톡토기강의 물톡토기목에 속하는 보라톡토기과(Hypogastruridae)는 전 세계적으로 40속 660종이 알려져 있으며, 국내에서는 남·북한을 포함하여 6속 27종이 기록되어 있다. 본 연구의 목적은 9신종을 포함하여 한국산 Hypogastruridae 6속 36종의 외부 형태형질을 이용한 유연관계를 밝히는데 있으며, 그 중 3속 11종의 ITS1, 5.8S, ITS2 rDNA의 염기서열을 분석하여 계통진화 관계를 밝히는데 있다. 따라서 본 연구에서는 한국산 Hypogastruridae 6속 36종에 대하여 서식처 유형과 생태학적 특성을 조사하였으며, 검색표를 작성하고 51개의 외부 형태형질을 이용한 분석을 수행하였다. 그리고 Hypogastruridae 3속 11종에 대한 45개의 외부 형태형질을 이용한 분석뿐만 아니라 nuclear ribosomal DNA의 ITS1, 5.8S, ITS2 구간의 염기서열에 의한 계통분석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 한국산 Hypogastruridae 6속은 전 세계에서 기록된 Hypogastruridae 총 40속의 15.0% 수준이며, Ceratophysella속이 17종으로 가장 많은 종 수를 보였다. 또한 전체 36종 중 30종(83.3%)이 토양환경에서 살고 있었으며, 일부의 종은 담수와 조간대 지역에서도 서식하는데, 이들 중 해안가 ...
톡토기강의 물톡토기목에 속하는 보라톡토기과(Hypogastruridae)는 전 세계적으로 40속 660종이 알려져 있으며, 국내에서는 남·북한을 포함하여 6속 27종이 기록되어 있다. 본 연구의 목적은 9신종을 포함하여 한국산 Hypogastruridae 6속 36종의 외부 형태형질을 이용한 유연관계를 밝히는데 있으며, 그 중 3속 11종의 ITS1, 5.8S, ITS2 rDNA의 염기서열을 분석하여 계통진화 관계를 밝히는데 있다. 따라서 본 연구에서는 한국산 Hypogastruridae 6속 36종에 대하여 서식처 유형과 생태학적 특성을 조사하였으며, 검색표를 작성하고 51개의 외부 형태형질을 이용한 분석을 수행하였다. 그리고 Hypogastruridae 3속 11종에 대한 45개의 외부 형태형질을 이용한 분석뿐만 아니라 nuclear ribosomal DNA의 ITS1, 5.8S, ITS2 구간의 염기서열에 의한 계통분석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 한국산 Hypogastruridae 6속은 전 세계에서 기록된 Hypogastruridae 총 40속의 15.0% 수준이며, Ceratophysella속이 17종으로 가장 많은 종 수를 보였다. 또한 전체 36종 중 30종(83.3%)이 토양환경에서 살고 있었으며, 일부의 종은 담수와 조간대 지역에서도 서식하는데, 이들 중 해안가 사구에서 서식하는 호염성종은 모두 6종이다. Hypogastruridae 36종 중 현재까지 한국에서만 출현한 한국 고유종은 24종으로 고유도가 69.4%인 반면 범세계적 분포를 보이는 톡토기는 8종이다. 한국산 Hypogastruridae 6속 36종과 Onychiuridae(outgroup) 1종에 대한 MP 분석결과에서 Hypogastruridae의 Choreutinula속이 외군으로 유집되어 Hypogastruridae는 단계통군을 형성하지 못하였다. Ceratophysella속의 C. sp. 5와 C. sp. 8의 경우 여러 가지 외부 형태형질에서 Ceratophysella속의 종들과 차이가 있지만 eversible sac(소낭)이 있다는 점, 촉각후기의 anterior lobe가 신장 되었다는 점, 그리고 항문가시가 크다는 점에 의하여 다른 속의 종들과 유집되지 않고 Ceratophysella속 내에 유집되었다. 이것으로 보아 Hypogastruridae 내에서 eversible sac의 유무, 촉각후기의 모양, 그리고 항문가시의 상대적인 크기 등은 속을 식별하는 대표적인 형질임을 알 수 있었다. Hypogastruridae 3속 11종과 Onychiuridae(outgroup) 1종에 대한 외부 형태형질을 이용한 MP 분석 결과에서 Xenylla속의 X. sp. 1은 단안의 수가 감소되었으며, 촉각후기와 아랫발톱이 없는 특징에 의하여 Ceratophysella속, Hypogastrura속과 유집하지 못하여 Hypogastruridae는 단계통군을 형성하지 못하였다. 그러나 ITS1, 5.8S, ITS2 구간의 rDNA 염기서열에 의한 계통분석 결과에서는 단계통군을 형성하였다. 그리고 Ceratophysella속의 C. sp. 3와 C. sp. 4는 서식환경이 다르며, 형태적으로 약간의 차이가 있지만 분자유전학적인 분석 결과에서는 거의 차이가 나타나지 않았다. 위의 두 종에 대하여 nuclear rDNA에 의한 염기서열 자료뿐만 아니라 mtDNA 등을 이용한 여러 가지 분자유전학적인 방법에 의한 분석결과를 종합한 추가연구가 이루어져야 할 것이다. 또한 ITS1, 5.8S, ITS2 구간의 rDNA 염기서열 자료에 의해 Ceratophysella속에서 배 네 번째 마디(Abd. Ⅳ)의 p1 seta 와 p2 seta의 길이에 의한 모서식이 속내의 종 그룹을 구분하는 유용한 형질이라는 결론을 얻을 수 있었다. 그러나 보다 명확한 결론을 내리기 위해서는 향후 Hypogastruridae의 보다 많은 종을 대상으로 형태분류와 함께 더 많은 분자유전학적 연구가 이루어져야 할 것이다.
톡토기강의 물톡토기목에 속하는 보라톡토기과(Hypogastruridae)는 전 세계적으로 40속 660종이 알려져 있으며, 국내에서는 남·북한을 포함하여 6속 27종이 기록되어 있다. 본 연구의 목적은 9신종을 포함하여 한국산 Hypogastruridae 6속 36종의 외부 형태형질을 이용한 유연관계를 밝히는데 있으며, 그 중 3속 11종의 ITS1, 5.8S, ITS2 rDNA의 염기서열을 분석하여 계통진화 관계를 밝히는데 있다. 따라서 본 연구에서는 한국산 Hypogastruridae 6속 36종에 대하여 서식처 유형과 생태학적 특성을 조사하였으며, 검색표를 작성하고 51개의 외부 형태형질을 이용한 분석을 수행하였다. 그리고 Hypogastruridae 3속 11종에 대한 45개의 외부 형태형질을 이용한 분석뿐만 아니라 nuclear ribosomal DNA의 ITS1, 5.8S, ITS2 구간의 염기서열에 의한 계통분석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 한국산 Hypogastruridae 6속은 전 세계에서 기록된 Hypogastruridae 총 40속의 15.0% 수준이며, Ceratophysella속이 17종으로 가장 많은 종 수를 보였다. 또한 전체 36종 중 30종(83.3%)이 토양환경에서 살고 있었으며, 일부의 종은 담수와 조간대 지역에서도 서식하는데, 이들 중 해안가 사구에서 서식하는 호염성종은 모두 6종이다. Hypogastruridae 36종 중 현재까지 한국에서만 출현한 한국 고유종은 24종으로 고유도가 69.4%인 반면 범세계적 분포를 보이는 톡토기는 8종이다. 한국산 Hypogastruridae 6속 36종과 Onychiuridae(outgroup) 1종에 대한 MP 분석결과에서 Hypogastruridae의 Choreutinula속이 외군으로 유집되어 Hypogastruridae는 단계통군을 형성하지 못하였다. Ceratophysella속의 C. sp. 5와 C. sp. 8의 경우 여러 가지 외부 형태형질에서 Ceratophysella속의 종들과 차이가 있지만 eversible sac(소낭)이 있다는 점, 촉각후기의 anterior lobe가 신장 되었다는 점, 그리고 항문가시가 크다는 점에 의하여 다른 속의 종들과 유집되지 않고 Ceratophysella속 내에 유집되었다. 이것으로 보아 Hypogastruridae 내에서 eversible sac의 유무, 촉각후기의 모양, 그리고 항문가시의 상대적인 크기 등은 속을 식별하는 대표적인 형질임을 알 수 있었다. Hypogastruridae 3속 11종과 Onychiuridae(outgroup) 1종에 대한 외부 형태형질을 이용한 MP 분석 결과에서 Xenylla속의 X. sp. 1은 단안의 수가 감소되었으며, 촉각후기와 아랫발톱이 없는 특징에 의하여 Ceratophysella속, Hypogastrura속과 유집하지 못하여 Hypogastruridae는 단계통군을 형성하지 못하였다. 그러나 ITS1, 5.8S, ITS2 구간의 rDNA 염기서열에 의한 계통분석 결과에서는 단계통군을 형성하였다. 그리고 Ceratophysella속의 C. sp. 3와 C. sp. 4는 서식환경이 다르며, 형태적으로 약간의 차이가 있지만 분자유전학적인 분석 결과에서는 거의 차이가 나타나지 않았다. 위의 두 종에 대하여 nuclear rDNA에 의한 염기서열 자료뿐만 아니라 mtDNA 등을 이용한 여러 가지 분자유전학적인 방법에 의한 분석결과를 종합한 추가연구가 이루어져야 할 것이다. 또한 ITS1, 5.8S, ITS2 구간의 rDNA 염기서열 자료에 의해 Ceratophysella속에서 배 네 번째 마디(Abd. Ⅳ)의 p1 seta 와 p2 seta의 길이에 의한 모서식이 속내의 종 그룹을 구분하는 유용한 형질이라는 결론을 얻을 수 있었다. 그러나 보다 명확한 결론을 내리기 위해서는 향후 Hypogastruridae의 보다 많은 종을 대상으로 형태분류와 함께 더 많은 분자유전학적 연구가 이루어져야 할 것이다.
The family Hypogastruridae belongs to order Poduromorpha in class Collembola and approximately 660 species in about 40 genera have been known over the world. From the Korean peninsula, however, only 27 species of six genera have been recorded. It is the purpose of this study to establish systematic ...
The family Hypogastruridae belongs to order Poduromorpha in class Collembola and approximately 660 species in about 40 genera have been known over the world. From the Korean peninsula, however, only 27 species of six genera have been recorded. It is the purpose of this study to establish systematic relationship of the Korean Hypogastruridae dealing with 51 morphological characters from 36 species of six genera, and to examine some taxonomical problems by analyzing ITS1, 5.8S and ITS2 region of rDNA sequence from 11 species of three genera. Also type of habitats and ecological characteristics of 36 species of six genera in Hypogastruridae from Korea were analyzed, and keys to family, genera and species for identification were provided. The result came out as follows. The six genera of Hypogastruridae from Korea comprises 15.0 % of 40 genera of Hypogastruridae recorded all over the world, and the genus Ceratophysella has the largest number of 18 species among them. Besides, 29 out of the total 36 species (80.6%) were found to occur from edaphic environment, while some were recorded from freshwater or intertidal zone and six halophilous forms out of sand dunes. While 23 species accounting for 63.9 % of 36 species of Hypogastruridae appeared only from Korea, thus, showing high endemism, there were eight cosmopolitan species found to occur in Korea as well. In MP analysis of 36 species of six genera of Hypogastruridae from Korea and one species of Onychiuridae (outgroup), the genus Choreutinula did not group with other genera, so that the Hypogastruridae members were not revealed to constitute a monophyletic group. Ceratophysella sp. 5 and C. sp. 8, meanwhile, grouped together, not with other genera but within the genus Ceratophysella, by sharing eversible sac and enlongated anterior lobes of postantennal organ, in addition to anal spines larger than in species of other genera. These results reveal that presence or absence of eversible sac, shape of postantennal organ and relative size of anal spines in Hypogastruridae represent good taxonomical and diagnositic characters. From morphological MP analysis of 11 species of three genera of Hypogastruridae and one species of Onychiuridae (outgroup), Xenylla sp. 1 did not group with genera Ceratophysella and Hypogastrura , certainly associated with smaller number of ocelli and not having the postantennal organ and unguiculus. It may suggest, therefore, that these members could not form a monophyletic group. In analysis of molecular sequence data for the same taxa, however, it formed a monophyletic group. It was revealed also that Ceratophysella sp. 3 and C. sp. 4 differed each other in habitats and had some morphological differences, but molecular data showed that there was no difference. Additional researches are to be done by various molecular tools using mtDNA as well as sequence of nuclear rDNA on two species mentioned above. Also, it gave a strong suggestion that the length of p1 seta and p2 seta on the fourth abdominal segment in the genus Ceratophysella is useful character differentiating species of C. denticulata-group from those in C. armata-group in the genus, according to ITS1, 5.8S, ITS2 region of rDNA sequence. To draw a more valid conclusion, however, further studies involving extensive sampling of species of Hypogastruridae are to be carried out for both molecular and morphological analysis.
The family Hypogastruridae belongs to order Poduromorpha in class Collembola and approximately 660 species in about 40 genera have been known over the world. From the Korean peninsula, however, only 27 species of six genera have been recorded. It is the purpose of this study to establish systematic relationship of the Korean Hypogastruridae dealing with 51 morphological characters from 36 species of six genera, and to examine some taxonomical problems by analyzing ITS1, 5.8S and ITS2 region of rDNA sequence from 11 species of three genera. Also type of habitats and ecological characteristics of 36 species of six genera in Hypogastruridae from Korea were analyzed, and keys to family, genera and species for identification were provided. The result came out as follows. The six genera of Hypogastruridae from Korea comprises 15.0 % of 40 genera of Hypogastruridae recorded all over the world, and the genus Ceratophysella has the largest number of 18 species among them. Besides, 29 out of the total 36 species (80.6%) were found to occur from edaphic environment, while some were recorded from freshwater or intertidal zone and six halophilous forms out of sand dunes. While 23 species accounting for 63.9 % of 36 species of Hypogastruridae appeared only from Korea, thus, showing high endemism, there were eight cosmopolitan species found to occur in Korea as well. In MP analysis of 36 species of six genera of Hypogastruridae from Korea and one species of Onychiuridae (outgroup), the genus Choreutinula did not group with other genera, so that the Hypogastruridae members were not revealed to constitute a monophyletic group. Ceratophysella sp. 5 and C. sp. 8, meanwhile, grouped together, not with other genera but within the genus Ceratophysella, by sharing eversible sac and enlongated anterior lobes of postantennal organ, in addition to anal spines larger than in species of other genera. These results reveal that presence or absence of eversible sac, shape of postantennal organ and relative size of anal spines in Hypogastruridae represent good taxonomical and diagnositic characters. From morphological MP analysis of 11 species of three genera of Hypogastruridae and one species of Onychiuridae (outgroup), Xenylla sp. 1 did not group with genera Ceratophysella and Hypogastrura , certainly associated with smaller number of ocelli and not having the postantennal organ and unguiculus. It may suggest, therefore, that these members could not form a monophyletic group. In analysis of molecular sequence data for the same taxa, however, it formed a monophyletic group. It was revealed also that Ceratophysella sp. 3 and C. sp. 4 differed each other in habitats and had some morphological differences, but molecular data showed that there was no difference. Additional researches are to be done by various molecular tools using mtDNA as well as sequence of nuclear rDNA on two species mentioned above. Also, it gave a strong suggestion that the length of p1 seta and p2 seta on the fourth abdominal segment in the genus Ceratophysella is useful character differentiating species of C. denticulata-group from those in C. armata-group in the genus, according to ITS1, 5.8S, ITS2 region of rDNA sequence. To draw a more valid conclusion, however, further studies involving extensive sampling of species of Hypogastruridae are to be carried out for both molecular and morphological analysis.
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