태백제비꽃군내 식물들은 동소적으로 생육하면서 단엽에서 장상복엽까지 연속적인 중간형을 나타내어 분류학적 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 태백제비꽃, 단풍제비꽃, 남산제비꽃 그리고 각 분류군 사이의 중간형을 잎의 형태에 따라 5 집단으로 구분하고 각 집단별 대표적인 개체를 선별하여 ITS DNA 염기서열을 분석하고 분류학적 어려움을 해결하는데 있다. 정렬된 ITS1, ITS2 그리고 5.8S 지역의 염기서열은 702 bp로 나타났다. 5.8S 지역은 163 bp로 조사된 모든 개체에서 변이가 없었으며, ITS1과 ITS2는 일부 변이가 있어 분산분석, 염기 서열 분기 조사 그리고 분계분석에 이용하였다. 분산분석 결과 조사된 잎 형태별 개체들 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 염기서열 분기 조사 결과, 군외군으로 설정한 낚시제비꽃과 노랑제비꽃의 경우 Kimura 2-parameter distance에서 절대치가 0.05보다 훨씬 높게 나타나서 뚜렷한 차이가 확인되었다. 그러나 군내군 5 개체는 절대치가 모두 매우 낮게 나타나서 염기서열 분기는 종 수준이 아닌 종 이하의 수준으로 판단되었다. 분계분석에서 군외군으로 설정한 2 종은 기저 분계조를 형성하였다. 군내군은 하나의 분계조를 형성하였지만, 부트스트랩이 50% 이하로 나타나 계통학적 의미는 적은 것으로 사료된다.
태백제비꽃군내 식물들은 동소적으로 생육하면서 단엽에서 장상복엽까지 연속적인 중간형을 나타내어 분류학적 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 태백제비꽃, 단풍제비꽃, 남산제비꽃 그리고 각 분류군 사이의 중간형을 잎의 형태에 따라 5 집단으로 구분하고 각 집단별 대표적인 개체를 선별하여 ITS DNA 염기서열을 분석하고 분류학적 어려움을 해결하는데 있다. 정렬된 ITS1, ITS2 그리고 5.8S 지역의 염기서열은 702 bp로 나타났다. 5.8S 지역은 163 bp로 조사된 모든 개체에서 변이가 없었으며, ITS1과 ITS2는 일부 변이가 있어 분산분석, 염기 서열 분기 조사 그리고 분계분석에 이용하였다. 분산분석 결과 조사된 잎 형태별 개체들 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 염기서열 분기 조사 결과, 군외군으로 설정한 낚시제비꽃과 노랑제비꽃의 경우 Kimura 2-parameter distance에서 절대치가 0.05보다 훨씬 높게 나타나서 뚜렷한 차이가 확인되었다. 그러나 군내군 5 개체는 절대치가 모두 매우 낮게 나타나서 염기서열 분기는 종 수준이 아닌 종 이하의 수준으로 판단되었다. 분계분석에서 군외군으로 설정한 2 종은 기저 분계조를 형성하였다. 군내군은 하나의 분계조를 형성하였지만, 부트스트랩이 50% 이하로 나타나 계통학적 의미는 적은 것으로 사료된다.
ITS DNA sequences from five individuals, representative of five groups designated according to the degree of leaf teeth and lobes from simple to palmate compound leaf in the Viola albida complex, established and further analysed in order to solve the taxonomic difficulty. A total 702 bp was sequence...
ITS DNA sequences from five individuals, representative of five groups designated according to the degree of leaf teeth and lobes from simple to palmate compound leaf in the Viola albida complex, established and further analysed in order to solve the taxonomic difficulty. A total 702 bp was sequenced at the 5.8S ribosomal DNA and internal transcribed spacer 1 and 2. The 5.8S coding region is 163 bp, and has no sequence variations. The ITS1 and ITS2 noncoding regions have a little bit sequence variations, and those were further analysed by the methods of the analysis of variance (ANOVA), the analysis of sequence divergence and the phylogenetic analysis. The result of ANOVA showed no significant differences among individuals investigated. The analysis of sequence divergence with Kimura 2-parameter distance revealed that in-groups showed much less than 0.05 in absolute value among individuals, while two out groups more than 0.05, V. grypoceras and V. orientalis. This result appeared that the sequence divergence among in-groups was not yet occurred in the species level but situated at somewhere below the species level. In the phylogenetic analysis, two outgroups formed the basal clades in order. Five individuals in-groups formed a clade. The clade was, however, not very robust as around 50% in bootstrap value, suggesting that this result was not meaningful in the phylogenetic point of views.
ITS DNA sequences from five individuals, representative of five groups designated according to the degree of leaf teeth and lobes from simple to palmate compound leaf in the Viola albida complex, established and further analysed in order to solve the taxonomic difficulty. A total 702 bp was sequenced at the 5.8S ribosomal DNA and internal transcribed spacer 1 and 2. The 5.8S coding region is 163 bp, and has no sequence variations. The ITS1 and ITS2 noncoding regions have a little bit sequence variations, and those were further analysed by the methods of the analysis of variance (ANOVA), the analysis of sequence divergence and the phylogenetic analysis. The result of ANOVA showed no significant differences among individuals investigated. The analysis of sequence divergence with Kimura 2-parameter distance revealed that in-groups showed much less than 0.05 in absolute value among individuals, while two out groups more than 0.05, V. grypoceras and V. orientalis. This result appeared that the sequence divergence among in-groups was not yet occurred in the species level but situated at somewhere below the species level. In the phylogenetic analysis, two outgroups formed the basal clades in order. Five individuals in-groups formed a clade. The clade was, however, not very robust as around 50% in bootstrap value, suggesting that this result was not meaningful in the phylogenetic point of views.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구의 목적은 반경 2~3m 이내 거리에 동소적2로 생육하면서 단엽에서 장상복엽까지 연속적인 중간형의 표현형을 갖는 태백제비꽃 군내 개체들을 대상으로 ITS 염기서열을 조사하고 분류학적 의의를 확인하는데 있다
연속적인 중간형을나타내어 분류학적 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 태백제비꽃 단풍제비꽃 남산제비꽃 그리고 각분류군 사이의 중간형을 잎의 형태에 따라 5 집단으로 구분하고 각 집단별 대표적인 개체를 선별하여 ITS DNA 염기서 열을 분석하고 분류학적 어려움을 해결하는데 있다. 정렬된 ITS1, ITS2 그리고 5.
가설 설정
Table 1. The result of the analysis of variance using ITS DNA sequences of the eight individuals in the V. albida complex. (* See Fig.
제안 방법
8S 지역의 염기서열은 702 bp로 나타났다. 5.8S 지역은 163 bp로조사된 모든 개체에서 변이가 없었으며, ITS1 과 ITS2는 일부 변이가 있어 분산분석, 염기서열 분기 조사 그리고 분계분석 에 이용하였다. 분산분석 결과 조사된 잎 형태별 개체들 간에 차이가 없는 것으로 나타났다.
추출한 DNA의 농도는 Biotech Photometer (Biochrom Ltd, WPAUV1101T, Cambridge, UK) 를사용하여 계산하였다. DNA를 5 ng/ul 의 농도로 희석한 뒤 universal primer (White et al., 1990) 를사용하여 94℃에서 1분 52℃에서 30초 72℃에서 1분을 1회전으로 하여 모두 30회전을 돌려 ITS 지역을 PCR(polymerase chain reaction, Applied Biosystems, PCR system 2700, Singapore) 하였다. ITS DNA의 증폭여부를 확인하기 위해 1% agarose 을 사용하여 전기 영동한 뒤 ethidium bromide 로 염색하고 UV trans-illu minator (VHber Lourmat, TFX-20M, Cedex, France) 를사용하여관찰하였다.
, 1990) 를사용하여 94℃에서 1분 52℃에서 30초 72℃에서 1분을 1회전으로 하여 모두 30회전을 돌려 ITS 지역을 PCR(polymerase chain reaction, Applied Biosystems, PCR system 2700, Singapore) 하였다. ITS DNA의 증폭여부를 확인하기 위해 1% agarose 을 사용하여 전기 영동한 뒤 ethidium bromide 로 염색하고 UV trans-illu minator (VHber Lourmat, TFX-20M, Cedex, France) 를사용하여관찰하였다. PCR 산물은 QIA—quick PCR purification kit (Qagen Inc.
ITS DNA의 증폭여부를 확인하기 위해 1% agarose 을 사용하여 전기 영동한 뒤 ethidium bromide 로 염색하고 UV trans-illu minator (VHber Lourmat, TFX-20M, Cedex, France) 를사용하여관찰하였다. PCR 산물은 QIA—quick PCR purification kit (Qagen Inc., Chatsworth, California, USA)를사용하여 정제하였다. 염기서열은 ABI Prism 377A automated DNA sequencer (Perkin-Elmer Corp.
단엽에서 장상복엽까지 표현형의 연속성을 보이는 태백제비꽃 군 식물의 ITS 1 과ITS2그리고5.8S등지역의 염기서열분기 정도를 조사하였다 또한, 군외군으로서 GenBank에 등록되어 있는 두 분류군즉 제비꽃절 태백제비꽃군에 속하는 낚시 제비꽃과 노랑제비꽃절에 속하는 노랑제비꽃의 동일지역 염기서열을 같이 분석하였다 본 분석에서는 조사대상 군내군 및 군외군의 염기서열을 정렬하여 모두 702 bp 를 비교하였다. 5.
, 1991) . 본 연구에서는동일한지역에서 생육하는본군내 종류를 잎의 거치와 결각 정도에 따라 5개 집단으로구별하고, 집단별 대표적인 개체를 선별하여 ITS 염기서열을 결정하고(Fig. 1), 이를 근거로 분산분석, 염기서열 분기 분석, 분계도 분석 등을 시도하였다 ITS DNA 염기서열은 진화의 속도가 빨라 속내 분류 또는 복합체와 같은 근연종의 분류에 이용된다(SytsmM and Schaal, 1985; Sytsma and Smith,1988； Baldwin, 1992； Hildebrandt et al., 2006).
, Chatsworth, California, USA)를사용하여 정제하였다. 염기서열은 ABI Prism 377A automated DNA sequencer (Perkin-Elmer Corp., Foster City, California, USA)을사용하여 결정되었다.
추출한 DNA의 농도는 Biotech Photometer (Biochrom Ltd, WPAUV1101T, Cambridge, UK) 를사용하여 계산하였다. DNA를 5 ng/ul 의 농도로 희석한 뒤 universal primer (White et al.
대상 데이터
05 version) 프로그램을 이용하여 수작업으로 하였다 이 때 염기서열 정렬은 군내 군으로 본 실험에서 확인된 태백제비꽃군내 5개 집단의 5개체와군외군으로 Yoo etal. (2005) 의 의해 NCBI에 보고된 노랑제비꽃(Gen- Bank acc. AY928271) 과 낚시제비꽃(GenBank acc. AY928280) 을 함께 하였다. 노랑제비꽃는 태백제비꽃군이 속한 진정제비꽃절 (Nomimiim分과 제비꽃속내에서 유연관계가 적은 노랑제비꽃절 (Chamaemelanig 내 대표 분류군으로서, 낚시제비꽃은 진정 제비꽃 절 내에 유경종의 대표 분류군으로서 각각 군외군으로 설정했다 (Kim, 1986; Yoo etal.
8S는조사된 모든 분류군에서 163 bp로 나타났으며 염기서열 변이가 나타나지 않았다. ITS1 에서 289 bp와 ITS2에서 250 bp를 분석에 이용하였다(GenBank acc. DQ112179- DQ- 112183). 군내군개체간의 염기서열분기 정도를Kiumaia 2- pa rameter distance로 계산한 결과 조사된 모든 개체에서 그 절대치 가 0.
본 연구에 사용된 태백제비꽃군(K albida complex) 식물 재료는 내장산에서 채집하여 사용하였다 채집된 식물은 잎의 결각 정도에 따라 5개 집단즉태백제비꽃, 태백제비꽃과단풍제비꽃의 중간형, 단풍제비꽃, 단풍제비꽃과 남산제비꽃의 중간형, 그리고 남산제비꽃 등으로구분하고(Fig. 1), 각집단별 대표적인 개체를 대상으로 염기서열을 조사하고 GenBank에 보고하였다.GenBank accession number DQ112179 〜DQ112183).
데이터처리
본 연구에서 결정된 ITS DNA 염기서열이 집단간에 통계학적 차이가 있는지 혹은 없는지를 확인하기 위해 분산분석을 하였다(Table 1). 분산분석에 사용된 식물의 염기서열은 Fig.
정렬된 염기서열은 통계학적으로 분류군 간에 유의성이 있는지를 확인하기 위해 SPSSC12.0 version) 프로그램을사용하여 분산분석하였다 분산분석을 위한 형질 부호화(character coding)는 ITS1 및 ITS2 지역에서 정렬된 모든분류군의 동일 위치에 변이가 없을 경우는 모두0의 값을 부여했고, 변이가 있을 경우에는 아라비아숫자 순으로 동일 위치 에 가장 많이 나타나는 염기의 값을0으로 두 번째로 많이 나타나는 염기의 값을 1로 세 번째로 많이 나타나는 염기의 값을 2 등으로 연차적인 순서로 부호화하였다.
이론/모형
염가서열을 사용한 계통학적 연구를 위해 PAUP(4.02 version; Swofford, 1998) 프로그램을사용하였다 ITS DNA 염기서열의 변이정도를 확인흐}기 위해 IGmura 2-parameter distance matrix를 통해 염기서열 분지 (sequence divergence) 을 조사하였다 계통학적 분석을 위해서는 최소가정의 분석 (parsimony analysis) 을 적용하였으며, 발견적 조사(heurestic search) 로 완전일치분계도 (strict consensus tree) 를 얻었다 각 분계조의 지지도는 1000번의 브트스트렙 (bootstrap; Felsenstain, 1985) 에 의해 측정되었다 PAUP 사용시 모든 염기서열 형질은 비가중방법 (unweighted) 을사용하였고 비상동에 의한 핵산 첨삭(ind els) 으로 생성된 간격 (gap) 은소실(missing) 처리하였다
성능/효과
DQ112179- DQ- 112183). 군내군개체간의 염기서열분기 정도를Kiumaia 2- pa rameter distance로 계산한 결과 조사된 모든 개체에서 그 절대치 가 0.05 이하로 나타나서 매우 낮은 것으로 확인되 었다(Table 2). 일반적으로 절대 값이 0.
, 2002). 그결과ITS1 에 대한본군내 8 개체 식물의 F 값은 0.761 로 유의 확률은 0.620으로 나타나 조사된 집단간 개체별로 유의한 차이가 있다고 말할 수 없었다. ITS2에서도 8 개체 식물에서 F값이 0.
8S 지역은 163 bp로조사된 모든 개체에서 변이가 없었으며, ITS1 과 ITS2는 일부 변이가 있어 분산분석, 염기서열 분기 조사 그리고 분계분석 에 이용하였다. 분산분석 결과 조사된 잎 형태별 개체들 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 염기서열 분기 조사 결과 군외군으로 설정한 낚시제비꽃과 노랑제비꽃의 경우 Kimura 2-parameter distance에서 절대치가 0.
분산분석 결과 조사된 잎 형태별 개체들 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 염기서열 분기 조사 결과 군외군으로 설정한 낚시제비꽃과 노랑제비꽃의 경우 Kimura 2-parameter distance에서 절대치가 0.05보다 훨씬 높게 나타나서 뚜렷한 차이가 확인되었다 그러나 군내군 5 개체는 절대치가 모두 매우 낮게 나타나서 염기서열 분기는 종 수준이 아닌 종 이하의 수준으로 판단되었다. 분계분석에서 군외군으로 설정한 2 종은 기저 분계 조를 형성하였다.
염기서열변이가발생한 형질 중계통학적으로 해상력이 있는 in formative character는 19개이고 나머지 84개는 uninformative character인 것으로 나타났다. Fig.
참고문헌 (44)
Apples, R. and R.L. Honeycutt. 1986. rDNA evolution over a billion years. In S.K. Dutta (ed.), DNA Systematics. CRC Press, Boca Raton. pp. 81-135
Baldwin, B.G. 1992. Phylogenetic utility of the transcribed spacers of nuclear ribosomal DNA in plants: two examples from the Madiinae (Asteraceae). Mol. phylogenet. Evol. 1: 3-16
Ballard, H.E. and K.J. Sytsma. 1997. Further relevations on adaptive radiation in Hawaiian Viola (Violaceae) based on Internal Transcribed Spacer DNA sequences. Amer. J. Bot. (supplement) 84: 177
Ballard, H.E., K. inoue and K.J. Sytsma. 1998. Phylogenic relationships and biogeography of Japanese violets (Viola) based on ITS DNA sequences. Amer. J. Bot. (supplement) 85: 108
Ballard, H.E., K.J. Sytsma and R.R. Kowal. 1999. Shrinking the violets: Phylogenetic relationships of infrageneric groups in Viola (Violaceae) based on ITS DNA sequences. Syst. Bot. 23: 439-458
Darwin, C. 1877. The different forms of flowers on plants of the same species. John Murray, London
Downie, S.R., D.S. Katz-Downie and K. Spalik. 2000. Aphylogeny of Apiaceae tribe Scandiceae: evidence from molecular ribosomal DNA internal transcribed spacer sequences. Amer. J. Bot. 87: 76-95
Doyle, J.J. and J.L. Doyle. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem. Bull. 19: 11-15
Felsenstain, J. 1985. Confidence limits on phylogenies: an approach using the bootstrap. Evolution 39: 789-791
Fu, P. Y. and Y. C. Teng, 1977. Flora Plantrum Herbacearum Chinae Boreali-Orientalis. Tomus 6. Sci. Publ. pp.79-129
Gibson, T., D. Higgins and J. Thompson. 1994. Clustal X Program. EMBL, Hidelberg, Germany
Harborne, J.B. and B.L. Turner. 1984. Plant chemosystematics. Academic Press, London
Hashimoto, T. 1967. Violets of Japan. Sungmoondang, Tokyo
Hildebrandt, U., K. Hoef-Emden, S. Backhausen, H. Bothe, M. Bozek, A. Siuta and E. Kuta. 2006. The rare, endemic zinc violets of Central Europe originate from Viola lutea Huds. Pl. Syst. Evol. 257: 205-222
Hogers, S.A., H.E. Ballard, Jr., M.L. Arnold and M. W. Chase. 1995. Generic relationships in theViolaceae: data frommor phology, anatomy, chromosome numbers and rbcL sequences. Amer. J. Bot. (supplement) 82: 136
Ishidoya, T. 1929. Review ofViola from Korean and manshuria. J. Chosen Nat. Hist. Soc. 8:15-17
Ito, E. 1962. Observations on the variations of V. chaerophylloides in Japan. Bull. Nat. Sci. Mus. Tokyo 6: 194-202
Kim, K.S. 1986. Studies of comparative morphology on the Korean Viola species. Ph. D. thesis, Sung Kyun Kwan Univ., Korea
Kim, K.-J. and R.K. Jansen. 1994. Comparisons of phylogenetic hypotheses among different data sets in dwarf dandelions (Krigia, Asteraceae): Additional information from internal transcribed spacer sequences of nulcear ribosomal DNA. Plant Syst. Evol. 190: 157-185
Kim, K.S., B.Y. Sun, S.S. Whang and G.H. Chung. 1991. Biosystematic study on the genus Viola in Korea - comparative morphology of theViola albida complex. Kor. J. Bot. 34: 229-238. (in Koeran)
Ledebour, C.F. 1829. Flora Altaica I. Berlin. p. 225
Lia, V.V., V.A. Confalonieri, C.I. Comas and J.H. Hunziker. 2001. Molecular phylogeny of Larrea and its allies (Zygophyllaceae): reticulate evolution and the probable time of creosote bush arrival to North America. Mol. Phylogenet. Evol. 21: 309-320
Stebbins, G.L., B.L. harvery, E.L. Cox, J.N. Rutger, G. Jelencovic and E. Yagil. 1963. Identification of the ancestory of an amphiploidViola with the aid of paper chromatography. Amer. J. Bot. 50: 830-839
Swofford, D.L. 1998. PAUP: Phylogenetic Analysis Using Parsimony and Other Methods. Version 4.02b Sinauer Asso. Inc., Massachusetts, USA
Sytsma, K.J. and B.A. Schaal. 1985. Phylogenetics of the Lisianthius skinneri (Gentianaceae) species complex in Panama utilizing DNA restriction fragment analysis. Evolution 39: 594-608
Takenouchi, M. 1955. Brief notes on the taxanomy, ecology and geographic distribution of species of Viola indigenous to Manchuria and Inner-Mongolia. Sci. Cont. Tung-pei Teachnical Univ. 5: 65-95
Waller, D.M. 1980. Environmental determinants of outcrossing in Impatiens capensis (Balsaminaceae). Evolution 34: 747- 761
Whang, S.S., K. Choi, R.S. Hill and J.-H. Pak. 2002. A morphometric analysis of infraspecific taxa within the Ixeris Chinensis complex (Asteraceae, Lactuceae). Bot. Bull. Acad. Sin. 43: 131-138
Whang, S.S., K. Kim and W.M. Hess. 1998. Variation of silica bodies in leaf epidermal long cells within and among seventeen species ofOryza (Poaceae). Amer. J. Bot. 85: 461-466
White, T.J., T. Birn, S. Lee and J. Taylor. 1990. Amplification and direct sequencing of fungla ribosomal RNA genes for phylogenetics. In D. Gelfand, J. Sninsky and T. White (eds.), PCR protocols: A guide to methods and applications. Academic Press, San Diego, pp. 315-322
Yoo, K.-O., O.-K. Kwon and W.-T. Lee. 2004. Interspecific relationships of KoreaViola based on RAPD, ISSR, PCR-RFLP analyses, Kor. J. Pl. Taxon. 34:43-61. (in Korean)
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.