Korean Journal of Plant Resources (한국자원식물학회지)

The Plant Resources Society of Korea (한국자원식물학회)
권호 표지

Genetic Variation of Rhododendron micranthum Based on AFLP and RAPD Analysis

AFLP와 RAPD 방법을 이용한 꼬리진달래(Rhododendron micranthum) 수집종의 유전적 변이 분석

  • 김남수 (강원대학교 농업생명과학대학 생명공학부) ;
  • 김진홍 (강원대학교 농업생명과학대학 생명공학부) ;
  • 이주경 (강원대학교 농업생명과학대학 생명공학부) ;
  • 김남희 (강원대학교 농업생명과학대학 생명공학부) ;
  • 이명숙 (강원대학교 농업생명과학대학 생명공학부) ;
  • 이재선 (강원대학교 산림과학대학 산림자원학부) ;
  • 박철호 (강원대학교 농업생명과학대학 생명공학부)
  • Published : 2004.10.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Rhododendron micranthum is an endangered species in Korea. In order to develop the strategy of gene diversity conservation, estimation of the amount of genetic diversity, the genetic variation and relationship in the native populations of Rh. micranthum was performed on the basis of AFLP and RAPD analysis. Analysis of 56 accessions derived from 6 populations of Rh. micranthum with four AFLP primer combinations and ten RAPD primers detected a total of 33 polymorphic AFLP fragments and 15 polymorphic RAPD fragments, respectively. By UPGMA cluster analysis with molecular markers, the 56 accessions were grouped into three major clusters at 73.3% genetic similarity; group I consists of most accessions of populations I, II, IV, V and Ⅵ, group II consists of 7 accessions of population III, and group III consists of only two accessions of population IV. The geographic locations of the most accessions derived from six populations were not related to their position in the UPGMA cluster analysis, except for several accessions of populations III and IV. The genetic similarity of among six populations measured by AFLP and RAPD markers ranged from 0.66 to 0.99. Among them, population Ⅵ showed the highest GS with means of 0.87, while population I showed the lowest GS with means of 0.78. This result will be useful for designing the strategy of conservation in the native populations of Rh. micranthum.

본 연구는 자생식물 유전자원의 체계적 보존 및 관리를 위한 유전자원 수집과 보존 전략에 유용한 정보를 제공할 목적으로 강원 및 경북 지역에 자생하고 있는 꼬리 진달래 의 수집 계통들에 대하여 분자마커를 이용한 유전적 다형성 및 유연관계 분석을 수행하였다. RAPD분석에 이용된 10개의 primer에서 총 48개의 band가 관찰되었으며 이중에서 15개(31.3%)가 다형화 band였고, 1개의 primer당 평균 1.5개의 다형화 band가 관찰되었다. 반면에 AFLP 분석에서는 4개의 primer조합으로부터 총 62개의 band가 관찰되었으며 이중에서 33개(53.2%)가 다형화 band였고, 1개의 Primer조합당 평균 8.3개의 다형화 band가 관찰되었다. RAPD 및 AFLP band들을 이용한 UPGMA방법에 따라 작성된 dendrogram작성에서는 유전적 유사성 73.3%수준에서 크게 3개의 그룹으로 분리되었는데, 첫 번째 그룹에는 강원도 및 경북지역에서 수집된 대부분의 계통들이, 두 번째 그룹에는 lIII번 지역에서 수집된 7계통 모두가 포함되어 있었고 그리고 세 번째 그룹에는 경북 봉화에서 수집된 IV지역의 계통들 중 2계통(35, 36)이 각각 포함되었다. 따라서III번 지역과 IV번 지역의 일부 계통들을 제외하면 DNA 수준에서 꼬리 진달래 대부분의 계통들은 수집 지역에 따른 유전적 유연 관계를 명확히 나타내지 못하였다. RAPD및 AFLP분석 결과를 기초로 한 수집된 집단들 사이에서의 다형성 빈도는 II지역과 IV지역의 계통들에서 각각 45%로 가장 높게 관찰되었고, 반면에 Ⅵ지역의 계통들이 33%로 가장 낮게 관찰되었다. 그리고 집단들 사이에서의 유전적 유사성은 Ⅵ지역의 계통들이 평균 0.87로 가장 높게 나타났고, 반면에 I지역의 계통들은 평균 0.78을 나타내어 가장 낮게 나타났다. 본 연구의 결과에 의하면, 비록 III번 지역과 IV번 지역에서 수집된 일부 계통들은 다른 지역에서 수집된 대부분의 계통들과는 유전적으로 명확하게 구별되었지만, 수집 지역의 집단들 사이에서의 유전적 다양성은 현저한 차이를 나타내지 못하였으므로, 꼬리진달래의 현지외 보존을 통한 유전자원 보존원 조성을 효율적으로 수행하기 위해서는 유전자원 수집은 III번 지역과 IV번 지역을 중심으로 각 지역별로 균등하고 가급적 광범위하게 수집하는 것이 가장 효과적일 것으로 판단되었다.

Keywords

References

  1. Brown A.H.D. 1978. Isozymes, plant population genetic structure and genetic conservation. Theor. Appl. Genet. 52:145-157
  2. Choi I.Y, J.K. Lee, H.J. Goo, J.H. Park, N-S Kim, C-H Park and K.J. Chang. 2002. Genetic diversity and relationships among Dioscorea alala L., and Related Dioscorea species revealed by AFLP analysis. Korean J. Genetics 24(3):305-312
  3. Conkle M.T. 1992. Genetic diversity -seeing the forest through the trees. New Forests. 6: 5-22 https://doi.org/10.1007/BF00120637
  4. Hamrick J.L. and M.J.W. Godt. 1989. Allozyme diversity in plant species. In: Plant Population Genetics, Breeding, and Genetic Resources (Brown AHD, Clegg MI, Kahler AL, Weir BS eds). Sinauer Associates Inc. Publishers, Sunderland, MA. pp. 43-63
  5. Hartl D.L. and A.G. Clark. 1989. Principles of population genetics. 2nd edition. Sinauer Associates, Inc., Sunderland, Massachusetts. pp. 682
  6. Innis M.A. and D.H. Gelfand. 1990. Optimization of PCRs protocols, a guide to methods and applications (Innis, M.A et aI., eds). Academic Press, Inc San Diego. pp. 3-12
  7. Lee J.K., M. Nitta, N-S Kim, C.H. Park, K.M. Yoon, YB Shin and O. Ohnishi. 2002. Genetic diversity of Perilla and related weedy types in Korea determined by AFLP analyses. Crop Science 42:2161-2166 https://doi.org/10.2135/cropsci2002.2161
  8. Lee S.H., C.H. Kim, W.S. Song and I.S. Nou. 1996. Phylogenetic relationship and genetic variation among varieties of Hibiscus syriacus based on RAPD analysis. Korean J. Breed. 28:445-456
  9. Lynch M. and B.G. Milligan. 1994. Analysis of population genetic structure with RAPD markers. Molecular Ecology 3:91-99 https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.1994.tb00109.x
  10. Maximawicz C.J. 1870. Bulletin de l' academie imperiale des Sciences de St. Petersbourg Tome XV
  11. Nei M. and W.H. Li 1979. Mathematical model for studying genetic variation interms of restriction endonucleases. Proc. Nat1. Sci. USA. 76:5269-5273 https://doi.org/10.1073/pnas.76.10.5269
  12. Paterson A.H., S. Damon, J.D. Hewitt, D. Zamir, H.D. Rabinowith, S.E. Lincoln, E.S. Lander and S.D. Tanksley. 1991. Mendelian factors underlying quantitative traits in tomato: comparison across species, germerations and environments. Genetics 127:181-197
  13. Rohlf F.J. 1989. NTSYS-pc numerical taxonomy and multivariate analysis system, version 1.50. Exeter Publications, New York
  14. Vos P., R. Hogers, M. Bleaker, M. Reijanes , T. Van der Lee, M. Homes, A. Frijters, J. Pot, J. Peleman, M. Kupier and M Zabeau. 1995. AFLP: A new technicque for DNA fingerprinting. Nucleic Acids Res. 23:4407-4414 https://doi.org/10.1093/nar/23.21.4407
  15. Wagner D.B. 1992. Nuclear, chloroplast and mitrochondrial DNA polymorphism as biochemical markers in population genetic analyses of forest trees New Forests. 6: 373-390 https://doi.org/10.1007/BF00120653
  16. Welsh J., Honeycutt R.J., Mcclelland M. and Sobal B.W.S. 1991. Parentage determination in maize hybrids using the arbitrarity primed polymerase chain reaction (AP-PCR). Theor. Appl. Genet. 82: 473-476 https://doi.org/10.1007/BF00588601
  17. Williams J.G.K., A.R. Kubelik, K.J. Livak, J.A. Rafalski and S.V. Tingey 1990. DNA po1ymerphism amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleic Acids Res. 18:6531-6535 https://doi.org/10.1093/nar/18.22.6531
  18. 中井猛之進. 1917. 朝鮮森林. 稙物編, 第三券, pp.7-33
  19. 권영선, 문지영, 권용삼, 박대영, 윤화모, 송인호, 이승인. 2003. AFLP 분석을 이용한 무와 배추의 품종식별. 한국육종학회지. 35:319-328
  20. 김동갑, 박경량, 김주환. 2002. RAPD분석에 의한 미선나무속의 분류학적 연구. 한국 자원식물학회지. 15:26-35
  21. 김인식, 현정오. 2000. RAPD 분석에 의한 구상나무 천연집단의 유전적 다양성. 한국육종학회지. 32:12-18
  22. 박종상, 이봉춘, 성창근, 이기원, 라상욱, 최강주. 2000. RAPD방법을 이용한 구기자 품종의 유전적 유산도 분석. 한국육종학회지. 32:117-121
  23. 윤문섭, 백형진, 정종욱, 마경호, 이정란, 김행훈, 김창영. 2002. 한국의 남한강 및 북한강유역의 야생Vigna속 유전자원의 유연관계. 한국육종학회지 34:195-200
  24. 이병룡, 이기의, 유근창. 1990. 꼬리진달래의 조경수목화를 위한 기초연구 (ll)-광합성을 중심으로. 한국원예학회지. 31:400-404
  25. 이석우, 김용율, 현정오, 김진수. 1997. 동위효소 및 RAPD 분석에 의한 소나무 쳔연집단의 유전변이 비교. 한국육종학회지. 29:72-83
  26. 이용호, 최주호, 정대수. 2002. RAPD를 이용한 짚신나물(Agrimonia pilosa L.) 수집종 유연관계 분석. 한국자원식물학회지. 15:250-259
  27. 오미정, 홍 병희. 1995. 한국 자생 차나무의 RAPD-Marker에 의한 유연관계. 한국육종학회지. 27:140-147
  28. 최태봉, 현정오, 이재호, 최형순, 어수형, 이돈구. 2000. RAPD 표지자를 이용한 국내 자생 황칠나무 천연집단의 유전변이 및 보전전략. 한국육종학회지. 32:344-355