차세대 염기서열 분석(NGS)을 이용한 한국의 멸종위기종 물장군(Lethocerus deyrollei) 전사체 데이터의 생물정보학적 분석 = Bioinformatic Analysis of Transcriptome Data from the Endangered Giant Water Bug(Lethocerus deyrollei) in Korea Using Next-Generation Sequencing

국문 초록 (Abstract)

멸종위기 야생생물 Ⅱ급인 물장군 (Lethocerus deyrollei)은 담수 생태계의 상위 포식자 이자 환경 지표종으로서 보전학적 가치가 매우 높다. 그러나 현재까지 물장군의 분자 수 준 연구는 미흡한 실정이며, 기존에 공개된 RNA-seq 데이터 또한 특정 조직 (알라타체) 에 국한되어 종 전체의 생리적 특성을 대변하는 참조 유전체로서 활용하기에는 한계가 있었다. 이에 본 연구에서는 한국산 물장군 성체 전신 (Whole-body)의 RNA-seq 데이터를 생산 하고, SCHDNA 파이프라인을 적용하여 고품질의 de novo 전사체를 구축하였다. 분석 결 과 약 3만 개의 Unigene이 확보되었으며, N50 값은 1,619 bp, BUSCO 완전성은 88.66%로 나타나 후속 기능 분석에 적합한 양질의 데이터임을 검증하였다. 기능 주석 (Annotation) 결과, 전체의 약 63%가 주요 데이터베이스 (PANM, Swiss-Prot 등)와 매칭되었으며, 이를 통해 신호 전달, 면역 반응, 해독 대사 등 생존과 관련된 핵심 기작을 규명하였다. 또한, 전사체 서열 내에서 5,070개의 SSR (Simple Sequence Repeats) 마커 후보를 발굴하여 향 후 집단 유전학 연구를 위한 기반을 마련하였다. 나아가 일본산 공개 데이터 (알라타체 유래)와의 비교 분석을 통해, 전신 시료인 본 연 구의 데이터가 더 넓은 조직 포괄성과 유전자 다양성을 지님을 입증하였고, 두 집단 간 공유되는 6,437개의 '핵심 전사체'를 정의하였다. 본 연구를 통해 구축된 표준화된 전사체 정보와 분자 마커는 향후 물장군의 생리·생태적 특성 규명 및 체계적인 보전 전략 수립 을 위한 핵심 기초 자료로 활용될 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 및 주제어 Ⅳ
• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Materials and Methods 5
• 2.1 Sample collection and extraction 5
• 2.2 cDNA library construction and Illumina HiSeq 4000 sequencing 5
• 2.3 Raw data processing & De novo assembly 6
• 2.4 Quality assessment of sequence data 7
• 2.5 Functional annotation of unigenes 7
• 2.6 Repeat annotation and Simple Sequence Repeat (SSR) identification 7
• Ⅲ. Results 9
• 3.1. Sequencing analysis & De novo assembly 9
• 3.2 Functional annotation using BLAST against public databases 14
• 3.3. Functional annotation of unigene 18
• 3.4 Protein domain identification using InterProScan 28
• 3.5 Repeat annotation and Simple Sequence Repeats (SSR) identification 30
• 3.6 Comparative analysis of unigenes between Korean and Japanese populations 35
• Ⅳ. Discussion 40
• Reference 42
• ABSTRACT 51