본 연구는 우리나라 특산수종이며 조경 및 원예적 가치가 높은 노각나무 유전변이를 조사하기 위해 6개 천연집단을 선발하여 DNA I-SSR 표지자를 사용, 유전다양성 및 유전구조를 조사하였다. 5개의 I-SSR primer(#813, 815, 818, 820, 823)에서 총 61개의 증폭산물을 관찰할 수 있었으며, 유전 다양성을 나타내는 P(Percentage of polymorphic loci)값과S.I.(Shannon's informationIndex)가 남쪽에 분포하는 오봉산(P=88.5%, S.I.=0.467), 금산(P=86.9%, S.I.=0.427), 바랑산(P=83.6%, S.I.=0.425)집단이 높았으며, 북쪽(내륙)에 분포하는 소백산(P=80.3%, S.I.=0.396), 지리산(P=77.1%, S.I.=0.368), 가야산(P=75.4%, S.I.=0.358)집단은 낮았다. 전체 유전변이 중 11.8%만이 집단간에 기인하는 것으로 나타났고, 나머지 88.2%는 집단내 개체간의 차이에서 기인하였다. 유전거리를 이용하여 UPGMA법에 의한 유집분석을 실시한 결과 지리적 분포에 대한 뚜렷한 경향은 나타나지 않았다.
본 연구는 우리나라 특산수종이며 조경 및 원예적 가치가 높은 노각나무 유전변이를 조사하기 위해 6개 천연집단을 선발하여 DNA I-SSR 표지자를 사용, 유전다양성 및 유전구조를 조사하였다. 5개의 I-SSR primer(#813, 815, 818, 820, 823)에서 총 61개의 증폭산물을 관찰할 수 있었으며, 유전 다양성을 나타내는 P(Percentage of polymorphic loci)값과S.I.(Shannon's information Index)가 남쪽에 분포하는 오봉산(P=88.5%, S.I.=0.467), 금산(P=86.9%, S.I.=0.427), 바랑산(P=83.6%, S.I.=0.425)집단이 높았으며, 북쪽(내륙)에 분포하는 소백산(P=80.3%, S.I.=0.396), 지리산(P=77.1%, S.I.=0.368), 가야산(P=75.4%, S.I.=0.358)집단은 낮았다. 전체 유전변이 중 11.8%만이 집단간에 기인하는 것으로 나타났고, 나머지 88.2%는 집단내 개체간의 차이에서 기인하였다. 유전거리를 이용하여 UPGMA법에 의한 유집분석을 실시한 결과 지리적 분포에 대한 뚜렷한 경향은 나타나지 않았다.
We investigated the genetic variation in Stewartia koreana Nakai by examining 61 I-SSR amplicons in 120 individuals distributed among six natural populations in Korea. The overall percentage of polymorphic I-SSR amplicons was 81.9% and mean number of amplicons per I-SSR primer was 12.2. Levels of ge...
We investigated the genetic variation in Stewartia koreana Nakai by examining 61 I-SSR amplicons in 120 individuals distributed among six natural populations in Korea. The overall percentage of polymorphic I-SSR amplicons was 81.9% and mean number of amplicons per I-SSR primer was 12.2. Levels of genetic diversity within 6 populations were similar each other[Shannon's Index $0.358{\sim}0.467$(mean: 0.407)]. The Mt. Obong population had the highest level of genetic diversity and was most distinctive from the other populations. Most variation existed among individuals within population(88.2%). Genetic differentiation among populations(${\phi}_{ST}$) was 0.118. The UPGMA dendrogram based on the genetic distance failed in showing decisive geographic relationships.
We investigated the genetic variation in Stewartia koreana Nakai by examining 61 I-SSR amplicons in 120 individuals distributed among six natural populations in Korea. The overall percentage of polymorphic I-SSR amplicons was 81.9% and mean number of amplicons per I-SSR primer was 12.2. Levels of genetic diversity within 6 populations were similar each other[Shannon's Index $0.358{\sim}0.467$(mean: 0.407)]. The Mt. Obong population had the highest level of genetic diversity and was most distinctive from the other populations. Most variation existed among individuals within population(88.2%). Genetic differentiation among populations(${\phi}_{ST}$) was 0.118. The UPGMA dendrogram based on the genetic distance failed in showing decisive geographic relationships.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 생물유전자원으로써 이용가치가 높은 노각나무를 대상으로 I-SSR 표지자를 이용하여 유전변이 양상을 파악함으로써 노각나무자생 집단에 대한 집단 유전학적 특성을 구명하여 유전자원 보존은 물론 육종에 필요한 기초자료를 제공하는 데 그 목적이 있으며, 더불어 국내 다른 특산수종들과 유전적 특성을 비교하는 데 있어서 중요한 기초자료로 이용될 것으로 기대된다.
본 연구는 우리나라 특산수종이며 조경 및 원예적 가치가 높은 노각나무 유전변이를 조사하기 위해 6개 천연집단을 선발하여 DNA I-SSR 표지자를 사용, 유전 다양성 및 유전구조를 조사하였다. 5개의 I-SSR primer(#813, 815, 818, 820, 823)에서 총 61개의 증폭산물을 관찰할 수 있었으며, 유전 다양성을 나타내는 P(Percentage of polymorphic loci)값과 S.
제안 방법
0025% BSA(Bovine Serum Albumine)가 포함되도록 하였으 며, 분석에 사용된 I-SSR primer는 재현성이 우수하고, 다형성을 보이는 증폭산물이 선명하고 구분이 용이한 5개 [UBC #813(5'-CTCCTCCTCCTCCTCTT-3'), #815(5'-CTCTCTCTCTCTCTCTG-3'), #818(5'-CACAC ACACACACACAG-3'), #820(5'-GTGTGTGTGTGTGTGTC-3'), #823(5'-TCTCTCTCTCTCTCTCC -3')을 사용하였다. PCR 증폭 반응은 PTC-200 Thermal cycler(MJ Research Inc.)를 이용하여 94℃에서 5분의 전처리 후 94℃(30초), 52℃(30초), 72℃(1분)의 과정을 45회 반복한 뒤 72℃에서 10분간 최종 증폭 시켰다. PCR 증폭산물은 0.
)를 이용하여 94℃에서 5분의 전처리 후 94℃(30초), 52℃(30초), 72℃(1분)의 과정을 45회 반복한 뒤 72℃에서 10분간 최종 증폭 시켰다. PCR 증폭산물은 0.5μM의 Ethidium Bromide가 포함된 1.8% agarose gel에서 전기영동시킨 후(l×TBE, pH 8.0) UV trans-illuminator상에서 촬영한 DNA 밴드 사진을 통해 관찰하였으며, lOObp DNA size marker(MBI Fermentas)를 기준으로 특정 bp에서 증폭산물의 유무에 따라 '1'과 '0'으로 data를 입력하였다.
채취한 시료는 멸균수로 표면 세척을 한 다음, 곱게 마쇄한 뒤 NucleoSpin® Kit(MACHEREY- NAGEL, Germany)를 이용, total DNA를 추출하였다.
대상 데이터
I-SSR PCRe 반응용액 20㎕당 10ng template DNA, 0.6/μM I-SSR primer, 0.6 Unit Thermostable DNA polymerase(Advanced Biotechnologies Ltd.), 20mM (NH4)2SO4, 75mM Tris·HCl(pH 8.8), 1.5mM MgCl2, 100μM dNTP, 0.0025% BSA(Bovine Serum Albumine)가 포함되도록 하였으 며, 분석에 사용된 I-SSR primer는 재현성이 우수하고, 다형성을 보이는 증폭산물이 선명하고 구분이 용이한 5개 [UBC #813(5'-CTCCTCCTCCTCCTCTT-3'), #815(5'-CTCTCTCTCTCTCTCTG-3'), #818(5'-CACAC ACACACACACAG-3'), #820(5'-GTGTGTGTGTGTGTGTC-3'), #823(5'-TCTCTCTCTCTCTCTCC -3')을 사용하였다. PCR 증폭 반응은 PTC-200 Thermal cycler(MJ Research Inc.
조사지는 국내 자생하는 노각나무 6개 집단(소백산, 가야산, 지리산, 바랑산, 금산, 오봉산)을 대상으로 2003년 4~5월에 집단당 20개체에서 유엽을 채취하였으며, 집단 내 시료 개체목간의 간격은 최소 30m 이상을 유지하여 혈연적으로 근연관계에 있는 개체가 선발되지 않도록 하였다 (Fig. 1, Table 1).
데이터처리
6개 노각나무 집단에 대한 I-SSR 변이체의 다양성을 추정하기 위해 POPGENE 1.31 program(Yeh et al., 1999)을 이용하여 Shannon's information Index(S.I. ； Shannon, 1948)를 구하였으며, Arlequin 2.0 program(Schneider et al., 2000)을 이용, Euclidean distance에 의해 계산된 유전적 거리를 기초로 AMOVA 분석을 실시하여 집단간 유전적 분화의 정도를 계산하였다 (Excoffier et al., 1992).분석된 두 집단 간의 유전적 거리는 RAPDDIST vl.
, 1992).분석된 두 집단 간의 유전적 거리는 RAPDDIST vl.0(Black, 1996)을 이용하여 Manhattan distance(Wright, 1978)를 계산하였다.
성능/효과
본 연구는 우리나라 특산수종이며 조경 및 원예적 가치가 높은 노각나무 유전변이를 조사하기 위해 6개 천연집단을 선발하여 DNA I-SSR 표지자를 사용, 유전 다양성 및 유전구조를 조사하였다. 5개의 I-SSR primer(#813, 815, 818, 820, 823)에서 총 61개의 증폭산물을 관찰할 수 있었으며, 유전 다양성을 나타내는 P(Percentage of polymorphic loci)값과 S.I.(Shannon's information Index)가 남쪽에 분포하는 오봉산(P=88.5%, S.I.=0.467), 금산(P=86.9%, S.I.=0.427), 바랑산(P=83.6%, S.I.=0.425)집단이 높았으며, 북쪽(내륙)에 분포하는 소백산(P=80.3%, S.I. =0.396), 지리산(P=77.1%, S.I.=0.368), 가야산(P=75.4%, S.I.=0.358)집단은 낮았다. 전체 유전변이 중 11.
5개의 I-SSR primer에서 총 61개의 증폭산물을 토대로 Shannon의 유전 다양 성 지수 (S. I. ； Shannon's information Index)를 계산한 결과 가장 높은 값을 보인 집단은 오봉산 집단(0.467)이었으며 가장 낮은 값을 보인 집단은 가야산 집단(0.358)이었다. 6개 집단의 평균값은 0.
노각 나무 유전변이 분석에 사용된 5개의 I-SSR primer(#813, 815, 818, 820, 823)에서 총 61개의 증폭산물을 관찰할 수 있었으며, primer 당 평균 12.2개의 다 형성 증폭산물을 얻을 수 있었다 (Fig. 2).
다형성 I-SSE 표지자의 비율(P； Percentage of polymorphic loci)은 오봉산집단(88.5%), 금산집단(86.9%), 바랑산집단(83.6%) 그리고 소백산집단(80.3%)이 다소 높았으며, 지리산 집단(77.1%)과 가야산 집단(75.4%)이 비교적 낮은 값을 보여 전체 평균 81.9%로 관찰되었다(Table 2).
2%는 집단 내 개체 간의 차이에서 기인하였다. 유전거리를 이용하여 UPGMA법에 의한 유집분석을 실시한 결과 지리적 분포에 대한 뚜렷한 경향은 나타나지 않았다.
조사된 6개의 집단에 대한 AMOVA를 이용한 분산 요소의 비교에서 전체 유전변이 중 11.8%만이 집단 간에 기인하는 것으로 나타났고, 나머지 88.2%는 집단 내 개체간의 차이에서 기인한 것으로 나타났다(Table 3).
후속연구
노각나무는 다른 수종들과 비교해볼 때, 유전분화는 크지 않지만 장기적인 환경 변화에 대처하기 위한 방법으로 집단 내 변이가 다양하고 차대의 생산이 용이 한 몇몇 집단(금산, 바랑산, 오봉산)을 선정하여 현지 내 보존을 실시하는 것이 좋을 것이다. 또한 노각나무가 우리나라 특산 수종이라는 사실을 고려해 볼 때 산불이나 ·병해충과 같은 대규모 자연재해로부터 안전한 현지 외 보존을 통한 유전자원보존 전략이 수행되어져야 할 것이다. 현지 외 유전자원 보존을 위해서 노각나무 집단의 생태학적, 유전학적 특성을 고려한 합리적인 표본추출 전략에 대한 연구가 선행되어져야할 것이다.
358)은 낮았다. 이러한 결과로 미루어 볼 때, 노각 나무는 역사적으로 남부지방에 분포하는 집단(오봉산, 금산, 바랑산)이 내륙지방에 분포하는 집단(소백산, 지리산, 가야산)에 비해서 보다 오래된 집단인 것으로 생각되며, 빙하기를 겪으면서 남부지방에 피난처로 있다가 내륙지방으로 분화되어졌을 것으로 추정해 볼 수 있으나 이에 대한 보다 자세한 고찰을 위해서는 노각나무의 지질시대의 자연식생사에 대한 보다 정밀한 연구가 요구되며, 교배양식 및 번식 특성과 함께 성목 및 차대에 대한유전구조 비교연구도 아울러 이루어져야 할 것으로 생각된다.
3과 같이 크게 두 그룹 분리되었는데, 전남의 지리산 집단, 경남의 가야산 집단과 금산집단 이 하나의 그룹으로 그리고 나머지 소백산 집단, 바랑산 집단 및 오봉산 집단이 다른 그룹을 형성하였다. 일부 집단은 지리적인 분포와는 다른 형태로 유집되었는데, 이러한 결과에 대한 보다 명확한 답을 얻기 위해서는 자연도태와 격리 등과 관련하여 유전적·생태적 특성을 구명하기 위한 보다 정밀한 연구가 요구된다.
또한 노각나무가 우리나라 특산 수종이라는 사실을 고려해 볼 때 산불이나 ·병해충과 같은 대규모 자연재해로부터 안전한 현지 외 보존을 통한 유전자원보존 전략이 수행되어져야 할 것이다. 현지 외 유전자원 보존을 위해서 노각나무 집단의 생태학적, 유전학적 특성을 고려한 합리적인 표본추출 전략에 대한 연구가 선행되어져야할 것이다.
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