보고서 정보
주관연구기관 |
한림대학교 산학협력단 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2013-12 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
환경부 Ministry of Environment |
등록번호 |
TRKO201400003239 |
과제고유번호 |
1485011688 |
사업명 |
생물자원발굴및분류연구 |
DB 구축일자 |
2014-08-28
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초록
▼
바. 연구결과
1. 자원식물의 유전적 다양성 분석
◆ 가시오갈피
● psbK-I 염기서열에서 총 4개 유형이 검출되었으며, 국내 5개 자연집단 중에서는 소백산 집단에서만 2개 유형이 검출된 반면 나머지 자연집단에서는 1개 유형만이 관측됨
● 화천의 가시오갈피 재배집단에서는 러시아 자연집단에서만 검출된 유형과 국내 자연집단의 두 염기서열 유형이 모두 확인되었음
● AFLP 분석 결과 국내 집단 중에서는 지리산 집단에서 유전다양도(h)가 가장 높았으며 전체적으로는 중국 길림성 자연집단의 유전다양도가 가장 높았
바. 연구결과
1. 자원식물의 유전적 다양성 분석
◆ 가시오갈피
● psbK-I 염기서열에서 총 4개 유형이 검출되었으며, 국내 5개 자연집단 중에서는 소백산 집단에서만 2개 유형이 검출된 반면 나머지 자연집단에서는 1개 유형만이 관측됨
● 화천의 가시오갈피 재배집단에서는 러시아 자연집단에서만 검출된 유형과 국내 자연집단의 두 염기서열 유형이 모두 확인되었음
● AFLP 분석 결과 국내 집단 중에서는 지리산 집단에서 유전다양도(h)가 가장 높았으며 전체적으로는 중국 길림성 자연집단의 유전다양도가 가장 높았고, 주성분 분석 결과 국내자연집단과 국외 자연집단 사이의 유전적 특성 차이가 관측되었으나 집단간 유전적 분화도는 비교적 낮은 것으로 나타났음
◆ 등나무
● ITS 염기서열에서 4개의 ribotype이, trnL-F 염기서열에서 5개 염기서열 유형이 검출되었는데 이들 가운데 각각 한 유형은 경주 집단에서만 나타났음
● psbK-I의 경우 총 6개 염기서열 유형이 검출되었는데 일본 전체집단에서 2개 유형만이 검출된 반면, 한국 자연집단(경주 2개 유형; 부산 금정산 5개 유형)에서 다양한 유형이 검출되었음
● ISSR의 유전적 다양도 분석에서 일본 도쿄 집단의 유전다양도(h)가장 높았으며 국내집단은 다소 낮은 값을 나타내었고, Fst 값을 통해 집단간 유전적 분화가 어느 정도 일어났음을 확인하였음
◆ 구실바위취
● ITS 및 rbcL 염기서열 계통분석 결과 구실바위취는 Saxifraga가 아닌 Micranthes의 분류군들과 더 깊은 유연관계를 보였음
● ITS 분석결과 구실바위취와 흰바위취는 높은 형태적 유사성에도 불구하고 뚜렷이 구분되는 진화계열임이 확인되었음
● 구실바위취 내에서 ITS 염기서열 ribotype은 2개가 검출되었고, 치악산 집단에서만 두유형이 모두 존재하였으며 나머지 집단에서는 1개 유형만 존재함을 확인하였음
● trnL-F 염기서열 유형은 총 3개가 검출되었으며 치악산 집단에서는 1개 유형만이 검출된 반면 나머지 3개 집단에서는 각각 2개 유형이 검출되었음
● ISSR 분석 결과 대성산 집단의 유전다양도가 가장 높았으며, 집단간 유전적 분화가 잘일어났음을 확인하였음
2. 자원식물의 유전체 다양성 연구
● 매자나무과 식물 5분류군(삼지구엽초, 매자나무, 매발톱나무, 섬매발톱나무, 왕매발톱나무)의 시료 채집 및 DNA 추출
● 12종 전체의 read 서열 중 low quality 서열을 제거한 결과 종에 따라 약1,109,465,002~2,124,864,866 bases의 유용한 서열들이 ngs raw data로 생산되었음
● 12 분류군의 cp genome map을 작성하였고, 45s nrDNA unit의 서열을 완전히 규명하였음
● 매자나무속 4 분류군의 IR expansion, 등나무속 식물의 IRb loss와 53kb inversion에 따른 gene feature 변이가 관측됨
● 매자나무속 엽록체 유전체 염기서열의 고변이 지역을 밝혀내었음
● accD 유전자의 염기서열 비교에서 매자나무, 매발톱나무, 섬매발톱나무, 왕매발톱나무를 구분하는 tandem repeat 변이가 관측되었음
● 엽록체 유전체 변이지역을 바탕으로 종 특이적, 종간 식별 마커를 개발하였음
● 완성된 엽록체 유전체 염기서열을 기초로 매자나무과 계통유연관계를 규명하였음
● 본 연구에서 얻어진 유전체 염기서열 정보를 바탕으로 가시오갈피 SSR 마커를 개발하여 제시하였음
Abstract
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Genetic diversity of three useful resource plants (Eleutherococcus senticosus, Wisteria floribunda, Saxifraga octopetala) of Korea was examined using hiper-variable DNA sequences analyses and genome-wide techniques such as ISSR or AFLP.
In order to conduct genetic diversity study for the endanger
Genetic diversity of three useful resource plants (Eleutherococcus senticosus, Wisteria floribunda, Saxifraga octopetala) of Korea was examined using hiper-variable DNA sequences analyses and genome-wide techniques such as ISSR or AFLP.
In order to conduct genetic diversity study for the endangered resource plant species Eleutherococcus senticosus, a total of 192 accessions representing 11 populations in Korea, China, and Russia were employed for sequence variations of psbK-I and AFLP. Four different psbK-I haplotypes were detected from the 11 populations. Two types were found in Mt. Sobaek population while other Korean populations had only a single haplotype. In AFLP data, a Chinese (Jilin prov.) population exhibited the highest diversity. Among the Korean populations, Mt. Jiri showed the highest gene diversity while others had low diversity values. Mt. Chiak was found to possess somewhat distinct allele composition.
This results imply that a priority should be given for Mt. Jiri and Mt. Chiak populations for the conservation of the species.
To investigate genetic diversity of Wisteria floribunda, 160 individuals from 10 populations in Korea and Japan were examined using sequence data of nrITS, psbK-I, trnL-F, and ISSR data as well. Among the four ribotypes and five trnL-F haplotypes detected, one ribotype and haplotype was observed only from Gyeongju population. For psbK-I, Korean populations showed higher diversity that Japanese populations (five haplotypes from Mt. Geumjeong population whereas only two types were observed from Japanese populations). ISSR data indicated that populations of Korea and Japan maintain distinct genetic structures, implying that Korean populations were not formed by individuals introduced recently from Japan.
For Saxifraga spp., a total of 144 individuals representing 8 populations, 3 species collected from Korea, China and Russia was surveyed for species delimitation and genetic diversity of Korean endemic species S. octopetala. The sequences of ITS and trnL-F, and ISSR data indicated that S. octopetala is a distinct taxon, which merit a separate species status. ISSR data revealed that Mt. Daesung had the highest genetic diversity and the four populations of S. octopetala were genetically relatively well differenced with Gst values of 0.3622.
Complete chloroplast (CP) genome sequencing for 12 Korean indigenous resource species were completed using next generation sequencing (NGS) strategy. Sequence reads were produced cost-effectively with low genome coverage and assembled by using an advanced assembly strategy. The assembled sequences were validated by mapping and comparison to reference CP genomes published. Finally, we generated complete CP genomes of the 12 species, from 160,533bp of Leontice microrhyncha to 166,758bp of Berberis koreana Pablin in Berbericeae, from 130,960bp of Wisteria floribunda to 130,561 of Wisteria sinensis in genus Wisteria, from 159,113bp of Epimedium koreanum to 157,039bp of Epimedium chlorandrum in genus Epimedium. Using these CP sequences, comparative analysis was performed to investigate sequence diversity. Most genes in CP genomes were conserved among 12 species, but the 4 species of Berberis were revealed quite different length of inverted repeat(IR). Their IR region were expanded to psi_psbT gene, so IR length of Berberis koreana Pablin was confirmed 37,152bp. Phylogenetic relationship analysis of the 12 species based on CP genomes was also conducted.
Epimedium koreanum Nakai as Korea indigenous medicinal plant was authentificated from the 4 species of Epimedium originated from China and also, CP genome sequence of Wisteria floribunda originated Korean indigenous plant was quite different from that of Wisteria sinensis originated from china. Together with CP genome study, we also analyzed ribosomal DNA (rDNA) sequences. Comparative analysis revealed that there were many polymorphic sites in the rDNA sequences among 12 species. Especially, ITS1 and ITS2 were also identified to be hotspot regions with many polymorphisms, as reported previously. At present, molecular markers using the CP sequences and 45s rDNA unit were developed for taxon identification. This de novo assembly strategy will give an effective way to complete the sequencing of organelle genome and major repeat, and further to study DNA barcoding system.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 요 약 문 ... 3
- Abstract ... 8
- 차 례 ... 10
- 표 차 례 ... 11
- 그 림 차 례 ... 13
- Ⅰ 서론 ... 16
- 1. 연구사업의 배경 ... 16
- 2. 연구사업의 목표 ... 20
- Ⅱ 연구사업의 범위 및 내용 ... 22
- 1. 자원식물의 유전적 다양성 분석 ... 22
- 2. 자원식물 근연 야생종의 유전체 다양성 ... 34
- 3. 연구추진체계 및 참여인력 ... 44
- 4. 참여인력 및 담당분야 ... 47
- Ⅲ 결과 및 고찰 ... 48
- 1. 자원식물의 유전적 다양성 분석 분야 ... 48
- 2. 자원식물 근연 야생종의 유전체 다양성 분야 ... 101
- Ⅳ 결론 ... 134
- 1. 자원식물의 유전적 다양성 분석 분야 ... 134
- 2. 자원식물 근연 야생종의 유전체 다양성 분야 ... 135
- Ⅳ 연구성과 ... 137
- 1. 자원식물의 유전적 다양성 분석 분야 ... 137
- 2. 자원식물 근연 야생종의 유전체 다양성 분야 ... 137
- 참고문헌 ... 139
- 끝페이지 ... 142
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