엽록체 DNA atpF-H, psbA-trnH region을 마커로 활용하여 국내에 분포하는 소나무속 식물들 중 17분류군에 대한 분자계통학적 연구를 수행하여 한국산 소나무속의 계통학적 유연관계를 규명하고, 소나무속의 유연관계를 잘 나타낼 수 있는 분자마커를 찾아내고자 연구가 수행되었다. atpF-H, psbA-trnH region의 조합분석결과 한국산 소나무속은 100%의 BP로 지지되는 단계통군으로 확인되었으며, 소나무아속과 잣나무아속으로 명확히 구분되어졌다. 본 연구에서 이용된 두 개의 분자마커 중 psbA-trnH region이 atpF-H region보다 한국산 소나무속의 계통 및 유연관계를 규명하는데 다소 높은 해상력을 나타내었다.
한국산 나문재속 식물에 대한 계통학적 유연관계를 밝히고, 분자계통학적 연구를 통해 나문재속 종간 유연관계를 확인할 수 있는 분자마커를 찾아내기 위해 연구를 수행하였다. 핵 리보솜 DNA ITS와 엽록체 DNA matK, psbA-trnH 그리고 trnL-trnF를 분자마커로 사용하였다. ITS 영역은 칠면초와 해홍나물 그리고 해홍나물과 방석나물을 구분하지 못하였다. psbA-trnH와 trnL-trnF 영역의 염기서열은 칠면초와 방석나물을 구분하지 못하였다. 그러나 4종의 분자마커 영역을 조합하여 분석한 결과 나문재속 식물 5종이 각각 독립적인 계통을 형성하는 것을 확인하였다. 따라서 나문재속 계통관계 분석을 위해서 여러 개의 분자마커 조합이 유용할 것으로 판단된다. 나문재속 내 분류군 간의 계통관계를 명확히 밝히기 위해 차후에 좀 더 많은 생태학적, 형태학적 자료를 조사해야 할 것으로 보인다.
2019년 5월, 잎 표면에서 적색 반점이 관찰되는 참소리쟁이를 충북 괴산군 인근 야산에서 채집하였다. 관찰된 병반의 앞면은 적색 및 황색의 병반이 관찰되었고, 뒷면에는 백색의 돌기가 관찰되었다. 다양한 현미경으로 자세하게 관찰한 결과, 돌기는 녹포자기로 확인되었으며, 많은 녹포자가 확인되었다. 녹포자는 구형 또는 난형이었고 19.0-24.4×19.0-24.5 ㎛의 크기를 가지면서 표면은 무사마귀형으로 관찰되었다. 계통학적 유연관계 분석을 위하여, large subunit rDNA 영역 및 cytochrome c oxidase subunit 3 (CO3) 유전자 영역을 이용하여 계통학적 유연관계를 분석한 결과, 참소리쟁이에서 관찰된 녹병균은 Puccinia pritzliana와 매우 근연한 관계를 가지고 있었다. 관찰된 기주, 포자세대, 형태 및 계통학적 유연관계 결과를 종합해 볼 때, 분석된 녹병균은 국내 미보고 녹병균인 P. phragmitis로 확인하였으며, 위 병원균에 의해 발생한 녹병을 참소리쟁이 잎녹병으로 제안하고자 한다.
잿빛곰팡이병의 전형적인 병징을 나타내는 병든 사과, 고추, 딸기, 오이, 토마토에서 곰팡이를 분리하고, 그들의 배양학적 특성과, 형태적 특성 및 PCR-RFLP을 통해 이 병원성 곰팡이를 모두 Botrytis cinerea로 동정하였다. 또한, 배양학적 특징에 따라 사과, 고추, 오이에서 분리한 잿빛곰팡이병균의 표현형은 균핵형이며, 딸기와 토마토에서 분리한 잿빛곰팡이병균은 균사형이었다. 각각의 잿빛곰팡이병균의 ITS 영역 염기서열을 포함한 4종의 유전자(RPB2, HSP60, G3PDH)의 염기서열을 결정하고 분자계통학적 유연관계를 분석하였다. RPB2 유전자 염기서열을 제외한 ITS 영역, HSP60유전자 및 G3PDH 유전자의 염기서열은 Botrytis cinerea 종 내 뿐만 아니라 Botrytis 속 종간에도 매우 높은 상동성을 나타내어 계통학적 유연관계 분석이 어려웠다. 하지만, 3종의 유전자(RPB2, HSP60, G3PDH)를 결합한 유전자 염기서열을 이용한 분자계통수 작성 결과, 본 연구에서 분리한 잿빛곰팡이병균은 Botrytis 속의 다른 종들과 구별되며, 사과, 고추, 오이, 토마토의 분리주는 아주 높은 근연관계에 있고, 딸기잿빛곰팡이병균은 다른 분리주와 달리 종내 다른 lineage를 형성하였다.
Coryloideae 35집단에 대한 계통 유연관계를 알아보기 위하여 핵 DNA의 waxy 유전자와 엽록체 DNA의 atpB-rbcL intergenic spacer 지역에 대한 염기서열을 분석하였다. Waxy 유전자 분석에서 Coryloideae의 4개 속은 단계통군을 형성하였으며, 개암나무속은 단계통군을 형성하면서 군내군의 가장 기부에 분계조(clade)를 형성하였다. Ostryopsis속은 서어나무속과 새우나무속을 위한 자매군을 형성하였으며, 새우나무속 역시 단계통군을 형성하였다(BS=86, PP=99). AtpB-rbcL 분석에서는 Ostryopsis속이 아과 내에서 가장 기부에 분계조를 형성하였다. 개암나무속은 서어나무속-새우나무속과 Ostryopsis속의 중간에 위치하였고(BS=98, PP=100), 서어나무속은 새우나무속 분류군들과 함께 높은 지지도(BS=100, PP=100)를 가지고 하나의 clade를 형성하였다. Waxy 유전자 분석에서 서어나무속의 Carpinus절은 단계통을 형성하였지만 Distegocarpus절은 병계원군(paraphyletic group)으로 나타났다. 개암나무속의 경우는 2개의 subclade를 형성하였지만 속내 절 또는 아절 등의 분류계급과는 일치하지 않았다. AtpB-rbcL 분석에서는 대부분의 분류군들이 각각의 clade내에서 polytomy를 형성하여 차이를 보였다. 이상의 결과에서 두 유전자의 계통분석 결과가 뚜렷하게 불일치하였고, 특히 Ostryopsis속의 위치와 새우나무속의 단계통 여부, 그리고 서어나무속과 새우나무속의 유연관계가 가장 큰 차이를 보였다. 따라서 이들에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
한국산 초롱꽃과 8속 25분류군과 군외군 2분류군 등 총 27분류군에 대한 계통유연관계를 알아보기 위하여 PCR-RFLP와 ITS 지역의 염기서열 분석을 실시하였다. 엽록체 DNA의 11개 지역을 이용한 PCR-RFLP 분석에서는 증폭된 DNA 각각에 대하여 15가지 제한효소를 처리한 결과 총 244개의 제한효소 절편을 얻었으며, 그 중 59개는 분류군간 차이가 있어 24%의 다형화를 보였다. ITS 지역의 길이는 588-707 bp이었으며, 염기변이는 0-39.36%로 나타났다. 계통 분석 결과, PCR-RFLP와 ITS 지역의 염기서열을 이용한 계통수 모두에서 초롱꽃과는 단계통을 형성하였다. 도라지속과 더덕속은 독립적인 분계조로 유집되었고, 홍노도라지속과 영아자속은 잔대속-금강초롱꽃속을 위한 자매군을 형성하였다. 초롱꽃속도 단계통으로 나타났고, 애기도라 지속은 ITS분석에서는 가장 기부에 분계조를 형성하였지만 PCR-RFLP결과에서는 초롱꽃속과 더덕속-도라지속분계조 사이에 위치하여 차이를 보였다. 금강초롱꽃속은 잔대속과 함께 유집되었으며, 잔대속은 병계원으로 분계조를 형성하여 형태형질에 의한 속내 분류체계와 일치하지 않았다. 본 연구에서 다룬 2가지 자료에 기초한 한국산 초롱꽃과의 계통분석 결과, 속 수준에서는 대부분 일치하는 경향을 보였지만 애기도라지속과 금강초롱꽃속의 계통학적 위치와 잔대속의 속내 분류계급의 유집에서는 차이를 보였다.
한국산 털보톡토기과(Collembola, Insecta)의 계통유연관계를 알아보기 위해 이 과에 속하는 3개속(Sinella, Entomobrya, Homidia)의 6종과 가시톡토기과의 1종(Tomocerus kinoshitai)에 대하여 모서식과 형태적 조사 외에 전기영동을 이용한 효소분석을 시리시하였다. 이들 모든 조사에서 32개의 형태형질과 33개의 모서식형질 및 80개의 효소유전자 형질을 얻어 분지분석하였는데, 이중 효소유전자에 대해서는 UPGMA방법도 적용하였다. 이러한 분석 결과 다양한 분지도를 얻었으나, Homidia종들은 언제나 두 개의 무리로 분리되었으며, Homidia munda의 두 아종이 가장 유연관계가 높았다. 반면에 Homidia koreana의 두 개체군은 다소 분리되어 같은 종으로 보기 의심스럽다는 소견을 얻었다. 또한 형태형질분석으로 얻은 계통수에서 가시톡토기과의 Tomocerus종이 털보톡토기과의 속들 사이에 끼어들어 나타나는데 이것은 형질에 따라 비중을 달리두는 평가방법이 아니기 때문에 나타난 것으로 추측된다. 본 연구 결과 대체로 외부형질과 모서식, 그리고 효소유전자의 세가지 유형의 형질들을 종합 분석할 때 도출되는 계통수가 자연분류에 가장 가까운 근연성을 보이는 것으로 판단되었다.
한국산 담배풀속(Carpesium L.) 7분류군과 3개의 외군(Inula britannica L., Inula germanica L., Rhanteriopsis lannginosa(DC.) Rauschert)을 대상으로 유연관계를 파악하기 위하여 nuclear ribosomal DNA(nrDNA) 중 ITS(internal transcribed spacer) 지역의 계통분류학적 분석을 수행하였다. 계통분류학적 연구방법은 maximum parsimony, neighbor-joining와 maximum likelihood 방법을 사용하였다. 정렬된 계통분의 총 길이는 731 bp이며, ITS1, ITS2와 5.8S 부위의 길이는 각각 284~297 bp, 264~266 bp와 164 bp로 나타났다. 계통분류학 변이를 보이는 site는 111개로 확인 되었으며, 그 중 64개의 site가 계통학적으로 유효한 것으로 나타났고, ITS1 지역이 ITS2 지역보다 염기 변이가 다양하게 나타나는 것으로 확인되었다. 그 결과, 한국산 담배풀속은 단계통을 형성하였으며, 담배풀(C. abrotanoides L.)이 가장 기저부에 위치하였다. 여우오줌(C. macrocephalum Franch. & Sav.)와 두메담배풀(C. triste Maxim.)은 가까운 유연관계를 나타냈으며, 애기담배풀(C. rosulatum Miq.)와 천일담배풀(C. glossophyllum Maxim.) 그리고 좀담배풀(C. cernuum L.)와 긴담배풀(C. divaricatum Siebold & Zucc.)도 유연관계가 가깝게 나타났다. 이와 같은 결과로 담배풀속 nrDNA의 ITS 지역 염기서열에 기초한 분자 계통학적 연구는 계통분류를 이해하는데 유용한 방법으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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