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차세대 염기서열 분석법을 이용한 방어(Seriola quinqueradiata)의 microsatellite 마커의 개발 및 유전적 특성 분석
동춘매(Chun Mae Dong),이미난(Mi-Nan Lee),김은미(Eun-Mi Kim),박중연(Jung Youn Park),김군도(Gun-Do Kim),노재구(Jae Koo Noh) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.3
본 연구는 차세대 염기서열 분석법(NGS)을 이용하여 방어의 microsatellite 마커를 개발하고, 개발된 마커를 이용하여 방어 집단의 유전적 특성을 분석하기 위해 수행되었다. 차세대 염기서열 분석 장비인 Illumina Hiseq2500를 이용하여 총 28,873,374개의 read들을 얻어 assembly를 수행한 결과, 전체의 약 1.6%에 해당하는 466,359개의 read들이 assembly 되었으며, 이 read들의 총 길이는 7,247,216,874 bp로 확인되었다. 크기가 518 bp 이상이 되는 contig는 30.729개로 나타났으며, 이 중 microsatellite 영역을 포함하는 contig 132개(0.43%)를 1차로 선별하고, PCR 증폭 여부 및 유전자형 분석을 통해 microsatellite 후보 60개를 2차로 선별하였다. 그 중 방어집단의 마커로서 유용한 15개의 microsatellite 마커를 선택하였다. 방어집단을 대상으로 개발된 15개의 microsatellite 마커로 분석한 결과, 관찰된 유효 대립유전자수(NA)는 평균 18.5(11~30)로 나타났다. 평균 관측치 이형접합도(HO)와 평균기대치 이형접합도(HE)는 각각 0.812(0.431~0.972)와 0.896(0.782~0.949)으로 나타났다. 다형성이 관찰된 모든 microsatellite 마커 간의 연관불평형은 나타나지 않았으며, 해산어의 평균 HE 값인 0.79 이상의 수치를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발된 15개의 microsatellite 마커는 방어 집단의 유전적 다양성 분석에 유용할 것으로 사료된다. This study was conducted to develop microsatellite markers in Seriola quinqueradiata using next-generation sequencing. A total of 28,873,374 reads were generated on an Illumina Hiseq2500 system, yielding 7,247,216,874 bp sequences. The de novo assembly resulted in 466,359 contigs. A total of 132 contigs (0.43%), including 60 microsatellite loci, were derived from 30,729 contigs longer than 518 bp. A total of 60 primer sets were designed from the 132 microsatellite loci. A total of 15 polymorphic nuclear microsatellite loci were chosen to evaluate population genetic parameters in the parents and offspring. The mean number of effective alleles was 18.5, ranging from 11 to 30. The observed heterozygosity (HO) and expected heterozygosity (HE) ranged between 0.431 and 0.972 with an average of 0.812 and from 0.782 to 0.949 with an average of 0.896, respectively. No significant linkage disequilibrium was observed after Bonferroni revision in any loci. The results show that the 15 polymorphic nuclear microsatellite markers can be used to study the population and conservation genetics of S. quinqueradiata in Korea. To ensure the success of artificial seedling production technology, genetic variations between the parent and offspring populations should be monitored, and inbreeding should be controlled.
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Microsatellite marker 분석을 이용한 명태(Theragra chalcogramma) 5 집단의 유전적 다양성 및 유연관계 분석
동춘매(Chun Mae Dong),강정하(Jung-Ha Kang),변순규(Soon-Gyu Byun),박기영(Kie-Young Park),박중연(Jung Youn Park),공희정(Hee Jeong Kong),안철민(Cheul Min An),김군도(Gun-Do Kim),김은미(Eun-Mi Kim) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.11
한류성 어종인 명태는 우리나라 동해를 비롯한 일본, 러시아 북부의 오호츠크해, 베링해, 알래스카 등지에 서식하는 중요한 수산자원으로, 우리나라에서는 그 어획량이 매년 감소하고 있어, 그 자원량의 회복과 보존 및 관리가 필요한 대표적 어종이다. 그러나, 이러한 중요성에도 불구하고 국내에서 명태의 유전학적 집단 분석에 관한 연구는 많이 수행되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 동해, 러시아, 미국 명태 집단 및 일본 명태 집단과의 유전적 다양성과 유연관계를 분석하여 명태자원의 보존과 관리를 위한 과학적 자료를 제공하기 위해 유전적 다양성 및 계군 분석에 널리 사용되고 있는 microsatellite marker (msDNA) 8개를 사용하여 명태 집단의 유전자형을 분석하였다. 우리나라 동해, 러시아, 미국 및 일본 집단에서 채집된 총 186개체를 분석한 결과, 대립유전자수는 최소 7.13개에서 최대 10.63개로 나타났고, 평균 대립유전자의 수는 9.05개로 나타났다. 기대치와 관찰치 이형 접합율은 각각 0.698과 0.732로 조사되어, 현재 확보된 명태 집단의 유전적 다양성은 비교적 잘 유지되고 있는 것으로 나타났다. 유전학적 유연관계 분석을 위한 유전적 거리, Pairwise FST값, UPGMA와 주성분분석, AMOVA test 분석 결과, 우리나라 동해, 러시아, 미국의 명태 집단 간 유전적 차이는 거의 없었으나 일본 명태 집단과는 낮은 수치이지만 유의한 유전적 차이가 있음을 확인하였다(p<0.05). 본 연구에서 확인된 유전학적 분석을 통한 명태집단의 유전적 특성 및 주변국 집단과의 유연관계 분석결과는 우리나라 동해의 중요한 수산유전자원으로서의 명태에 대한 중요한 과학적인 근거자료가 될 것이며, 앞으로 명태 자원의 보존, 평가 및 이용에 활용 가능한 정보를 제공할 것이다. A comprehensive analysis of the genetic diversity and relationship of the cold-water fishery walleye pollock (Theragra chalcogramma), the most abundant economically important fishery resource in the East sea of Korea, has not been carried out, despite its importance in Korea. The present study assessed the genetic diversity and relationship between five walleye pollock populations (Korean population, Russian population, USA population, and Japanese populations) of T. chalcogramma using eight microsatellite DNA (msDNA) markers to provide the scientific data for the preservation and management of the Pollock fishery resource. The results of the analysis of 186 individuals of the Pollock revealed a range of 7.13–10.63 numbers of alleles (mean number of alleles=9.05). The means of observed heterozygosity (HO), expected heterozygosity (HE) were 0.732 and 0.698, respectively. The results of genetic distance, Pairwise FST, UPGMA (UPGMA: un-weighted pair-group method with an arithmetical average) (the phylogenetic tree), PCA (PCA: Principal Coordinate analysis) analysis pointed to significant differences between the Korean population, Russian population, USA population, and Japanese populations, although small (p<0.05). These results shed light on the genetic diversity and relationships of T. chalcogramma and can be utilized for research on the evaluation and conservation of Korean T. chalcogramma as genetic resources.
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