초록 ▼

4. 연구결과
가. 분야별 세부 연구결과
1) 다양한 자원생물에 대한 기초 유전체 정보 분석(Genome survey)
가) NGS(HiSeq, Illumina)를 이용한 유전체 정보 확보 및 생물정보 분석
(1) 동물의 게놈서열 및 발현유전체 정보 분석
(가) 맹금류 5종의 혈액, 어류 2종의 근육 시료 확보 및 38.7~105.6Gb(게놈 크기의 31~103배)의 서열 확보
(나) 서열 조립 및 생물정보 분석을 통해 각 종별 게놈의 특성에 관한 기초정보 확보(게놈 크기 및 복잡도, 반복서열의 빈도

4. 연구결과
가. 분야별 세부 연구결과
1) 다양한 자원생물에 대한 기초 유전체 정보 분석(Genome survey)
가) NGS(HiSeq, Illumina)를 이용한 유전체 정보 확보 및 생물정보 분석
(1) 동물의 게놈서열 및 발현유전체 정보 분석
(가) 맹금류 5종의 혈액, 어류 2종의 근육 시료 확보 및 38.7~105.6Gb(게놈 크기의 31~103배)의 서열 확보
(나) 서열 조립 및 생물정보 분석을 통해 각 종별 게놈의 특성에 관한 기초정보 확보(게놈 크기 및 복잡도, 반복서열의 빈도 및 구성요소, 단순반복서열 구간 탐색 및 유전자 마커 후보 발굴 등)
(다) 맹금류 5종의 혈액, 어류 2종의 근육 시료로부터 6.1~10.7Gb의 발현 유전체 서열 확보
(라) 발현유전체 서열 조립으로 63,724~233,921개의 유전자 확보(평균길이 792~1,301 bp) 및 상동유전자 탐색
(2) 식물의 엽록체유전체 지도 작성 및 발현유전체 정보 분석
(가) 족도리풀속 4종의 엽록체유전체 지도 재조립(190,168~193,356bp)으로 SSC(small single copy) 구간이 inverted repeat에 포함된 독특한 구조임을 확인
(나) 4종간의 상호 유사도는 97.3~99.6%, 서열 변이 확인 및 4종간 구분이 가능한 유전자 마커 개발
(다) 족도리풀의 4개 조직(잎, 줄기, 뿌리, 꽃)으로부터 26.9Gb의 발현유전체 서열 확보, 75,561개 contig로 조립 및 조직간 차등발현유전자, 유용물질 생합성 관련 유전자 탐색
(라) 붓꽃의 5개 조직(잎, 줄기, 뿌리, 꽃, 꽃눈)으로부터 19.1Gb의 발현 유전체 서열 확보, 48,932개 contigs로 조립 및 조직간 차등발현유전자, 유용물질 생합성 관련 유전자 탐색
나) 자생 담수어류(미꾸리과)의 핵형분석 기법개발
(1) 미꾸리 및 미꾸라지 등 미꾸리과 어류의 핵형분석 기법 확립 및 야생 개체의 배수체 확인
2) 야생 자원생물의 비교유전체 연구
가) 표범의 고품질 참조 유전체 지도 구축 및 고양이과 비교유전체
(1) 표범의 근육조직으로부터 참조유전체 지도 구축
(가) HiSeq2500(Illumina) 플랫폼을 이용하여 다양한 크기의 19개 library로부터 약 310배의 유전체 서열 생산
(나) 서열조립 및 품질검증을 거쳐 고품질 참조유전체 지도 확보 (Scaffold 50,400개, N50 = 22Mb, Contig N50 = 21Kb)
(다) 유전자 판독(19,043개) 및 반복서열(39.04%) 등 유전체 구조 파악
(라) 삵의 전장유전체 서열(107Gb) 확보 및 유전체 기초정보 분석
(2) 고양이과 비교유전체 연구
(가) 고양이과 4종(고양이, 호랑이, 사자, 치타)의 참조유전체 서열 확보 및 비교분석 기반 마련
(나) 5종간 11,753개 유전자 공유 및 표범특이 유전자 524개 판별
(다) 야생 아무르표범 2개체의 전장유전체 서열 비교로 개체간의 변이가 낮음을 확인
나) 연어과 어류 2종(산천어, 열목어)으로부터 참조유전체 구축을 위한 서열 확보(약 120X) 및 조립
다) 맹금류 3종(수리과 1종, 올빼미과 2종)으로부터 참조유전체 구축을 위한 서열 확보(약 120X) 및 조립
3) 유전체 정보를 활용한 집단/원산지 구분 마커 개발 및 적용
가) (산천어) 국내․외 3집단 61개체를 대상으로 다형성(polymorphic)을 보이는 11개의 마이크로새털라이트 마커 개발, 집단간 유전적 분화 및 DMZ 개체의 유전적 특이성 확인
나) (버들치) 국내 3집단 54개체를 대상으로 다형성을 보이는 21개의 마이크로새털라이트 마커 개발, 이중 18개 마커는 근연종(버들개)에 적용 가능하며 버들개와 버들치의 종간 구분 가능성 확인
다) (넓적사슴벌레) 국내외 6개 아종 12집단 187개체를 대상으로 13개 마이크로새털라이트 마커 개발, 지역 아종간의 유전적 분화가 뚜렷하여 국내 아종의 별개 종일 가능성 확인
라) (세뿔투구꽃) 국내 7개집단 479개체를 대상으로 5개 마이크로새털라이트 마커와 엽록체 서열(trnH-psbA 구간) 비교분석으로 지역별 유전적 분화 및 지리산 집단의 유전다양성이 높음을 확인
4) 연구결과를 논문 또는 학술발표를 통한 성과화
가) SCI(E)급 논문 6건 게재 또는 승인
(1) 마커개발 관련 논문 3건 게재(Biochemical Systematics and Ecology, Genetics and Molecular Research, International Journal of Molecular Sciences)
(2) 엽록체 유전체․미토콘드리아 유전체 3건 게재 또는 승인(mitochondrial DNA)
(3) 뽕나무의 생리활성물질 생합성 유전자 1건 게재(Agricultural and Food Chemistry)
나) 국내․외 학술발표 11건(제 23회 Plant and Animal Genome Conference 등)

Abstract ▼

As the Convention on Biological Diversity (CBD) ratified at 1993, the genetic information on the wild life in Korea took essential part in claming the sovereign rights over biological resources by providing a basis for the claim. To manage and conserve this biological diversity information scietific

As the Convention on Biological Diversity (CBD) ratified at 1993, the genetic information on the wild life in Korea took essential part in claming the sovereign rights over biological resources by providing a basis for the claim. To manage and conserve this biological diversity information scietifically, it is necessary to make an integrative approach in generating genetic and genomic information and analyzing it systematically. Therefore, the assessments of genetic make-ups cannot be overemphasized for scientific conservation and magnagement as well as sustainable use of biological resources. In addition, with the rapid development of genome deciphering technology and decrease in cost, genomic approaches have become available for the non-model, wild species of which genetic or genomic resources and informations are very limited. In this study, we have analyzed genomic and genetic informations of indigenous biological resources with two complementary approaches. As a first step to understand genetic and genomic structures for conservation of endangered wild species, we have conducted genome survey along with transcriptome for 1 mammalian, 5 fish and 2 avian species. More than 33X genomic sequences were used to estimate genome size and complexity. The genome size was ranged from 1.0Gb to 2.6Gbp according to the different taxa with GC contents 37.9~43.1%. K-mer estimation graph suggested genetic homogeneity excepts for the species with taxonomic controversy. Transcriptome sequences of the RNA from muscle of fishes and from blood cells of birds were de novo assembled to generate about 63,724~233,921 contigs. About 26.88% of avian transcripts had blast hits, while 42~45% of fish transcripts has hits. Mitochondrial genomes were assembled from genomic sequences, of which size was ranged from 16,571bp to 17,894bp having typical mitochondrial gene contents and order. Repetitive sequences such as retrotransposons, DNA transposons, and simple sequence repeats were also cataloged. Karyotypes of 2 fish species were determined. These data will be highly valuable for further development of molecular markers determining genetic diversities among and within populations. For the plant species, complete chloroplast genome sequences were determined for the 4 Asarum species using next generation sequencing to better understand molecular basis of Asarum chloroplast. Asarum cp genomes exhibited characteristic features, in which SSC part was also invert repeated different from typical quardripartite structures consisting of LSC (large single copy), SSC (small single copy), and a pair of intervening IRs (inverted repeats). Transcriptome of different tissues of two plant species were also analyzed. In the second part, reference genome of leopard, 3 raptors, and 2 fish species were assembled. High quality genome assembly for the leopard were generated, and were used to compare and find genome diversity among 5 feline species with reference genome and among 10 species with whole genome re-sequences. In the third part, we either developed molecular markers or analyzed genetic diversities of 4 important biological resources. Species specific microsatellite markers to evaluate genetic diversity among and within populations were developed using NGS technology for Oncorhynchus masou masou and Rhynchocypris oxycephalus. Genetic diversity of Dorcus titanus, Aconitum austrokoreense were analyzed using microsatellite markers developed in previous year. Altogether, these data will serve as invaluable genetic and genomic resources for the indigenous biological resources.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 참여 연구진 ... 4
• 요 약 문 ... 6
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 15
• 그림목차 ... 18
• Abstract ... 21
• Ⅰ. 서 언 ... 24
• Ⅱ. 우리나라 야생생물의 기초 유전체 정보 분석(Genome survey) ... 30
• 1. 야생동물의 genome survey ... 32
• 가. 서론 ... 32
• 나. 연구방법 ... 33
• 다. 결과 및 고찰 ... 39
• 라. 참고문헌 ... 61
• 2. 야생 자원식물의 엽록체 유전체 및 발현유전체 정보 분석 ... 63
• 2-1. 족도리풀속 식물의 엽록체 유전체 정보 분석 ... 63
• 2-2. 족도리풀속 식물의 발현유전체 연구 ... 82
• 2-3. 붓꽃의 발현유전체 정보 분석 ... 111
• Ⅲ. 야생 자원생물의 비교유전체 연구 ... 130
• 가. 서론 ... 132
• 나. 연구방법 ... 134
• 다. 결과 및 고찰 ... 142
• 라. 참고문헌 ... 170
• IV. 주요 자원의 유전자 마커 개발 및 유전다양성 분석 ... 172
• 1. 야생 어류자원의 유전자 마커 개발 ... 174
• 가. 서론 ... 174
• 나. 연구방법 ... 176
• 다. 연구결과 ... 180
• 라. 고찰 ... 187
• 마. 참고문헌 ... 189
• 2. 산천어의 유전자 마커 개발 ... 192
• 가. 서론 ... 192
• 나. 연구방법 ... 193
• 다. 연구결과 ... 195
• 라. 고찰 ... 201
• 마. 참고문헌 ... 203
• 3. 넓적사슴벌레의 유전자 마커개발 및 유전다양성 분석 ... 205
• 가. 서론 ... 205
• 나. 연구방법 ... 206
• 다. 연구결과 ... 214
• 라. 고찰 ... 228
• 마. 참고문헌 ... 229
• 4. 세뿔투구꽃의 유전다양성 분석 ... 230
• 가. 서론 ... 230
• 나. 연구방법 ... 231
• 다. 결과 및 고찰 ... 233
• 라. 참고문헌 ... 237
• V. 종합고찰 ... 240
• 끝페이지 ... 244