Genetic Diversity and Population Structure of Pseudobagrus fulvidraco in the Nakdong River

허만규,최주수,허윤성,이복규,Huh, Man-Kyu,Choi, Joo-Soo,Heo, Youn-Seong,Lee, Bok-Kyu Korean Society of Life Science 2007 생명과학회지 Vol.17 No.7

전분 젤 전기영동을 사용하여 한국내 분포하는 동자개 여섯 집단에서 유전적 다양성과 집단구조를 평가하였다. 14개 대립유전자좌위에서 9좌위가 다형현상을 나타내었다(64.3%). 종수준과 집단수준에서 유전적 다양성은 각각 0.286과 0.277이였다. Wright의 고정지수에서 Hardy-Weinberg 평형에 비해 전반적인 이형접합체 결핍이 나타났다. 이 결핍은 집단내 유효한 개체수의 부족을 시사한다. 집단간 유전적 분화 정도는 0.064로 대부분의 유전적 변이(93.6%)가 집단내에 있음을 의미한다. 간접적으로 평가된 집단간 이주하는 개체수는 3.67로 나타났다. 제한된 유전자 유동과 유효집단의 감소는 유전적 부동을 유발하고, 주기적인 포획으로 인한 개체수의 감소는 유전자 상실로 이어지고 있다. 대부분의 집단이 겨울철 가뭄과 여름철 홍수로 심한 병목을 겪고 있었다. Enzyme electrophoresis was used to estimate genetic diversity and population genetic structure of Pseudobagrus fulvidraco in Korea. Nine of the 14 loci (64.3%) showed detectable polymorphism. Genetic diversity at the population and species levels were 0.286 and 0.277, respectively. Analysis of fixation indices, calculated for all polymorphic loci in each population, showed a substantial deficit of hetero-zygotes relative to Hardy-Weinberg expectations. This deficit is expected that it is due to a limited effective number of individuals per population. The average $G_{ST}$ for polymorphic loci was 0.064, indicating that most (93.6%) of the genetic diversity occurred within populations. The indirect estimate of gene flow based on mean $G_{ST}$ was 3.67. Given limited gene flow is expected to diverge genetically due to drift and reduced populations. Most populations in our study experience annual, severe demo-graphic bottlenecks due to drought and floods.

시루봉의 산불 이후 식생회복

허만규,최주수,정영기,허홍욱,문성기,Huh Man Kyu,Choi Joo Soo,Jeong Yong Kee,Huh Hong Wook,Moon Sung Gi 한국생명과학회 2005 생명과학회지 Vol.15 No.1

The recovery of vegetation in the burned area after forest fire was investigated in Mt. Sirubng, Jinju city, from 1994 to 2000. The floristic composition of a burned area was 37 kinds in 2000. The life from spectra of six sites showed H-D1-R5-e type. This type is similar to the life form which has been usually showed in most of burned areas. Total diversity index of six burned sites showed 2.135 (1996), 3.784 (1998), and 2.948 (2000). whereas, total diversity index of six unburned sites was 2.642 (1996), 2.516 (1998), and 2.723 (2000). Evenness index of six sites showed 1.816 (1996), 2.641 (1998), and 1.925 (2000). The dominant index of burned and unburned areas were 0.012 and 0.250 (1996), 0.031 and 0.261 (1998, and 0.110 and 0.275 (2000), respectively. The degree of succession in the unburned area gradually increased and the burned area was recovered to be similar to the unburned area after three years. 경상남도 진주시 수곡면 시루봉에서 산불이 난 1994년부터 2000년까지 식생회복에 따른 종조성을 조사하였다. 소나무를 비롯한 목본과 풍산포 종자를 가진 초본류는 산불 이후 3년 이내에 왕성한 성장을 보였다. 산화지의 생활형 조성은 H-Dl-R5-e로 다른 산화지와 크게 다를 바 없었다. 산화지 6지점의 평균 종다양도지수는 2.135(1996년), 2.784(1998년), 2.948(2000년)이였다. 6지점의 균등성지수는 1.816(1996년), 2.641(1998년), 1.925(2000년)였다. 천이 분석에서 식생의 회복과 더불어 종수는 증가하여 산화 3년 후에는 주변지역과 거의 유사하거나 약간 높은 지점도 나타났다. 우점도지수 등의 결과에서 추정되는 바는 산불 후 수목의 식재시 산불 후 3년 이전에 실시하는 것이 적합할 것으로 사료된다

Genetic Relationships between Gardenia jasminoides var. radicans and G. jasminoides for. grandiflora Using ISSR Markers

허만규,Huh, Man-Kyu Korean Society of Life Science 2007 생명과학회지 Vol.17 No.1

꽃치자(Gardenia jasminoides var. radicans)와 열매치자(C. jasminoides for. grandiflora)는 Gardenia속으로는 우리나라에 두 분류군밖에 없으며 열매치자는 약용, 식용, 꽃치자는 방향제로 쓰인다. 그런데 꽃이 지고 나면 형태적으로 구분이 거의 되지 않는다 ISSR분석으로 이들 종의 유전적 다양도와 집단구조를 실시하였다. 88개의 DNA 분절에서 한 분류군에만 나타나는 특이밴드가 탐지되었다. 한국의 세 야생 집단은 분리되어 있고 패치 분포를 보이지만 재배종에 비해 높은 유전적 다양성을 유지하친 있었다. 열매치자가 꽃치자보다 유전적 다양성이 높았으며 ISSR 마커로 이들 분류군이 잘 분리되었다. 또한 야생 집단이 재배 집단보다 다양성이 약간 높으나 유의성은 없었다. 이는 재배화과정에서 유전적 다양성의 일부 상실이 있었으나 인위적인 채취와 식재로 야생 집단과 재배 집단의 유전적 교류가 존재하였음을 시사한다. Inter simple sequence repeat (ISSR) markers were performed in order to analyse the genetic relation-ships of both taxa of Gardenia jasminoides var. radicans and G. jasminoides for. grandifora. Over the 88 fragments, only one locus (ISSR-11-05) was specific to G. jasminoides var. radicans and only one (ISSR-09-05) G. jasminoides for. grandiflora. Although G. jasminoides var. radicans showed low levels of alleles and Shannon's information index than G. jasminoides for. Grandiflora, however, there was not significant differences (p > 0.05). For both taxa the mean genetic diversity of natural populations was higher than that of cultivation populations. It was suggested that domestication processes via artificial selection do not have eroded the high levels of genetic diversity. ISSR markers were more effective in classifying natural populations of wild G. jasminoides in East Asia as well as cultivated G. jasminoides. The information about the phylogenetic relationship of G. jasminoides var. radicans and its closely related species is very valuable of the systematics of genus Gardenia, the origin of cultivated G. jasminoides, and future G. jasminoides breeding.

침수지에서 식물 생태 천이와 군집변화

허만규,최주수,문성기,Huh, Man-Kyu,Choi, Joo-Soo,Moon, Sung-Gi 한국생명과학회 2006 생명과학회지 Vol.16 No.7

Community structure varies not only in space but also in time. We stand in one position which located at Sinhung-ri, Sacheon-ci and observe the flora of area as time passes. This area begins after disturbance on sites where organisms are already present like secondary succession. In 2001, there are invaded by Trapa japonica, Salvinia natans, and Potamogon cristatus. Four or five years later, this abandoned areas support of clover, pine, and oak, resulting in a shifting pattern of species dominance and diversity through time. Patterns of community structure such as species composition and ecological diversity have shown through seasons and five years, that is the topic of this study. The values of turnover (TO) were changes through time intervals at three regions. The gradual and seemingly directional change in the structure of the community through time from aquatic like to field. Thus, we can observe the process of secondary succession at Sinhung-ri in the very short time.

Genetic Variation of Alien Invasive Red Clover (Trifolium pratense) in Korea

허만규,정경태,정영기,Huh Man Kyu,Chung Kyung-Tae,Jeong Yong-Kee Korean Society of Life Science 2005 생명과학회지 Vol.15 No.2

붉은토끼풀(Trifolium pratense)은 전세계적으로 분포하는 근연성 초본종이다. 붉은토끼풀은 유럽 또는 북미에서 약 60년전 한국으로 도입되었다. 전분 젤 전기영동을 사용하여 한국내 분포하는 붉은토끼풀의 유전적 변이와 집단구조를 분석하기 위해 사용되었다. 붉은토끼풀에서 높은 유전적 다양성이 발견되었다. 19개 대립유전좌좌위중 10개$(52.6\%)$는 다형현상을 나타내었다. 유전적 다양성은 0.220이었다. 유성생식, 높은 다산성, 집단형성화 과정이 높은 유전적 다양성을 유지하는데 기여하는 것으로 제시하였다. 한국의 붉은토끼풀의 다양도(0.220)는 북미의 붉은토끼풀 다양도(0.285)보다 낮았다. 이는 북미의 일부 집단에서 유입되었거나 창시자효과 때문일 것으로 사료된다. 간접적 평가를 통한 세대당 이주하는 수는 4.20이였고, 유전자 유동은 한국집단에서 높게 유지되고 있음을 시사한다. Trifolium pratense (red clover, Fabaceae) is a short-lived herbaceous species and the species is introduced from Europe or North America to Korea approximately 60 years ago. Allozyme variability was examined in populations representing this species. A high level of genetic variation was found in T. pratense populations. Ten of 19 loci $(52.6\%)$ showed detectable polymorphism. Genetic diversity was 0.220. The sexual reproduction, high fecundity, and colonization process are proposed as possible factors contributing to high genetic diversity. Genetic diversity (0.220) was lower than that (0.285) of North American red clover, T. pratense. Korean populations of red clover may be founded by a small sample of larger or moderate populations. An indirect estimate of the number of migrants per generation (Nm = 4.20) indicated that gene flow was extensive among Korean populations of this species.

배양육이란 무엇인가?

허만규,Huh, Man Kyu 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.6

2050년에는 증가하는 인구의 수요를 충족시키기 위해 70%의 식량이 더 필요할 것이다. 해결책 중에서는 배양육이나 청정육이 소비자를 위한 지속 가능한 대안으로 제시되고 있다. 과학자들은 줄기세포와 조직 공학 분야에서 축적된 지식과 도구를 세포 기반 고기의 개발에 활용하기 시작했다. 배양육은 몇 개의 세포로 가축 근육의 복잡한 구조를 재현하는 것이다. 세포는 배양 배지에서 배양된 후에 분열되기 시작할 것이며, 이것은 영양소와 호르몬 그리고 성장 요인을 제공한 것이다. 배양육은 도살되지 않는 것을 목표로 하기 때문에 이러한 종류의 배양에 대한 첫 번째 문제는 혈청이다. 그래서 죽은 송아지의 피로 만든 매개체를 사용하는 것은 모순이다. 그 혈청은 고가인데 배양육 생산 비용의 상당 부분을 차지한다. 배양육의 안전과 관련된 긍정적인 측면은 밀폐된 공간에서 사육되고, 비인도적 도살되는 동물로부터 생산되지 않아 발병 위험이 없어지고 예방접종, 윤리적 이슈가 필요없다는 점이다. 배양육의 생산은 환경 친화적인 것으로 제시되는데, 이는 기존의 육류 생산에 비해 온실가스를 덜 생산하고 물을 덜 소비하며 땅을 덜 사용하게 되어 있기 때문이다. 이 진전이 기존의 육류 및 육류 대체물과 비교하여 인공 육류가 경쟁력을 갖기에 충분한지 지켜볼 일이다. By 2050, 70% more food will be needed to fulfill the demands of a growing population. Among the solutions, cultured meat or clean meat is presented as a sustainable alternative for consumers. Scientists have begun to leverage knowledge and tools accumulated in the fields of stem cell and tissue engineering in efforts aimed at the development of cell-based meat. Cultured meat has to recreate the complex structure of livestock muscles with a few cells. Cells start to divide after they are cultured in a culture medium, which provides nutrients, hormones, and growth factors. An initial problem with this type of culture is the serum used, as in vitro meat aims to be slaughter free. Thus, it is contradictory to use a medium made from the blood of dead calves. The serum is expensive and affects to a large extent the production cost of the meat. A positive aspect related to the safety of cultured meat is that it is not produced from animals raised in confined spaces and slaughtered in inhumane conditions. Thus, the risk of an outbreak is eliminated, and there is no need for vaccinations and animal welfare issues. The production of cultured meat is presented as environmentally friendly, as it is supposed to produce less greenhouse gas, consume less water, and use less land in comparison to conventional meat production.

RAPD마커를 이용한 가시오갈피의 기원판별 및 유전적 다양성

허만규,최영현,최병태,김경철,Huh Man Kyu,Choi Yung Hyun,Choi Byung Tae,Kim Gyeong Cheol 대한동의생리학회 2005 동의생리병리학회지 Vol.19 No.3

Acanthopanx senticosus (Araliaceae) is a long-lived woody species primarily distributed throughout East Asia. This species is regarded as medically and ecologically important woody plants in Korea. To identify the variation of the RAPD patterns between domestic and foreign A. senticosus species, 22 random primers were applied to Korean A. senticosus and A. senticosus for. inermis, Chinese and Russian A. senticosus. Six primers of them could be used to discriminate the origins and 58 polymorphisms among 92 scored DNA fragments. Six bands are specific for Korean A. senticosus and A. senticosus for. inermis. Especially, three primers, OPD04, OPD11 and OPE10, were useful to differentiate between domestic and foreign Acanthopanax species. RAPD analysis was a useful method to discriminate among A. senticosus populations or accessions and Korean accessions are distinct genetically.

한국내 조릿대의 교배계에 대한 유전학적 연구

허만규,노광수,Huh Man Kyu,Roh Kwang Soo 한국생명과학회 2005 생명과학회지 Vol.15 No.1

조릿대(S. borealis)는 다년생 초본으로 한국, 일녈, 중국의 일부에 제한적으로 분포한다. 이 종은 자가 및 타가수분에 의한 혼합번식 형태를 취한다. 전분 전기영동을 이용한 12개의 대립 유전자좌위에서 종의 교배계를 조사하였다. 교배계에서 타가 및 자가 수분, 그리고 줄기의 변형으로 영양번식이 이루어지는 매우 복잡한 혼합 방식의 교배 양식은 제한된 분포, 고산식생대 등의 환경에서 생존할 수 있는 조릿대의 생존전략과도 관련이 있을 것으로 보인다 또한 일부 자생지 파괴에 대한 유효집단의 감소가 일어나 생물자원 확보를 위한 자생지 보존이 필요하다 Sasa borealis Makino is distributed in East Asia such as Korea, Fushun in China, and Japan. Especially the species is only found in the high altitude (above 600 m) at mountain of cold regions including The Korean Peninsula. The level of genetic diversity and population structure of this species was surveyed using starch gel electrophoresis at putative five enzyme loci from three natural populations in Korea. Results from twelve loci indicated that genetic diversity was low. In addition, analysis of fixation indices revealed a substantial heterozygosity deficiency in some populations and loci. The reasons for the deficit of heterozygosity may be partly considered inbreeding, small population sizes, and mating of demes. S. borealis can reproduce extensively by producing rhizomes and potentially by sexually produced seeds. Rhizomes are generally long, prostate stems rooting at the nodes.

한국내 고추나물의 하이퍼리신 유전자(HyH)의 탐색과 유럽의 서양고추나물과 비교

허만규,Huh, Man-Kyu 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.8

하이퍼리신(Hypericin, HyH)은 예로부터 성 요한의 풀(St. John's Wort)로 널리 알려져 있는 서양고추나물(Hypericum perforatum)에서 추출되는 약리성분이다. 서양고추나물은 국내에서는 자생하지 않으나 같은 속의 고추나물(H. erectum) 등이 이속에 속하며 우리나라에 자생한다 . 고추나물을 조직배양으로 RNA를 추출하고 cDNA를 합성한 후 Hyp 유전자를 추출하여 서열화한 결과, 전체 크기는 732 bp로 나타났으며 서양고추나물의 HyH-1과 거의 99.8% 서열 일치를 나타내었다. 이 서열의 152개 아미노산 역시 서양고추나물의 항산화효소와 98% 일치하였으며 자작나무와 능금속 식물에서 유발되는 알레르기 유발유전자와 약 60% 일치를 나타내었다. 본 연구 결과 우울증치료제로 사용되는 하이퍼리신 추출에 우리나라 자생종인 고추나물이 이용될 수 있을 것으로 사료된다. Hypericin (HyH) is a substance which is isolated a medicinal herb, Hypericum perforatum L., commonly known as St. John's Wort. Hypericum erectum is a long-lived herb that is distributed in Korea. Cloned HyH genes H. erectum of were conformed by sequencing. The cDNA Hyp-1 sequence has 732 bp with an open reading frame of 567. Thus coding for a protein of 152 amino acid residues. A BLAST re-search using the deduced nucleotide sequences in HyH gene produced significant alignments with the H. perforatum. Sequences in HyH gene showed significant homology with Rubus idaeus putative allergen Rub-i-1 mRNA, Protein sequence comparisons revealed significant homology between Hyp-1 and the phenolic oxidative coupling protein hyp-1 of H. perforatum (98%). Additionally, Hyp-1 showed sig-nificant homology with various other classes of allergens, including Pru-av-1 (62%) from Prunus avium and allergen Bet-vl-Sc3 from Betula pendula (60%). Thus, the result of this study may offer an important information to establish an assay system for chemicals of the herbal medicines for H. erectum as well as H. perforatum.

Comparison of Reproduction Systems of Genus Potentilla, Potentilla discolor in Korea and P. conferta in Mongol

허만규,Huh, Man-Kyu Korean Society of Life Science 2007 생명과학회지 Vol.17 No.9

한국의 솜양지꽃(Potentilla discolor) 9개 집단과 몽골의 양지꽃속 식물 종 P. conferta 두 집단을 이용하여 두 종의 생식계를 비교하였다. 분포지에서 19개 형태 형질을 조사하여 정량분석에 사용하였다. 형태 형질에서 두 종간 많은 형질에 대해 유의한 차이를 나타내었다. 주성분분석에서 마디간 길이와 뿌리의 길이와 개수 등에서 특히 유의한 차이를 나타내어 이들 두 종을 분류하는데 유의한 성분으로 판단된다. P. conferta에서 라메트의 수는 거리의 증가에 따라 현저하게 감소하나 P. discolor는 정규분포 모양의 곡선을 나타내어 $60{\sim}80$ cm에서 가장 많았다. 빛에 대한 감수성은 P. discolor가 P. conferta보다 내성을 가지나 가뭄에 대해서는 P. conferta가 P. discolor보다 더 높은 내성을 나타내었다 . 이는 사막에 근접한 건조한 지역에 적응한 형태로 판단되며 온대 지방인 우리나라에 분포하는 솜양지꽃에 비해 단위면적당 밀도가 높아 이웃간 거리가 짧아 짧은 라메트를 많이 가지며 라메트 수가 많아 영양번식이 더 많이 이루어지고 있음을 나타낸다. I investigated the reproduction system of nine natural populations of P. discolor in Korea and two Mongolian P. conferta populations. The measurements of 19 quantitative or qualitative morphological characters were taken on each of total individuals directly from their natural habitats. Multivariate principal component analyses (PCA) were conducted to detect differences among populations consid-ering several characters simultaneously of variances using the statistical analysis system. 19 morpho-logical characteristics between Korean Potentilla species and Mongolian Potentilla species showed a slight heterogeneity of variance. The length of internodes (LFL and LSI) and characteristics of root (LLR and NOR) were shown a significant difference between two species (P<0.05). The number of ra-mets in P. conferta decreased with increasing geographic distance from viviparity. However, P. discolor has most ramets at distance intervals $60{\sim}80$ cm. In light conditions, P. discolor was significantly less resilience than P. conferta. In drought conditions, although there was not shown significant difference, P. conferta was less resilience than P. discolor. The core analysis indicates that P. conferta is the more resistant species than P. discolor and usually propagates by clonal growth during several strong envi-ronmental disadvantages such as drought events.