[논문]한국산 도둑놈의갈고리족(콩과)의 DNA 바코드 및 계통학적 연구

진동필; 박종원; 박종수; 최병희

doi:10.11110/kjpt.2019.49.3.224

한국산 도둑놈의갈고리족(콩과)의 DNA 바코드 및 계통학적 연구
DNA barcode and phylogenetic study of the tribe Desmodieae (Fabaceae) in Korea 원문보기

식물분류학회지 = Korean journal of plant taxonomy, v.49 no.3, 2019년, pp.224 - 239

진동필 (인하대학교 생명과학과) , 박종원 (인하대학교 생명과학과) , 박종수 (인하대학교 생명과학과) , 최병희 (인하대학교 생명과학과)

초록
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본 연구에서는 DNA 바코드, 즉 엽록체 DNA의 rbcL, matK와 핵 리보솜 DNA의 ITS 염기서열을 이용하여 한국산 도둑놈의갈고리족 식물들의 종 식별을 실시하였다. 총 5개속 25분류군(총 75개체)의 식물에 대한 염기서열이 밝혀졌고, DNA 바코드 구간 조합에 따라 neighbor-joining 계통수들이 작성되었다. 그 결과, 종 식별률은 DNA 바코드 3개의 구간을 모두 사용하였을 때 가장 높게 나타났다(72%). rbcL+matK+ITS 계통수에서 본 족의 두 개의 아족과 다섯 속들은 단계통군으로 유집되었다. 도둑놈의갈고리아족군에서 도둑놈의 갈고리속과 갈고리속이 된장풀속보다 더 가깝게 묶였다. 갈고리속군에서 큰도둑놈의갈고리는 개도둑놈의갈고리 복합체의 자매군으로 형성되었고, 개도둑놈의갈고리의 종내분류군들은 각각 단계통을 형성하였다. 특히 형태적 변이로 인해 도둑놈의갈고리의 변종 또는 개도둑놈의갈고리와의 중간형으로 인식된 바 있는 긴도둑놈의갈고리는 개도둑놈의갈고리와 가장 가깝게 묶였다. 한편 도둑놈의갈고리의 변종이나 이명으로 인식되어온 애기도둑놈의갈고리는 변종으로 판단되었다. 싸리아족군의 경우, 매듭풀속 분류군들은 계통수상에서 각각 단계통으로 지지되었으나, 싸리속의 식물 16분류군 중 9분류군만 종식별이 가능하였다. 특히 싸리속내 땅비수리절보다 싸리절에서 낮은 종판별 해상능이 나타났다(싸리절=28.5%, 비수리절=77.8%). 싸리속 식물 중에 비수리는 계통수상에서 형태적으로 유사한 자주비수리와 확연히 구분되었다. 잡종으로도 인식된 바 있는 해변싸리와 청비수리 중, 해변싸리는 독립종으로 판단되었다. 반면 청비수리는 잡종 여부를 판단할 수는 없었지만, 땅비수리와 근연 관계에 있는 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Species identification for the Korean tribe Desmodieae was conducted using the DNA barcoding genes rbcL, matK (from chloroplast DNA) and ITS (from nuclear ribosomal DNA). A total of 25 taxa (n = 75) in five genera were sequenced, and neighbor-joining trees were constructed using different combinations of DNA barcodes. When comparing these phylogenetic trees, a tree with all loci combined (rbcL + matK + ITS) showed the highest rate of identification success (72%). On this tree, two subtribes and five genera within the tribe were supported as monophyletic. In the Desmodiinae clade, Desmodium and Hylodesmum were more closely related to each other than to Ohwia. In the Hylodesmum clade, H. oldhamii was found to be a sister to H. podocarpum complex, and all taxa within the complex were identified successfully. Subsp. fallax, regarded as a variety of subsp. oxyphyllum, is closely clustered with subsp. podocarpum. Although var. mandshuricum has been regarded as a synonym of var. oxyphyllum, this taxon is supported as a distinct variety. For the Lespedezinae clade, all species of Kummerowia were monophyletic, while nine of 16 Lespedeza taxa were identified successfully. In particular, the resolution of Macrolespedeza (28.5%) was lower than that of Junceae (77.8%). Among the Lespedeza taxa, L. cuneata was distinguishable from L. lichiyuniae, despite morphological similarities. It has been suggested that both L. maritima and L. inschanica are hybrids. The former is thought to be an independent species. While it is difficult to determine whether the latter originated via hybridization, this study showed that it is closely related to L. juncea.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 한국산 도둑놈의갈고리족 식물들을 대상으로 DNA 바코드를 이용한 종식별과 이들의 계통학적 유연관계 대해서 논의하고자 하였다.
본 연구를 통해 한국산 도둑놈의갈고리족을 식별하기 위한 바코드가 평가되었고, 이들의 계통학적 유연관계에 대해 고찰하였다. 대부분의 분류군은 식별 가능하였고, 계통학적 유연관계 또한 기존의 분류학적 체계를 지지하였다.
수집된 잎은 신선한 잎을 선별하여 DNA 추출을 위해 실리카겔에 건조시켰다. 본 연구에서 포함된 분류군들은 개체 및 집단 간 염기서열에 의한 차이와 무관하게 계통수상에서 분류군 별로 동정이 가능한지 보기 위해, 분류군 당 3개체씩 서로 다른 곳에서 수집하였다. 일부 같은 장소에서 채집된 분류군들의 경우에는 10 m 이상 거리를 띄어 같은 개체가 채집되는 것을 피했다.
추출된 DNA는 2% agarose gel에 전기영동하여 유무와 상태를 확인하였고, DNA의 농도를 NanoDrop ND-1000 (NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA)을 사용하여 측정하였다. 본 연구에서는 총 3구간(rbcL, matK, ITS)의 염기서열 정보를 얻고자, 추출된 DNA들을 대상으로 PCR을 수행하였다. Primer는 기존의 연구들 및 본 연구에서 새롭게 개발한 primer를 사용하였다(Appendix 2).

제안 방법

DNA 바코드 3구간 유합 자료(rbcL+matK+ITS)를 이용한 계통학적 분석 결과를 바탕으로 두개의 아족들에 대해 논의하였다(Fig. 4). 먼저 도둑놈의갈고리아족(Desmodiinae) 내 3개 속 즉 된장풀속(Ohwia), 도둑놈의갈고리속(Desmodium), 갈고리속(Hylodesmum)의 유연관계를 확인하였을 때, 강하게 지지되지 않았지만 도둑놈의갈고리속과 갈고리속이 더 가깝게 연관되는 것으로 나타났다(BV=54.
PCR 반응용액의 조성은 DNA 10–20 ng (1 μL), Dr. Taq Master Mix without dye (2×) 10 μL (0.4 mM dNTPs, 2× PCR buffer with 4 mM MgSO4, and 0.4 U/μL; MG- med,Seoul, Korea) DNA polymerase, 0.3 μM의 forward, reverseprimer를 각각 0.5 μL씩 넣어 총 볼륨 20 μL가 되도록 하였다.
PCR 조건은 95oC에서 3분간 pre-denaturation을 진행한 후, 95oC에서 30초 동안 denaturation, 55oC에서 1분 동안 annealing, 72°C에서 extension을 실시하였고, ITS구간은 45초, matK, rbcL 구간은 90초로 구성된 반응을 총 35회 반복하고 final extension을 72oC에서 7분동안 진행하였다.
(rbcL and matK, NC_026134; ITS, KC200918)이다(Legume Phylogeny Working Group, 2017). 결과적으로 3개 구간의 염기서열자료를 각각 독립적으로 수행하거나 가능한 조합으로 유합하여 총 7개의 자료행렬을 구성하여 분석하였다. 종식별 해상력은 작성된 NJ 계통수를 확인하여 전체 종 중 단계통으로 유집된 종의 비율을 통해 구했다.
NJ 계통수 작성을 위한 개체간 유전적 거리(genetic distance)는 Kimura’s two parameter model (Kimura, 1980)을 기반으로 계산하였다. 계통수의 각 마디에 대한 지지도는 bootstrap value (BV)로 나타냈고, 2,000 반복과정을 거쳐 PAUP을 통해 측정되었다. 계통 분석의 군외군(Outgroup)으로 두 종이 선택되었다.
여기서 바코드 갭이란 측정된 종내 유전적 거리의 범위와 종간 유전적 거리의 범위가 겹치지 않는 경우를 뜻한다(Meyer and Paulay, 2005). 또한 염기서열의 변이율은 maximum parsimony 분석을 통해 확인하였다.
본 연구에서 분석된 구간들(rbcL, matK, ITS)을 다양하게 조합하여 한국산 도둑놈의갈고리족 식물에 대한 NJ 계통수들이 작성되었다. 대체로 단일구간의 염기서열을 이용했을 때(matK=20%, rbcL=28%, ITS=68%)보다는 두 구간 이상을 조합하였을 때 종식별률이 높은 것으로 나타났고(matK+rbcL=32%, matK+ITS=64%, rbcL+ITS=68%; all=72%), 특히 ITS 구간이 포함될 때 더 높은 해상능을 보였다.
본 연구에서 분석된 염기서열들의 Chromatogram을 Geneious R 7.1.9 (Biomatters Ltd., Auckland, New Zealand)를 이용하여 결정하였고 GenBank에 등록하였다(accession no. MK933477–MK933701).
본 연구에 사용된 도둑놈의갈고리족 식물은 국내에 자생하고 있는 종을 대상으로 선정하여 총 25종 75개체가 수집되었다(Appendix 1). 수집된 잎은 신선한 잎을 선별하여 DNA 추출을 위해 실리카겔에 건조시켰다. 본 연구에서 포함된 분류군들은 개체 및 집단 간 염기서열에 의한 차이와 무관하게 계통수상에서 분류군 별로 동정이 가능한지 보기 위해, 분류군 당 3개체씩 서로 다른 곳에서 수집하였다.
염기서열 분석을 위해 채집된 식물들의 건조된 잎에서 DNA를 추출하였으며, DNA 추출에는 DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Seoul, Korea)를 이용하였다. 추출된 DNA는 2% agarose gel에 전기영동하여 유무와 상태를 확인하였고, DNA의 농도를 NanoDrop ND-1000 (NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA)을 사용하여 측정하였다.
PCR 조건은 95^oC에서 3분간 pre-denaturation을 진행한 후, 95^oC에서 30초 동안 denaturation, 55^oC에서 1분 동안 annealing, 72°C에서 extension을 실시하였고, ITS구간은 45초, matK, rbcL 구간은 90초로 구성된 반응을 총 35회 반복하고 final extension을 72^oC에서 7분동안 진행하였다. 이후 2% agarose gel에서 PCR 반응 여부를 확인한 후, 성공적으로 증폭된 개체들은 Macrogen Inc. (Seoul, Korea)에 염기서열 분석을 의뢰하였다. 분석장비로는 ABI 3730XLsequencer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)가 사용되었다.
결과적으로 3개 구간의 염기서열자료를 각각 독립적으로 수행하거나 가능한 조합으로 유합하여 총 7개의 자료행렬을 구성하여 분석하였다. 종식별 해상력은 작성된 NJ 계통수를 확인하여 전체 종 중 단계통으로 유집된 종의 비율을 통해 구했다.
염기서열 분석을 위해 채집된 식물들의 건조된 잎에서 DNA를 추출하였으며, DNA 추출에는 DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Seoul, Korea)를 이용하였다. 추출된 DNA는 2% agarose gel에 전기영동하여 유무와 상태를 확인하였고, DNA의 농도를 NanoDrop ND-1000 (NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA)을 사용하여 측정하였다. 본 연구에서는 총 3구간(rbcL, matK, ITS)의 염기서열 정보를 얻고자, 추출된 DNA들을 대상으로 PCR을 수행하였다.
, 2004). 하지만 일부 분류군에서 matK4La와 matK1932를 이용한 PCR 성공률이 매우 낮아, FGA309F와 FGA309R를 새롭게 제작하여 적용하였다. rbcL 구간을 분석할 때는 rbcLaF (Hasebe et al.
한편 앞서 측정된 염기서열 간 유전적거리를 이용해 종내·간 유전자 구간들이 바코드 갭(barcode gap)을 나타내는지 확인하였다. 여기서 바코드 갭이란 측정된 종내 유전적 거리의 범위와 종간 유전적 거리의 범위가 겹치지 않는 경우를 뜻한다(Meyer and Paulay, 2005).

대상 데이터

본 연구에 사용된 도둑놈의갈고리족 식물은 국내에 자생하고 있는 종을 대상으로 선정하여 총 25종 75개체가 수집되었다(Appendix 1). 수집된 잎은 신선한 잎을 선별하여 DNA 추출을 위해 실리카겔에 건조시켰다.
일부 같은 장소에서 채집된 분류군들의 경우에는 10 m 이상 거리를 띄어 같은 개체가 채집되는 것을 피했다. 채집된 재료는 국립생물자원관 관속식물 표본 수장고(KB)와 인하대학교 식물표본관(IUI)에 수장하였다.

이론/모형

NJ 계통수 작성을 위한 개체간 유전적 거리(genetic distance)는 Kimura’s two parameter model (Kimura, 1980)을 기반으로 계산하였다.
위의 염기서열 정보를 이용하여 한국산 도둑놈의갈고리족 식물들의 Neighbor-Joining (NJ) 계통수가 작성되었고, 이를 위해 PAUP (Swofford, 2002)을 이용하였다. NJ 계통수 작성을 위한 개체간 유전적 거리(genetic distance)는 Kimura’s two parameter model (Kimura, 1980)을 기반으로 계산하였다.
MK933477–MK933701). 최종 결정된 염기서열들을 MUSCLE (Edgar, 2004)을 사용하여 정렬하였다.

성능/효과

3). 3구간 유합 계통수와 엽록체 DNA 계통수간 차이도 확인되었는데, 전자에서 도둑놈의갈고리속(Desmodium)과 갈고리속(Hylodesmum)이 된장풀속(Ohwia)에 비해 가깝게 유집되었지만(Figs. 3, 4), 엽록체 DNA 계통수는 갈고리속과 된장풀속이 더 가깝게 묶였다(Fig. 2). 또한 3구간 유합 계통수에서 싸리절(Macrolespedeza)은 별개의 분계조를 형성하였지만, 엽록체 DNA 계통수에서는 두개의 절이 별개로 구분되지 않았다.
, 2010), 엽록체 DNA의 두 구간을 이용한 종식별률(32%) 에 비해 매우 높은 값이었다(Table 3). 3구간을 DNA 바코드로 사용한 결과(72%)는 ITS만을 사용했을 때보다 높은 종식별률(68%)을 보였는데, 이는 엽록체 DNA 두 구간을 포함함으로써 염기서열 내 변이 수가 늘어났기 때문으로 생각된다(Table 1). 한편 바코드 내에 분석 비용을 고려할 때는 ITS만 이용하는 것이 경제적인 것으로 판단된다.
Kimura’s twoparameter에 근거한 종내 유전적거리에서 ITS (0.0026)가 가장 높은 평균값을 보였고, 그 다음은 matK (0.0019), rbcL (0.0002) 순이었다(Table 2).
podocarpum complex) 4분류군은 각각 분류군별로 계통군을 형성하였다. 개도둑놈의갈고리 복합체 중, 같은 아종내에서 변종수준으로 구분되는 도둑놈의갈고리(subsp. oxyphyllum var. oxyphyllum)와 애기도둑놈의갈고리(subsp. oxyphyllum var. mandshuricum)는 다른 아종들에 비해 서로 가깝게 유집되었다.
본 연구에서 분석된 구간들(rbcL, matK, ITS)을 다양하게 조합하여 한국산 도둑놈의갈고리족 식물에 대한 NJ 계통수들이 작성되었다. 대체로 단일구간의 염기서열을 이용했을 때(matK=20%, rbcL=28%, ITS=68%)보다는 두 구간 이상을 조합하였을 때 종식별률이 높은 것으로 나타났고(matK+rbcL=32%, matK+ITS=64%, rbcL+ITS=68%; all=72%), 특히 ITS 구간이 포함될 때 더 높은 해상능을 보였다. 이들 중 엽록체 DNA (rbcL+matK), ITS, 전체 구간 결과를 이용한 세개의 계통수들을 각각 Figs.
최종적으로 DNA 바코드 구간의 염기서열 분석 성공률(sequencing success)은 100%로 높게 나타났다(Table 1). 도둑놈의갈고리아족(Desmodiinae) 개체들은 matK4La와 matK1932Ra에 의해 증폭되는 구간에서 PCR 성공률이 매우 떨어졌지만, 새롭게 제작된 primer인 FGA309F와 FGA309R를 통해 모두 분석되었다(Appendix2). 염기서열 분석 결과, rbcL의 길이는 715 bp로 일정하였고, matK와 ITS는 각각 813–822 bp, 594–648 bp로 변이를 보였다.
이번 연구의 계통수상에서 애기도둑놈의 갈고리는 도둑놈의갈고리와 가장 가까운 근연관계를 보였다. 또한 도둑놈의갈고리 한 개체의 채집지와 애기도둑놈의갈고리 개체들의 채집지가 매우 가까움에도 불구하고 두 분류군이 유전적으로 구분되었다. 하지만 두 분류군이 식물체에서 잎이 달리는 위치가 차이나는 점을 제외하면 형태적으로 연속적인 변이를 보이는 점 등을 볼 때, 애기도둑놈의갈고리는 도둑놈의갈고리의 변종 수준으로 인식하는 것이 타당할 것으로 생각된다.
이러한 계통수들은 분류군간 유연관계에서 차이를 보였다.먼저 3구간 유합(rbcL+matK+ITS)계통수와 ITS계통수는 본 족에 속하는 두개의 아족을 모두 단계통으로 지지하였으나(Figs. 3, 4), 엽록체 DNA 계통수에서 도둑놈의갈고리아족은 다계통으로 나타났다(Fig. 2). 속간 유연관계에서 3구간 유합 계통수와 엽록체 DNA 계통수는 모든 속을 단계통으로 지지하였으나, ITS 계통수는 싸리속(Lespedeza)을 단계통으로 지지하지 않았다(Fig.
4). 먼저 도둑놈의갈고리아족(Desmodiinae) 내 3개 속 즉 된장풀속(Ohwia), 도둑놈의갈고리속(Desmodium), 갈고리속(Hylodesmum)의 유연관계를 확인하였을 때, 강하게 지지되지 않았지만 도둑놈의갈고리속과 갈고리속이 더 가깝게 연관되는 것으로 나타났다(BV=54.7%). Ohashi (2005)는 rbcL 계통수와 외부형질을 근거로 도둑놈의갈고리아족내 속들을 두개의 그룹으로 분류한 바 있다.
4). 먼저 도둑놈의갈고리아족의 모든 분류군은 단계통을 형성하여 100%의 종식별률을 보였다. 본 계통군에서 된장풀(O.
먼저 도둑놈의갈고리아족의 모든 분류군은 단계통을 형성하여 100%의 종식별률을 보였다. 본 계통군에서 된장풀(O.caudata)이 가장 먼저 분지되었고 그 다음 잔디갈고리(D.heterocarpon)와 갈고리속 분류군들이 서로 자매군으로 나타났다. 갈고리속 계통군에서는 큰도둑놈의갈고리(H.
본 속의 종식별 결과를 보면, 싸리속의 9종 즉 해변싸리(L. maritima), 큰잎싸리(L. davidii Franch.), 호비수리[L. davurica (Laxm.) Schindl.], 비수리(L. cuneata), 자주비수리(L. lichiyuniae T. Nemoto, H. Ohashi & T. Itoh), 괭이싸리[L. pilosa (Thunb.) Siebold & Zucc.], 분홍싸리(L.floribunda Bunge), 개싸리[L. tomentosa (Thunb.) Siebold exMaxim.], 좀싸리는 단계통으로 유집되었다.
반면 ITS가 포함된 계통수에서는 청비수리, 땅비수리, 호비수리가 하나의 분계조를 형성하였다. 본 연구결과는 청비수리의 잡종 기원에 대해 논의하기에 다소 해상력이 떨어지지만, 호비수리만 단계통을 형성하는 점에서 청비수리는 근연두 종간의 잡종이라기보다는 땅비수리와 가까운 유연관계를 갖는 것으로 생각된다. 자주비수리는 최근에 국내에서 분포가 알려진 식물로 전체적인 형태는 비수리와 유사하지만, 꽃이 자주색이고 잎 뒷면과 열매에 털이 많은 점에서 구분된다(Han and Choi, 2008).
본 연구대상 식물들의 바코드 갭의 여부를 확인해본 결과, 0–0.5 구간에서 종내, 종간 유전적 거리가 겹쳐져 본 연구대상종 간 확연한 바코드 갭은 없었다.
종식별 결과를 종합하였을 때, 한국산 도둑놈의갈고리족의 대부분 식물들에 대한 종식별은 본 연구에서 사용된 3 구간(rbcL, matK, ITS)으로 대부분 가능한 것으로 판단된다. 본 연구에서 쓰인 DNA 바코드들은 염기서열 분석 성공률(100%)이 높아 효용성이 높은 것으로 판단된다.(Table 1).
본 연구에서는 rbcL, matK, ITS 구간 염기서열을 사용한 결과 72%로 한국산 도둑놈의갈고리족(Desmodieae)의 식물들을 동정할 수 있었다(Fig. 4, Table 3). 이러한 결과는 ITS에 기반한 DNA 바코드를 이용한 콩과 식물들에 대한 종식별 결과와 비슷한 수치로 나타났고(Gao et al.
, 2010). 본 종은 ITS와 phosphoglycerate kinase (PGK)를 이용한 계통학적 연구 (Xu et al., 2017)에서 단계통으로 유집되지 않았지만, 본 연구에서 두 종 모두 나머지 한국산 싸리들과 구분되었다. 이러한 결과는 한국산 큰잎싸리들은 최근 도로공사 등으로 인해 자생지인 중국에서 도입되었기 때문으로 생각된다(Han and Choi, 2008).
또한 개화기는 9월에서 10월로 다른 종들에 비해 늦는 것으로 알려져 있다. 본 종은 이전 계통학적 연구들(Han et al., 2010; Nemoto et al., 2010; Xu et al., 2012)에서 포함되지 않아 근연분류군들과의 관계 및 단계통 형성 여부를 파악할 수 없었는데, 이러한 형태 및 지리적 차이 등을 고려할 때, 해변싸리는 비교적 다른 종들에 비해 종분화가 진행된 것으로 사료된다. 한편 해변싸리는 형태적 특징을 기초로 Lee (1965, 1980)에 의해 근연분류군인 조록싸리와 참싸리의 잡종으로 여겨졌으나, 본 연구에서 본 종이 단계통으로 지지되었고 부모로 생각된 두 종과 가까운 관계를 보이지 않았으므로 이러한 가설을 지지하지 않는 것으로 판단된다.
2). 속간 유연관계에서 3구간 유합 계통수와 엽록체 DNA 계통수는 모든 속을 단계통으로 지지하였으나, ITS 계통수는 싸리속(Lespedeza)을 단계통으로 지지하지 않았다(Fig. 3). 3구간 유합 계통수와 엽록체 DNA 계통수간 차이도 확인되었는데, 전자에서 도둑놈의갈고리속(Desmodium)과 갈고리속(Hylodesmum)이 된장풀속(Ohwia)에 비해 가깝게 유집되었지만(Figs.
) Makino] 모두 단계통을 형성하였다. 싸리속 계통군에서 싸리절은 하나의 분계조로 유집되었으나(BV=100%), 땅비수리절(Junceae)은 다계통으로 확인되었다. 본 속의 종식별 결과를 보면, 싸리속의 9종 즉 해변싸리(L.
염기서열 분석 결과, rbcL의 길이는 715 bp로 일정하였고, matK와 ITS는 각각 813–822 bp, 594–648 bp로 변이를 보였다. 염기서열 내 변이율은 ITS (13.40%), matK(12.98%), rbcL (3.22%)로 높았다(Table 1). Kimura’s twoparameter에 근거한 종내 유전적거리에서 ITS (0.
염기서열 분석 결과, rbcL의 길이는 715 bp로 일정하였고, matK와 ITS는 각각 813–822 bp, 594–648 bp로 변이를 보였다.
maximowiczii)는 ITS 계통수상에서만 단계통으로 지지되었다. 엽록체 DNA 계통수(32%)는 ITS (68%)나 3구간 유합 계통수(72%)에 비해 종식별률이 낮았는데, 특히 싸리속에서 좀싸리[L. virgata (Thunb.) DC.]를 제외하면 단계통으로 지지되는 분류군은 없었다.
inschanica)는 단계통으로 묶이지 않았다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 싸리속내 비수리절과 싸리절은 각각 77.8% 및 28.5%의 종식별률을 보였다.
, 2001; Legume Phylogeny Working Group, 2013, 2017). 이러한 분자계통학적 연구 결과들은 본 족이 콩아과(Papilionoideae) 내에 단계통임을 잘 지지했으며, 두 개의 아족들도 각각 단계통을 형성하였다. 최근 도둑놈의갈고리족의 많은 속이 포함된 분자계통학적 연구(Jabbour et al.
이번 연구를 통해 한국산 도둑놈의갈고리족(Desmodieae) 식물, 총 25분류군 75개체의 rbcL, matK, ITS 구간 염기서열이 밝혀졌다. 최종적으로 DNA 바코드 구간의 염기서열 분석 성공률(sequencing success)은 100%로 높게 나타났다(Table 1).
애기도둑놈의갈고리는 도둑놈의갈고리와 유사한 형태를 띄지만 잎이 식물체의 중간부에 모여 나는 것을 근거로 도둑놈의갈고리의 변종으로 여겨지는데(Ohashi, 1973), 학자에 따라서는 애기도둑놈의갈고리를 도둑놈의갈고리의 이명으로 취급하기도 한다(Huang and Ohashi, 2010). 이번 연구의 계통수상에서 애기도둑놈의 갈고리는 도둑놈의갈고리와 가장 가까운 근연관계를 보였다. 또한 도둑놈의갈고리 한 개체의 채집지와 애기도둑놈의갈고리 개체들의 채집지가 매우 가까움에도 불구하고 두 분류군이 유전적으로 구분되었다.
속내 종 동정에서 싸리속(Lespedeza) 일부 분류군들은 단계통으로 지지되지 않아 바코드를 이용한 종식별에 문제가 있는데, 본 속 식물들을 제외했을 때 종식별률은 100%로 높아졌다. 종식별 결과를 종합하였을 때, 한국산 도둑놈의갈고리족의 대부분 식물들에 대한 종식별은 본 연구에서 사용된 3 구간(rbcL, matK, ITS)으로 대부분 가능한 것으로 판단된다. 본 연구에서 쓰인 DNA 바코드들은 염기서열 분석 성공률(100%)이 높아 효용성이 높은 것으로 판단된다.
이번 연구를 통해 한국산 도둑놈의갈고리족(Desmodieae) 식물, 총 25분류군 75개체의 rbcL, matK, ITS 구간 염기서열이 밝혀졌다. 최종적으로 DNA 바코드 구간의 염기서열 분석 성공률(sequencing success)은 100%로 높게 나타났다(Table 1). 도둑놈의갈고리아족(Desmodiinae) 개체들은 matK4La와 matK1932Ra에 의해 증폭되는 구간에서 PCR 성공률이 매우 떨어졌지만, 새롭게 제작된 primer인 FGA309F와 FGA309R를 통해 모두 분석되었다(Appendix2).
fallax)는 낮은 BV로 인해 관계를 파악할 수 없었다(Kajita and Ohashi, 1994). 하지만 본 연구 결과에서 개도둑놈의갈고리 복합체의 분류군들은 모두 단계통으로 지지되었고, 긴도둑놈의갈고리는 도둑놈의갈고리보다는 개도둑놈의갈고리와 가깝게 유집되었다. 이러한 결과는 ITS 및 rps16-trnQ, trnL-F를 이용한 분석결과와 일부 일치하였다(Li et al.
한국산 도둑놈의갈고리족 식물들에 대해 가장 높은 종식별률을 보인 DNA 바코드 3구간 유합(rbcL+matK+ITS)계통수를 기준으로 종간 유연관계를 보았다(Fig. 4). 먼저 도둑놈의갈고리아족의 모든 분류군은 단계통을 형성하여 100%의 종식별률을 보였다.
하지만 싸리속의 땅비수리절은 다계통으로 나타났다. 한편 본 속의 16분류군중에서 단계통을 형성하지 못한 분류군들은 7분류군 즉 땅비수리(L. juncea), 청비수리(L. inschanica), 싸리(L. bicolor), 풀싸리(L. thunbergii), 검나무싸리(L. melanantha), 참싸리(L. cyrtobotrya), 조록싸리(L. maximowiczii)로 확인되었다. 땅비수리절 식물들은 DNA 바코드를 이용하였을 때 77.
또한 3구간 유합 계통수에서 싸리절(Macrolespedeza)은 별개의 분계조를 형성하였지만, 엽록체 DNA 계통수에서는 두개의 절이 별개로 구분되지 않았다. 한편 종식별 결과를 보면, 다른 계통수들에서 단계통으로 지지된 분류군들은 3구간 유합계통수에서도 모두 단계통으로 나타났지만, 조록싸리(L.maximowiczii)는 ITS 계통수상에서만 단계통으로 지지되었다. 엽록체 DNA 계통수(32%)는 ITS (68%)나 3구간 유합 계통수(72%)에 비해 종식별률이 낮았는데, 특히 싸리속에서 좀싸리[L.
엽록체 DNA를 이용하였을 때보다 ITS에서 높은 종식별률이 나타나는 이유는 ITS 구간의 높은 염기서열 변이율 때문으로 보인다 (Table 1). 한편, DNA 바코드들은 속 수준에서 동정하는데 있어서는 DNA 바코드 조합과 상관없이 100%의 높은 해상력을 보였다. 속내 종 동정에서 싸리속(Lespedeza) 일부 분류군들은 단계통으로 지지되지 않아 바코드를 이용한 종식별에 문제가 있는데, 본 속 식물들을 제외했을 때 종식별률은 100%로 높아졌다.
따라서 본 종을 이용하기 위해서는 근연분류군들과의 종식별이 중요하다. 현재 연구결과는 자주비수리와 비수리의 가까운 유연관계를 나타냈고, 두 분류군을 각각 단계통으로 지지하였다. 따라서 한국산 비수리와 자주비수리는 본 연구에서 사용된 구간들을 이용하여 식별 가능하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	DNA 바코드는 무엇인가?	DNA 바코드(DNA barcode)는 orthologous DNA 구간들의 짧은 염기서열을 이용하여, 형태적으로 식별하기 어렵거나 분류학적으로 문제가 있는 종들을 동정하는 기법이다(Kress et al., 2005).
	이상적인 DNA 바코드 구간은 어떠한가?	DNA 바코드는 식물이나 균류 등 다양한 분류군들의 동정과 계통학적 연구에 이용되고 있다(Purty and Chatterjee, 2016). 이상적인 DNA 바코드 구간은 근연종의 식별을 해결할 수 있을 정도로 충분히 가변적이고 저렴한 비용으로 실험을 할 수 있을 정도로 짧아야 하며, 여러 분류군들에 적용될 수 있어야한다(Dong et al., 2015).
	도둑놈의갈고리족의 특징은 무엇인가?	, 2018a, 2018b). 본 족의 식물들은 초본부터 교목까지 다양한 생활형을 보이고(Ohashi, 2005), 이들은 주로 열대, 아열대, 온대지역에서 분포하나 일부 종들은 동아시아와 북아메리카의 한대와 아한대 지역에서 자란다(Ohashi,2005). 도둑놈의갈고리족은 열매의 형태와 엽병 아래에 달리는 탁엽의 유무, 기판 기부에 귀모양 부속체(auricle)의 유무 등으로 도둑놈의갈고리아족(subtribe Desmodiinae)과 싸리아족(subtribe Lespedezinae)으로 구별되는 것으로 알려져 있다(Ohashi et al.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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