동중국해 해양퇴적층에서 다량의 적색색소를 생산하는 해양미생물을 분리하였다. 분리균주의 분류학적 특성의 확인을 위해 형태학적, 생리학적, 생화학적 특성, 세포지방산 분석, 16S rDNA 염기서열을 이용한 분자 계통학적 분석을 통해 분류학적 위치를 탐색하였다. 분자 계통학적 분석 결과 Zooshikella 속에 포함되는 것으로 확인되었고 Zooshikella ganghwensis KCTC $12044^T$ (AY130994)와 99.79%의 가장 높은 유사도를 보였다. 분리균주는 그람음성의 간균으로 호기성 및 NaCl 의존적인 배양특성을 보였다. 세포 지방산 분석결과 type strain과 주요 지방산 조성이 유사하였으며 이러한 특성을 종합하여 Zooshikella sp. JE-34로 동정하였다. JE-34가 생산하는 적색색소는 이미 보고되어 널리 알려진 Serratia marcescens에서 생산되는 적색색소인 prodigiosin의 특성과 유사하였다. 색소물질의 인체병원균 및 어류질병 유발세균에 대한 항균활성을 검토한 결과 18종의 피검균 중 특히 Streptococcus iniae, S. parauberis, S. mutans, Staphylococcus aureus, Propionibacterium acnes에 대한 항균활성이 우수하였다.
떡납줄갱이 Rhodeus notatus와 흰줄납줄개 R. ocellatus 간의 자연 잡종으로 추정되는 3개체를 충청남도 아산시 좌부동 곡교천의 지류인 온양천 일대에서 채집하였으며, 이들의 부모종을 명확히 판별하기 위하여 형태학적 및 분자계통학적 분석을 수행하였다. 자연 잡종 3개체의 체색은 등 쪽이 연한 녹갈색으로 떡납줄갱이의 연한 갈색과 흰줄납줄개의 진한 녹갈색의 중간 색상이었고, 등지느러미 앞쪽 상단 및 뒷지느러미 바깥 가장자리에 붉은색을 나타내는 면적은 떡납줄갱이와 흰줄납줄개 간의 중간 크기로 나타나 전반적으로 부모종 간의 중간형질을 나타냈다. 계측 및 계수형질의 경우, 자연 잡종은 체장에 대한 가슴지느러미 기점거리의 비, 뒷지느러미 기점거리의 비와 두장에 대한 문장의 비, 양안 간격의 비, 미병장의 비, 미병고의 비 그리고 종렬비늘수 등에서 이들의 고유한 형질이 나타난 것으로 분석되었다. 핵 DNA의 rag1 유전자 영역에서 자연 잡종 3개체는 떡납줄갱이와 흰줄납줄개 간의 단일염기다형성 부위를 모두 반영하는 것으로 분석되었으며, 미토콘드리아 DNA의 cytb 유전자 영역을 이용한 분자계통도에서는 떡납줄갱이와 동일한 유전적 clade를 형성하였다. 따라서, 본 연구에서 분석한 자연 잡종 추정 개체들은 암컷 떡납줄갱이와 수컷 흰줄납줄개 간의 종간 잡종으로 판별되었다.
참다래 육종을 위한 종 분류와 분자 표지인자로서 유용하게 이용될 수 있는 primer를 개발하기 위하여 참다래 genome 특이 반복 염기서열로부터 19∼20base 크기로 18개의 primer를 제작하여 kiwifruit target primer(KT primer)라 명명하였으며, 동아시아 지역에서 수집된 7종 22계통의 다래나무 속 식물을 이용하여 활용 가능성 을 조사하였다. 유연관계 분석을 위하여 7개의 primer가 선발되었으며, 이를 이용한 RAPD 결과 크게 2개의 군으로 나뉘어 졌다. 제 1 군(A. arguta, A. melanandra, A. kolumikta와 A. marcrosperma)은 주로 과실에 전혀 털이 없으며 잎에는 털이 전혀 없거나 어렸을 때 극소량의 연모가 있다가 없어지는 그룹으로서 Leiocarpae 절에 속하였다. 제 2 군(A. chinensis, A. deliciosa 및 A. eriantha)은 어린 과실에서는 털이 많았다가 성숙하면서 털이 없어지는 계통 및 잎과 줄기에 털이 아주 많거나 조밀한 솜털이 있는 그룹으로서 Stellatae절에 속하였다. 제 2 군은 Stellatae 절에서도 Pefectae 아절에 속하는 것으로 A. chinensis, A. deliciosa 및 A. eriantha가 포함되었으며, 다시 A. chinensis와 A. deliciosa를 포함하는 그룹과 A. eriantha 등 2개의 그룹으로 나뉘어졌다. 같은 부모로부터 유래된 것으로 알려진 A. chinensis와 A. deliciosa는 80%의 유사도에서 두 개의 그룹으로 나뉘어졌다. 또한 PCR 결과 A. deliciosa 종 및 헤이워드와 토무리 계통 특이 밴드가 KT12F와 KT6F에서 나타났으며, 유전양상 분석에서 KT7F와 KT12F가 유용하였다. 본 연구 결과 KT primer는 참다래의 유전양상 분석과 특이한 유전양상을 나타내는 개체선발 및 도태에 유용하게 이용될 수 있고, 또한 참다래 육종 효율향상에 많은 도움을 줄 수 있다고 판단되었다.
영지속(Ganoderma)에 속하는 7종 10균주에 대하여 미토콘드리아 DNA의 제한효소 분절양상 비교를 통한 계통분석을 수행하였다. 여러 가지 제한효소들 중 생산된 절편이 충분한 정보를 가지고 있으면서 서로 구별할 수 있는 6가지의 제한효소를 분석에 이용하였다. 절편양상을 설 비교하여 전체 절편중 공통된 절편의 개수를 구하고 이로부터 염기위치당 염기치환율을 구하였으며, 이를 균주간의 진화거리로 계산하여 PHYLIP package의 Neighbor-joining 방법에 이한 계통도를 얻고 그 결과를 고찰하였다. 특이한점은 G. lucidum의 3균주와 G. lobatum 이 유연관계가 많이 있다는 점이다. 이러한 결과는 G. lucidum과 G. lobatum은 종의 다양성으로 인하여 과거부터 복합종으로 취급되어 왔으며 고전적인 영지속의 분류에 문제점이 많이 있음을 시사해 주고 있다. 따라서 영지속의 분류가 진화경로에 바탕을 둔 자연분류가 되기 위해서는 형태분류 뿐만 아니라 배양 분류와 분자생물학적이 sqnstjr등 다양한 기준에 의해서 재고되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 ITS region과 3개의 엽록체 DNA region을 활용하여 한국산 수국속 7 분류군에 대한 계통학적 유연관계를 규명하고자 수행되었다. 계통학적 분석 결과 한국산 수국속의 7분류군은 단계통군을 형성하였으며, Macrophyllae 아절은 산수국과 수국의 두 개의 분계조로 나뉘었다. 산수국의 분계조는 꽃산수국과 탐라산수국이 유집되어 하나의 단계통군을 형성하였으며, 염기서열상으로도 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다. 수국의 분계조는 산수국의 분계조와 독립된 분계조를 형성하며 뚜렷이 구분되었다. 수국속 분계조 내의 Petalanthe, Heteromallae, Calyptranthae 아절은 단계통군을 형성하였지만, Calyptranthae 아절에 속하는 등수국은 한라산 개체를 제외한 제주도 집단과 울릉도, 일본 집단으로 두 개의 소분계조를 이루었다. 등수국의 두 개의 소분계조에 대한 추가적인 연구는 더 많은 양의 채집과 지리학적인 연구가 추가 되어야 할 것으로 판단된다.
조팝나무속(genus Spiraea) 식물은 다년생 목본으로 주로 아시아와 유럽에 분포하고 있다. 한국의 14종을 포함한 전 세계 38분류군에 대해 핵 내 리보솜 전사 서열(ITS)로 이 속의 유전적 관계를 평가하였다. 이 분자생물학적 자료로 분류군의 분지군은 잘 분리되었다. 47 계통(38 분류군: 14개 한국 분류군, 33개 세계 분류군, 9개 중복 분류군). 전체 689 bp 중에서452자리는 절약-정보적이었고, 527자리는 변이를 나타내었으나 절약-비정보적이었고, 159자리는 분류군 전체에서 변이가 전혀 없었다. 비록 계통도에서 잘 분리되었지만 형태적 특성과 지리적 분포와는 일치하지 않았다. 분리되는 자리수는 430이었으며 핵산 다양도(${\pi}$)는 0.281이였다. 중립가설 하에서 Tajima 검증 통계값(D) 은 0.5보다 큰 2.325였다. 따라서 자연 도태가 유전적 변이를 증가시키는 방향으로 작용하고 있었다.
최근 우리나라에서 자연발생적인 미꾸리속 알비노 개체들이 낮은 빈도로 출현하고 있으나, 색소 결핍으로 인해 형태적종 동정이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 핵 유전자인 recombination activating gene 1 (rag1) 영역 및 미토콘드리아 유전자 cytochrome b (cytb) 영역을 이용한 분자계통학적 분석을 이용해 미꾸리속 알비노 개체의 분자동정을 수행하였다. 그 결과 rag1과 cytb의 분자계통도에서 미꾸라지, 미꾸리, 그리고 M. mohoity로 3개의 clade가 확인되었다. 확보된 M. mohoity의 염기서열을 유전자은행의 BLAST를 이용해 유사성을 검색한 결과 M. mohoity와 가장 유사하였다. 분자계통도를 기준으로 25마리의 알비노 미꾸리속 개체의 종 동정을 수행한 결과 빨간 눈 타입은 미꾸리 16마리, 미꾸라지 1마리로 판별되었고, 나머지 3개체는 미꾸라지♀${\times}$미꾸리♂ 잡종 1마리와 M. mohoity ♀${\times}$미꾸리♂ 잡종이 2마리 판별되었다. 또한 검은 눈타입 5마리는 미꾸리 1마리와 미꾸라지 3마리 및 M. mohoity 1마리로 판별되었다. 따라서 본 연구에 이용한 분자마커를 활용함으로써 미꾸리속 어류의 정확한 종 또는 잡종을 동정하기 위한 유용한 방법으로 이용될 수 있을 것이다.
섬진강 수계에 서식하는 누치(Hemibarbus labeo)의 미토콘드리아 DNA에서 cytochrome c oxidase subunit I(COI) 유전자를 발굴하고 누치속 Hemibarbus 및 잉어과(Cyprinidae) 내 계통유전학적인 위치를 확인하는 연구를 수행하였다. 발굴된 577 bp COI 시컨스의 다중배열 결과 섬진강산 누치들의 높은 염기서열 상동성을 보였다(99~100%). 우리나라에서 발견되는 누치속 3종에서 누치(H. labeo: HD1)와 어름치(H. mylodon)의 염기서열 유사성은 88.91%, 참마자 (H. longirostis)와는 88.81%이었다. 또한, H. maculatus, H. meditus, H. umbrifer, H. barbus는 각각 누치와의 염기서열 유사성이 98.97%, 97.20%, 96.87%, 98.85% 등으로 나타났다. 누치속 7종의 계통유전학적 분석결과 섬진강산 누치(H. labeo)들은 두개의 단계통 (clade)을 형성하는데 하나는 하동, 임실, 강진, 순창의 섬진강 누치들로만 이루어진 단계통, 다른 하나는 하동의 HD2, HD8, HD9와 국내 부산, 아산, 서울 등에서 채집 보고된 누치들과 단계통을 형성하였다. 잉어과 내 섬진강산누치(HD1)의 계통진화적 위치는 피라미(Zacco platypus)와는 진화적 거리가 0.143, 누치속 H. maculatus와는 0.006으로 나타났다. 또한 잉어과 28종 내 계통유전학적 위치는 모래무지아과(Gobioninae) 어류들이 포함된 그룹 I에 섬진강산 누치가 위치함을 확인하였다. 본 연구의 결과는 누치를 포함하는 잉어과 내 어류의 계통유전학적 비교와 환경오염에 따른 담수환경 모니터링을 위한 모델어류의 발굴연구에 주요한 유전적 정보를 제공할 것이다.
동맥경화증과 같은 심혈관 질환을 야기시키는 주요 위험요인인 혈중 콜레스테롤의 수준을 낮추기 위하여 콜레스테롤 생합성 과정의 속도조절단계 효소의 하나인 squalene synthase의 활성을 저해하는 물질을 분리 정제하여, 물질의 이화학적 특성과 생물학적 특성을 검토하였다. Squalene synthase 저해물질은 acetone extraction, ethyl acetate extraction, silica gel column chromatography, sephadex LH-20 column chromatography, 결정화 등을 이용하여 분리 정제하여 YUF-01을 얻었다. 기기분석을 통하여 구조분석을 행한 결과 YUF-01은 분자량 368, 분자식 $C_{20}H_{21}O_6$으로 분석되었으며 243과 421 nm 에서 UV-VIS 흡광을 나타내었고 $^{13}C$ NMR spectrum과 $^1H$ NMR spectrum을 검토하였을 때 aromatic ketone 구조인 curcuminoid 계통의 curcumin과 일치하였다. Squalene synthase에 대한 curcumin의 $IC_{50}$ 값은 $100{\mu}M$이었으며, non-competitive inhibitor로 작용하였다.
참다슬기 아가미 조직으로부터 heat shock protein 70 유전자를 분리·동정하였다. 참다슬기 HSP70 cDNA의 open reading frame (ORF)는 1,917 bp로 639개의 아미노산을 암호화하여 분자량은 약 70 kDa으로 예측되었다. 생물정보학 배열분석에 의해 HSP 유전자 기능과 관여되어 있는 3가지 주요 signature motifs와 보존된 도메인을 확인하였다. 계통학적 분석을 통하여 참다슬기 HSP70 유전자는 왕우렁이 Pomacea canaliculate와 같은 클러스트에 포함된다는 사실을 확인하였다. 수온 및 염분 변화에 따라, 참다슬기 HSP70 mRNA 유전자 레벨은 유의적으로 증가하였으며(p < 0.05), 이는 외부자극요인을 파악할 있는 분자생물학적 마커로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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