선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서, 본 연구는 한반도에 서식하고 있는 나문재속 식물을 대상으로 핵 리보솜 DNA(nrDNA) ITS 구간의 염기서열과 엽록체 DNA(cpDNA) matK, psbA-trnH 및 trnL-trnF 구간의 염기서열 분석을 통해 분류군간 계통학적 위치를 파악하고자 하였다.
제안 방법
- , 1994). 전체 분석대상 시료의 유연관계 분석은 21 개체의 각 DNA 바코드 구간 전체 염기서열과 GenBank에 등록된 나문재속의 염기서열 정보를 검색하여 비교하였다. 계통수 작성에 사용된 외군(Outgorup)은 GenBank에서 Patellifolia patellaris의 염기서열을 다운받아 사용하였으며 각각의 accession number는 ITS (LK054290.
대상 데이터
- australis)은 6개 지역, 기수초(S. malacosperma)는 2개 지역에서 채집 하였으며 총 21개의 시료를 분석하였다(Table 1). 본 연구 기간 중에 채집된 개체는 Shim(2005)에 의한 형태학적 분류 특징에 따라 동정하고, 석엽표본으로 제작하여 국립수산과학원 갯벌연구센터 표본실에 확증표본으로 소장하였다.
- 본 연구는 2016년부터 2017년 사이 우리나라 서해안 갯벌에서 채집한 나문재속 5종을 재료로 사용하였다. 나문재(S.
데이터처리
- CBOL Plant Working Group (2009)은 rbcl + matK 의 조합을 육상식물의 핵심 바코드로 제안하였으며, Yao et al(2010)은 ITS2 영역을 식물과 동물에 모두 사용할 수 있는 바코드로 제안하였다. rbcl + matK 핵심 바코드가 일부 소수 종에 대한 연구를 토대로 제안된 것을 보완하기 위해 psbA-trnH 영역에 대한 평가가 수행되었다(China Plant BOL Group1, 2011). 한국산 나문재속에 대한 DNA 바코드 연구는 Shim(2005)에 의해 ITS 염기서열이 분석 되었으며, Lee et al(2007)에 의해 ITS 염기서열과 psbBpsbH 염기서열의 영역이 분석되어 한국산 나문재속의 계통 관계에 관한 연구가 이루어졌음에도 불구하고 여전히 나문재속 식물에 대한 계통관계가 명확하다고 할 수 없다.
- 각 시료의 염기서열은 BioEdit 프로그램(version 7.2.5)을 이용하여 편집하고 ClustalW Multiple alignment로 정렬하여 비교 분석하여 계통분석이 가능한 DNA 염기서열을 탐색하였다(Thompson et al., 1994). 전체 분석대상 시료의 유연관계 분석은 21 개체의 각 DNA 바코드 구간 전체 염기서열과 GenBank에 등록된 나문재속의 염기서열 정보를 검색하여 비교하였다.
- 1)이다. 계통유전학적 거리 측정을 위해 MEGA6 프로그램의 Maximum Likelihood 방법으로 통계처리 하였으며, Bootstrap 분석을 1,000회 반복하여 bootstrap value를 산출하고 염기서열 정렬과정에 나타나는 gap은 모두 사용하여 분석하였다. 일관성지수(CI)와 보존지수(RI)는 Maximum Parsimony 분석방법을 사용하였으며, 초기 계통수 작성은 MCL(Maximum Composite Likelihood) 접근법을 사용하여 추정 된 쌍 거리 행렬에 Neighbor-Joining(NJ)방법을 적용하였다.
- 2% 아가로스 겔 상에서 증폭 여부를 확인하고 단일 DNA 절편으로 확인된 증폭산물은 Accuprep®Gel Purification Kit(Bioneer, Korea)를 이용하여 정제 회수한 후 염기서열 결정에 사용하였다. 염기서열은 ABI PRISM 3700 GENETIC analyzer(Applied Biosystems, USA)를 이용하여 확보하고 시료의 표준염기서열로 선정하여 분석하였다.
- 한국산 나문재속 5종의 염기서열은 BioEdit 프로그램(version 7.2.5)을 이용하여 편집하고 ClustalW Multiple alignment로 정렬하여 비교 분석하였다. ITS 영역의 염기서열 변이양상은 정렬된 염기서열의 크기는 640bp였으며, 이중 117bp의 염기서열이 변이를 보였으며 변이율은 18.
이론/모형
- DNA 추출에 사용한 시료는 액체질소를 사용하여 급냉한 후 막자사발을 이용하여 분말상태로 마쇄한 후 분말 100mg을 취하여 1.5mL Eppendorf tube에 넣어 Accuprep ®GMO DNA Extraction Kit(Bioneer, Korea)제품의 방법에 따라 DNA를 추출하였다. 추출한 DNA는 1% 아가로스겔(STRATAGENE AgaroseⅠ, USA)에서 전기영동하고 Ethidium Bromide(EtBr)로 염색하여 DNA 절편을 확인하였다.
- 계통유전학적 거리 측정을 위해 MEGA6 프로그램의 Maximum Likelihood 방법으로 통계처리 하였으며, Bootstrap 분석을 1,000회 반복하여 bootstrap value를 산출하고 염기서열 정렬과정에 나타나는 gap은 모두 사용하여 분석하였다. 일관성지수(CI)와 보존지수(RI)는 Maximum Parsimony 분석방법을 사용하였으며, 초기 계통수 작성은 MCL(Maximum Composite Likelihood) 접근법을 사용하여 추정 된 쌍 거리 행렬에 Neighbor-Joining(NJ)방법을 적용하였다.(Tamura et al., 2013).
성능/효과
- 987이었다. DNA 바코드 4개 영역의 종간 유연관계를 확인한 결과 ITS 영역에서는 칠면초와 해홍나물이 하나의 그룹을 형성하고 psbA-trnH과 trnL-trnF 영역에서 칠면초와 방석나물이 하나의 그룹을 형성하는 것을 볼 수 있었으며, psbA-trnH 영역에서 나문재와 해홍나물이 하나의 그룹을 형성하는 것으로 나타났기 때문에 종간 구분이 명확하지 않았다. 그러나 DNA 바코드 4개의 영역을 조합하여 분석한 결과 5개의 그룹을 형성하는 것을 확인 하였다(Figure 2).
- 방석나물과 해홍나물이 하나의 그룹을 형성하고 기수초 계통과 가장 가까운 유연관계를 보였으며, 칠면초와 해홍나물이 하나의 그룹으로 묶인 계통과 비교적 가까운 유연관계가 나타났다. ITS 영역을 분석한 나문재속은 4개의 계통을 형성하는 것을 확인하였으며(Figure 1A), tree length는 231이고 MP tree의 일관성지수(CI)는 0.978, 보존지수(RI)는 0.978이었다. 따라서 칠면초, 해홍나물, 방석나물, 기수초 4종이 유전적으로 가깝게 형성되고 있으며 나문재는 타 4종에 비해 상당한 유전적 차이를 보이고 있다.
- 따라서 칠면초, 해홍나물, 방석나물, 기수초 4종이 유전적으로 가깝게 형성되고 있으며 나문재는 타 4종에 비해 상당한 유전적 차이를 보이고 있다. matK 영역의 유연관계 분석 결과 79~100%의 BP가 나타났으며, 칠면초와 방석나물이 93%의 BP로 각각 그룹을 형성하고 나문재와 해홍나물이 BP 94%로 유전적으로 가깝게 그룹을 형성하였으며 기수초는 칠면초, 방석나물과 유전적으로 가깝게 그룹을 형성하는 것을 확인 하였다(Figure 1B). matK 영역의 tree length는 110이고 MP tree의 일관성지수는 0.
- 964로 나타났다. psbA-trnH 영역의 종간 유연관계 분석에서 BP는 80~99%로 나타났으며 기수초가 독립적으로 하나의 그룹을 형성하였고 칠면초와 방석나물이 99%의 BP로 하나의 그룹을 형성하였으며 나문재와 해홍나물이 BP 99%로 하나의 그룹을 형성하였다(Figure 1C). psbA-trnH 영역의 tree length는 100이고 일관성지수와 보존지수는 각각 0.
- 978이었다. 따라서 칠면초, 해홍나물, 방석나물, 기수초 4종이 유전적으로 가깝게 형성되고 있으며 나문재는 타 4종에 비해 상당한 유전적 차이를 보이고 있다. matK 영역의 유연관계 분석 결과 79~100%의 BP가 나타났으며, 칠면초와 방석나물이 93%의 BP로 각각 그룹을 형성하고 나문재와 해홍나물이 BP 94%로 유전적으로 가깝게 그룹을 형성하였으며 기수초는 칠면초, 방석나물과 유전적으로 가깝게 그룹을 형성하는 것을 확인 하였다(Figure 1B).
- 한국산 나문재속 5종 21개체의 ITS, matK, psbA-trnH 그리고 trnL-trnF 바코드 영역 각각의 염기서열과 NCBI database에서 Blast-search를 통해 확보한 지중해 서부 및 북아프리카에 서식하는 명아주과 식물인 Patellifolia patellaris의 염기서열을 외군(outgroup)으로 사용하여 종간 유연관계를 분석한 결과 ITS 영역에서 bootstrap value(BP) 는 71~100%로 나타났으며 나문재가 독립적으로 그룹을 형성하였다. 방석나물과 해홍나물이 하나의 그룹을 형성하고 기수초 계통과 가장 가까운 유연관계를 보였으며, 칠면초와 해홍나물이 하나의 그룹으로 묶인 계통과 비교적 가까운 유연관계가 나타났다. ITS 영역을 분석한 나문재속은 4개의 계통을 형성하는 것을 확인하였으며(Figure 1A), tree length는 231이고 MP tree의 일관성지수(CI)는 0.
- 28% 이었다. 보존된 염기서열은 523bp로 나타났으며 구아닌과 시토신(G+C 함량)은 56.88%이었다. matK 영역의 염기서열 변이양상은 정렬된 염기서열의 크기는 804bp이고 변이 양상을 보이는 염기서열은 32bp로 변이율은 3.
- 본 연구 결과에서 제시하고 있는 4개 영역의 DNA 바코드 염기서열을 조합한 종간 유연관계 분석은 한국산 나문재속의 분류군이 5계통이라는 것을 지지하고 있다(Figure 2). 이러한 결과는 RAPD 분석을 통한 나문재속의 종 구분 결과와 일치하고(Shim and Choi, 2004), ITS 영역과 psbB-psbH 영역의 염기서열을 근거로 방석나물과 해홍나 물을 하나의 그룹으로 제시한 Lee et al(2007)의 연구결과와는 다르게 나타났다.
- 본 연구의 계통수분석에 사용한 4개 영역의 DNA 바코드의 염기서열 분석결과는 각각 다른 계통수를 형성하여 차이를 보이고 있었지만, 핵과 엽록체 DNA 염기서열 조합을 통해 유용한 계통분류의 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 한국산 나문재속 식물들에 대해 보다 정확한 진화적 계통관계를 파악하기 위해서는 향후 형태, 생태, 생리학적 다양한 방법의 세부조사가 필요할 것으로 판단된다.
- 한국산 나문재속 5종 21개체를 식물의 계통분석에 유용하게 사용되는 DNA 바코드인 ITS, matK, psbA-trnH 및 trnL-trnF 영역을 증폭한 결과, 모든 시료에서 균일하게 증폭되었으며 각각의 바코드 영역 PCR 증폭효율은 100%로 나타났다. 각각 예상되는 크기의 DNA 절편은 약 ITS 650bp, matK 800bp, psbA-trnH 350bp 그리고 trnL-trnF 400bp로 아가로스 겔 전기영동을 통하여 확인하였다.
- 한국산 나문재속 5종 21개체의 ITS, matK, psbA-trnH 그리고 trnL-trnF 바코드 영역 각각의 염기서열과 NCBI database에서 Blast-search를 통해 확보한 지중해 서부 및 북아프리카에 서식하는 명아주과 식물인 Patellifolia patellaris의 염기서열을 외군(outgroup)으로 사용하여 종간 유연관계를 분석한 결과 ITS 영역에서 bootstrap value(BP) 는 71~100%로 나타났으며 나문재가 독립적으로 그룹을 형성하였다. 방석나물과 해홍나물이 하나의 그룹을 형성하고 기수초 계통과 가장 가까운 유연관계를 보였으며, 칠면초와 해홍나물이 하나의 그룹으로 묶인 계통과 비교적 가까운 유연관계가 나타났다.
후속연구
- 본 연구의 계통수분석에 사용한 4개 영역의 DNA 바코드의 염기서열 분석결과는 각각 다른 계통수를 형성하여 차이를 보이고 있었지만, 핵과 엽록체 DNA 염기서열 조합을 통해 유용한 계통분류의 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 한국산 나문재속 식물들에 대해 보다 정확한 진화적 계통관계를 파악하기 위해서는 향후 형태, 생태, 생리학적 다양한 방법의 세부조사가 필요할 것으로 판단된다.
- 1)와 염기서열이 같았다(Figure 1C). 따라서 본 연구의 결과, 해홍나물로 분류한 나문재속 식물의 명확한 명명을 제시하기 위해서는 향후 보다 정밀한 형태학적 자료와 더불어 생태학적 자료가 필요할 것으로 보인다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.