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엽록체 IGS 구간 염기서열 분석에 따른 국내 자생 목련속 종판별
변지희 ( Jihui Byeon ),이인규 ( Ingyu Lee ),황교정 ( Kyojung Hwang ),김대영 ( Dae-young Kim ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
국내 자생하는 목련속 산림유전자원은 목련(M. kobus DC.)과 함박꽃나무(산목련; M. sieboldii K. Koch)두 종으로 나고야의정서 발효됨에 따라 이들과 같은 국내 고유자원의 보호와 유전정보 확보가 매우 중요하다. 이에 본 연구는 국내 자생 목련과 함박꽃나무로부터 엽록체 DNA 염기서열을 다수 확보하고 이 중종판별 마커 전환 가능성이 있는 IGS 구간을 선발하기 위해 수행되었다. 염기서열 정보는 증폭 및 정제된PCR 산물로부터 ABI 3730xl DNA analyzer (Applied Biosystems)를 이용한 Sanger sequencing으로 수집하였고, 확보된 염기서열은 BioEdit 7.2.5 software의 ClustalW multiple alignment를 이용하여 정렬한 뒤종간 SNP 차이와 InDel 유무를 확인하였다. 이들 SNP와 InDel 마커 중 제한효소 인식부위가 존재하는지 여부를 검토하였고, 총 네 개의 cpDNA IGS 구간들 중 psbK-psbI intergenic spacer의 nt 176 (C↔A Tv; transversion) site SNP를 포함하는 부분에서 Bsh1236I (5’-CG^CG-3’) 인식부위가 확인되었다. 이에 psbK-psbI 증폭산물에 해당 제한효소를 처리한 결과, 목련에서는 283 bp, 175 bp 위치에서 단편들이 관찰된 반면 Bsh1236I 인식부위가 존재하지 않았던 함박꽃나무 개체들에서는 458 bp 크기의 단일 증폭산물이 확인되었다. 본 연구에서 확보된 유전정보들은 국내 고유종인 목련과 함박꽃나무 유전정보 DB 구축에 유용한 정보가 될 수 있으며 관련 연구 기술은 국내 식물 종 및 유전자 다양성 연구에 적극 활용될 수 있을 것이다.
변지희 ( Jihui Byeon ),이인규 ( Ingyu Lee ),양지욱 ( Jiwook Yang ),김대영 ( Dae-young Kim ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
쑥속(Artemisia)은 국화과(Asteraceae; Compsitae) 다년생 초본으로 국내 약 40종이 자생하고 있으며 대부분 잎 또는 전초를 건조하여 차(茶)로 음용하거나 한약재로 사용한다. 일반적으로 쑥(애엽)은 따뜻한 성질을 가지지만 약용으로 주로 사용되는 개똥쑥, 더위지기(한인진), 사철쑥(인진쑥, 인진호)의 경우에는 반대로 차가운 성질을 나타내므로 이들을 식·약용으로 사용할 경우 종을 명확하게 구분할 필요가 있다. 본 연구는 DNA 바코딩 기술을 활용하여 여러 쑥속 자원들 중 더위지기와 사철쑥의 종판별을 위한 CAPS (PCR-RFLP) 마커를 개발하기 위해 수행되었다. 엽록체 IGS 중 atpF-atpH 및 psbK-psbIintergenic spacer 구간을 대상으로 BioEdit 7.2.5 software를 이용하여 염기서열 차이를 분석함으로써 종간 SNP와 InDel 마커를 확보한 뒤 CAPS 전환 가능성을 검토하였다. 이 후 서열 특이적 프라이머 쌍(Artm-FH 및 Artm-KI)을 제작한 뒤 증폭한 PCR 산물에 각각에 상응하는 제한효소를 처리하였다. Artm-FH로 증폭된 PCR 산물에 XapI (5‘-R^AATTY-3’)을 처리한 결과, 사철쑥에서 411 bp와 69 bp크기의 두 개 단편이 관찰되었고 XapI 인식부위가 존재하지 않는 더위지기의 경우 480 bp 위치에서 단일 증폭산물이 검출되었다. Artm-KI로 증폭된 PCR 산물에 Eco57I (5’-CTGAAGN16^-3’/3’-GACTTCN14^-5’)를 처리한 결과, 사철쑥에서 317 bp, 240 bp 및 77 bp 크기의 세 개 절단 산물이 확인됨에 따라 이형접합으로 간주되었고 이는 기 수행된 핵 리보솜 ITS2 서열 분석결과에서도 입증되었다. 본 연구결과를 시중에 유통되고 있는 쑥 유래 제품에 적용한다면 원료에 대한 안전성이 확보될 수 있을 뿐만 아니라 해당 연구 기술은 다양한 목적의 종판별 연구에 유용할 것으로 판단된다.
< 전시-P-91 > 산국속 (Dendranthema) 종 판별을 위한 SNP 기반 CAPS 마커 개발
변지희 ( Jihui Byeon ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.1
산국속 (Dendranthema)은 국화과 (Compositae) 다년생 초본으로 국내 약 13여종이 자생하고 있으며 이중 감국 (D. indicum (L.) Des Moul.) 및 산국 (D. boreale (Makino) Ling ex Kitam.)은 주로 차(茶)로 음용되거나 한약재로 사용된다. 이용부위인 줄기와 꽃은 시중에 건조되어 가공 유통되므로 원형이 보존되지 않아 기원 종의 구분이 어렵다. 따라서 본 연구는 최근 생물의 종판별 연구에 많이 사용되는 DNA barcoding 기술을 적용하여 염기서열 분석을 통해 종간 유전적 차이를 확인하고 이를 바탕으로 SNP 및 InDel marker를 확보하고자 하며, 해당 SNP 정보를 토대로 restriction enzyme recognition site 존재 여부를 확인하고 specific primer를 제작·적용함으로써 두 종을 동시에 판별하기 위한 co-dominant CAPS marker를 개발하기 위해 수행되었다. 염기서열 분석은 core DNA barcode 중 chloroplast에 존재하는 maturase K gene을 대상으로 BioEdit 및 MEGA-X 프로그램을 사용하여 실시하였고 restriction enzyme recognition site는 SNP2CAPS 프로그램을 이용하여 탐색하였으며, specific primers는 Primer3Plus software를 사용하여 제작하였다. MatK 유전자 PCR 분석 결과 약 0.9 kb의 fragment가 확인되었고 809 bp로 정렬된 염기서열에서 2개의 SNP를 확보하였다. 이 중 399 nt에서 HinfI recognition site (G^ANTC)가 확인되었고 이를 529 bp로 제작한 specific primer로 증폭된 PCR 산물에 적용한 결과, HinfI recognition site가 존재하는 산국에서 306 bp와 223 bp 두 개의 fragments가 확인되었다. 해당 CAPS marker는 감국과 산국을 원료로 하는 다양한 제품의 기원 종판별에 적용 가능하며 본 연구에서 활용된 기술은 식물뿐만 아니라 다양한 생물 종 판별 연구에 유용할 것으로 판단된다.
cpDNA-matK 및 rbcL 염기서열 분석에 의한 국화과 식물의 유전적 차이
Woomin Seong,Jeonghun Kim,Jihui Byeon 한국약용작물학회 2016 한국약용작물학술대회 발표집 Vol.2016 No.10
Background : Compositae is one of the largest plant families which has high probability of diversity and mutation. Though the various researches about the Compositae are ongoing, it is incomplete and need to be conducted the molecular genetic researches to back up the previous studies. This research was performed to identify the genetic divergence of Compositae plants based on the DNA barcoding for cpDNA-matK and rbcL regions. Methods and Results : For this studies, the genetic sequence analysis (SNP/InDel) and phylogenetic analysis were conducted by using Neighbor-Joining algorithm as targeting the nineteen specimens from 7 species which received a IT number along with NCBI Genbank database (http://ncbi.nlm.nih.gov) sequences. The result of matK sequence analysis, 68 SNP and 2 InDel regions (at nt 527-538bp and 695-706bp positions) were confirmed. Also 10 SNPs were found in rbcL region. The genetic divergence showed 0.000-0.059% in matK regions, and the mean was 0.024%. The highest distance were observed between Ligualria fischeri and the group composed with Aster tataricus and Solidago virgauria (2 and 3). The sequence divergence for rbcL regions showed 0.000-0.018%, and the mean was 0.005%. The highest sequence distance in rbcL region were observed between L. fischeri group and S. virgauria (HE574593). In result of phylogenetic analysis in matK region, the most species formed independent clade. A. tataricus in Aster genus and two samples of S. virguaria in Solidago genus were formed one same clade. S. virguaria(1) and A. spathulifolius(2) has been separated into independently for the plants belonging to same genus, respectively. A. spathulifolius showed differences with NCBI data. The rbcL formed one same clade except L. fischeri and Synurus deltoides. Conclusion : This study indicates that matK is more valuable than rbcL for the distinction among the species of Compositae. This results are expected to be used for the establishment of the classification system of Compositae as well as for the studies in the development of an authentication marker.
양지욱 ( Jiwook Yang ),최한솔 ( Hansol Choi ),변지희 ( Jihui Byeon ),황교정 ( Kyojung Hwang ),김대영 ( Dae-young Kim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1
본 연구는 셀룰로오스, 키토산, 실크 피브로인을 혼합하여 복합필름으로 제조하고 혼합비에 따른 특성을 검토하였다. 60% LiBr 수용액을 용제로 사용하여 세 고분자들을 다양한 혼합비에 따라 혼합하여 용해를 실시하고, 재생 및 수세와 건조과정을 거쳐 복합필름으로 제조하였으며 물리·화학적 특성을 분석하여 LiBr 수용액의 블렌딩 용제로서의 활용 가능성과 복합필름재의 이용성을 확인하고자 하였다. 셀룰로오스, 키토산, 실크 피브로인 세 고분자들은 LiBr 수용액에 의해 용해 및 재생 과정에서 결정구조가 변화되었고, 특히 실크 피브로인의 경우 silk II 구조가 형성되지 않았으며, 용해·재생 과정에서 세 고분자 간의 수소결합이 형성된 것을 확인하였다. 복합필름의 인장강도는 세 고분자들 간의 물리적 엉킴과 고분자 계면 간의 수소결합에 의해 일정 혼합비까지 증가하였고 신장률은 키토산 함량 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다.