본 연구에서는 자원식물 및 멸종위기 식물 유전자원의 체계적인 보존 및 관리를 위한 유전자원 수집과 보존 전략에 유용한 정보를 제공할 목적으로 애기등, 가시오갈피, 칠보치마, 겨우살이를 대상으로 ISSR, AFLP, EST-SSR 방법을 적용하여 유전다양도 및 유전적 구조 분석을 수행하였다. 최근 환경부 멸종위기종 II급에서 해제된 애기등 집단의 유전적 다양성 분석을 위해 10개 집단(한국 9집단, 일본 1집단) 189개체에 대한 ISSR (Inter-Simple-Sequence-Repeat) 분석을 수행하였다. 조사된 애기등의 유전적 다양성은 같은 과내의 다른 멸종위기종보다 더 높은 것으로 조사되었으며(Shannon's ...
본 연구에서는 자원식물 및 멸종위기 식물 유전자원의 체계적인 보존 및 관리를 위한 유전자원 수집과 보존 전략에 유용한 정보를 제공할 목적으로 애기등, 가시오갈피, 칠보치마, 겨우살이를 대상으로 ISSR, AFLP, EST-SSR 방법을 적용하여 유전다양도 및 유전적 구조 분석을 수행하였다. 최근 환경부 멸종위기종 II급에서 해제된 애기등 집단의 유전적 다양성 분석을 위해 10개 집단(한국 9집단, 일본 1집단) 189개체에 대한 ISSR (Inter-Simple-Sequence-Repeat) 분석을 수행하였다. 조사된 애기등의 유전적 다양성은 같은 과내의 다른 멸종위기종보다 더 높은 것으로 조사되었으며(Shannon's information index: I = 0.2689), 집단별 유전적 다양성은 전북 고창(I = 0.269) 집단과 경남 남해(I = 0.2951), 경북 토함산(I = 0.2823) 집단이 높았으며,일본 큐슈(I =0.2487) 집단이 가장 낮았다. 애기등 10개 집단이 공유하는 유전변이의 양은 전체 유전변이의 86.49%로 나타났고, 전체의 13.51%가 집단 간 유전적 차이에 의한 것으로 나타나 집단 간 유전적 분화가 크게 일어나지 않았음을 알 수 있었다. 애기등 집단의 보존을 위해서는 더 높은 유전적 다양도를 지닌 전북 고창, 경남 남해, 경북 토함산 집단에서 다수 개체를 선발하는 보존 전략이 적절할 것으로 판단된다. 멸종위기II급 식물인 가시오갈피의 유전다양도 평가를 위해 국내외 가시오갈피 9개 집단(한국 5집단, 중국 2집단, 러시아 2집단) 166개체에 대한 FLP (Amplified Frangment Length Polymorphsim) 분석을 수행하였다. AFLP 분석에 사용된 3개의 프라이머에서 총 1102개의 밴드가 관찰되었으며, 이중에서 47.2 %가 다형밴드로 확인되었다. 본 연구결과, 국내 가시오갈피 자생 집단의 효율적인 관리를 위해 전 세계적으로 최남단 집단이며 개체수가 적은 지리산 집단을 우선적으로 선별하여 세밀한 관리와 철저한 보호가 있어야 할 것으로 판단된다. 또한 가장 많은 개체수가 파악된 치악산 집단은 상세한 개체군 동태 연구를 통해 우리나라 가시오갈피 유전자원의 보존을 위한 모델 집단으로 육성하고 관리할 필요가 있다. 전 세계적으로 분포역이 제한적인 멸종위기II급 식물 칠보치마의 유전다양도 평가를 위해 국내외 칠보치마 6개 집단(한국 2집단, 일본 4집단) 100개체에 대하여 개발한 18개 EST-SSR (Expressed sequence tag-Simple sequence repeat) 분석을 수행하였다. 칠보치마는 4배체로 확인되었으며, 유전다양도(A = 1.550-3.250, Ho =0.322-0.492)는 다른 배수체 식물에 비해 비슷하거나 높게 나타났다. 대부분의 유전자 자리에서 한국 집단의 대립유전자 유형은 일본 집단과 동일하였으며, 이와 같은 결과는 일본 집단으로부터 한국 집단이 분화된 것을 암시한다. 본 연구 결과는 국내 유일 칠보 치마의 대규모 군락지인 남해 집단의 유전자원 관리를 위한 중요한 기초자료로서 활용가능할 것이라 생각된다. 또한 일본 교토 집단(ML03, ML04)은 향후 칠보치마 집단의 기원을 연구함에 있어서 필수적으로 포함되어야 할 것이다. 유용자원식물로서 무단 채취와 남벌로 인해 자생지 졀멸 위협을 받는 겨우살이 집단의 유전다양도 평가를 위해 국내외 겨우살이 11개 집단(한국 6집단, 일본 3집단, 중국1집단, 러시아 1집단) 220개체에 대하여 개발한 19 EST-SSR(Expressed sequence tag-Simple sequence repeat) 분석을 수행하였다. 기생식물인 겨우살이의 생활환 특성상 다른 2배체 식물에 비해 유전다양도가 높게 관측되었다. 한국과 일본 집단의 경우 공유하고 있는 대립유전자가 많았으며, 집단 간의 분화정도가 크지 않고 개체간의 지속적인 교류가 존재하는 것이 확인되었다. 또한 중국, 러시아 집단에서는 Vi-71 유전자자리에서 한국, 일본 집단과 구분되는 고유 대립유전자가 관측되었다. 본 연구결과를 바탕으로 국내 겨우살이 집단의 보존 전략 수립 시 숙주와 함께 종자산포 매개자인 새의 상호관계도 함께 고려되어야 하며, 유전 다양도가 가장 높은 것으로 확인된 제주도의 겨우살이와 붉은겨우살이 집단의 우선적인 보존전략 수립을 제안한다. 향후 지속적으로 겨우살이 대립유전자의 패턴을 살펴본다면 집단의 분화 경로를 파악할 수 있을 것이다. 개체군의 유전다양도를 평가할 때에는 각 분석방법이 지니고 있는 특징 및 한계점 때문에, 연구 설계 단계에서 연구의 목적, 생물종의 특성(배수체), 실험예산 등을 고려하여 분석방법을 선택해야 하며, 종의 유전적 다양도를 정확히 이해하고 해석하기 위해서는 분석 대상종의 특징(분포, 생식방법, 배수체, 생활환 등)이 함께 고려되어야 할 것이다.
본 연구에서는 자원식물 및 멸종위기 식물 유전자원의 체계적인 보존 및 관리를 위한 유전자원 수집과 보존 전략에 유용한 정보를 제공할 목적으로 애기등, 가시오갈피, 칠보치마, 겨우살이를 대상으로 ISSR, AFLP, EST-SSR 방법을 적용하여 유전다양도 및 유전적 구조 분석을 수행하였다. 최근 환경부 멸종위기종 II급에서 해제된 애기등 집단의 유전적 다양성 분석을 위해 10개 집단(한국 9집단, 일본 1집단) 189개체에 대한 ISSR (Inter-Simple-Sequence-Repeat) 분석을 수행하였다. 조사된 애기등의 유전적 다양성은 같은 과내의 다른 멸종위기종보다 더 높은 것으로 조사되었으며(Shannon's information index: I = 0.2689), 집단별 유전적 다양성은 전북 고창(I = 0.269) 집단과 경남 남해(I = 0.2951), 경북 토함산(I = 0.2823) 집단이 높았으며,일본 큐슈(I =0.2487) 집단이 가장 낮았다. 애기등 10개 집단이 공유하는 유전변이의 양은 전체 유전변이의 86.49%로 나타났고, 전체의 13.51%가 집단 간 유전적 차이에 의한 것으로 나타나 집단 간 유전적 분화가 크게 일어나지 않았음을 알 수 있었다. 애기등 집단의 보존을 위해서는 더 높은 유전적 다양도를 지닌 전북 고창, 경남 남해, 경북 토함산 집단에서 다수 개체를 선발하는 보존 전략이 적절할 것으로 판단된다. 멸종위기II급 식물인 가시오갈피의 유전다양도 평가를 위해 국내외 가시오갈피 9개 집단(한국 5집단, 중국 2집단, 러시아 2집단) 166개체에 대한 FLP (Amplified Frangment Length Polymorphsim) 분석을 수행하였다. AFLP 분석에 사용된 3개의 프라이머에서 총 1102개의 밴드가 관찰되었으며, 이중에서 47.2 %가 다형밴드로 확인되었다. 본 연구결과, 국내 가시오갈피 자생 집단의 효율적인 관리를 위해 전 세계적으로 최남단 집단이며 개체수가 적은 지리산 집단을 우선적으로 선별하여 세밀한 관리와 철저한 보호가 있어야 할 것으로 판단된다. 또한 가장 많은 개체수가 파악된 치악산 집단은 상세한 개체군 동태 연구를 통해 우리나라 가시오갈피 유전자원의 보존을 위한 모델 집단으로 육성하고 관리할 필요가 있다. 전 세계적으로 분포역이 제한적인 멸종위기II급 식물 칠보치마의 유전다양도 평가를 위해 국내외 칠보치마 6개 집단(한국 2집단, 일본 4집단) 100개체에 대하여 개발한 18개 EST-SSR (Expressed sequence tag-Simple sequence repeat) 분석을 수행하였다. 칠보치마는 4배체로 확인되었으며, 유전다양도(A = 1.550-3.250, Ho =0.322-0.492)는 다른 배수체 식물에 비해 비슷하거나 높게 나타났다. 대부분의 유전자 자리에서 한국 집단의 대립유전자 유형은 일본 집단과 동일하였으며, 이와 같은 결과는 일본 집단으로부터 한국 집단이 분화된 것을 암시한다. 본 연구 결과는 국내 유일 칠보 치마의 대규모 군락지인 남해 집단의 유전자원 관리를 위한 중요한 기초자료로서 활용가능할 것이라 생각된다. 또한 일본 교토 집단(ML03, ML04)은 향후 칠보치마 집단의 기원을 연구함에 있어서 필수적으로 포함되어야 할 것이다. 유용자원식물로서 무단 채취와 남벌로 인해 자생지 졀멸 위협을 받는 겨우살이 집단의 유전다양도 평가를 위해 국내외 겨우살이 11개 집단(한국 6집단, 일본 3집단, 중국1집단, 러시아 1집단) 220개체에 대하여 개발한 19 EST-SSR(Expressed sequence tag-Simple sequence repeat) 분석을 수행하였다. 기생식물인 겨우살이의 생활환 특성상 다른 2배체 식물에 비해 유전다양도가 높게 관측되었다. 한국과 일본 집단의 경우 공유하고 있는 대립유전자가 많았으며, 집단 간의 분화정도가 크지 않고 개체간의 지속적인 교류가 존재하는 것이 확인되었다. 또한 중국, 러시아 집단에서는 Vi-71 유전자자리에서 한국, 일본 집단과 구분되는 고유 대립유전자가 관측되었다. 본 연구결과를 바탕으로 국내 겨우살이 집단의 보존 전략 수립 시 숙주와 함께 종자산포 매개자인 새의 상호관계도 함께 고려되어야 하며, 유전 다양도가 가장 높은 것으로 확인된 제주도의 겨우살이와 붉은겨우살이 집단의 우선적인 보존전략 수립을 제안한다. 향후 지속적으로 겨우살이 대립유전자의 패턴을 살펴본다면 집단의 분화 경로를 파악할 수 있을 것이다. 개체군의 유전다양도를 평가할 때에는 각 분석방법이 지니고 있는 특징 및 한계점 때문에, 연구 설계 단계에서 연구의 목적, 생물종의 특성(배수체), 실험예산 등을 고려하여 분석방법을 선택해야 하며, 종의 유전적 다양도를 정확히 이해하고 해석하기 위해서는 분석 대상종의 특징(분포, 생식방법, 배수체, 생활환 등)이 함께 고려되어야 할 것이다.
This study was conducted to provide a scientific method for the conservation of Korea Millettia japonica, Eleutherococcus senticosus, Metanarthecium luteoviride, and Viscum album var. coloratum, which are resource and endangered plants, using inter simple sequence repeat (ISSR), amplified fragme...
This study was conducted to provide a scientific method for the conservation of Korea Millettia japonica, Eleutherococcus senticosus, Metanarthecium luteoviride, and Viscum album var. coloratum, which are resource and endangered plants, using inter simple sequence repeat (ISSR), amplified fragment length polymorphism (AFLP), and expressed sequence tag-simple sequence repeat (EST-SSR) methods in order to assess their genetic diversity and structure. ISSR was used to evaluate the genetic variation among 189 individuals representing 10 populations (9 in Korea and 1 in Japan) of M. japonica, which has been lifted recently from endangered species status in Korea. The calculated Shannon’s information index value (I = 0.269) of the species was higher than that of other endangered leguminous woody taxa. Go-chang (I = 0.2968), Nam-hae (I = 0.2951), and Tohamsan Mt. (I = 0.2823) populations showed relatively high genetic diversity, while the Kyushu (in Japan) population (I = 0.2487) exhibited the lowest. The results of AMOVA indicated that 86.49% of the diversity was attributed to within populations and 13.51% to the differences among populations, suggesting that M. japonica populations do not have significant geographic differentiation and that gene flow between populations exists to some extent (Nm = 1.8446). In order to conserve the genetic diversity of M. japonica, continuous habitat monitoring should be conducted, especially for those populations with relatively high genetic diversity. Selection of many individuals from the populations in Go-chang, Nam-hae, and Tohamsan Mt. is thought to be an appropriate strategy for ex-situ conservation of M. japonica. AFLP was used to investigate the molecular variation and genetic structure among 166 individuals representing 9 populations (5 in Korea, 2 in China, and 2 in Russia) of E. senticosus, an endangered species. The 3 primers revealed 1102 loci, of which 528 were polymorphic (47.2%). Average genetic diversity at the species level was 0.160 and that in the Jirisan Mt. & Jilin populations appeared to be relatively high. An indirect estimate of the number of migrants per generation (Nm = 1.528) indicated that there is gene flow among the 3 countries. The results suggest that the Jirisan Mt. population, which is one of the southernmost located populations with a small number of individuals, should be selected for more efficient management of E. senticosus populations in Korea. Moreover, the Chiaksan Mt. population, which has the highest number of individuals, should be fostered as a model population. Eighteen developed EST-SSR loci were assayed for 100 individuals representing 6 populations (2 in Korea and 4 in Japan) of M. luteoviride, an endangered species, in order to estimate its genetic variation. Statistical results show that the average number of alleles detected by EST-SSR was 4.3, Ho (observed heterozygosity) was 0.454, and He (expected heterozygosity) was 0.574. The Korea and Japan populations shared most alleles, implying that the Korea population differentiated from the Japan population. The result of this study is expected to be used as one of the first basic sets of important data for the management of the Namhae population, which is the only large habitat of M. luteoviride in Korea. The Kyoto population in Japan should also be included in future research as the origin of M. luteoviride. Nineteen developed EST-SSR loci were assayed for 200 individuals representing 10 populations (5 in Korea, 3 in Japan, 1 in China, and 1 in Russia) of V. album var. coloratum, a hemiparasitic species. All 19 loci were polymorphic with a total of 78 alleles, Ho (observed heterozygosity) was 0.377, and He (expected heterozygosity) was 0.339. The Korea population and the Japan population had many alleles that were shared, the degree of differentiation was low, and continued exchange appears to exist between individuals by bird dispersal. In the Vi-71 locus, a unique allele that is distinguished from the Korea and China, Russia populations was observed. Based on these results, when establishing a conservation strategy for the V.album var. coloratum population in Korea, consideration should be given to the interaction with the seed disperser bird (Bombycilla japonica) as well as to the hosts. A conservation strategy is recommended that gives priority to V. album var. coloratum and V. album var. coloratum for. rubroaurantiacum populations in Jeju Island. If the patterns of the V. album var. coloratum alleles continue to be observed consistently, the pathway of differentiation could also be identified. The biological characteristics of the species and budget should be taken into account because of the constraints and characteristics of the methods used (ISSR, AFLP, EST-SSR). Also, in order to accurately understand and interpret the genetic diversity of a species, the geographical range, reproductive system, life-cycle traits, ecological interactions, and polyploidy need to be considered.
This study was conducted to provide a scientific method for the conservation of Korea Millettia japonica, Eleutherococcus senticosus, Metanarthecium luteoviride, and Viscum album var. coloratum, which are resource and endangered plants, using inter simple sequence repeat (ISSR), amplified fragment length polymorphism (AFLP), and expressed sequence tag-simple sequence repeat (EST-SSR) methods in order to assess their genetic diversity and structure. ISSR was used to evaluate the genetic variation among 189 individuals representing 10 populations (9 in Korea and 1 in Japan) of M. japonica, which has been lifted recently from endangered species status in Korea. The calculated Shannon’s information index value (I = 0.269) of the species was higher than that of other endangered leguminous woody taxa. Go-chang (I = 0.2968), Nam-hae (I = 0.2951), and Tohamsan Mt. (I = 0.2823) populations showed relatively high genetic diversity, while the Kyushu (in Japan) population (I = 0.2487) exhibited the lowest. The results of AMOVA indicated that 86.49% of the diversity was attributed to within populations and 13.51% to the differences among populations, suggesting that M. japonica populations do not have significant geographic differentiation and that gene flow between populations exists to some extent (Nm = 1.8446). In order to conserve the genetic diversity of M. japonica, continuous habitat monitoring should be conducted, especially for those populations with relatively high genetic diversity. Selection of many individuals from the populations in Go-chang, Nam-hae, and Tohamsan Mt. is thought to be an appropriate strategy for ex-situ conservation of M. japonica. AFLP was used to investigate the molecular variation and genetic structure among 166 individuals representing 9 populations (5 in Korea, 2 in China, and 2 in Russia) of E. senticosus, an endangered species. The 3 primers revealed 1102 loci, of which 528 were polymorphic (47.2%). Average genetic diversity at the species level was 0.160 and that in the Jirisan Mt. & Jilin populations appeared to be relatively high. An indirect estimate of the number of migrants per generation (Nm = 1.528) indicated that there is gene flow among the 3 countries. The results suggest that the Jirisan Mt. population, which is one of the southernmost located populations with a small number of individuals, should be selected for more efficient management of E. senticosus populations in Korea. Moreover, the Chiaksan Mt. population, which has the highest number of individuals, should be fostered as a model population. Eighteen developed EST-SSR loci were assayed for 100 individuals representing 6 populations (2 in Korea and 4 in Japan) of M. luteoviride, an endangered species, in order to estimate its genetic variation. Statistical results show that the average number of alleles detected by EST-SSR was 4.3, Ho (observed heterozygosity) was 0.454, and He (expected heterozygosity) was 0.574. The Korea and Japan populations shared most alleles, implying that the Korea population differentiated from the Japan population. The result of this study is expected to be used as one of the first basic sets of important data for the management of the Namhae population, which is the only large habitat of M. luteoviride in Korea. The Kyoto population in Japan should also be included in future research as the origin of M. luteoviride. Nineteen developed EST-SSR loci were assayed for 200 individuals representing 10 populations (5 in Korea, 3 in Japan, 1 in China, and 1 in Russia) of V. album var. coloratum, a hemiparasitic species. All 19 loci were polymorphic with a total of 78 alleles, Ho (observed heterozygosity) was 0.377, and He (expected heterozygosity) was 0.339. The Korea population and the Japan population had many alleles that were shared, the degree of differentiation was low, and continued exchange appears to exist between individuals by bird dispersal. In the Vi-71 locus, a unique allele that is distinguished from the Korea and China, Russia populations was observed. Based on these results, when establishing a conservation strategy for the V.album var. coloratum population in Korea, consideration should be given to the interaction with the seed disperser bird (Bombycilla japonica) as well as to the hosts. A conservation strategy is recommended that gives priority to V. album var. coloratum and V. album var. coloratum for. rubroaurantiacum populations in Jeju Island. If the patterns of the V. album var. coloratum alleles continue to be observed consistently, the pathway of differentiation could also be identified. The biological characteristics of the species and budget should be taken into account because of the constraints and characteristics of the methods used (ISSR, AFLP, EST-SSR). Also, in order to accurately understand and interpret the genetic diversity of a species, the geographical range, reproductive system, life-cycle traits, ecological interactions, and polyploidy need to be considered.
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