Species identification using DNA sequences is the basis for DNA taxonomy. In this study, we sequenced the ribosomal large-subunit RNA gene sequences (3,037-3,061 bp) in length of 13 Chinese Theileria stocks that were infective to cattle and sheep. The complete 28S rRNA gene is relatively difficult to amplify and its conserved region is not important for phylogenetic study. Therefore, we selected the D2-D3 region from the complete 28S rRNA sequences for phylogenetic analysis. Our analyses of 28S rRNA gene sequences showed that the 28S rRNA was useful as a phylogenetic marker for analyzing the relationships among Theileria spp. in ruminants. In addition, the D2-D3 region was a short segment that could be used instead of the whole 28S rRNA sequence during the phylogenetic analysis of Theileria, and it may be an ideal DNA barcode.
본 연구에서 밝혀진 갓끈동부의 ITS1, 5.8S 및 ITS2의 염기서열은 NCBI (National Center for Biotechnology Information)의 GenBank에 Vigna sinensis AY195581로 등록하였다. ITS1, 5.8S 및 ITS2의 총 염기서열 507 염기서열을 이용한 Vigna sinensis (AY195581)의 분자계통분석에서 Vigna unguiculata 및 그 아종들과 98~100% 범위의 염기서열 상동성을 보였다. Vigna unguiculata는 계통분석에 이용된 다른 종들로부터 독립된 하나의 cluster로 그룹핑(grouping)이 됨을 확인하였다. 본 계통분석은 Vigna unguiculata가 Vigna 속의 다른 종에 비해 비교적 최근에 분화되었으며, 현재 유전적인 변화가 많이 일어나고 있음 보이고 있다. 또한, Vigna 속, Vigna longifolia, Vigna vexillata, Vigna membranacea, Vigna friesiorum, Vigna monophylla, Vigna schimperi, Vigna nigritia, Vigna lasiocarpa, Vigna trichocarpa, Vigna diffusa의 다른 종들과 비교하여 유전적으로 독립적인 종임을 확인하였다. 본 연구의 Vigna sinensis의 ITS1, 5.8S 및 ITS2를 이용한 계통분석은 Vigna sinensis를 Vigna unguiculata로 분류하는 것이 타당한 것으로 보여진다. 본 종은 국내에서 멸종된 것으로 알려져 있었으나 최근 토착 식물로써 발견되었고 이 갓끈동부의 관련 식물 종들과의 분자계통학적 위치를 명확히 밝힘에 의의가 있다고 하겠다.
개량된 manual법과 ISOIL kit를 이용하여 산림토양의 부식층 토양시료로부터 추출한 DNA를 대상으로 16S rDNA PCR 증폭산물을 cloning하고 구축된 clone에 대해 ARDRA cluster분식을 수행한 결과, 개량된 manual법에 의해 구축된 136 clones은 45개 ARDRA cluster로, ISOIL kit를 이용한 경우 충 76 clones은 44개 ARDRA cluster로 분류되었다. 각clone cluster로부터 대표 clone을 선발하여 16S rDNA염기서열을 결정한 결과, ISOIL kit의 경우 44개 대표clone은 ${\alpha}-,\;{\beta}-,\;{\gamma}-,\;{\delta}-Proteobacteria$, Acidobacteria 및 Actinobacteria의 3개 phylum계통군이 확인되었으며, 개량된 manual법에 의한 45개 대표 clone은 ${\alpha}-,\;{\beta}-,\;{\gamma}-,\;{\delta}-Proteobacteria$, Acidobacteria, Bacteroides, Verrucomicrobia, Planctomycetes, 그리고 Gemmatomonadetes의 충 6개 phylum의 다양한 계통군이 검출되었다. 이상의 결과로부터 개량된 manual법에 의래 추출된 DNA를 대상으로 계통학적 군집해석을 수행한 결과가 보다 더 다양한 계통군을 검출할 수 있음이 밝혀졌다. 한편, ISOIL kit를 이용하여 구축된 총clone중 약40%가${\alpha}-proteobacteria$ 계통군에 속하였으며, 약 30%가 ${\gamma}-Proteobacteria$ 계통군에 속하여 우점 계통군으로 확인된 반면, manual법에 의해 구축된 clone의 41%가 Acidobacteria 계통군에 속하였고 ${\alpha}-proteobacteria$(28%)가 우점 계통군으로 분포하는 계통학적 특징을 나타내어 DNA추출법에 따라 토양 세균군집 구조의 계통학적 특성 이 상이하게 나타나고 있음을 알 수 있었다.
팽이버섯(Flammulina velutipes) 25품종의 유전체 재분석 데이터를 표준유전체(KACC42781)와 비교하여 genomewide single nucleotide polymorphism (SNP)를 선발하였다. 균주에 따른 mapping율의 차이는 균주간 변이를 반영하였으며, genome-wide SNP분포는 homozygous SNP, heterozygous SNP로 구분되었으며 모두 균주에 따른 변이가 크게 나타났다. 수집균주들 사이의 유연관계를 살펴보기 위해, 계통수를 그려본 결과, Group I은 F. velutipes var. 계통인 ASI 4062, 4148, 4195이 묶여지고, Group II는 ASI 4188 F. elastica, ASI 4190 F. fennae, ASI 4194 F. rossica의 다른 종이 별도의 그룹을 형성하였다. 그 외 F. velutipes 19개 계통은 같은 그룹으로 나타났으며 그 유전적 자리를 잘 반영하였다. 한편 백색 group과 갈색 group을 유연관계로 분석하고자 시도하였으나 색깔에 따른 group은 이루어지지 않았다. 한국 백색 품종인 ASI 4210, 4166, 4178과 일본 백색 품종인 ASI 4209, 4167을 분석한 결과 phylogenetic tree상에서 한국 백색 품종과 일본 백색 품종간의 유전적 상동성이 매우 높음을 확인할 수 있었다.
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.
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.
한국산 Geranium(쥐손이풀속) 16분류군과 3개의 군외군을 대상으로 진화와 유연관계를 평가하기 위하여 nuclear ribosomal DNA 중 internal transcribed spacer (ITS) 구간에 대한 계통 분류학적 분석을 수행하였다. 계통 분류학적 연구들은 bootstrapping, jackknifing을 포함한 parsimony 방법과 neighbor-joining 방법을 사용하였다. 그 결과 한국산 쥐손이풀속은 단계통군을 형성하였다. Parsimony tree에서 한라이질풀은 가장 기부에 위치하였으며 Erianthum group은 높은 지지도에 의해 하나의 분계조를 형성하였다(100% bootstrap과 jackknife values). Krameri group인 산쥐손이는 Palustre group인 섬쥐손이와 가까이 위치하였으나 그 지지도는 매우 낮았고(37% bootstrap과 44% jackknife values) strict tree에서는 clade가 붕괴되었다. Wilfordii group에 분류되었던 큰세잎쥐손이는 Koreanum group과 가까이 위치하였고, Sibiricum group인 쥐손이풀은 Krameri group인 삼쥐손이와 가까이 위치하였으며 또한 이 두 종은 역시 Krameri group인 선이질풀과 자매군을 이루었다. Wilfordii group인 좀쥐손이와 세잎쥐손이는 Sibiricum group인 삼이질풀, 이질풀과 가까이 위치하였다. 이와 같은 결과는 많은 학자들에 의해 논란이 된 분류군들의 문제를 해결하는데 유용한 접근방법이라 생각되며, 전체 쥐손이풀속 수준에서의 계통분석에 유용한 도구로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
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.
한국산 붉바리 집단에서 유전적 구조와 계통 유연관계를 mtDNA COI 유전자 서열의 다형성을 이용하여 조사하였다. COI 유전자 서열을 결정하였고 기존에 보고된 서열들과 비교하였다. 본 연구를 통해 결정된 COI 서열들은 기존에 보고된 EF607565에 대하여 99.1-99.8%의 동일성을 나타내었다. 전체 20가지의 haplotype들이 발견되었고, 한국산 붉바리 집단은 19가지의 haplotype을 나타내었다. 이들 중 Hap_03과 Hap_08은 각각 제주도와 중국-특이적인 COI 서열들을 보였다. 반면, Hap_07은 한국에서 채집된 시료들과 홍콩과 대만에서 보고된 기록 등 여러 COI 서열들을 포함하였다. COI haplotype들의 다형성에 근거한 계통 유전학적 분석을 통해 작성된 NJ tree는 Epinephelus 속 내에서 단계통적인 분지양상을 나타내었고, 이는 붉바리 집단들이 공통의 모계 선조에서 진화한 것임을 나타내었다. 또한 중국해에서 보고된 COI 서열만을 포함하였던 Hap_08은 NJ tree의 중앙부에서 위치하였고, Hap_07의 서열들과도 근연의 관계임을 보여주었다. 이 결과는 중국산 붉바리 역시 동아시아의 다른 집단들과 모계적으로 연관되어있음을 보여주었다. 결과적으로, 동아시아 붉바리 집단들은 모계적으로 연관되어있을 뿐만 아니라 공통의 진화 역사를 공유하고 있으며 여전히 동아시아 해류(Kuroshio 해류)에 의해 영향을 받는 집단이라고 할 수 있다. 본 연구는 붉바리의 유전적 구조와 계통 유연관계를 이해하는 데 도움을 줄 수 있으며, 인공증식과 산업화에 관련된 연구에 있어 중요한 역할을 담당할 것으로 기대된다.
집누에는 지리적인 특징에 의해 중국종, 일본종, 유럽종, 열대종 및 한국종으로 분류된다. 한국종계통은 품종수도 적을 뿐만 아니라 관련 연구도 미미한 실정이다. 본 연구는 한국재래종으로 추측되는 품종들을 국내 · 외로부터 수집하여 등위효소 및 체액단백질유전자와 RAPD다형분석을 실시하여 한국재래종 계통의 품종적 유연관계와 계통특성을 밝히고자 하였다. 1. 등위효소유전자의 분석결과, 몇 개의 유전자군에서 한국재래종과 타 지역종간에 유전자형 및 유전자 빈도의 차이가 명확히 나타났다. 2. RAPSD의 결과를 UPGMA법에 의해 분석한 결과, 짐누에군과 멧누에군으로 크게 구분되었으며 유전적 유사계수 0.6930을 기준으로 한국재래종, 일본종 및 중국종으로 그룹화되었다. 3. 이상의 결과를 종합하면, 한국재래종 누에계통은 하나의 지역종 원종계통으로 분류될 수 있는 명확한 유전적 특성을 가지는 것은 물론 한국종의 계통특성도 뚜렷한 것으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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