[국내논문]팽이버섯(Flammulina velutipes)의 Genome-wide SNP (Single Nucleotide Polymorphism)에 의한 계통 분석 Genome-wide Single Nucleotide Polymorphism-based Assay for Phylogenetic Relationship of the Flammulina velutipes원문보기
팽이버섯(Flammulina velutipes) 25품종의 유전체 재분석 데이터를 표준유전체(KACC42781)와 비교하여 genomewide single nucleotide polymorphism (SNP)를 선발하였다. 균주에 따른 mapping율의 차이는 균주간 변이를 반영하였으며, genome-wide SNP분포는 homozygous SNP, heterozygous SNP로 구분되었으며 모두 균주에 따른 변이가 크게 나타났다. 수집균주들 사이의 유연관계를 살펴보기 위해, 계통수를 그려본 결과, Group I은 F. velutipes var. 계통인 ASI 4062, 4148, 4195이 묶여지고, Group II는 ASI 4188 F. elastica, ASI 4190 F. fennae, ASI 4194 F. rossica의 다른 종이 별도의 그룹을 형성하였다. 그 외 F. velutipes 19개 계통은 같은 그룹으로 나타났으며 그 유전적 자리를 잘 반영하였다. 한편 백색 group과 갈색 group을 유연관계로 분석하고자 시도하였으나 색깔에 따른 group은 이루어지지 않았다. 한국 백색 품종인 ASI 4210, 4166, 4178과 일본 백색 품종인 ASI 4209, 4167을 분석한 결과 phylogenetic tree상에서 한국 백색 품종과 일본 백색 품종간의 유전적 상동성이 매우 높음을 확인할 수 있었다.
팽이버섯(Flammulina velutipes) 25품종의 유전체 재분석 데이터를 표준유전체(KACC42781)와 비교하여 genomewide single nucleotide polymorphism (SNP)를 선발하였다. 균주에 따른 mapping율의 차이는 균주간 변이를 반영하였으며, genome-wide SNP분포는 homozygous SNP, heterozygous SNP로 구분되었으며 모두 균주에 따른 변이가 크게 나타났다. 수집균주들 사이의 유연관계를 살펴보기 위해, 계통수를 그려본 결과, Group I은 F. velutipes var. 계통인 ASI 4062, 4148, 4195이 묶여지고, Group II는 ASI 4188 F. elastica, ASI 4190 F. fennae, ASI 4194 F. rossica의 다른 종이 별도의 그룹을 형성하였다. 그 외 F. velutipes 19개 계통은 같은 그룹으로 나타났으며 그 유전적 자리를 잘 반영하였다. 한편 백색 group과 갈색 group을 유연관계로 분석하고자 시도하였으나 색깔에 따른 group은 이루어지지 않았다. 한국 백색 품종인 ASI 4210, 4166, 4178과 일본 백색 품종인 ASI 4209, 4167을 분석한 결과 phylogenetic tree상에서 한국 백색 품종과 일본 백색 품종간의 유전적 상동성이 매우 높음을 확인할 수 있었다.
Genome-wide reanalyzed data of 25 Flammulina strains were compared against the reference genome (KACC42780) to establish a genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP). The rate of mapping differences between the strains reflected in the strain variation in its result. Genome-wide SNPs distribut...
Genome-wide reanalyzed data of 25 Flammulina strains were compared against the reference genome (KACC42780) to establish a genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP). The rate of mapping differences between the strains reflected in the strain variation in its result. Genome-wide SNPs distribution divided into types of homozygous SNP and heterozygous SNP moreover all of the strains demonstrated a wide variation in all of the regions. In the further study of topological relationship between the collected strains, phylogenetic tree was separated into 3 major groups. Group I contained F. velutipes var. related strains of ASI 4062, 4148, 4195. Group 2 contained strains that are different species of ASI 4188 F. elastica, ASI 4190 F. fennae, and ASI 4194 F. rossica. The other 19 strains F. velutipes were classified as a single group. However, further experiment to discriminate its genetic relationship between the white group and brown group did not verify its validity. The inferred tree exhibited a phylogenetic relationship between Korea white fruitbody forming strains of ASI 4210, 4166, 4178 and Japan white fruitbody forming strains of ASI 4209, 4167 confirmed to be genetically closely related.
Genome-wide reanalyzed data of 25 Flammulina strains were compared against the reference genome (KACC42780) to establish a genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP). The rate of mapping differences between the strains reflected in the strain variation in its result. Genome-wide SNPs distribution divided into types of homozygous SNP and heterozygous SNP moreover all of the strains demonstrated a wide variation in all of the regions. In the further study of topological relationship between the collected strains, phylogenetic tree was separated into 3 major groups. Group I contained F. velutipes var. related strains of ASI 4062, 4148, 4195. Group 2 contained strains that are different species of ASI 4188 F. elastica, ASI 4190 F. fennae, and ASI 4194 F. rossica. The other 19 strains F. velutipes were classified as a single group. However, further experiment to discriminate its genetic relationship between the white group and brown group did not verify its validity. The inferred tree exhibited a phylogenetic relationship between Korea white fruitbody forming strains of ASI 4210, 4166, 4178 and Japan white fruitbody forming strains of ASI 4209, 4167 confirmed to be genetically closely related.
이번 연구에서는 본 연구진이 최초로 작성한 팽이버섯의 표준유전체 정보를 바탕으로[7], 팽이버섯 유전자원 중 대표적인 국내외 계통의 유전체 단일염기서열(single nuc-leotide polymorphism, SNP)을 분석함으로써 유전적 상동성을 밝히고, 유전적으로 매우 유사한 종내 계통간의 형태적 또는 지리적 차이를 분석하였다. 본 연구는 근래 발전되고 있는 유전체 분석기술을 바탕으로 자원의 기원과 품종을 구분하는 분자마커 개발을 위한 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 생각된다.
제안 방법
8S 부위를 포함하고 있으므로 풍부한 정보량과 간편성으로 동일 속 내의종간 및 속간의 유연관계의 연구에 유용하였기 때문이다[6]. 이번 연구에서는 본 연구진이 최초로 작성한 팽이버섯의 표준유전체 정보를 바탕으로[7], 팽이버섯 유전자원 중 대표적인 국내외 계통의 유전체 단일염기서열(single nuc-leotide polymorphism, SNP)을 분석함으로써 유전적 상동성을 밝히고, 유전적으로 매우 유사한 종내 계통간의 형태적 또는 지리적 차이를 분석하였다. 본 연구는 근래 발전되고 있는 유전체 분석기술을 바탕으로 자원의 기원과 품종을 구분하는 분자마커 개발을 위한 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 생각된다.
대상 데이터
공시균주에는 농촌진흥청 버섯과에서 수집 보존 중인 유전자원 중 팽이버섯속(Flammulina)에 속하면서 종이 다른 계통, 팽이버섯(F. velutipes) 종과 같은 종이지만 variety가 다른 계통, 그리고 동일 종내 수집지역과 특성이 상이한 대표적 계통들을 포함하였다(Table 1).
데이터처리
공시균주의 유전체 재분석 데이터를 확보한 후, National Center for Biotechnology Information (NCBI)의 Basic Lo-cal Alignment Search Tool (BLAST)을 이용하여 DNA 데이터베이스와 유사한 염기서열을 비교하였다. Phylogenetic analysis (계통발생분석)은 MEGA vesion 6 program의 nei-ghbor-joining, maximum likelihood, minimum evolution방법에 의해 분석하였고 sequence distance는 1,000 repli-cation의 bootstrap value에 의해 계산하였다[9, 15, 16].
이론/모형
공시균주의 유전체 재분석 데이터를 확보한 후, National Center for Biotechnology Information (NCBI)의 Basic Lo-cal Alignment Search Tool (BLAST)을 이용하여 DNA 데이터베이스와 유사한 염기서열을 비교하였다. Phylogenetic analysis (계통발생분석)은 MEGA vesion 6 program의 nei-ghbor-joining, maximum likelihood, minimum evolution방법에 의해 분석하였고 sequence distance는 1,000 repli-cation의 bootstrap value에 의해 계산하였다[9, 15, 16]. Neighbor-joining는 근접군 연결 방법으로 가장 속도가 빠르며 격리된 근접군 쌍 사이와 나머지 가지를 연속해서 삽입하여 분석 이후 가장 가까운 근접군 쌍을 통합하였다.
성능/효과
그룹 간의 근연적 거리를 살펴보기 위해, maximum like-lihood 방법으로 보았을 때 Group I은 F. velutipes var. 계통인 ASI 4062, 4148, 4195이며, Group II는 ASI 4188 (F. elastica), ASI 4190 (F. fennae), ASI 4194 (F. rossica) 균주가 포함되었으며, 서로 다른 학명을 가졌으므로 상당히 떨어진 모습을 나타냈다. 그 외 F.
팽이버섯의 계통간 비교에서 neighbor-joining 결과는 백색 group에는 한국 팽이버섯과 일본 팽이버섯이 함께 포함되었으며, 그 중 ASI 4175, 4103, 4028는 갈색임에도 불구하고 백색 팽이 group에 포함되었다. 갈색 group에서는 한국과 일본, 중국의 팽이가 한 그룹을 형성하였다.
후속연구
Phylogenetic tree 상에서 한국 백색 균주와 일본 백색 균주의 유전적 상동성이 매우 높음을 확인할 수 있었다. 비록 사용된 균주 수는 많지 않으나 이와 같은 결과를 이용하여 버섯을 발생시키지 않고 버섯 색깔을 예측할 수 있는 분자 마커를 개발할 수 있을 것으로 기대되며 더 나아가 상업적으로 이용되고 있는 백색 품종들간에 지리적 기원을 밝힘으로써 종자주권 확립에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
팽이버섯이 winter mushroom이라고 알려진 까닭은 무엇인가?
팽이버섯(Flammulina velutipes)은 국내에서 이용되는 대표적인 담자균류 주름버섯목(Agaricales) 뽕나무버섯과(Phy-salacriaceae)에 속하는 버섯으로 연중 재배 및 대량 생산이가능하여 시기에 관계없이 항상 식용 가능하다[1]. 팽이버섯은 winter mushroom이라고도 알려져 있는데 이는 팽이버섯의 자실체가 4~12oC의 저온에서 발생되며 자연상태에서는 11월에서 다음해 4월 사이의 겨울철에 발생하는 것에 기인한다[2]. 팽이버섯은 일본에서 에노키다케라고 불리우며 저온성 버섯으로 분포지역 중 특히 아시아에서 많이 재배되고 있다[3].
팽이버섯은 어떤 버섯인가?
팽이버섯(Flammulina velutipes)은 국내에서 이용되는 대표적인 담자균류 주름버섯목(Agaricales) 뽕나무버섯과(Phy-salacriaceae)에 속하는 버섯으로 연중 재배 및 대량 생산이가능하여 시기에 관계없이 항상 식용 가능하다[1]. 팽이버섯은 winter mushroom이라고도 알려져 있는데 이는 팽이버섯의 자실체가 4~12oC의 저온에서 발생되며 자연상태에서는 11월에서 다음해 4월 사이의 겨울철에 발생하는 것에 기인한다[2].
본 논문에서 팽이버섯의 품종의 색깔에 따른 유연관계는 어떠한 상관을 갖는가?
velutipes 19개 계통은 같은 그룹으로 나타났으며 그 유전적 자리를 잘 반영하였다. 한편 백색 group과 갈색 group을 유연관계로 분석하고자 시도하였으나 색깔에 따른 group은 이루어지지 않았다. 한국 백색 품종인 ASI 4210, 4166, 4178과 일본 백색 품종인 ASI 4209, 4167을 분석한 결과 phylogenetic tree상에서 한국 백색 품종과 일본 백색 품종간의 유전적 상동성이 매우 높음을 확인할 수 있었다.
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