한국산 가시연꽃(Euryale ferox Salisb.)집단의 엽록체 유전자 변이분석 Analysis of the plastid genome genetic variation of Euryale ferox Salisb. (Nymphaeaceae) populations in South Korea원문보기
본 연구에서는 환경부 멸종위기동식물Ⅱ급으로 지정되어 있는 가시연꽃(Euryale ferox Salisb.)의 유전적 다양성을 조사하기 위해, 2008년 4월부터 2009년 10월까지 37개체군 559개의 가시연꽃 DNA 시료를 확보하여 이들에 대한 엽록체 유전체의 유전적 다양성을 조사하였다. 선행연구로서 22개체군 22 samples에 대해 엽록체 trnL intron, trnL-F ...
본 연구에서는 환경부 멸종위기동식물Ⅱ급으로 지정되어 있는 가시연꽃(Euryale ferox Salisb.)의 유전적 다양성을 조사하기 위해, 2008년 4월부터 2009년 10월까지 37개체군 559개의 가시연꽃 DNA 시료를 확보하여 이들에 대한 엽록체 유전체의 유전적 다양성을 조사하였다. 선행연구로서 22개체군 22 samples에 대해 엽록체 trnL intron, trnL-F IGS, psbA-trnH IGS, atpF-atpH IGS, psbK-psbI IGS, rpoB gene, rpoC1 gene 등 7개 구간의 엽록체 유전자 marker에 대해 PCR 증폭과 sequencing reaction을 통해 염기서열변이를 조사하였으며, 그 결과 7개 구간 중 psbA-trnH IGS 구간 및 psbK-psbI IGS 구간 등 2개 구간에서만 변이가 나타났다. psbA-trnH IGS 구간에서는 16 bp 길이의 stem과 4 bp 길이의 loop으로 된 stem-and-loop 구조 염기서열이 발견되었으며, loop 구간에서 TCTT//AAGA inversion 변이가 있는 것으로 나타났다. psbK-psbI IGS 구간에서는 A9/A10반복과 A/G 염기치환이 관찰되었다. 이에 따라, 본 연구에서는 37개체군 531개의 samples에 대한 psbA-trnH IGS 구간의 PCR 증폭과 sequencing reaction을 수행하였으며, 유전적 다양성을 조사하였다. 그 결과, 37개의 개체군 531 samples에서 TCTT type은 406개(76%), AAGA type은 125개(24%)로 나타났으며, 1개 개체군을 제외하고는 동일 개체군에서는 모두 동일한 유형의 inversion 변이를 갖는 것으로 나타났다. 개체군별로 TCTT type은 29개체군(80%)에서, AAGA type은 7개체군(19%)에서 각각 나타났으며, inversion 유형의 분포에는 뚜렷한 지리적 연관이 없는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때, 한국에 분포하는 가시연꽃에는 최소 2계열의 모계가 존재하는 것으로 추정되며, 동일 집단에서는 극심한 자가수분으로 인해 동일 유형의 유전체형이 우 점 하는 것으로 추정된다. 본 연구에서 조사된 엽록체의 유전적 변이 정보는 멸종위기종인 가시연꽃의 보존 및 복원에 대한 기초자료로 유용하게 사용될 것이다.
본 연구에서는 환경부 멸종위기동식물Ⅱ급으로 지정되어 있는 가시연꽃(Euryale ferox Salisb.)의 유전적 다양성을 조사하기 위해, 2008년 4월부터 2009년 10월까지 37개체군 559개의 가시연꽃 DNA 시료를 확보하여 이들에 대한 엽록체 유전체의 유전적 다양성을 조사하였다. 선행연구로서 22개체군 22 samples에 대해 엽록체 trnL intron, trnL-F IGS, psbA-trnH IGS, atpF-atpH IGS, psbK-psbI IGS, rpoB gene, rpoC1 gene 등 7개 구간의 엽록체 유전자 marker에 대해 PCR 증폭과 sequencing reaction을 통해 염기서열 변이를 조사하였으며, 그 결과 7개 구간 중 psbA-trnH IGS 구간 및 psbK-psbI IGS 구간 등 2개 구간에서만 변이가 나타났다. psbA-trnH IGS 구간에서는 16 bp 길이의 stem과 4 bp 길이의 loop으로 된 stem-and-loop 구조 염기서열이 발견되었으며, loop 구간에서 TCTT//AAGA inversion 변이가 있는 것으로 나타났다. psbK-psbI IGS 구간에서는 A9/A10반복과 A/G 염기치환이 관찰되었다. 이에 따라, 본 연구에서는 37개체군 531개의 samples에 대한 psbA-trnH IGS 구간의 PCR 증폭과 sequencing reaction을 수행하였으며, 유전적 다양성을 조사하였다. 그 결과, 37개의 개체군 531 samples에서 TCTT type은 406개(76%), AAGA type은 125개(24%)로 나타났으며, 1개 개체군을 제외하고는 동일 개체군에서는 모두 동일한 유형의 inversion 변이를 갖는 것으로 나타났다. 개체군별로 TCTT type은 29개체군(80%)에서, AAGA type은 7개체군(19%)에서 각각 나타났으며, inversion 유형의 분포에는 뚜렷한 지리적 연관이 없는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때, 한국에 분포하는 가시연꽃에는 최소 2계열의 모계가 존재하는 것으로 추정되며, 동일 집단에서는 극심한 자가수분으로 인해 동일 유형의 유전체형이 우 점 하는 것으로 추정된다. 본 연구에서 조사된 엽록체의 유전적 변이 정보는 멸종위기종인 가시연꽃의 보존 및 복원에 대한 기초자료로 유용하게 사용될 것이다.
Euryale ferox was designated as an endangered species group II by Ministry of Environment, Republic of Korea, because it is vulnerable to habitat loss and human intervention. To study the genetic variation of the E. ferox populations in South Korea, we have collected 559 individuals of 37 population...
Euryale ferox was designated as an endangered species group II by Ministry of Environment, Republic of Korea, because it is vulnerable to habitat loss and human intervention. To study the genetic variation of the E. ferox populations in South Korea, we have collected 559 individuals of 37 populations and their plastid genome genetic variation was studied. As a pilot study, sequence variation of the seven marker regions of the plastid genome, such as trnL intron, trnL-F IGS, psbA-trnH IGS, atpF-atpH IGS, psbK-psbI IGS, rpoB gene, and rpoC1 gene, were studied for 22 representatives from 22 populations. DNA sequences of the seven regions were amplified by PCR and sequenced. While five out of seven regions showed no variation, psbA-trnH IGS and psbK-psbI IGS region showed variation. 16 bp long stem region and four bp long loop structure was detected from the psbA-trnH IGS region, with TCTT or AAGA inversion variation in the loop region. A9/A10 repeat and A/G substitution were detected from the psbK-psbI IGS region. Thus we examined the TCTT//AAGA inversion variation of all the E. ferox samples obtained. As a result, 406 TCTT type (76%) and 125 AAGA type (24%) were observed. Except for one population where both the TCTT and AAGA inversion types were present, all the other populations are consisted of only one inversion type. TCTT type were observed from 29 populations (80%), while AAGA from 7 populations (19%). These results suggest that there are at least two maternal lineages in Korean E. ferox populations and self-pollination may have caused dominance of one sequence type per population. This information will be helpful in conserving and restoring E. ferox populations in Korea.
Euryale ferox was designated as an endangered species group II by Ministry of Environment, Republic of Korea, because it is vulnerable to habitat loss and human intervention. To study the genetic variation of the E. ferox populations in South Korea, we have collected 559 individuals of 37 populations and their plastid genome genetic variation was studied. As a pilot study, sequence variation of the seven marker regions of the plastid genome, such as trnL intron, trnL-F IGS, psbA-trnH IGS, atpF-atpH IGS, psbK-psbI IGS, rpoB gene, and rpoC1 gene, were studied for 22 representatives from 22 populations. DNA sequences of the seven regions were amplified by PCR and sequenced. While five out of seven regions showed no variation, psbA-trnH IGS and psbK-psbI IGS region showed variation. 16 bp long stem region and four bp long loop structure was detected from the psbA-trnH IGS region, with TCTT or AAGA inversion variation in the loop region. A9/A10 repeat and A/G substitution were detected from the psbK-psbI IGS region. Thus we examined the TCTT//AAGA inversion variation of all the E. ferox samples obtained. As a result, 406 TCTT type (76%) and 125 AAGA type (24%) were observed. Except for one population where both the TCTT and AAGA inversion types were present, all the other populations are consisted of only one inversion type. TCTT type were observed from 29 populations (80%), while AAGA from 7 populations (19%). These results suggest that there are at least two maternal lineages in Korean E. ferox populations and self-pollination may have caused dominance of one sequence type per population. This information will be helpful in conserving and restoring E. ferox populations in Korea.
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