초록 ▼

중요 식물자원인 버드나무속 식물의 활용을 위해서는 버드나무속 식물의 정확한 동정 및 식별, 정확한 분포 범위, 유전적 특성 및 유전적 구조를 파악하는 것이 필요하다. 그러나, 버드나무속 식물은 자웅이주이며 개화기와 영양성장기가 분리되어 있어 이들을 단순히 형태형질만으로 식별, 동정,분류하기에는 어려움이 따르며, 이를 해결하기 위해서 (1) 한국산 버드나무속 식물의 체계적인 채집조사, (2) 비교형태학적 연구를 통한 형태형질 분석 및 식별형질 파악, (3) 엽록체와 핵 DNA barcode marker의 개발, (4) 버드나무속 식물

중요 식물자원인 버드나무속 식물의 활용을 위해서는 버드나무속 식물의 정확한 동정 및 식별, 정확한 분포 범위, 유전적 특성 및 유전적 구조를 파악하는 것이 필요하다. 그러나, 버드나무속 식물은 자웅이주이며 개화기와 영양성장기가 분리되어 있어 이들을 단순히 형태형질만으로 식별, 동정,분류하기에는 어려움이 따르며, 이를 해결하기 위해서 (1) 한국산 버드나무속 식물의 체계적인 채집조사, (2) 비교형태학적 연구를 통한 형태형질 분석 및 식별형질 파악, (3) 엽록체와 핵 DNA barcode marker의 개발, (4) 버드나무속 식물에 대한 DNA barcoding 기법의 적용, 그리고 (5) 형태형질분석결과와 DNA barcoding 결과 간의 상호 보완 연구를 수행하였다. 그 결과, 국내외 채집조사 및 표본관 방문연구 등을 통해 한반도 일대에 분포하는 버드나무속(Salix) 35 분류군 및 자매군인 사시나무속(Popluls) 4 분류군에 대한 표본 및 시료를 확보하였다. 버드나무속 식물에 대한 비교형태학적 연구를 통해 화서와 꽃의 형태 및 미세구조, 잎의 형태 및 특징, 수피의 형태 등이 주요 식별 형질인것을 확인하였다. 엽록체 barcode marker에 대한 연구 결과, 분석된 8개 barcode marker 구간 중 단일marker로서는 psbA-trnH IGS와 trnK 5'-matK-trnK 3' 구간이 가장 높은 해상도를 보였으며, 2개의 barcode marker를 적용할 경우에는 psbA-trnH IGS와 trnL intron, psbK-psbI IGS, 또는 trnK 5'-matK-trnK 3' 구간이, 3개의 barcode marker를 적용할 경우에는 psbA-trnH IGS, trnL intron, trnL-F IGS 조합과 psbK-psbI IGS, trnK 5'-matK-trnK 3' 구간, trnL intron 조합이 가장 높은 해상도를 보이는 것으로 확인되었으며, 분석된 27분류군 중 26분류군이 식별되어, 종을 식별하는 데유용한 것으로 판단되었다. 반면, 핵 xdh 유전자 염기서열의 경우는 단독으로 적용하더라도 엽록체 3개 barcode를 동시에 적용하는 것에 해당하는 높은 해상력을 보이는 것으로 나타나, 엽록체 barcode marker에 비해 높은 경제성과 효율성을 보여 주었다. 추가적인 핵 유전자 barcode marker의 개발을 위해 nitrate reductase 유전자에 대한 연구를 수행한 결과, 새로운 barcode marker로 활용될 가능성을 확인하였다. 한편, 핵 xdh 유전자를 35분류군 181개체의 버드나무속 및 사시나무속 식물에 대해 적용하여 분석한 결과 27분류군은 두렷이 구분되는 나타났으며, 이들의 계통적 유연관계도 파악할 수 있었다. 한편, 분석된 분류군 중 갯버들-키버들-제주산버들, 버드나무-수양버들-능수버들 집단의 경우 종이 뚜렷이 구분되지 않는 것으로 나타났다. 이들 종 구분이 어려운 분류군은 이들 분류군이 최근에 분화되었거나, 아니면 잡종화와 introgression이 지속되고 있는 것으로 추정되고 있으며, 이러한 과정으로 인해 이들의 정확한 식별 및 동정이 어려운 것으로 판단된다. 특히, 제주도 1500 m 이상 계곡에만 제한적으로 분포하는 한국 특산종인 제주산버들의 경우, 내륙에 분포하는 갯버들과 동일한 xdh 유전자 및 엽록체 염기서열을 갖고 있어, 과거에 갯버들이 제주도로 전파되어 새로운 종으로 분화했을 것으로 추정되며, 이를 증명하기 위해서는 추가적인 집단 유전학적 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구 결과는 버드나무속 식물을 활용함에 있어 필수적인 종 식별 및 동정, 종 분포 정보, barcode 적용 방법 및 사례를 제공하고 있으며, 유사 연구 과제에 있어 모델 연구로써 적용이 가능하며, barcode marker로 활용된 xdh 유전자를 활용한 분자계통학적 연구 및 진화학적 연구에 널리 적용될 수 있다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내·외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9