Microsatellite 마커를 이용한 자작나무 8개 채종임분의 유전변이

조아르나 ( Aruna Jo ),김회진 ( Hoi Jin Kim ),정지희 ( Ji Hee Jeong ),김용율 ( Yong Yul Kim ) 한국임학회 2014 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2014 No.-

본 연구에서는 자작나무 종자공급원의 효율적인 관리를 위하여 8개 채종임분을 대상으로 5개 microsatellite 표지에 근거한 유전다양성과 구조를 조사하였다. 그 결과, 유전자좌당 평균 대립유전자수(Na)는 집단별로 최소 5.6개(금봉)에서 7개(율리)까지 관찰되었고 평균 6.2개 였다. 이형접합도의 관찰치(Ho)와 기대치(He)는 송천 집단이 각각 0.438, 0.590으로 가장 낮았고, 임계 집단이 각각 0.642, 0.654로 가장 높았으며, 8개 집단의 평균은 각각 0.513, 0.621이었다. 고정계수(F)는 임계 집단이 0.031로 가장 낮았고, 나머지 집단은 0.111에서 0.223 사이의 값을 보여, 대부분의 집단에서 근친교배의 영향을 받은 것으로 추정되었다. 자작나무는 풍매에 의한 타식을 위주로 하는 종임에도 불구하고 현재 채종임분의 유전다양성은 다른 자작나무류 천연임분에 비해 낮았고, 고정계수는 0.165로 상당히 높은 편이었다. 우리나라의 자작나무 채종임분은 모두 조림지로써 이러한 유전적 특성은 조성 당시 종자공급원의 영향을 크게 받은 것으로 추정된다. 앞으로 건강한 종자공급원의 유지 관리를 위해서는 추가적인 연구를 통해 새로운 유전자원의 도입, 유전간벌 등의 구체적인 전략 마련이 필요하다고 사료된다. In this study, genetic diversity and structure of 8 seed production stands of Betula platyphylla var. japonica were analyzed using 5 microsatellite loci. Average number of alleles per locus(Na) was varied from 5.6 to 7 with an average of 6.2. The observed(Ho) and expected heterozygosity(He) was ranged from 0.438 and 0.590 to 0.642 and 0.654 with average of 0.513 and 0.621, respectively. Fixation index showed the lowest value 0.031 in Imgye population, and the rest of the populations showed the values ranging between 0.111 to 0.223 with an average of 0.165. Therefore it was considered that the most of populations have influenced by inbreeding. As a result, relatively low level of genetic diversity and high level of inbreeding coefficient were detected in seed stands of Betula platyphylla var. japonica, considering the species have wind-pollinated outcrossing mating system. Because of all the seed stands investigated in this study were artificially planted, its genetic characteristics must be subject to seed sources at that time. To maintain and manage a healthy seed stands as a seed sources, it is necessary to make a specific strategy to introduce new genetic resources to supplement of genetic diversity through further studies.

편백 유전분석용 Microsatellite DNA 표지 개발

정지희 ( Ji Hee Jeong ),조아르나 ( Aruna Jo ),김회진 ( Hoi Jin Kim ),김지현 ( Ji Hyeon Kim ),김호방 ( Ho Bang Kim ),김용율 ( Yong Yul Kim ) 한국임학회 2014 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2014 No.-

편백( Chamaecyparis obtusa)은 일본 원산의 상록교목으로 우리나라의 남부지역에 널리 식재되고 있으며, 최근 편백림이 치유의 숲으로 각광받고 있어 그 수요가 늘고 있다. 본 연구에서는 편백 연구 및 육종에 활용될 microsatellite DNA표지를 개발하였다. 편백 엽시료에서 DNA를 분리하고, Glenn과 Schable(2005)의 방법에 따라 microsatellite enrichment 라이브러리를 작성하였다. 작성된 라이브러리로부터 microsatellite repeat을 가지는 96개 contig 서열(Genebank Acc. No. KF689689-KF689784)을 확보하고 이로부터 총 40개의 primer를 디자인 하였다. 디자인된 primer를 대상으로 편백 20개체의 DNA를 이용하여 재현성 및 다형성 검정 실험을 수행하였고, 그 결과 최종 10개의 primer를 선발하였다. 본 연구에서 개발된 microsatellite 유전자좌는 앞으로 편백의 교배양식, 집단유전 연구 등에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다. Chamaecyparis obtusa, native to Japan, is an evergreen coniferous species and it was intensively planted in southern part of Korea. These days demand for the species is increasing due to the forest of Chamaecyparis obtusa has spotlighted as a healing forest. In this study, microsatellites were isolated and characterized for genetic analysis. DNA was isolated and microsatellite were isolated using the enrichment method described in Glenn and Schable(2005). 96 contig sequence(Genebank Acc. No. KF689689-KF689784) were obtained, and 40 primer pairs were designed from them. Finally, ten primer pairs successfully amplified unambiguous and polymorphic single locus among 20 individuals of C. obtusa. Microsatellite loci developed in this study will be useful in studies of breeding, mating system and population genetics.

STS-RFLP법을 이용한 국내지역 재배녹차의 비교분석

Kiu-Hyung Cho(조규형),Aruna Jo(조아르나),Tomohiko Tsuge,Jong Cheol Kim(김종철),Rumi Kim(김루미),Ho-Sung Yoon(윤호성),Gyung-Tae Kim(김경태) 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.9

최근 웰빙 열풍으로 나날이 녹차에 대한 관심과 소비가 증가하고, 생산 재배되고 있는 산지에 대한 브랜드화가 진행되고 있다. 하지만 지역에서 재배되고 있는 녹차품종의 구별 및 차이에 대해서는 아직 많은 연구가 되어 있지 않고 있다. 이 연구에서 국내 대표 녹차산지인 하동지역과 보성지역에서 채집한 녹차와 중국과 일본의 대표적 녹차품종을 가지고 STS-RFLP분석을 수행하였다. 페닐프로파노이드 생합성 경로에 관여하는 페닐알라닌 암모니아 리아제와 찰콘 합성효소 그리고 디하이드로플라보놀 4-리덕타아제 유전자의 암호영역과 비암호영역을 사용하여 이들 품종들을 구별할 수 있는 연구에 성공하였다. 이 논문에서는 녹차품종 구별에 사용 가능한 STS-RFLP법과 프라이머를 나타내었고, 하동지역과 보성지역의 녹차품종을 CHS 유전자의 CAPS 마커만으로 구별할 수 있는 방법을 찾아내어, 국내 지역간 품종의 구분 및 검증에 사용할 수 있다는 사실을 제시하였다. Consumption of green tea has increased along with increasing concern regarding healthier lifestyles, and many brands of green tea are sold with a label indicating the region of Korea in which the tea was produced. However, there is little information on identifying the difference between the green tea cultivars according to the region they were grown. Here, 9 green tea cultivars collected from Hadong region, Bosung region, China and Japan were subjected to the STS-RFLP analysis. Using the coding and noncoding DNA regions of genes related to the phenylpropanoid pathway, such as phenylalanine ammonia-lyase, chalcone synthase and dihydroflavonol 4-reductase, we have identified the differences between green tea cultivars according to the region they were grown in. In this study, we showed a STS-RFLP method of green tea analysis which easily distinguished different kinds of tea using the primers as described. In addition, we identified that the green tea cultivars from Hadong and Bosung displayed a different profile when PAL intron was digested with Dde I, suggesting that a rapid authentication system for green tea cultivars grown in different regions in Korea is available.

굴참나무 6개 채종임분의 유전변이

정지희 ( Ji Hee Jeong ),김회진 ( Hoi Jin Kim ),조아르나 ( Aruna Jo ),김용율 ( Yong Yul Kim ) 한국임학회 2014 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2014 No.-

굴참나무는 우리나라 주요 조림수종 중 하나로 조림용 종자의 대부분이 채종임분에서 생산된다. 본 연구에서는 채종임분의 효율적 관리를 위하여 6개 채종임분을 대상으로 개체수 및 생장 현황을 조사하고, 6개 Microsatellite DNA 표지를 이용하여 유전적 변이 특성을 분석하였다. 채종임분의 채종목개체수는 면적이 가장 넓은 경남 유평리 집단이 6,738개체로 가장 많았고, 충남 행정리 집단이 250개체로 가장 적었다. 평균 흉고 직경은 집단에 따라 18.8cm(경남 유평리)에서 27cm(충북 사은리) 범위에서 나타났고 6개 집단의 평균은 22.1cm 였다. 6개 Microsatellite 표지를 이용하여 분석된 유전다양성은 대립유전자 수(Na)가 집단에 따라 최소 3.3개(운암리)에서 최대 5.7개(유평리) 관찰되었고, 이형접합도 기대치는 0.497(사은리)에서 0.666(성주리) 사이의 값을 보였다. 전체적으로 면적이 넓고 개체수가 많은 유평리와 성주리 집단에서 유전다양성이 풍부했고, 면적이 좁고 개체수가 적은 운암리, 사은리, 행정리집단의 유전다양성이 낮은 편이었다. 굴참나무 6개 채종임분의 평균 유전다양성은 대립유전자수(Na)평균 4.6개, 이형접합도 관찰치(Ho) 0.642, 이형접합도 기대치(He) 0.571로, 중국의 굴참나무 5개 집단에서 조사된 평균 대립유전자수 8.4, 이형접합도 기대치 0.806 보다 낮은 수치였다(Xu et al., 2004). F-통계량 분석 결과 집단간 분화 정도를 나타내는 FST 값이 0.073으로 전체 유전변이의 약 7.3%가 집단간 분화에 의한 것으로 해석되었다. 이는 중국 굴참나무에서 조사된 0.046보다 다소 높은 편이었다. Quercus variabilis is one of the major afforestation/reforestation oak species in Korea. Most of seeds for the forestation have produced in designated seed stands. In this study, population size, growth status and genetic variation in 6 seed stands of Q. variabilis were investigated for effective management of the seed stands. Number of individuals in each seed stands were ranged from 250(Hangjeong-ri) to 6,738(Yupyeong-ri), and mean DBH were varied between 18.8cm(Yupyeong-ri) to 27cm(Saeun-ri) with an average of 22.1cm across 6 populations. Number of alleles per locus(Na) were ranged from 3.3(Wunam-ri) to 5.7(Yupyeong-ri) and expected heterozygosity(He) were 0.496(Saeun-ri) to 0.666(Seongju-ri) based on 6 microsatellite loci. It showed a tendency that larger populations(Yupyeong-ri and Seongju-ri) have more genetic diversity and smaller populations(Saeun-ri and Wunam-ri) have less variation. Genetic diversity investigated in 6 seed stands of Q. variabilis(Na=4.6, Ho=0.642, He=0.571) was considered as relatively low level than five populations of Q. variabilis in China(Na=8.4, He=0.806; Xu et al., 2004). The FST value was 0.073, which means 7.3 percent of total genetic diversity is due to genetic differences among 6 populations. It was quite higher level than the five populations of Q. variabilis in China( FST=0.046; Xu et al., 2004).

Microsatellite 표지자를 이용한 고로쇠나무 10개 집단의 유전변이

김회진 ( Hoi Jin Kim ),정지희 ( Ji Hee Jeong ),조아르나 ( Aruna Jo ),김용율 ( Yong Yul Kim ) 한국임학회 2014 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2014 No.-

고로쇠나무는 유망조림수종 중 하나로 조림을 위한 종자는 대부분 채종임분에서 생산된다. 본 연구에서는 종자공급원의 효율적 관리를 위하여 3개 채종임분을 포함한 고로쇠나무 10개 집단의 유전다양성과 구조를 분석하였다. 8개 microsatellite 표지를 이용하여 확인된 유전자좌당 평균 대립유전자수(Na)는 8.2개 였다. 고로쇠나무의 이형접합도 기대치(He)는 평균 0.684로 관찰치 0.628에 비해 다소높은 수준이었다. 집단간 분화 정도를 나타내는 FST 값은 0.084로 전체 유전변이의 약 8.4%가 집단분화에 기인하는 것으로 나타났다. 위도와 유전다양성간의 상관을 분석한 결과, 이형접합도는 상관이 인정되지 않았지만 대립유전자 다양성은 유의한 상관을 보여(R=0.813, p=0.002), 북쪽에서 남으로 올수록 다양성이 낮아지는 경향을 보였다. 고정계수(F)는 집단에 따라 -0.027에서 0.155 범위의 값을 보였으며 평균은 0.082로 이형접합체가 기대치에 비해 약 8.2% 부족하여 전체적으로 근친교배의 영향을 다소 받고 있는 것으로 추정되었다. 특히, 채종임분 3개 집단의 고정계수가 상대적으로 높아(F, 0.095~0.155) 근친교배의 영향이 큰 편이었다. 반면, 유전다양성(He, 0.712~0.736)은 다른 임분에 비해 상대적으로 풍부한 것으로 나타났다. 즉, 본 연구에서 조사된 고로쇠나무 채종임분 3개 집단은 유전다양성은 풍부한 편이었지만 근친교배의 영향은 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 따라서, 유전적으로 우수한 종자 생산을 위해서는 적절한 유전간벌 등 구체적인 채종임분 관리전략 마련이 필요하다고 판단된다. Most of the seeds for forestation of A. pictum subsp. mono, one of promising forestation species, have produced from designated seed production stands. In this study, genetic diversity and structure of 10 populations of A. pictum subsp. mono including 3 seed stands were analyzed for effective management of seed sources. Average number of alleles per locus was 8.2 based on 8 microsatellite loci. Observed(Ho) and expected heterozygosity(He) were 0.628 and 0.684, respectively. The FST value was 0.084, which means 8.4% of total genetic variation is due to genetic differentiation among 10 populations. Allele diversity was significantly correlated with latitude (R=0.813, p=0.002) that means population in northern part of Korea have more genetic diversity than those of southern area. However, observed and expected heterozygosity showed no significant correlation with latitude. The fixation index were ranged from -0.027 to 0.155 with an average of 0.082. Especially, three seed stands of the populations detected relatively high level of inbreeding(F, 0.095~0.155). However the genetic diversities(He, 0.712~0.736) in 3 seed stands were relatively higher than the other populations. In conclusion, three seed stands of A. pictum subsp. mono have relatively abundant genetic diversity but have more influenced by inbreeding. Therefore it needs to prepare a specific management strategy for the seed stands to prevent genetic erosion in seeds produced.