초록 ▼

연구의 목적 및 내용:
한국의 습지에 자생하는 난초 6종 닭의난초, 잠자리난초, 해오라비난초, 큰방울새난, 흰제비난 및 나도잠자리난초를 대상으로 알로자임에 근거한 유전적 다양성 및 공간적 미세유전적구조를 조사하였다. 이러한 종들은 종종 몇 곳 습지에 함께 생육하며, 대부분 집단들이 개체수가 적고 격리되어 분포한다. 집단유전학 이론에 의하면 이들 6종의 집단내 유전적 다양성 수준은 낮고 집단간 유전적 분화는 보통수준 혹은 높은 수준일 것이라 예측된다. 이러한 예측을 검정하기 위해서 닭의난초 34곳 (N_r=17

연구의 목적 및 내용:
한국의 습지에 자생하는 난초 6종 닭의난초, 잠자리난초, 해오라비난초, 큰방울새난, 흰제비난 및 나도잠자리난초를 대상으로 알로자임에 근거한 유전적 다양성 및 공간적 미세유전적구조를 조사하였다. 이러한 종들은 종종 몇 곳 습지에 함께 생육하며, 대부분 집단들이 개체수가 적고 격리되어 분포한다. 집단유전학 이론에 의하면 이들 6종의 집단내 유전적 다양성 수준은 낮고 집단간 유전적 분화는 보통수준 혹은 높은 수준일 것이라 예측된다. 이러한 예측을 검정하기 위해서 닭의난초 34곳 (N_r=1763),잠자리난초 12곳 (N_g=430), 해오라비난초 2곳 (N_g=108), 큰방울새난 13곳 (N_r=1763),흰제비난 3곳 (N_g=152), 나도잠자리난초 9곳 (N_r=1206)집단을 대상으로 분석을 행하였다

연구결과:
예측과는 반대로 집단내 평균 유전적 변이의 수준이 종마다 통계학적으로 유의성있게 다른 결과를 보였다. 이들 6종 중에서 나도잠자리난초 [AR(평균 대립유전자 풍부도) = 1.46; H_e(평균 기대되는 이형접합성 혹은 유전적 다양성) = 0.139], 큰방울새난 (AR=1.30; H_e=0.105)및 잠자리난초 (AR=1.25; H_e=0.061)3종은 닭의난초 (AR=1.08; H_e=0.031)및 흰제비난 (AR=1.07; H_e=0.031)2종에 비해서 높은 수준의 집단내 유전적 변이를 유지하고 있다. 이들 중 4종에서 구해진 유전적 다양도 통계량과 생육지 면적과 통계학적으로 유의성있는 상관관계를 보였다. 닭의난초 (F_ST=0.631) 집단간 유전적 분화 정도는 다른 4종 잠자리난초 (F_ST=0.268), 큰방울새난 (F_ST=0.211), 흰제비난 (F_ST=0.230) 및 나도잠자리난초 (F_ST=0.259)와 비교하여 통계학적으로 유의성있게 높았다. 육생난초 종인 해오라비난초 집단에서는 알로자임에 의한 유전적 변이를 전혀 발견할 수 없었는데 이런 결과는 한반도에서 이 종의 희귀성을 반영하고 있다. 10곳의 유전좌위에서 상호다른 대립인자의 고정현상이 닭의난초 34곳 집단에서 보였다. 닭의난초 집단에서 보이는 극도로 낮은 집단내 유전적 변이 수준과 높은 수준의 집단간 유전적 분화는 유전적 부동과 집단간에 제한된 유전자 이동 때문일 것이다. 잠자리난초를 제외한 클론번식을 하는 닭의난초, 큰방울새난 및 나도잠자리난초 대부분 집단에서 통계학적 유의성을 갖는 최근에 유전적 병목현상의 근거를 발견하였다. 닭의난초, 잠자리난초, 큰방울새난 및 나도잠자리난초 집단내 개체들이 뭉쳐져 있고 공간적유전적구조가 강하게 형성됨을 알 수 있었다. 이는 씨의 제한된 산파를 암시한다.

연구결과의 활용계획:
본 연구를 통해 닭의난초를 제외하고는 유전적 부동에 대한 간접적인 근거를 찿기가 힘들다. 보전생물학적 견지에서 닭의난초, 잠자리난초, 큰방울새난, 흰제비난 및 나도잠자리난초 5종이 같이 생육하는 지리산 외고개 습지가 남한에서 가장 큰 습지 중의 하나이므로 본 생육지가 장내 보호대상이 될 수 있다. 더욱이 습지에 자생하는 난초 종들 중에서 해오라비난초, 닭의난초와 흰제비난의 보전활동에 특별한 관심을 기울여야 될 것이다.

Abstract ▼

Purpose & contents:
We examined allozyme-based levels of genetic diversity and fine-scale genetic structure in six rare, wetland orchid species from South Korea: Epipactis thunbergii, Habenaria linearifolia, Habenaria radiata, Pogonia japonica, PlatantH_era hologlottis, and PlatantH

Purpose & contents:
We examined allozyme-based levels of genetic diversity and fine-scale genetic structure in six rare, wetland orchid species from South Korea: Epipactis thunbergii, Habenaria linearifolia, Habenaria radiata, Pogonia japonica, PlatantH_era hologlottis, and PlatantH_er aussriensis. TH_ese species often co-occur on several wetlands, and most populations are small and isolated. Based on population genetics tH_eory, we expect that levels of genetic diversity within populations would be low and degree of population differentiation would be moderate or high. To test tH_ese predictions, we sampled 34 populations (N_r=1763) of E. thunbergii, 12 populations (N_g=430) of H. linearifolia, two population (N_g=108) of H. radiata, 13populations (N_r=1763) of P. japonica, three populations (N_g=152) of P. hologlottis, and nine populations (N_r=1206) of P. ussuriensis.

Result:
Contrast to tH_e expectations, we found significant difference in average levels of genetic variation within populations per species. PlatantH_era ussuriensiss (allelicrichness, AR = 1.46; expected H_eterozygosity or genetic diversity, H_e=0.139], P. japonica (AR=1.30; H_e=0.105), and H. linearifolia (AR=1.25; H_e=0.061) maintain higH_er levels of genetic variation within populations than E. thunbergii (AR=1.08; H_ep=0.031) and P. hologlottis (AR=1.07;H_e=0.031). TH_ere were significant correlations between tH_e four genetic parameters and habitat sizes in four species. TH_e degree of population differentiation found in E. thunbergii (F_ST=0.631) was significantly higH_er than otH_er species: H. linearifolia (F_ST=0.268), P. japonica (F_ST=0.211), P. hologlottis (F_ST=0.230), and P. ussuriensis (F_ST=0.259). We found no genetic variation in H.radiata, which reflects rarity of this species in Korea. We found fixation of alternative alleles at 10 allozyme loci in 34 populations of Epipactis thunbergii. TH_e low levels of genetic variation within populations and extremely high degree of genetic differentiation amoN_g populations in E. thunbergii are attributable to random genetic drift and restricted gene flow between populations. Except H. linearifolia, mostpopulations of tH_e clonal orchids (E. thunbergii, P. japonica, and P. ussuriensis) had significant evidence of recent genetic bottlenecks. Populations of E. thunbergii, P. japonica, H. linearifolia, and P. ussuriensis exhibited significant aggregation of individuals and fine-scale genetic structure at short spatial scales.

Expected Contribution:
Results from E. thunbergii support tH_e so-called drift-selection model, which would contribute our understandiN_g of orchid diversification. From a conservation perspective, five orchid species (E. thunbergii, H. linearifolia, P. japonica, P. hologlottis, and P. ussuriensis) co-occuriN_g in Oegogae wetland (Mt.Jiri), one of tH_e largest wetlands in South Korea, and thus, tH_e habitats should be in situ protected. FurtH_ermore, conservation efforts should particularly be paid attention to H.radiata, E.thunbergii, and P.hologlottis.