Microsatellite 마커를 이용한 한국산 피조개, Scapharca broughtonii Schrenck 집단의 유전적 다양성 Genetic Variation of Wild and Hatchery Populations of the Korean Ark Shell, Scapharca broughtonii Assessed by Microsatellite Markers원문보기
우리나라 피조개 집단의 유전적 다양성을 분석하기 위해 남해안 5개 지역의 피조개 443마리를 수집하여 6개의 다형성이 높은 microsatellite 마커를 이용하여 분석하였다. 5개 집단의 유전자좌당 대립유전자는 10-28개의 범위였으며, 각 지역별 microsatellite 마커의 평균 대립유전자 수는 JHH (진해 양식집단) 이 15.5로 가장 적었고, GJ (강진 자연집단) 이 20.3으로 가장 많았다. 평균 기대 이형접합률은 SR (사량자연집단) 이 0.817로 가장 낮았고, GJ (강진자연집단)이 0.831로 가장 높았으며 JHH (진해양식집단) 은 0.822로 자연집단에 비교해 의미적인 차이는 없었다. 집단 간 $F_{ST}$ 값은 GJ (강진 자연집단) 이 다른 집단과 분화적 차이를 보여 다른 집단과 유전적으로 차이를 나타내었다. JH (진해 자연집단), SR (사량 자연집단) 및 JHH (진해 양식집단) 사이의 $F_{ST}$ 값은 매우 낮게 나타나 집단 간 유전자 교류 (gene flow)가 일어났음을 암시하고 있다. 특히 JH (진해자연집단) 과 SR (사량 자연집단) 은 $F_{ST}$ 값이 0.0001로 가장 낮았으며 집단 간 유전적 거리 (0.0386) 도 가장 가까웠고 집단 간 유전적 유연관계도 가장 가까운 것으로 나타나 유전적으로 같은 집단이라고 할 수 있었다.
우리나라 피조개 집단의 유전적 다양성을 분석하기 위해 남해안 5개 지역의 피조개 443마리를 수집하여 6개의 다형성이 높은 microsatellite 마커를 이용하여 분석하였다. 5개 집단의 유전자좌당 대립유전자는 10-28개의 범위였으며, 각 지역별 microsatellite 마커의 평균 대립유전자 수는 JHH (진해 양식집단) 이 15.5로 가장 적었고, GJ (강진 자연집단) 이 20.3으로 가장 많았다. 평균 기대 이형접합률은 SR (사량자연집단) 이 0.817로 가장 낮았고, GJ (강진자연집단)이 0.831로 가장 높았으며 JHH (진해양식집단) 은 0.822로 자연집단에 비교해 의미적인 차이는 없었다. 집단 간 $F_{ST}$ 값은 GJ (강진 자연집단) 이 다른 집단과 분화적 차이를 보여 다른 집단과 유전적으로 차이를 나타내었다. JH (진해 자연집단), SR (사량 자연집단) 및 JHH (진해 양식집단) 사이의 $F_{ST}$ 값은 매우 낮게 나타나 집단 간 유전자 교류 (gene flow)가 일어났음을 암시하고 있다. 특히 JH (진해자연집단) 과 SR (사량 자연집단) 은 $F_{ST}$ 값이 0.0001로 가장 낮았으며 집단 간 유전적 거리 (0.0386) 도 가장 가까웠고 집단 간 유전적 유연관계도 가장 가까운 것으로 나타나 유전적으로 같은 집단이라고 할 수 있었다.
The genetic variation of Ark Shell, Scapharca broughtonii black was estimated using six polymorphic microsatellite (MS) loci in 443 individuals collected from five populations in Korea. The mean numbers of alleles per locus in five populations were 10-28. The mean number of alleles per locus in Jinh...
The genetic variation of Ark Shell, Scapharca broughtonii black was estimated using six polymorphic microsatellite (MS) loci in 443 individuals collected from five populations in Korea. The mean numbers of alleles per locus in five populations were 10-28. The mean number of alleles per locus in Jinhae Hatchery (JHH) population showed the least value as 15.5, but that in Gangjin (GJ) population showed the most value as 20.3. The mean expected heterozygosity in Saryangdo (SR) population showed the least value as 0.817, but that in Gangjin (GJ) population showed the most value as 0.831. In Jinhae hatchery(JHH) population, the mean expected heterozygosity was 0.822, there was no significant difference from those of wild population. The $F_{ST}$ values in Gangjin (GJ) population showed significant difference from those of the other populations, which revealed Gangjin (GJ) population is genetically different from the other populations. The $F_{ST}$ values among Jinhae Hatchery (JHH) population, Jinhae (JH) population and Saryangdo (SR) population showed lower values than the others, which implies there was a gene flow among these three populations. The $F_{ST}$ value and genetic distance between Jinhae (JH) population and Saryangdo (SR) population showed the least value as 0.0001 and 0.0386, indicating that these two populations were genetically the same.
The genetic variation of Ark Shell, Scapharca broughtonii black was estimated using six polymorphic microsatellite (MS) loci in 443 individuals collected from five populations in Korea. The mean numbers of alleles per locus in five populations were 10-28. The mean number of alleles per locus in Jinhae Hatchery (JHH) population showed the least value as 15.5, but that in Gangjin (GJ) population showed the most value as 20.3. The mean expected heterozygosity in Saryangdo (SR) population showed the least value as 0.817, but that in Gangjin (GJ) population showed the most value as 0.831. In Jinhae hatchery(JHH) population, the mean expected heterozygosity was 0.822, there was no significant difference from those of wild population. The $F_{ST}$ values in Gangjin (GJ) population showed significant difference from those of the other populations, which revealed Gangjin (GJ) population is genetically different from the other populations. The $F_{ST}$ values among Jinhae Hatchery (JHH) population, Jinhae (JH) population and Saryangdo (SR) population showed lower values than the others, which implies there was a gene flow among these three populations. The $F_{ST}$ value and genetic distance between Jinhae (JH) population and Saryangdo (SR) population showed the least value as 0.0001 and 0.0386, indicating that these two populations were genetically the same.
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문제 정의
본 연구는 우리나라 피조개 주생산지인 남해안 각 지역별 피조개를 수집하여 유전적 다형성이 높은 microsatellite 마커를 이용하여 지역별 피조개의 유전적 다양성 조사를 실시하였다.
제안 방법
4개 microsatellite 마커 (KSB16, KSB84, KSB132, KSB314) 는 이전에 An and Park (2005)에 의해 분리된 것을, 2개 microsatellite 마커 (SB57, SB311) 는 이전에 Li and Li (2008) 에 의해 분리된 것을 본 연구에서 사용하였다. 6개 primer set의 forward primer는 6FAM, HEX, 또는 NED로 형광 표지하여 reverse primer와 함께 PCR하고 PCR product를 전기영동으로 확인하여 희석 배율을 결정하였다. 희석한 PCR product와 400HD marker, HiDi mixture를 섞고 95℃에서 5분간 변성한 후 ABI 3130 xl genetic analyzer (Applied Biosystems) 를 이용하여 genotyping 하였다.
PCR 조건은 처음 95℃에서 15분간 DNA를 변성한 다음, 94℃에서 20초간 denaturation, 60℃에서 30초에서 annealing, 72℃에서 1분간 elongation을 35회 반복한 후, 최종 DNA 합성을 72℃에서 5분간 하였다. Fluorescent peak data는 Genescan (version 3.7) 와 Genotyper (version 3.7) software program (Applied Biosystems) 으로 분석하였다.
살아있는 피조개에서 절취한 근육 조직은 DNA를 분리하기 전까지 100% 에탄올에 보관하였다. MagExtractor genomic DNA 분리 키트를 이용하여 자동 DNA 분리장치 (MagExtractor MFX-6100, Toyobo) 에서 total genomic DNA를 분리하였다. 분리된 DNA는 spectrophotometer를 이용하여 정량하고 순수한 DNA만 분석에 이용하였다.
각 loci의 PCR 반응은 50 ng genomic DNA, 200 μM dNTP, 20 mM Tris-HCl (pH 8.3), 100 mM KCl, 2.0 mM MgCl2, 0.3-0.5 μM primer, 0.5 unit f-taq polymerase가 포함된 총 15 μl 혼합액을 PTC-200 thermal cycler (MJ research) 를 이용하여 수행하였다.
MagExtractor genomic DNA 분리 키트를 이용하여 자동 DNA 분리장치 (MagExtractor MFX-6100, Toyobo) 에서 total genomic DNA를 분리하였다. 분리된 DNA는 spectrophotometer를 이용하여 정량하고 순수한 DNA만 분석에 이용하였다.
6개 primer set의 forward primer는 6FAM, HEX, 또는 NED로 형광 표지하여 reverse primer와 함께 PCR하고 PCR product를 전기영동으로 확인하여 희석 배율을 결정하였다. 희석한 PCR product와 400HD marker, HiDi mixture를 섞고 95℃에서 5분간 변성한 후 ABI 3130 xl genetic analyzer (Applied Biosystems) 를 이용하여 genotyping 하였다. 각 loci의 PCR 반응은 50 ng genomic DNA, 200 μM dNTP, 20 mM Tris-HCl (pH 8.
대상 데이터
00833). 3개 microsatellite loci (KSB84, KSB132, SB311) 에서 자연산과 양식산 모든 집단에서 HWE를 벗어났다.
4개 microsatellite 마커 (KSB16, KSB84, KSB132, KSB314) 는 이전에 An and Park (2005)에 의해 분리된 것을, 2개 microsatellite 마커 (SB57, SB311) 는 이전에 Li and Li (2008) 에 의해 분리된 것을 본 연구에서 사용하였다. 6개 primer set의 forward primer는 6FAM, HEX, 또는 NED로 형광 표지하여 reverse primer와 함께 PCR하고 PCR product를 전기영동으로 확인하여 희석 배율을 결정하였다.
각 지역별 피조개 수집을 위해 양식산은 진해만 (JHH) 에서 60마리, 자연산은 진해만 (JH) 에서 96마리, 남해 강진만 (GJ) 에서 96마리, 사량도 (SR) 에서 96마리, 고흥 (GH) 에서 95마리를 수집하였으며 (Fig. 1, Table 1), 수집한 443마리 피조개 근육 조직은 microsatellite 분석을 위하여 사용되 었다. 살아있는 피조개에서 절취한 근육 조직은 DNA를 분리하기 전까지 100% 에탄올에 보관하였다.
우리나라 피조개 집단의 유전적 다양성을 분석하기 위해 남해안 5개 지역의 피조개 443마리를 수집하여 6개의 다형성이 높은 microsatellite 마커를 이용하여 분석하였다.
데이터처리
, 2000) 을 이용하여 계산하였다. 각 locus에 대한 Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) 이탈에 대한 분석은 Genepop 3.4 프로그램 (Raymond and Rousset, 1995) 을 이용하여 Markov-chain 방법에 의해 관찰 유전자형 빈도와 기대 유전자형 빈도를 서로 비교하여 random allelic permutation 과정으로 유의성을 검정하였다 (Weir and Cockerham, 1984). 유의성 정도는 에러를 최소화하기 위하여 Bonferonni correction을 사용하여 조정되었다 (Rice, 1989).
각 locus의 대립유전자 수 및 빈도, 관찰치 이형접합률 (Ho), 기대치 이형접합률 (He) 은 CERVUS 3.0 프로그램 (Slate et al., 2000) 을 이용하여 계산하였다. 각 locus에 대한 Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) 이탈에 대한 분석은 Genepop 3.
유의성 정도는 에러를 최소화하기 위하여 Bonferonni correction을 사용하여 조정되었다 (Rice, 1989). 집단 간 분화 정도를 측정하기 위하여 Genepop 3.4프로그램을 이용하여 모든 가능한 집단 조합으로 pairwise FST 수치를 측정하였다. Pairwise FST 수치에 대한 유전적 검정은 random allelic permutation 과정으로 Bonferonni correction을 사용하여 조정되었다.
이론/모형
4프로그램을 이용하여 모든 가능한 집단 조합으로 pairwise FST 수치를 측정하였다. Pairwise FST 수치에 대한 유전적 검정은 random allelic permutation 과정으로 Bonferonni correction을 사용하여 조정되었다. 대립유전자 빈도를 근거로 한 집단 간 유전적 거리는 Nei (1972) 방법에 의해 측정되었으며, 집단 간 유전적 유연관계는 PHYLIP 3.
Pairwise FST 수치에 대한 유전적 검정은 random allelic permutation 과정으로 Bonferonni correction을 사용하여 조정되었다. 대립유전자 빈도를 근거로 한 집단 간 유전적 거리는 Nei (1972) 방법에 의해 측정되었으며, 집단 간 유전적 유연관계는 PHYLIP 3.5 프로그램 (Felsenstein, 1993) 을 이용하여 작성되었다.
4 프로그램 (Raymond and Rousset, 1995) 을 이용하여 Markov-chain 방법에 의해 관찰 유전자형 빈도와 기대 유전자형 빈도를 서로 비교하여 random allelic permutation 과정으로 유의성을 검정하였다 (Weir and Cockerham, 1984). 유의성 정도는 에러를 최소화하기 위하여 Bonferonni correction을 사용하여 조정되었다 (Rice, 1989). 집단 간 분화 정도를 측정하기 위하여 Genepop 3.
성능/효과
5개 집단의 유전자좌당 대립유전자는 10-28개의 범위였으며, 각 지역별 microsatellite 마커의 평균 대립유전자 수는 JHH (진해 양식집단) 이 15.5로 가장 적었고, GJ (강진 자연 집단) 이 20.3으로 가장 많았다. 평균 기대 이형접합률은 SR (사량자연집단) 이 0.
0103으로 GJ (강진 자연집단) 는 다른 집단과 분화적 차이를 보여 다른 집단과 유전적으로 특이하였다. JH (진해 자연집단)-SR (사량 자연집단), JHH (진해 양식집단)-SR (사량 자연집단) 및 JH (진해 자연집단)-JHH (진해 양식집단) 간의 FST 값은 0.0001, 0.0006 및 0.0032로 매우 낮게 나타나 집단 간 유전자 교류 (gene flow) 가 일어났음을암시했다. 특히 JH (진해 자연집단) 와 SR (사량 자연집단) 은 FST 값이 0.
Table 2에서 보는 바와 같이 모든 집단 분석에서 158개 다른 대립유전자가 관찰되었으며, 유전자좌 당 평균 대립유전자 수는 26.3개이었으며, KSB132 유전자좌에서 16개로 가장 적었고 SB311 유전자좌에서 34개로 가장 많았다. 관찰치 이형 접합률은 KSB84 유전자좌에서 0.
3개이었으며, KSB132 유전자좌에서 16개로 가장 적었고 SB311 유전자좌에서 34개로 가장 많았다. 관찰치 이형 접합률은 KSB84 유전자좌에서 0.393으로 가장 낮았고 SB57에서 0.880으로 가장 높았다. 기대치 이형접합률은 KSB16 유전자좌에서 0.
880으로 가장 높았다. 기대치 이형접합률은 KSB16 유전자좌에서 0.580으로 가장 낮았고 SB311에서 0.931로 가장 높았다. 이런 결과는 6개 msDNA 유전자좌 전부가 본 연구의 피조개 집단에서 다형이 매우 높은 마커임을 암시한다.
4개 자연산 피조개 집단과 1개 양식산 피조개 집단의 유전적 다양성 indices를 Table 2에 요약했다. 모든 집단에서 유전자좌 (locus) 당 대립유전자 (allele) 수는 10-28개였으며, 유전자좌당 평균대립유전자 수는 JHH (진해 양식집단) 에서 15.5개로 가장 적었고, 자연산 집단은 16.7-20.3으로 GJ (강진 자연집단) 이 가장 높았다. 자연집단에서 평균 기대 이형접합율은 0.
931로 가장 높았다. 이런 결과는 6개 msDNA 유전자좌 전부가 본 연구의 피조개 집단에서 다형이 매우 높은 마커임을 암시한다.
자연집단에 비교할 때 양식집단의 기대 이형접합률은 의미적으로 감소되어 있지 않았다 (P > 0.05).
집단 간 FST 값은 GJ (강진 자연집단) 이 다른 집단과 분화적 차이를 보여 다른 집단과 유전적으로 차이를 나타내었다. JH (진해 자연집단), SR (사량 자연집단) 및 JHH (진해 양식집단) 사이의 FST 값은 매우 낮게 나타나 집단 간 유전자 교류 (gene flow)가 일어났음을 암시하고 있다.
JH (진해 자연집단), SR (사량 자연집단) 및 JHH (진해 양식집단) 사이의 FST 값은 매우 낮게 나타나 집단 간 유전자 교류 (gene flow)가 일어났음을 암시하고 있다. 특히 JH (진해 자연집단) 과 SR (사량 자연집단) 은 FST 값이 0.0001로 가장 낮았으며 집단 간 유전적 거리 (0.0386) 도 가장 가까웠고 집단 간 유전적 유연관계도 가장 가까운 것으로 나타나 유전적으로 같은 집단이라고 할 수 있었다.
후속연구
이런 문제를 해결하기 위해서는 유전학적 방법에 의해 국내산 피조개 집단을 조사하는 것이 우선되어야 하겠으며, 조사 확인된 국내산 우수 피조개 집단에 대해 종 보존을 하면서 종묘생산에 의한 보급 확산이 필요하다고 하겠다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
피조개의 자연채묘를 위한 연구는 무엇이 있는가?
피조개에 대한 연구는 1970년대부터 시작되었는데, 자연채묘를 위한 연구로는 노․변 (1977) 의 자연채묘 및 중간육성에 관한 연구, 김․윤 (1980) 의 피조개 채묘수층과 중간육성 효과 연구 및 김 등 (1981) 의 채묘자재별 연구가 있으며, 인공종묘 생산에 관한 연구로는 변 등 (1976) 의 피조개 유생 사육 및 채묘에 관한 연구, 김 등 (1979) 의 피조개 실내채묘와 치패수송에 대한 연구, 김 등 (1980) 의 피조개 인공채묘 치패의 중간육성에 대한 연구, 정 등 (1982) 의 피조개 조기인공종묘생산시험 연구, 김 등 (2006) 의 피조개 어미의 수온에 따른 성 성숙 유도 연구가 있다.
피조개란 어디에 서식하는 유용패류인가?
피조개, Scapharca broughtonii (Schrenck)는 돌조개과 (Arcidae) 꼬막아과 (Anadarinae) 에 속하며 북서태평양 연안에 위치한 한국, 일본, 중국, 대만에 서식하는 유용패류이다. 피조개는 42-43개의 방사늑을 가지고 있으며 헤모글로빈을 가지고 있어 연체부는 붉은 색을 띈다.
국내 피조개는 어디서 생산되고 있는가?
피조개는 42-43개의 방사늑을 가지고 있으며 헤모글로빈을 가지고 있어 연체부는 붉은 색을 띈다. 우리나라 진해만, 거제만 및 고성만 등의 수심 10-50 m 깊이의 모래와 진흙이 혼합된 바닥에서 많이 생산되고 있다 (유 2000).
참고문헌 (26)
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