홍어과 어류는 연골어강의 25%를 차지하는 높은 종 다양성에도 불구하고 종간 형태가 유사하여 분류체계에 혼란이 있다. 아직도 분류가 되지 않은 그룹들이 있어 계통 관계의 재확립이 필요하다. 우리나라는 5속 11종의 홍어과 어류가 서식하는 것으로 알려졌으며 형태분류연구에서 홍어과 대부분의 종들이 다계통을 형성하여 계통분류가 애매하다. 이를 보완하고자 시도된 분자계통연구에서도 의문시 되는 점이 있어본 연구는 분자데이터를 확대하여 계통도를 작성하였다. 홍어과 종·속 수준의 계통을 살피기에 좋은 미토게놈과 Ultra Conserved Elements (UCE) 중 2개의 핵유전자를 사용하여 홍어과의 분자계통도를 작성하였다. 결과, 형태분류에서 보인 홍어과의 다계통이 단계통임을 밝혔다. 얻어진 계통도는 이전 연구결과와 달랐으며 ...
홍어과 어류는 연골어강의 25%를 차지하는 높은 종 다양성에도 불구하고 종간 형태가 유사하여 분류체계에 혼란이 있다. 아직도 분류가 되지 않은 그룹들이 있어 계통 관계의 재확립이 필요하다. 우리나라는 5속 11종의 홍어과 어류가 서식하는 것으로 알려졌으며 형태분류연구에서 홍어과 대부분의 종들이 다계통을 형성하여 계통분류가 애매하다. 이를 보완하고자 시도된 분자계통연구에서도 의문시 되는 점이 있어본 연구는 분자데이터를 확대하여 계통도를 작성하였다. 홍어과 종·속 수준의 계통을 살피기에 좋은 미토게놈과 Ultra Conserved Elements (UCE) 중 2개의 핵유전자를 사용하여 홍어과의 분자계통도를 작성하였다. 결과, 형태분류에서 보인 홍어과의 다계통이 단계통임을 밝혔다. 얻어진 계통도는 이전 연구결과와 달랐으며 Topology 비교에서, best tree로 나타나 이 연구에서 사용한 분자마커의 유용성을 확인하였다. 또한 9개의 화석정보와 분자계통 정보를 이용하여 홍어과 내 분지시기를 처음으로 밝혔다. 홍어과 어류는 K/T 대멸종에 기원하였고 급격한 종분화는 초기 미오시네에 시작되었다. 이는 다른 해양생물들의 종분화 시기와 일치한다. 더불어 한국에 서식하는 홍어류의 분지시기와 이들 서식지의 최고수심과는 음의 상관관계가 있음을 제시한다. 이 연구는 한국 해역에 서식하는 5 속의 홍어과에 대한 첫 분자계통진화 연구 이다. 한편 홍어과 어류 중 참홍어는 우리나라에서 값비싼 어종 중 하나로 주로 회로 소비된다. 요즘은 국내 수요의 충족을 위해 다양한 나라에서 홍어류가 수입되며 종과 원산지 표시 기준이 애매하다. 본 연구에서 홍어과의 분류체계를 바탕으로 시중에 판매되는 홍어류의 종과 원산지의 일치여부를 살펴보았다. 홍어는 가공 과정에서 형태형질을 잃어버려 종 동정이 어렵다. 이를 해결하기 위해 DNA바코드를 이용한 분자동정을 도입하였고 종판별에 유용한 COI 유전자를 사용하였다. 시중에 유통하는 홍어류의 종판별 결과 가공된 시료에도 DNA바코드를 적용한 종판별이 잘 되는 것을 확인하였으며 2009, 2011년에 수집한 홍어시료의 종 및 원산지 기재의 일치여부에서 대략 50%의 불일치를 확인하였다. 이 연구는 DNA바코드를 이용한 종판별로 시장의 오류를 검증하였고 이를 바탕으로 종과 원산지 기재를 제도적으로 도입한다면 시장의 유통질서를 확립할 수 있으리라 본다. 그리고 DNA바코드 기반의 종판별을 신속하게 적용하기 위해 12종의 판새아강을 판별하는 DNA칩을 개발하였다. 종 특이적인 염기서열을 찾아 프로브로 디자인하였으며 홍어류의 종판별시, 모든 종에서 종 특이적인 형광발현을 보여 종판별이 잘 되었다. DNA칩 분석으로 기존의 종판별 방법 보다 홍어류를 신속, 정확, 대량으로 판별할 수 있어 앞으로 다른 분류군에도 적용하고 현장에 활용하고자 한다.
홍어과 어류는 연골어강의 25%를 차지하는 높은 종 다양성에도 불구하고 종간 형태가 유사하여 분류체계에 혼란이 있다. 아직도 분류가 되지 않은 그룹들이 있어 계통 관계의 재확립이 필요하다. 우리나라는 5속 11종의 홍어과 어류가 서식하는 것으로 알려졌으며 형태분류연구에서 홍어과 대부분의 종들이 다계통을 형성하여 계통분류가 애매하다. 이를 보완하고자 시도된 분자계통연구에서도 의문시 되는 점이 있어본 연구는 분자데이터를 확대하여 계통도를 작성하였다. 홍어과 종·속 수준의 계통을 살피기에 좋은 미토게놈과 Ultra Conserved Elements (UCE) 중 2개의 핵유전자를 사용하여 홍어과의 분자계통도를 작성하였다. 결과, 형태분류에서 보인 홍어과의 다계통이 단계통임을 밝혔다. 얻어진 계통도는 이전 연구결과와 달랐으며 Topology 비교에서, best tree로 나타나 이 연구에서 사용한 분자마커의 유용성을 확인하였다. 또한 9개의 화석정보와 분자계통 정보를 이용하여 홍어과 내 분지시기를 처음으로 밝혔다. 홍어과 어류는 K/T 대멸종에 기원하였고 급격한 종분화는 초기 미오시네에 시작되었다. 이는 다른 해양생물들의 종분화 시기와 일치한다. 더불어 한국에 서식하는 홍어류의 분지시기와 이들 서식지의 최고수심과는 음의 상관관계가 있음을 제시한다. 이 연구는 한국 해역에 서식하는 5 속의 홍어과에 대한 첫 분자계통진화 연구 이다. 한편 홍어과 어류 중 참홍어는 우리나라에서 값비싼 어종 중 하나로 주로 회로 소비된다. 요즘은 국내 수요의 충족을 위해 다양한 나라에서 홍어류가 수입되며 종과 원산지 표시 기준이 애매하다. 본 연구에서 홍어과의 분류체계를 바탕으로 시중에 판매되는 홍어류의 종과 원산지의 일치여부를 살펴보았다. 홍어는 가공 과정에서 형태형질을 잃어버려 종 동정이 어렵다. 이를 해결하기 위해 DNA바코드를 이용한 분자동정을 도입하였고 종판별에 유용한 COI 유전자를 사용하였다. 시중에 유통하는 홍어류의 종판별 결과 가공된 시료에도 DNA바코드를 적용한 종판별이 잘 되는 것을 확인하였으며 2009, 2011년에 수집한 홍어시료의 종 및 원산지 기재의 일치여부에서 대략 50%의 불일치를 확인하였다. 이 연구는 DNA바코드를 이용한 종판별로 시장의 오류를 검증하였고 이를 바탕으로 종과 원산지 기재를 제도적으로 도입한다면 시장의 유통질서를 확립할 수 있으리라 본다. 그리고 DNA바코드 기반의 종판별을 신속하게 적용하기 위해 12종의 판새아강을 판별하는 DNA칩을 개발하였다. 종 특이적인 염기서열을 찾아 프로브로 디자인하였으며 홍어류의 종판별시, 모든 종에서 종 특이적인 형광발현을 보여 종판별이 잘 되었다. DNA칩 분석으로 기존의 종판별 방법 보다 홍어류를 신속, 정확, 대량으로 판별할 수 있어 앞으로 다른 분류군에도 적용하고 현장에 활용하고자 한다.
Rajidae(skates) are unique due to their relatively high species diversity differentiated with morphological conservatism among chondrichthyes. It is known that there are 5 genera and 11 species inhabiting Korean waters. The classification of taxonomic level has been confused and the family Rajidae i...
Rajidae(skates) are unique due to their relatively high species diversity differentiated with morphological conservatism among chondrichthyes. It is known that there are 5 genera and 11 species inhabiting Korean waters. The classification of taxonomic level has been confused and the family Rajidae includes undescribed and dubious species still to wait for being revised or reassigned. Their morphological phylogenetic relationships show polytomies meaning ambiguity among Rajidae. Therefore, it needs the reconstruction of phylogenetic relationships. In the market, skates are commercially important fish species in Korea. Especially Raja pulchra is the one of the most expensive fishes sold as raw fish fillets. Recently, skates are imported from other countries to satisfy the demand of Korean consumers. Since the morphological characters distinguishing species are missed or damaged in the processed fish products, to identify species is difficult. Therefore it requires objective species identification of skates using DNA barcode. The aims of the present study were 1) to investigate the mitogenome sequence of the skates for providing information on the evolution and the phylogenetic relationships of the family Rajidae inhabiting Korean waters, 2) to establish a time calibrated Rajidae phylogeny using mitochondrial genomes, nuclear genes and fossil data and 3) to identify exact species of skates and their allies commercially distributed in the fish market of Korea using DNA barcode. In this study, the mitogenome with nuclear genes (RAG1 and SCFD2 gene) are used for investigating phylogenetic relationships and evolution of Rajidae based on Maximum Likelihood and Bayesian method. COI gene of mitochondrial DNA is used for verifying the species name and its origin. Also, it is used for identifying the species rapidly using oligonucleotide microarray method as a high-through approach. As a result, I was able to resolve comprehensive relationships showing monophyly, with high confidence in Rajidae family inhabiting Korean waters. Comparing with previous molecular studies, the topology is different, but this result showed a detailed topology showing the relationships of inter/intra genus. Furthermore, I got the full time-calibrated tree of Rajidae evolution. The family, Rajidae is originated 69.5 Ma (K/T boundary), with most diversification occurring since the early miocene (23.5Ma) related with the radiation of other marine biota. In addition, a hypothesis of the negative correlation between depths and divergence times of skates in the Korean waters is suggested. In the market, about half of the samples were mislabeled and mixed with the different species. This study showed more processed samples, more mislabeled. I suggest that it is necessary to establish DNA barcode-based-labeling of the species and its origin for fair trade of processed skate products through well-constructed reference data. Also, DNA chip was developed to apply the species identification rapidly. 12 Species specific sequences were designed as probes to identify each species. The species of skates and their allies were identified by showing distinct fluorescence patterns each species in the DNA chip very well. DNA chip will be useful to apply prompt species identification for other organisms in the field.
Rajidae(skates) are unique due to their relatively high species diversity differentiated with morphological conservatism among chondrichthyes. It is known that there are 5 genera and 11 species inhabiting Korean waters. The classification of taxonomic level has been confused and the family Rajidae includes undescribed and dubious species still to wait for being revised or reassigned. Their morphological phylogenetic relationships show polytomies meaning ambiguity among Rajidae. Therefore, it needs the reconstruction of phylogenetic relationships. In the market, skates are commercially important fish species in Korea. Especially Raja pulchra is the one of the most expensive fishes sold as raw fish fillets. Recently, skates are imported from other countries to satisfy the demand of Korean consumers. Since the morphological characters distinguishing species are missed or damaged in the processed fish products, to identify species is difficult. Therefore it requires objective species identification of skates using DNA barcode. The aims of the present study were 1) to investigate the mitogenome sequence of the skates for providing information on the evolution and the phylogenetic relationships of the family Rajidae inhabiting Korean waters, 2) to establish a time calibrated Rajidae phylogeny using mitochondrial genomes, nuclear genes and fossil data and 3) to identify exact species of skates and their allies commercially distributed in the fish market of Korea using DNA barcode. In this study, the mitogenome with nuclear genes (RAG1 and SCFD2 gene) are used for investigating phylogenetic relationships and evolution of Rajidae based on Maximum Likelihood and Bayesian method. COI gene of mitochondrial DNA is used for verifying the species name and its origin. Also, it is used for identifying the species rapidly using oligonucleotide microarray method as a high-through approach. As a result, I was able to resolve comprehensive relationships showing monophyly, with high confidence in Rajidae family inhabiting Korean waters. Comparing with previous molecular studies, the topology is different, but this result showed a detailed topology showing the relationships of inter/intra genus. Furthermore, I got the full time-calibrated tree of Rajidae evolution. The family, Rajidae is originated 69.5 Ma (K/T boundary), with most diversification occurring since the early miocene (23.5Ma) related with the radiation of other marine biota. In addition, a hypothesis of the negative correlation between depths and divergence times of skates in the Korean waters is suggested. In the market, about half of the samples were mislabeled and mixed with the different species. This study showed more processed samples, more mislabeled. I suggest that it is necessary to establish DNA barcode-based-labeling of the species and its origin for fair trade of processed skate products through well-constructed reference data. Also, DNA chip was developed to apply the species identification rapidly. 12 Species specific sequences were designed as probes to identify each species. The species of skates and their allies were identified by showing distinct fluorescence patterns each species in the DNA chip very well. DNA chip will be useful to apply prompt species identification for other organisms in the field.
주제어
#Mitochondia Molecular phylogeny and Evolution Rajidae DNA Barcode Species identification DNA chip
학위논문 정보
저자
정다금
학위수여기관
과학기술연합대학원대학교
학위구분
국내박사
학과
해양생물학(MarineBiology)
지도교수
이윤호
발행연도
2014
키워드
Mitochondia Molecular phylogeny and Evolution Rajidae DNA Barcode Species identification DNA chip
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