초록 ▼

엽록체 유전체는 구조적으로 보나 염기서열상으로 보아 일반적으로 비교적 안정적이며, 동일속의 종간에는 변이가 크지 않아 계통연구에 주요 제한점이 되고 있다. 동일 속을 대상으로 2개 이상의 종에 대하여 완전히 엽록체가 해독된 Solanum, Nicotiana, Panax, Oryza속 등의 경우 큰 구조적 변화는 없으며, 짧은 indel과 염기치환이 주요 변화를 이루고, 그 차이도 종간에 1% 이내라는 것을 알 수 있다. 그러나, 본 연구자는 분자계통학적 측면에서 물푸레나무과(Oleaceae)과의 라일락속(Syringa)과 쥐똥나무속

엽록체 유전체는 구조적으로 보나 염기서열상으로 보아 일반적으로 비교적 안정적이며, 동일속의 종간에는 변이가 크지 않아 계통연구에 주요 제한점이 되고 있다. 동일 속을 대상으로 2개 이상의 종에 대하여 완전히 엽록체가 해독된 Solanum, Nicotiana, Panax, Oryza속 등의 경우 큰 구조적 변화는 없으며, 짧은 indel과 염기치환이 주요 변화를 이루고, 그 차이도 종간에 1% 이내라는 것을 알 수 있다. 그러나, 본 연구자는 분자계통학적 측면에서 물푸레나무과(Oleaceae)과의 라일락속(Syringa)과 쥐똥나무속(Ligustrum)의 종들을 대상으로 엽록체 유전체를 연구하는 과정에서, 구조적으로 큰 indel이 존재하거나 염기서열상으로 이질화가 높은 3지역을 발견하였다. 이 3지역은 유연관계가 더 먼 속간에는 변이가 적고, 유연관계가 가까운 동일속의 종간에는 크게 다른 사항으로, 그 이유를 밝힐 필요성이 심각하게 대두 되었다. 또한 두개의 근연속인 라일락속(Syringa)과 쥐똥나무속(Ligustrum) 식물을 대상으로 계통학적 위치와 종 간 연관 관계를 밝히기 위해 라일락속 종과 쥐똥나무속 종들과 연관 속들의 외부 형태, chloroplast non-coding 지역과 coding 지역의 염기서열, ITS지역 염기서열 등을 결정하여 각각의 계통수를 제작하고 종간의 계통을 밝히는 연구와 더불어 엽록체 유전체의 진화학적 기작을 밝히는 일은 이 유전체의 진화양상을 이해하는데 중요할 뿐 만 아니라, 이 유전체가 계통학적으로 널리 활용되고 있기 때문에 계통학적 유용성을 평가하는데 도움이 된다. 본 연구의 결과는 다음과 같이 요약했다.
엽록체 게놈의 진화양상 분석: 게놈의 진화양상 분석은 선행연구에서 종간에 큰 변이를 보이는 accD,ycf2, ycf1 pseudogenes-ndhF gene지역들을 대상으로 연구를 수행한 결과 이들 지역은 엽록체 DNA의 RFLP분석 과정에서 큰 변이가 관찰된 곳이다. 3개 지역 4kb, 7kb, 3kb에 해당하는 염기서열을 37종을 대상으로 결정한 후, 바이오인포메틱스 tool을 이용 비교분석하여 그 원인을 밝혔다. 점진적인 염기치환에 따른 이질화 또는 급진적 변화의 원인을 규명하였다.
종간의 계통분석: 엽록체 게놈의 분자진화적인 변화가 계통학적 정보를 갖는 것인지를 평가하기 위하여, 독립적인 핵 게놈 마커와 엽록체의 다른 6개 지역 마커의 염기서열 자료를 75개 종을 대상으로 생산하여 계통수를 확립하였다. 본 연구는 Parasyringa의 기원을 밝히고, 쥐똥나무속이 라일락속내에서 기원한 것인지의 의문을 푸는데 기여할 것이며, 이러한 결과로 6개의 엽록체 유전자의 염기서열의 근거로 제작한계통수는 두 개의 속이 독립적인 진화계열이 아니며 광의의 라일락속에 쥐똥나무속이 포함이 되는 계통학적 연관관계가 제시되었다. 즉 Syringa는 단계통군이 아닌 다른 단계통 군인 Ligustrum속을 포함하는 측계통군 이라는 것으로 밝혀졌다.
고유종 및 경제적으로 중요한 종의 기원 규명: 해상능이 높은 분자마커와 형태학적 자료를 동시에 이용하여 상세한 종간의 해상능을 얻었다. 또한 모성유전을 하는 엽록체 DNA와 양성유전을 하는 핵 ITS 지역을 동시에 이용하여, 원예종들의 기원 및 종간의 잡종형성의 방향성도 판정될 것이다. 또한, 라일락속과 쥐똥나무속은 동아시아와 동유럽에 단절 분포하는 속들이다. 이러한 연구는 그 예를 찾아볼 수 없으므로 본 연구자는 이들 속간의 계통관계와 분포관계 분석, 분자시계적 분석을 통하여, 단절분포의 시기를 추적하고 있는 중이다.
라일락속과 쥐똥나무속의 계통분류학적 처리: 전 세계의 12개 주요 표본관에서 대여한 5,000여점의 표본을 대상으로 형태형질을 조사하여 계통관계를 정립하고 있는 중이며, 나이가 형태분석 결과와 분자분석결과를 비교분석하고, 형질의 진화방향성을 재평가 한다. 필요할 경우 계통수에 기반을 둔 분류학적 재처리를 수행할 예정이다. 속간 한계, 속내의 아속, 절, 아절 등의 분류학적 처리를 수행하고, 필요할 경우 학명을 재처리한다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 10
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 10
• Ⅲ-1. 연구성과 (기 출판논문, 2편) ... 11
• Ⅲ-2. 연구성과 (심사중 논문, 2편) ... 13
• Ⅲ-3. 연구성과 (출판예정 논문, 2편) ... 15