[논문]Rhabditidae과 선충의 CO II 유전자 클로닝 및 염기서열 분석

이상몽; 손홍주; 김근기; 홍창오; 박현철

doi:10.5322/jesi.2019.28.1.75

Rhabditidae과 선충의 CO II 유전자 클로닝 및 염기서열 분석
Cloning and Sequencing of the Mitochondrial Cytochrome c Oxidase Subunit II Gene from Rhabditidae Family Nematode 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.28 no.1, 2019년, pp.75 - 84

이상몽 (부산대학교 생명환경화학과) , 손홍주 (부산대학교 생명환경화학과) , 김근기 (부산대학교 생명환경화학과) , 홍창오 (부산대학교 생명환경화학과) , 박현철 (부산대학교 생명환경화학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Cytochrome c oxidase subunit II gene(CO II gene) is subunit of cytochrome oxidase, which is complex IV of mitochondria electron transport system. It has been frequently used in molecular phylogenetic studies because the speed of its DNA variation is faster than that of nucleus. It is especially useful in phylogenetic study of molecular biology in insects. In this study, we cloned and sequenced CO II gene of mitochondria DNA from Rhabditidae family nematode. Our results showed that this gene is comprised of 696 base pairs(bp). In the analysis of similarity of this gene with other known genes of 14 species of nematodes in Rhabditida order, we identified that this gene has high similarity with that of Caenorhabditis briggsae(86.0%) and C. elegans(85.6%) in Rhabditidae family. On the meanwhile, it has very low similarity with that of Angiostrongylus cantonensis(31.8%) in Angiostrongylidae family and Metastrongylus salmi(31.6%) in Metastrongylidae family. Based on the results of this study, we suggest that this nematode is closely related with that of Caenorhabditis genus in Rhabditidae family.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

미토콘드리아 DNA의 유전자 중에 Cytochrome c oxidase subunit IⅡ를 암호화하는 유전자인 COⅡ gene은 곤충의 계통 분류학적 연구에 가장 유용하게 이용되고 있다고 알려져 있다(Liu and Beckenbach,1992). 본 연구에서는 Rhabditidae과 미동정 선충의 COⅡ 미토콘드리아 DNA 염기서열을 밝혀내어 공시한 부식 선충의 분자 생물학적 분류에 중요한 참고자료로 이용하고자 수행되었다.

제안 방법

염기 서열이 분석된 Rhabditidae과 선충의 COⅡ gene을 Bioedit 소프트웨어를 이용하여 NCBI에 보고된 Rhabditida 목 14종 선충의 염기서열 비교 및 서열일치도를 분석하였다. 서열비교 분석결과를 이용하여 Maximum Parsimony (MP)방법을 이용하여 계통수를 작성하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 선충은 Rhabditidae과 선충으로서 경상북도 유기농업연구소로부터 분양 받았으며, NB배지에 선충이 섭식할 세균인 E6BB를 25℃ , 200 rpm으로 2일간 배양하였다. 배양한 세균을 선충 배양용 배지인 PDA 배지에 2 ㎖ 접종한 후에 공시선충을 접종하여 25℃ 에서 7일간 사육하였다.

데이터처리

서열비교 분석결과를 이용하여 Maximum Parsimony (MP)방법을 이용하여 계통수를 작성하였다. MP방법은 MEGA 4.0 software를 이용하여 계산하였으며 신뢰도를 향상시키기 위해서 계통관계의 bootstrap 분석을 10,000회 반복으로 수행하였다. 또한 COⅡ gene의 염기서열이 암호화하는 아미노산 서열도 동정하였다.
정제한 재조합 plasmid의 COⅡ gene은 3,730XL DNA analyzer(Applied Biosystems, USA)를 이용해서 염기서열을 분석하였다.

이론/모형

염기 서열이 분석된 Rhabditidae과 선충의 COⅡ gene을 Bioedit 소프트웨어를 이용하여 NCBI에 보고된 Rhabditida 목 14종 선충의 염기서열 비교 및 서열일치도를 분석하였다. 서열비교 분석결과를 이용하여 Maximum Parsimony (MP)방법을 이용하여 계통수를 작성하였다. MP방법은 MEGA 4.
A) agar배지에 접종하여 37℃에 약 12시간 동안 배양하였다. 선별 방법으로 LacZ를 이용하여 형질전환 유무를 colony 색으로 결정할 수 있는 color selection 방법을 이용하였다.
추출한 Genomic DNA로부터 목적한 미토콘드리아의 COⅡ gene을 중합효소연쇄반응(PCR) 방법을 사용하여 증폭시켰다. 미국 국립생물공학정보센터(National Center for Biotechnology Information,NCBI)에 보고된 선충 중 예쁜꼬마선충(C.

성능/효과

7%의 상동성을 보이는 것으로 미루어 볼 때, 같은 속 간에 sequence 상동성은 대체로 85% 이상이었다. 그러므로 본 연구에 사용한 부식 선충의 COⅡ 유전자의 염기서열이 Caenorhabditis속의 birggsae과 86%, elegans와 85.6%의 상동성을 보이고 있으므로 본 연구에 사용된 부식 선충의 분자 생물학적 계통 분류의 위치는 Caenorhabditis속 내에 위치하고 있다고 추정 할 수 있다. 이상 본 연구 결과는 선충의 분자 생물학적 기초 연구 및 계통 분류에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, Caenorhabditis속의 briggsae와 elegans가 88.7%의 상동성을 보이고 Angiostrongylus속의 cantonensis와 costaricensis가 86.7%의 상동성을 보이는 것으로 미루어 볼 때, 같은 속 간에 sequence 상동성은 대체로 85% 이상이었다. 그러므로 본 연구에 사용한 부식 선충의 COⅡ 유전자의 염기서열이 Caenorhabditis속의 birggsae과 86%, elegans와 85.

후속연구

6%의 상동성을 보이고 있으므로 본 연구에 사용된 부식 선충의 분자 생물학적 계통 분류의 위치는 Caenorhabditis속 내에 위치하고 있다고 추정 할 수 있다. 이상 본 연구 결과는 선충의 분자 생물학적 기초 연구 및 계통 분류에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미토콘드리아 DNA의 정보의 특징은?	그 중 미토콘드리아 DNA의 정보는 핵 DNA 표지들 보다 유전적 구조를 평가하거나 집단, 다른 종들과 유연관계가 있는 종간의 유전자 변화 흐름이나 계통학적인 관계를 밝히는데 유용하다(Avise, 1994). 이는 미토콘드리아 DNA의 유전자가 보존영역과 변이영역이 잘 구분되어 있고 또한 핵 DNA의 유전자보다 빠르게 진화하여 속이나 종간의 유연관계를 분석하는데 유용한 유전자 표지로서 이상적인 특성을 보유하고 있기 때문이다(Miura et al., 2000).
	Rhabditidae과 선충의 생물학적 분류는?	토양에서 가장 흔히 볼 수 있는 선충 중에 하나인 Rhabditidae과 선충은 후생동물계(Metazoa) 선형동물문(Nematoda) 쌍선충강(Chromadorea) Rhabditida목에 속하는 생물이다. 선충은 절지동물문 다음으로 2번째 많은 수의 종이 속해 있어(Agrios, 2005; Nicol et al.
	미국에서 토양 선충에 의한 피해액은 얼마인가?	이들 중 경제작물에 피해를 주고 있는 토양 선충에 의한 손실액은 전 세계적으로 1,180억 달러(2001년)로 추산되며, 이는 전체 생산량의 약 10%에 해당한다(McCarter, 2009). 선충 피해가 가장 큰 작물은 벼와 옥수수로, 중국의 경우 총 벼 생산량의 28%가 선충에 의해 피해를 입고 있으며, 미국에서는 전체 옥수수 피해액이 약 100억 달러에 달하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 현재의 선충 연구는 작물 피해를 줄이기 위한 방제에 초점이 맞추어져 활발히 진행되고 있다.

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