[논문]Drosophila melanogaster 자연 및 실험집단내의 유해유전자 분석

이원호; 최우영; 권은전; 박희정

doi:10.5352/jls.2003.13.3.252

Drosophila melanogaster 자연 및 실험집단내의 유해유전자 분석
Analysis of deleterious genes in natural and experimental populations of Drosophila melanogaster 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.13 no.3 = no.58, 2003년, pp.252 - 257

이원호 (부산대학교 생물학과) , 최우영 (부산대학교 생물학과) , 권은전 (부산대학교 생물학과) , 박희정 (부산대학교 생물학과)

초록
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인가성 종인 노랑 초파리의 제2염색체를 대상으로, 자연집단과 장기 유지시켜온 실험집단의 생존도 관련 유해유전자의 빈도를 조사하였다. 2년간 연속 조사한 부산 일원 자연집단내의 치사 및 반치사를 포함한 유해유전자의 빈도는 약 14.3∼25.4% 정도로서 년도 의존적 불안정 변이를 보인 반면 집단 형성 후 약 6570일과 약 7300일째의 실험집단내의 동 빈도는 약 26.5∼27.2% 정도로서 매우 안정적인 변이를 나타내고 있었다. 치사유전자 보유 염색체를 대상으로한 동좌율 조사에서는 자연집단에서 0.76%의 낮은 비율인데 반하여 실험집단에서는 9.76∼14.17%의 높은 동좌 비율을 보였다. 완전 정상 유전자 보유 계통만으로 형성, 장기 유지시켜온 실험집단내의 치사유전자의 유발과 축적은 세대를 거듭함에 따라 자연 돌연변이에 의해 6570일 현재 약 14.5%의 안정적 빈도를 보여주었다. 집단 내 치사 유전자의 동형접합체화로 인한 집단 내에서의 제거율은 6570일 현재 약 0.0106 정도이며, 이로부터 환산되는 실험집단내의 유효크기는 약 430개체 정도였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The genetic variabilities of second chromosomes of Drosophila melanogaster concealed in Busan natural and experimental populations have been analyzed by the Cy//Pm method. The experimental population was composed of D. melanogaster which had the lethal-free second chromosome, collected Sasang natural population in 1982. The frequencies of deleterious genes were estimated to be 14.3∼25.4% in Busan natural population and 26.5∼27.2% in experimental population. The allelism rates in lethal genes isolated from the natural and experimental populations were calculated to be about 0.76% and 9.76∼14.17%, respectively. The value of elimination by the frequencies of deleterious genes and allelism rate was 0.0106and the effective population size estimated to be about 430 flies at the 6570 days population.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구의 목적은 인가성 종인 노랑초파리를 재료로 하여 부산지역의 자연집단과 장기간 실험실내에서 세대를 거듭 유지시켜온 사육상 집단을 대상으로, 전 게놈 중에서 많은 부분을 접하고 있는 제 2 염색체상의 유해 유전자 빈도와 그 동좌율, 동형접합체화에 의한 소실율 등을 분석하여 주변 환경의 변화를 감안한 그 유해성의 정도를 비교분석하고 장기 유지시켜온 실험집단내의 변이성의 추이를 해석하고자 하였다.

제안 방법

P 교배로부터의 F₁ Cy//+ 수컷 1개체를 선발하여 다시 Cg//Pm과 역교배시키고, F₂에서 Cy//+인 암수를 수 쌍씩 선발하여 교배 시킨 후 F₃에서 각 line별로 출현되는 전체 개체(Curly wing + normal) 중에서 정상 개체의 비율을 조사하여 정해진 지수에 따라 제 2염색체 동형접합체계통의 생존도를 조사 하였고, 그 기준 지수에 의한 각 생존도에 따른 염색체들을 분류하였다. 그 외 각 실험별 구체적 방법은 각 항목별로 부연하였고, 본 실험은 표준 배지로써 25℃ 항온 항명 조건하에서 실시 하였다.
각 집단으로부터 채집 및 추출된 개체들로부터 수컷 1개체씩을 취하여 표지 유전자 계통인 Cy//Pnt virgin과 1:3 의 비율로 교배 시키되 1회 100 이상의 반복 교배조를 실시하였다. P 교배로부터의 F₁ Cy//+ 수컷 1개체를 선발하여 다시 Cg//Pm과 역교배시키고, F₂에서 Cy//+인 암수를 수 쌍씩 선발하여 교배 시킨 후 F₃에서 각 line별로 출현되는 전체 개체(Curly wing + normal) 중에서 정상 개체의 비율을 조사하여 정해진 지수에 따라 제 2염색체 동형접합체계통의 생존도를 조사 하였고, 그 기준 지수에 의한 각 생존도에 따른 염색체들을 분류하였다.
P 교배로부터의 F₁ Cy//+ 수컷 1개체를 선발하여 다시 Cg//Pm과 역교배시키고, F₂에서 Cy//+인 암수를 수 쌍씩 선발하여 교배 시킨 후 F₃에서 각 line별로 출현되는 전체 개체(Curly wing + normal) 중에서 정상 개체의 비율을 조사하여 정해진 지수에 따라 제 2염색체 동형접합체계통의 생존도를 조사 하였고, 그 기준 지수에 의한 각 생존도에 따른 염색체들을 분류하였다. 그 외 각 실험별 구체적 방법은 각 항목별로 부연하였고, 본 실험은 표준 배지로써 25℃ 항온 항명 조건하에서 실시 하였다.
노랑 초파리의 전 게놈 중에서 매우 큰 비율을 차지하는 제 2 염색체상의 생존도에 관한 변이성을 분석하고 그 중 완전 정상적인 생존도를 보유한 동형 접합체 계통을 선발하여 열성의 불임 유전자 빈도를 조사해야 하기 때문에 우선 생존도상의 변이성을 분석하여 각 지수에 따른 그 빈도 분포를 조사 하였다.
다음으로 각 집단에 있어서 치사 계통간의 동좌율 분석은 각 평형치사 계통간의 상호교배를 실시하여 정상계통의 출현이 전혀 없는 교배조를 치사유전자의 동좌로 확인하여그 비율을 조사하였다. Table 3은 본 집단들과 기 조사된 몇 집단간들에 있어서 치사유전자 빈도와 그 동좌율들을 나타낸 것이다.
부산 일원의 야생 노랑초파리와 장기 유지되어온 사육상 집단을 대상으로 그 개체들의 개체 유지와 종족 유지등의 적응도에 여러 영향을 주고 있는 유해 유전자에 대한 변이성을 제2염색체상의 동형 접합체 상태로서의 생존도조사를 중심으로 하여 분석하였다.
6%의 치사 염색체 빈도를 보여 주었다[2]. 한편 사육상 집단의 경우는 본 실험실에서 제2염색체상에 Lethal-free, Sterile-free 상태의 계통들로서 실험집단을 형성시켜 연속적으로 세대를 이어가게한 그 이후 약 6, 570일(약 440세대)과 7, 300여일(약 490세대) 된 집단으로부터 각각 1 개체의숫초파리가 지니고 있던 상염색체 중의 하나인 제2 염색체를 동형으로 가지는 초파리를 작성하는 전술의 실험 방법에 준하여 우화해 나오는 F₃ 개체수를 조사하여 분석한 제2 염색체 치사를 포함하는 생존도 변이는 다음과 같다.

대상 데이터

실험재료는 집단내의 유전적 변이 보유 기구 해석에 널리 사용되고 있는 노랑초파리(Drossophila melanogaster)로써 부산 일원을 대상으로 채집한 것과 항온실 상태에서 장기간 유지되어온 사육상 집단으로부터 임의 추출한 재료들이었다.

성능/효과

Lee와 Watanabe[기의 실험에서 이와 같은 치사, 불임 등의 유해 유전자는 집단의 유지 전반에는 유발, 축적이 계속되어 그 빈도가 서서히 증가하는 경향을 나타내며 집단의 크기에 따라서 일정한 범위를 가진 변이를 보이다가 약 2,000 일(약 135세대) 정도로서 거의 평형상태에 도달하게 된다고 보고 하였으며, 변이가 축적되는 과정에서 치사인자의 빈도는 숫 불임의 빈도보다 높고, 숫 불임의 빈도는 암컷에서의 빈도보다 높게 된다는 견해[18]와 일치되고 있음을 밝힌바 있다. Table 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 금번 2회의 실험에서는 자연 집단과는 달리 장기 유지되어온 실험집단 내에는 치사유전자의 빈도가 14.5-16.3% 그리고 정상 유전자의 빈도는 43.6%〜58.2% 정도로써, 거의 평형 빈도에 가까운 비율을 보이고 있음을 알 수 있었다. 또한, 장기간 유지되어 오고 있는 실험집단의 특성이라 볼 수 있는 D/N 비율(즉, 저 생존력 이상의 준 정상 생존력 계통에 대한 치사 및 반치사의 유해유전자 보유 계통의 비율) 도 35.
2% 정도로써, 거의 평형 빈도에 가까운 비율을 보이고 있음을 알 수 있었다. 또한, 장기간 유지되어 오고 있는 실험집단의 특성이라 볼 수 있는 D/N 비율(즉, 저 생존력 이상의 준 정상 생존력 계통에 대한 치사 및 반치사의 유해유전자 보유 계통의 비율) 도 35.9〜37.4% 정도의 안정된 범위를 나타내고 있었다.
본 실험에서 조사한 집단형성 후 6570일째의 사상 실험집단의 경우 평형치사 계통간의 120교배로부터 17교배 조가 정상계통(+)의 출현이 전혀 없는 동좌를 나타내어 그 비율은 약 14.2%로서 동일 집단의 형성 756일째의 동좌율 9.76%[6]와는 유의적 차이가 없이 유한의 실험 집단상태의 특징을 보이는 반면 사상지역 자연집단의 경우는 0.76%[13]로써 실험집단과는 큰 차이를 나타내었다.
최초 집단형성시 암수별 각각 400개체로 형성되었던 집단에서 여러 세대를(약 438세대) 거듭하는 사이에 동좌율, 염색체당 돌연변이율 및 유전자당 돌연변이율간의 변이에 의해 유효 크기를 달리하게 되었고, 본 집단의 경우(약 6570일)의 치사염색체의 빈도(Q)는 0.272이고 그 치사염색체 동좌율은 0.1429로서, 이로부터 계산된 Ig는 0.1052이며, 여기서 사용한 치사 염색체 당 돌연변이율(U)은 상례에 따라 0.005로, 그리고 치사유전자당 돌연변이율(u)은 10^-5을 사용하여 계산한 본 실험집단의 약 6570일경의 유효크기는 약 430개체로 환산된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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