[논문]수입산 바리과(Family Serranidae) 잡종 어류(Epinephelus moara ♀×E. lanceolatus ♂)의 분자생물학적 판별

김용휘; 박종연; 김재훈; 방인철

doi:10.5657/kfas.2020.0566

수입산 바리과(Family Serranidae) 잡종 어류(Epinephelus moara ♀×E. lanceolatus ♂)의 분자생물학적 판별
Molecular Biological Species Identification of Imported Groupers(Epinephelus moara ♀×E. lanceolatus ♂) 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.53 no.4, 2020년, pp.566 - 571

김용휘 (순천향대학교 생명시스템학과) , 박종연 (순천향대학교 생명시스템학과) , 김재훈 (국립수산과학원 제주수산연구소) , 방인철 (순천향대학교 생명시스템학과)

Abstract ▼ AI-Helper

To classify a presumed hybrid of imported grouper species acquired from the National Fishery Products Quality Management Service, maternal and paternal lines were identified based on partial sequencing of mitochondrial cytochrome c oxidase 1 (co1) and nuclear recombination activation gene 1 (rag1) genes. The matrilineal species was identified as Epinephleus moara by a partial (760 bp) co1 sequence. Ambiguous sequences with base pairs belonging to E. moara or E. lanceolatus were found in a total of 15 different base pairs in the partial 1,159 bp of the rag1 gene, and the patrilineal species was found to be E. lanceolatus. Therefore, all of the groupers examined in the study were identified to be hybrids of E. moara and E. lanceolatus. In addition, a fast and convenient method using random amplification of polymorphic DNA (RAPD) was established for hybrid discrimination. Hybrids between E. moara ♀ and E. lanceolatus ♂ were identified through specific bands of 387 bp and 433 bp in PRIMER 6.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. The variation position on the sequence of Cytochrome c oxidase 1 (co1) from mitochondrial DNA for a hybrid between Epinephelus moara ♀ and E. lanceolatus ♂ and them
그림 Fig. 1. Maternal and paternal estimation using mitochondrial DNA (co1) and nuclear DNA (rag1) genes.
표 Table 2. The variation position on the sequence of Recombination activating gene 1 (rag1) gene from nuclear DNA for a hybrid between Epinephelus moara ♀ and E. lanceolatus ♂ and them
그림 Fig. 2. RAPD PCR band analysis between E. moara, E. lanceolatus and hybrid (E. moara ♀×E. lanceolatus ♂).

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 국립수산물품질관리원의 수입 수산물 검역 당시에 자바리로 수입된 개체들의 체색이 선명하지 않고 눈에 띄게 흐린 점이 교잡종으로 의심되어, 정확한 종 동정을 위하여 해당 수입산 바리과 어류 3개체의 꼬리지느러미 조직을 통해 DNA를 추출하고, 미토콘드리아 DNA의 co1 및 핵 DNA의 rag1 유전자의 일부 염기서열들을 활용하여 모계 및 부계 판별 분석을 수행하였으며, 추가적으로 RAPD를 이용한 PCR band 분석 방법을 이용하여 실제 수산물 유통 및 검역 현장에서 신속하고 간편하게 쓰일 수 있는 잡종 판별 방법을 구축하고자 하였다.

제안 방법

rag1 유전자의 chromatogram을 통해 double peaks를 비교 분석하기 위하여 수입산 바리과 어류 3개체(MT584976-584978), 자바리 1개체(MT597423), 대왕바리 1개체(MT597422)를 직접 sequencing하여 사용하였다. co1 유전자의 분자계통도는 본 연구에서 직접 얻은 수입산 바리과 어류 3개체(SUC13944-13945; MT584973-584975)의 염기서열을 비롯하여, NCBI Gen-bank에 등록된 자바리 1개체(NC_017891.1, KP009977.1), 대왕바리 3개체(NC_011715.1, KJ451389.1, KM386619.1, HQ660062.1), 갈색점바리 1개체(MK791189.1), 붉바리 1개체(NC_011113.1)의 염기서열을 이용하였으며, 외집단으로 돌돔 1개체(Oplegnathus fasciatus; NC_010968.1)의 염기서열을 함께 비교하였다. 확보된 co1 유전자의 염기서열들은 MEGA X (Kumar et al.
1)의 염기서열을 함께 비교하였다. 확보된 co1 유전자의 염기서열들은 MEGA X (Kumar et al., 2018)의 Kimura 2-parameter (Kimura, 1980)로 계산하여 1000번의 bootstrap을 통해 유전적 거리(genetic distance)와 neighbor-joining (NJ) tree를 작성하였다.

대상 데이터

국립수산물품질관리원으로부터 2019년 6월에 인수한 수입산 바리과 어류 3개체(E. moara×E. lanceolatus)의 꼬리지느러미 일부를 절단하여 99.5% 에틸알코올에 고정 후 실험에 이용하였으며, 부계 추정을 위한 핵 DNA의 recombination activating protein gene 1 (rag1, 1,159 bp) 영역의 chromatogram을 통한 double peaks 비교를 위하여 순천향대학교 어류표본수장고에 보관 되어있는 자바리(SUC19347; NIFS, Jeju, Korea)와 대왕바리(SUC19348; Pingtung, Taiwan) 각각 1개체의 뒷지느러미 일부를 절단하여 실험에 이용하였다. Genomic DNA (gDNA)는 HiGene^TM Genomic DNA Prep Kit (Biofact, Daejeon, Korea)를 이용하여 추출하였다.

이론/모형

RAPD PCR band 분석은 Choi (2019)의 바리과 어류 잡종 동정 방법에 따라, SRILS UniPrimer™ Kit I (SEOULIN SCIENTIFIC Co., LtD, Seongnam, Korea)을 이용하였으며, 최종적으로 specific band가 감지된 PRIMER 6을 선택하여 실험에 이용하였다. PCR 반응 조건은 총 20 μL 용적의 AccuPower PCR Premix Kit (Bioneer, Daejeon, Korea)를 이용하여 gDNA 100 ng과 PRIMER 6을 10 pmol 첨가하고, 94°C에서 3분 간 초기 변성 반응을 유도한 후, 94°C, 55°C, 72°C에서 각각 1분간 35회 순환 반응을 실시하였으며, 72°C에서 7분간 신장 반응을 수행하였다.
5% agarose gel에서 전기영동하여 specific band 유무를 확인하였다. 이후, co1 및 rag1 영역의 PCR 증폭산물은 MG PCR Purification kit (Cancer Rop Co., Ltd, Seoul, Korea)로 정제한 후, 동일한 primer를 이용하여 염기서열분석기 ABI 3730xl (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)을 통해 direct sequencing 방법으로 염기서열을 결정하였다.

성능/효과

1b). 따라서 수입산 바리과 어류 3개체는 자바리와 대왕바리가 나타내는 rag1 유전자의 15개 변이위치에 따라, 두 종간의 염기변이를 모두 반영하는 ambiguous sequence 양상을 나타내어 이들의 부계는 대왕바리로 판명되었다(Table 2). 따라서 본 연구에서 분석된 수입산 바리과 어류 3개체는 co1 및 rag2 유전자 염기서열을 이용한 갈색점바리와 대왕바리간의 잡종 동정(Kim et al.
1a). 따라서 수입산 바리과 어류 3개체의 모계는 모두 자바리로 판명되었으며, 이들은 모계 유전을 하는 미토콘드리아의 특성을 잘 반영하는 것으로 나타났다. ;(Hauswith and clayton, 1895). 또한, 부계 추정을 위한 핵 DNA의 rag1 유전자 염기서열은 총 1,159 bp를 확보하였으며, chromatogram 분석을 통해 자바리와 대왕바리의 rag1 염기서열에서 15개의 변이위치와 잡종 간의 뚜렷한 double peaks 양상을 확인하였다(Fig.
2). 이러한 특징은 Choi (2019)의 붉바리와 대왕바리간의 잡종 분석 연구에서 약 252 bp 및 284 bp 부근에서 specific band가 관찰된 결과와 비슷한 양상을 나타내어 잡종 식별에 적합한 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서 RAPD를 이용한 PCR band 분석을 통해 자바리와 대왕바리간의 잡종 동정 조건을 확립하여 실제 수산물 유통 및 검역 현장에서 경제적으로 신속하고 간편하게 이용될 수 있을 것으로 생각되며, 이에 따라 동정 착오로 인한 산업적 및 학술적 피해를 최소화할 수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

이러한 특징은 Choi (2019)의 붉바리와 대왕바리간의 잡종 분석 연구에서 약 252 bp 및 284 bp 부근에서 specific band가 관찰된 결과와 비슷한 양상을 나타내어 잡종 식별에 적합한 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서 RAPD를 이용한 PCR band 분석을 통해 자바리와 대왕바리간의 잡종 동정 조건을 확립하여 실제 수산물 유통 및 검역 현장에서 경제적으로 신속하고 간편하게 이용될 수 있을 것으로 생각되며, 이에 따라 동정 착오로 인한 산업적 및 학술적 피해를 최소화할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	바리과의 주요 분포지역으로 알려진 곳은 어디인가?	, 2013). 주요 분포지역은 인도-태평양 지역의 암초 및 산호초 지대로 알려져 있으며(Kim et al., 2014, Tahir et al.
	바리과 어류는 전 세계에 몇 종이 분포하는가?	바리과(family Serranidae) 어류는 전 세계에 5아과 73속 522종이 분포하고 있다(Eschmeyer et al., 2010; Myoung et al.
	참바리속 어종 중에 인공증식에 선전하고 있는 종은 무엇이 있는가?	또한, 바리과 어류의 전 세계 양식생산량은 최근 2017년을 기준으로 183,989톤을 기록하고 있으며, 이 수치는 2010년의 양식생산량 79,692톤과 비교하면 230%의 매우 가파른 증가량을 기록하였다(FAO, 2017). 특히, 바리과 어류 중에서도 참바리속 어종들은 먹거리로써의 중요성뿐만 아니라 관상용으로도 각광을 받고 있어, 수산자원의 주요 구성 요소로 인식되고 있으며, 자바리(E. moara)를 비롯하여 붉바리(E. akaara), 대왕바리(E. lanceolatus), 갈색점바리(E. fuscoguttatus), 갈색둥근바리(E. coioides), 흉기흑점바리(E. malabaricus), 미끈다금바리(E. tauvina), 내소바리(E. striatus) 등이 인공증식에 선전하고 있다(Govindaraju and Jayasankar, 2004; Tian et al., 2017).

참고문헌 (29)

Bang KH, Chung JW, Kim YC, Cho IH, Kim JU, Shin MR and Moon JY. 2013. Analysis of genetic polymorphism of Korean ginseng cultivars and breeding lines using RAPD markers. J Korean Soc Int Agric 25, 184-193. https://doi.org/10.12719/KSIA.2013.25.2.184.

상세보기
Choi JI. 2019. Molecular biological identification for two hybrid groupers, Epinephelus fuscoguttatus female $\times$ E. lanceolatus male and E. akaara female $\times$ E. lanceolatus male. MS Thesis, Soonchunhyang University, Asan, Korea.
Eschmeyer WN, Fricke R, Fong JD and Polack DA. 2010. Marine fish diversity: history of knowledge and discovery (Pisces). Zootaxa 2525, 19-50. https://doi.org/10.11646/zootaxa.2525.1.2.

상세보기
FAO (Food and Agriculture Organization). 2017. FishStatJ, a tool for fishery statistics analysis. FAO Fisheries and Aquaculture Department, FIPS-Statistics and information. FAO, Rome, Italy.
Govindaraju GS and Jayasankar P. 2004. Taxonomic relationship among seven species of groupers (genus Epinephelus; family Serranidae) as revealed by RAPD fingerprinting. Mar Biotechnol 6, 229-237. https://doi.org/10.1007/s10126-003-0021-9.
Hall TA. 1999. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symp Ser 41, 95-98.

상세보기
Han SH, Kim MJ and Song CB. 2014. First record of the obliquebanded grouper, Epinephelus radiatus (Perciformes: Serranidae) from Korea. Korean J Ichthyol 26, 143-146.
Hauswirth WW and Clayton DA. 1985. Length heterogeneity of a conserved displacement-loop sequence in human mitochondrial DNA. Nucleic Acids Res 13, 8093-8104. https://doi.org/10.1093/nar/13.22.8093.

상세보기
Kim HS, Yun SW, Kim HT and Park JY. 2015. Occurrence of a Natural Hybrid between Acheilognathus signifer and A. lanceolatus (Pisces: Cyprinidae). Korean J Ichthyol 27, 199-204.
Kim IS, Choi Y, Lee CL, Lee YJ, Kim BJ and Kim JH. 2005. Illustrated book of Korean fishes. Kyohak Publishing Co Ltd, Seoul, Korea, 613.
Kim KM, Lee HJ, Yun HB, Cho JH, Kim SR, Lee KM and Kim JH. 2020. Changes of hematological parameters and plasma components in the hybrid grouper (Epinephelus fuscoguttatus female $\times$ E. lanceolatus male) by acute ammonia exposure. Korean J Environ Biol 38, 40-46. https://doi.org/10.11626/KJEB.2020.38.1.040.

원문보기 상세보기
Kim KS, Lee HR and Bang IC. 2014. Identification of Hybrid between the Tiger Grouper Epinephelus fuscoguttatus and the Giant Grouper E. lanceolatus by Analyzing COX I and RAG 2 Sequences. Korean J Ichthyol 26, 70-73.
Kim KY and Bang IC. 2010. Molecular phylogenetic position of Abbottina springeri (Cypriniformes: Cyprinidae) based on nucleotide sequences of RAG1 gene. Korean J Ichthyol 22, 273-278.
Kim MJ and Song CB. 2010. First record of Epinephelus areolatus (Perciformes: Serranidae) from Korea. Korean J Fish Aquat Sci 13, 340-342. https://doi.org/10.5657/fas.2010.13.4.340
Kimura M. 1980. A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. J Mol Evol 16, 111-120.

상세보기
Kiriyakit A, Gallardo WG and Bart AN. 2011. Successful hybridization of groupers (Epinephelus coioides $\times$ Epinephelus lanceolatus) using cryopreserved sperm. Aquaculture 320, 106-112. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2011.05.012.

상세보기
Kumar S, Stecher G, Li M, Knyaz C and Tamura K. 2018. MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Mol Biol Evol 35, 1547-1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096.

상세보기
Lee IR, Yang H, Kim JH, Kim KY and Bang IC. 2009. Identification of a natural hybrid between the striped spine loach Cobitis tetralineata and the king Spine loach Iksookimia Longicorpa by Analyzing Mitochondrial COI and Nuclear RAG1 Sequences, Korean J Ichthyol 21, 287-290.
Lim SG, Han SB and Lim HK. 2016. Effects of salinity on the growth, survival and stress responses of red spotted grouper Epinesphelus akaara and hybrid grouper E. akaarafemale $\times$ E. lanceolatusmale. Korean J Fish Aquat Sci 49, 612-619. https://doi.org/10.5657/KFAS.2016.0612.
Myoung JG, Kang CB, Yoo JM, Lee EK, Kim S, Jeong CH and Kim BI. 2013. First record of the giant grouper Epinephelus lanceolatus (Perciformes: Serranidae: Epinephelinae) from Jeju island, South Korea. Korean J Fish Aquat Sci 16, 49-52. https://doi.org/10.5657/FAS.2013.0049.
Park JM. 2018. A Study on the Hybrid between of Rhodeus uyekii and R. ocellatus. Ph. D Dissertation, Chonnam National University, Yeosu, Korea.
Pyo HJ and Choi KS. 1996. Analysis of genetic polymorphism among six Korean wild Artemisia spp. by using RAPD method. Korean J Agric Sci 23, 99-107.
Song HY and Bang IC. 2009. Genetic variation of Coreoleuciscus splendidus populations from four major rivers in Korea as assessed by RAPD PCR. Korean J Ichthyol 21, 129-133.
Song HY, Kim JH, Seo IY and Bang IC. 2017. Species and hybrid identification of genus Coreoleuciscus species in Hwnag-ji stream, Nakdong River Basin in Korea. Korean J Ichthyol 29, 1-12.
Tahir D, Shariff M, Syukri F and Yusoff FM. 2018. Serum cortisol level and survival rate of juvenile Epinephelus fuscoguttatus following exposure to different salinities. Vet World 11, 327-331. https://doi.org/10.14202/vetworld.2018.327-331.

상세보기
Tang J, Tian, Y, Li Z, Cheng M, Chen Z, Mao D and Li B. 2018. Analysis of genetic characters in Epinephelus moara, E. lanceolaus and their hybrids. J Agric Biotechnol 26, 819-829.
Thompson JD, Higgins DG and Gibson TJ. 1994. Clustal W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res 22, 4673-4680. https://doi.org/10.1093/nar/22.22.4673.

상세보기
Tian Y, Chen Z, Tang J, Duan H, Zhai J, Li B, Ma W, Liu J, Ho u Y and Sun Z. 2017. Effects of cryopreservation at various temperatures on the survival of kelp grouper (Epinephelus moara) embryos from fertilization with cryopreserved sperm. Cryobiology 75, 37-44. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2017.02.007.

상세보기
Wang S, Du J, Wang J and Ding S. 2007. Identification of Epinephelus malabaricus and Epinephelus coioides using DNA markers. Acta Oceanolog Sin 26, 122-129.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증