;양윤모;주현지;정현기
    • 생태와환경
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    • 제56권3호
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    • pp.250-258
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    • 2023
  • 담수해파리는 담수에서만 발견되는 해파리로써 다양성은 낮지만 전 세계적으로 보고 되고있다. 하지만 이들의 생태 및 발생 원인에 대해서는 정확하게 밝혀진 바가 없다. 따라서 모니터링을 통해 유생에서 폴립(polyp)단계를 통해 성장하는 담수해파리의 분포를 파악하는 것은 이들의 생태를 이해하는 데 중요하다. 본 연구는 미호강 수계 생물막(biofilm)의 환경유전자(eDNA)를 이용하여 담수해파리의 COI 유전자를 탐색하고 환경유전자를 이용한 담수해파리 탐색 가능성을 확인하고자 하였다. 미호강 수계 내 12개 지점 중 8개 지점에서 담수해파리 유전자가 확인되었으며, 대부분 상류에 저수지가 위치한 특성을 보였다. 이들 유전자는 대표적인 담수해파리로 알려진 소워비꽃모자해파리(Craspedacusta sowerbii)의 유전자로 확인되었으며 미호강 조사 지점에서 발견된 C. sowerbii는 이탈리아에서 발견된 종과 같은 계통이었다. 결과적으로 생물막의 환경유전자를 이용한 담수해파리 유전자 탐색방법은 담수해파리 출현 가능성이 높은 지역을 선택적으로 빠르게 선별(screening)할 수 있으며 이는 국내 담수해파리의 분포와 발생기작을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.