국내에 분포하는 천남성속의 계통학적 유연관계와 한약재 천남성(Arisaematis Rhizoma)으로 사용되는 천남성 3종(둥근잎천남성, 두루미천남성, 일파산남성)에 대한 분류학적 특징을 분석하기 위하여 천남성속 식물에 대한 분자계통학적 연구를 수행하였다. 3개의 범용성 DNA 바코드(ITS, matK, rbcL) 염기서열을 이용하여 국내 분포 천남성속 8분류군과 중국에 분포하는 약전수재 종 1분류군을 포함하는 9종 50개 시료와 같은 과의 Dracunculus vulgaris를 군외군으로 하여 유연관계를 분석하였다. 3개의 개별 DNA 바코드 염기서열과 이들을 유합한 염기서열로 계통학적 유연관계를 분석한 결과, 천남성속의 9 분류군은 6개의 독립적인 분계조를 형성하며 구별되었으며(Clade I, 둥근잎천남성 및 천남성; Clade II, 점박이천남성 및 섬남성; Clade III, 큰천남성; Clade IV, 일파산남성; Clade V, 두루미천남성; Clade VI, 무늬천남성 및 거문천남성), 이들 6개의 분계조는 각각 Pedatisecta절, Sinarisaema절, 및 Tortuosa절로 분류되었다. 또한 이들 DNA 바코드 구간의 비교 결과는 천남성속 식물의 종 및 종 이하 분류 단위의 분류학적 재검토의 필요성에 대한 중요한 정보를 제공하였다. 하지만 대한민국약전에 수재되어 한약재로 사용가능한 3종의 천남성 기원종의 종내 분류학적 연관성이나 분자계통학적 특징은 확인되지 않았다.
한국산 물통이(Pilea)속 식물의 분자계통학적 연구를 통해서 총 1속 5분류군으로 정리하였다. 물통이속은 모두 1년생 초본으로, 그늘지고 습기가 있는 지역에서 서식하며, 여름에 꽃이 피고, 가을에 열매를 맺는다. nrDNA의 ITS regions과 cpDNA의 psbA-trnH regions의 DNA 염기서열의 분석 결과, 산물통이, 물통이는 분계조를 각각 형성하였다. 하지만 제주 산방산의 제주큰물통이는 내륙지역의 지리산에서 자생하는 제주큰물통이와 같은 분계조를 형성하지 못하고 큰물통이, 모시물통이와 섞여 분계조를 형성하였다. ITS1, 4 regions에서만 DNA 염기서열이 분석된 지리산의 제주큰물통이 역시 완전히 다른 분계조를 형성하였다. 단순히 지리적인 차이로 인해 형성되었다고 보기에 무리가 있을 것으로 생각되어지며, 후에 좀 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 생각되어진다.
장미과 Agrimoniinae(짚신나물아족)의 5속(Agrimonia L., Aremonia Neck. ex Nestl., Hagenia J.F. Gmel., Leucosidea Eckl. & Zeyh., and Spenceria Trimen.)의 종피를 주사전자현미경으로 관찰하여 계통분류학적으로 유용한 형질이 있는지 조사하였다. 또한, 관찰된 종피의 형질들을 이미 수행된 분자계통학적 연구에서 제시된 5속의 계통분류학적 관계를 설명하는 가설들에 적용하여 종피 형질의 계통분류학적 진화를 고찰하였다. 짚신나물아족의 5속 모두 하나의 열매화통에 하나 또는 두 개의 성숙한 수과를 가지고 있었고, 종피는 표피세포의 모양, 크기, 세포벽의 돌출 정도, 세포표면의 돌기의 유무 등에서 다양한 형질상태가 관찰되었다. 특히, 세포표면의 유두상 돌기(papillae)는 2속 Agrimonia(짚신나물속)과 Aremonia에서만 관찰되었다. 유두상 돌기가 없는 것이 원시형질이라는 가정하에 유두상 돌기가 나타나는 형질변화를 이미 수행된 분자계통학적 연구에서 고찰하였다. 4개의 핵과 6개의 엽록체 DNA의 염기서열에 기초한 계통수에서는 적어도 2회의 형질변화가 요구되며, 저복사수 핵 유전자의 염기서열 계통분석의 계통수에서는 단 1회의 형질변화가 일어나는 것으로 나타났다. 종합하면, 종피의 유두상 돌기의 출현은 Agrimonia(짚신나물속)과 Aremonia 을 단일계통 분류군으로 설명하는 공통진화형질이라고 할 수 있고 이러한 가설은 저복사수 유전자의 염기서열의 계통분석을 지지하고 있다. 이렇게 종피 형질은 장미과 Agrimoniinae(짚신나물아족)의 속간의 계통분류학적 이해에 매우 유용한 형질임을 밝힌다.
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.
본 연구는 RAPD마커를 이용, 멧누에와 집누에의 분자적 유연관계를 분석하였다. 공시한 35개의 primer에서 166개의 RAPD마커를 얻었으며, 이들 마커를 UPGMA에 의해 분석한 결과, 멧누에와 분자적 유사계수가 가장 낮은 품종은 잠305였고, 가장 높은 품종은 Bibaekjam이었다. 또한, 분자적 유사계수 0.55에서 멧누에와 집누에 계통군으로 분류되고, 0.60에서 3개의 아군 그룹과 2개의 독립개체로 분류되었다. 제1아군에는 J111(일본종계),$pnd^{ps}$(일본종계), Bibaekjam(일본종계)이, 제2아군에는 Galwon(중국종계), C18(중국종계), od yujam JAM306(중국종계), C108(중국종계)이, 제3아군에는 R-hwang(중국종계)이 포함되어 있었고, zebra(유럽종계)와 JAM305(일본종게)는 독립개체로 분류되었다.
초위성체(MS) 표지를 이용하여 한국 재래닭 집단의 각각의 분자유전학적 특성을 조사하고, 그 평가를 통해 한국 재래닭에 대한 품종 및 계통 분류의 기초를 마련하고자 본 연구를 수행하였다. 또한, 한국 재래닭 집단 내 및 집단간 유전적 변이성을 확인하고, 그 분류 및 특성 평가를 위한 MS 분석 체계를 마련하여 국내 가축유전자원의 관리에 활용코자 하였다. 국내 관리 기관 및 농가 보유 11개 계통의 한국 재래닭 및 상용계 462 수를 대상으로 19개 MS 표지로 분석한 결과, 한국 재래닭 집단은 상용계부터 분자유전학적으로 별개의 집단으로 구분되며, 특히 한국 재래닭 중 긴꼬리닭 계통은 상용계와 국내 토종닭 어느 집단과도 확연히 분리되는 것을 확인하였다. 한국 재래닭 집단 간의 유전거리는 0.11~0.18로 비교적 낮게 나타났으나, 유전적 균일도는 R 계통을 제외하고 0.86~0.88로 코니쉬 계통을 제외한 상용계의 0.95~0.97보다 비교적 낮았다. 다만, 긴꼬리닭 집단의 유전적 균일도는 0.91~0.97로 높게 나타났다. 본 연구를 통하여 한국 재래닭 집단 간의 유전적 차이 및 동질성, 그리고 집단내의 유전적 균일성을 확인하고, 긴꼬리닭 계통의 위치를 확인하였다. 이러한 결과는 국내 유전자원의 고유성을 인정할 수 있는 과학적인 근거로서, 국가 수준의 가축유전자원 평가, 관리의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
하절기 수화발생이 빈번한 대청호에서 2003~2005년(3년)에 걸쳐 분자생태학적 방법의 하나인 DGGE를 이용하여 시간에 따른 미생물 군집구조의 변화를 연구하였다. 조사기간 동안 출현한 식물플랑크톤을 형태학적으로 분류한 결과 Cyanophyceae가 우점하였고, 이중에서 Microcystis, Planktothrix (Oscillatoria), Phormidium 그리고 Anabaena 속이 크게 우점하였다. 분자적 군집분석 방법으로서 16S rDNA의 DGGE profile 분석과 계통학적 분류에 의하여 우점하는 미생물 군집의 구조와 다양성을 확인하였다. Microcystis는 조사기간 동안 지속적으로 우점하였으나, Planktothrix는 2003년과 2004년 9월에, Anabaena는 2005년 9월, 그리고 Aphanizomenon은 2003년 8월에 우점하였다. DGGE와 계통분류학적 분석방법은 형태학적 분석법에 의해 얻지 못하는 새로운 정보를 제공하며, 남조류와 수생 세균사이의 상관관계를 추정할 수 있고, 그들의 유전적 다양성을 보다 자세하게 확인할 수 있다.
Subsection I과 II의 시아노박테리아 균주들은 단세포성이며, Subsection III의 시아노박테리아 균주들은 섬유상의 다계통성, 이형 사이토시스 형성성 균주들인 반면, Subsections IV와 V는 단일계통성으로 보고되어있다. 본 연구에서 13 균주의 시아노박테리아의 the small subunit rRNA (16S rRNA) 염기서열들이 - Subsection III의 Oscillatoria nigro-viridis PCC7112, Subsection IV에 속하는 Anabaena, Nostoc, Tolypothrix, Calothrix 및 Scytonema속을 포함한 6 균주, Subsection V에 속하는 Hapalosiphon, Fischerella and Chlorogloeopsis 속의 6 균주 - 결정되었다. 결정된 16S rRNA 염기서열을 이용하여 시아노박테리아의 분자계통분석을 수행하였다. 그러나, 16S rRNA의 염기서열 결정을 근거로 한 본 연구의 계통분석결과 Subsection IV는 단일 계통성이 아닌 다계통성이며, 반면 Subsection V는 이전에 보고되어진 것처럼 단일 계통성임을 나타내었다. 또한, 본 연구 결과는 Scytonema속이 이형 사이토시스 형성성 시아노박테리아인 Subsection IV 및 V의 공통 조상일 수 있음을 강력하게 나타낸다. 부가적으로, 본 연구의 분자계통 분석을 통해 Anabaena속은 다계통성으로 계통학적으로 다양한 종들로 구성되어 있음을 나타내고 있다. 본 연구 결과는 Anabaena속이 좀 더 세밀하게 재분류 되어져야 함을 나타낸다.
본 연구에서는 간척지와 같은 염류집적 토양에서 재배가 가능한 사료용 벼 품종 개발을 위해 자포니카 우량품종 목양과 내염성 인디카 품종 IR64-Saltol 교배 계통으로부터 기내 선발 방법과 분자마커 분석을 통해 내염성 증진 계통을 선발하였고, 연구결과는 다음과 같다. 1. 목양과 IR64-Saltol 품종에 다양한 농도의 NaCl을 처리하여 신초 길이, 근장 및 생체중의 변화를 분석한 결과, 목양은 IR64-Saltol과 비교하여 50 mM NaCl 농도에서 신초 길이, 근장 및 생체중이 심한 생육 저해를 보였다. 2. 목양과 IR64-Saltol 교배 54계통 224개체를 이용하여 기내 선발 방법을 통해 50 mM NaCl 처리 후 목양 대비 신초 길이, 근장 및 생체중이 양호한 5계통(767883, 767885, 767949, 767986, 767989)을 선발하였다. 3. 내염성 관련 양적형질인 Saltol QTL의 유래를 확인하기 위한 분자마커 분석 결과와 표현형 결과를 비교하여 IR64-Saltol에서 유래된 Saltol QTL이 이입된 계통들은 목양 유래 Saltol QTL이 혼재된 계통들과 비교하여 염 스트레스 시 신초 길이, 근장 및 생체중이 양호함을 확인하였고, 따라서 IR64-Saltol 유래 Saltol QTL의 이입이 내염성을 증진시킨 것으로 판단된다. 4. 내염성 관련 핵심 유전자인 SKC1 발현은 염 처리 후 목양 대비 선발된 5계통 모두에서 높은 발현양을 보이나 목양 유래 QTL이 혼재된 2계통보다 IR64-Saltol QTL만 전이된 3계통에서 보다 높은 발현양을 보였다. 이러한 SKC1의 발현 양상이 선발된 계통들의 내염성에 관여할 것으로 판단된다. 5. 이상의 결과 기내 선발과 분자마커 분석을 통해 선발한 내염성 계통은 간척지와 같은 불량한 환경에서 작물 재배 및 생산이 가능한 내염성 품종 개발의 육종 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
최근 들어 우리나라에서 토마토 소비가 급증하고 있으며 많은 토마토 품종이 시장에서 거래되고 있다. 그러나 토마토 품종 육성에 이용되는 부모 계통의 유전적 다양성이 낮아 형태적인 특성에 의한 토마토 품종의 구분은 매우 어려운 현실이다. 이에 따라 토마토의 품종을 구별해 낼 수 있는 분자표지의 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 SNP를 탐색하고 토마토 품종 구분을 위한 SNP 마커를 개발하였다. SNP분자표지는 고추 유전체 서열로부터 파생된 COS II 분자표지와 인트론 기반 분자표지를 기반으로 선발되었으며, HRM분석을 통해 다형성을 테스트 하였다. 전체 628개의 프라이머 조합 가운데 PCR을 통해 크기가 500bp 이하의 단일 밴드가 증폭된 417개의 프라이머 조합을 선발하였다. 417개의 프라이머 조합을 이용해 4개의 토마토 계통을 대상으로 HRM 분석을 실시하였으며, 다형성을 보인 70개의 프라이머 조합을 선발하였다. 70개의 프라이머 조합을 이용하여 32개의 토마토 품종을 대상으로 HRM 분석을 실시하였다. HRM분석을 통해 총 11개의 SNP 분자표지가 선발되었으며, 이 분자표지를 이용해 시판중인 32개의 토마토 품종을 모두 구분할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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