엽록체 DNA를 이용한 섬괴불나무(Lonicera insularis Nakai)의 종내변이 및 지리학적 연구 = Intraspecific variation and geographic study of Lonicera insularis (Caprifoliaceae) based on chloroplast DNA sequences

국문 초록 (Abstract)

섬괴불나무(Lonicera insularis Nakai)는 인동과(Caprifoliaceae) 인동속(Lonicera L.) 에 속하는 관목으로 울릉도와 독도의 해안가 지역에 분포하는 한국특산식물이다. 섬괴불나무와 인동속의 근연종인 괴불나무, 청괴불나무, 각시괴불나무, 길마가지나무, L. morrowii, 병꽃나무 7분류군과의 유연관계를 밝히고, 섬괴불나무의 종내 변이를 확인하기 위해 엽록체 DNA 5개 영역의 염기서열을 분석하였다. 분석결과 전체 3.2kb의 염기서열이 결정되었고, 섬괴불나무와 L. morrowii 에서 2개의 엽록체 DNA haplotype(CP01-02)이 결정되었다. 섬괴불나무는 한 개의 염기치환으로 CP01 type과 CP02 type으로 구별되었으며, 일본의 L. morrowii와는 CP02 type을 공유하였다. 섬괴불나무에서 확인 된 두 개의 CP type은 1) 진화적으로 뚜렷한 두 개 이상의 계통을 가지며, 이는 하나 이상의 유입경로를 통해 울릉도로 유입되었을 가능성을 높게 지지한다. 그리고, 2) 형태학적으로 구별되는 섬괴불나무와 L. morrowii의 CP type의 공유는 두 종의 지리적인 장벽에 의한 이소적종분화의 결과로 추론할 수 있다. 본 연구에서 확인된 울릉도와 독도의 섬괴불나무의 종내 변이 및 다양성에 관한 결과는 울릉도 및 독도 식물의 분자생물지리학적 연구로 대양섬의 생물학적 진화양상과 종 분화 과정에 중요한 기초 자료로 활용될 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Lonicera insularis Nakai (Caprifoliaceae) is Korean endemic plant that lives along the shore of Ulleungdo and Dokdo. The aim of this study is to construct a phylogenetic relationship within six species (L.maackii, L.chrysantha, L.subsessilis, L. harai, L. morrowii) of genus Lonicera L. and Wigela subsessilis as outgroup and intraspecific variation of L. insularis using chloroplast DNA five regions sequences. Sequence analysis revealed that both L. insularis and L. morrowii showed complete homologies in the intergenic regions of trnL-trnF, trnS-trnG, psbM-trnD and matK coding region. However, sequence in the petN-psbM intergenic region showed a single nucleotide difference between both species, thus we designated them as CP01 and CP02. The plants having CP01 are prevalent in the Ulleungdo and Dokdo, while L. insularis and L. morrowii from Ulleungdo and of Dokdo, and Japan have CP02. This confirmed the existence of two cp DNA lineages with different geographical distributions. We can infer the allopatric speciation by geographical barrier. The result will provide the important basal data to study speciation and specie evolution of ocean islands such as Ulleungdo and Dokdo.

참고문헌 (Reference)

1 선병윤, "울릉도 및 독도 고유 관속식물의 계통 -독도의 식물 구계 및 세포분류학적 특성-" 한국식물분류학회 32 (32): 2-158, 2002

2 이웅, "섬기린초에서 엽록체 DNA 염기서열의 종내 변이와 지리적 분포 양상 연구" 한국식물분류학회 40 (40): 157-162, 2010

3 Johnson, L. A, "matK DNA-sequences and phylogenetic reconstruction in Saxifragaceae s-str" 19 : 143-156, 1994

4 Jeon, S. H, "axonomic Studies on the Genus Lonicera in Korea" Seoul National University 1993

5 Taberlet, P, "Universal primer for amplification of three non-coding regions of chloroplast DNA" 17 : 1105-1109, 1991

6 Chung, M. K, "Trees of China. Vol. 2" 1850-1865, 1985

7 Nakai, T, "Trees and shrubs indigenous in Japan Proper" 1 : 628-687, 1927

8 Hewitt, G, "The genetic legacy of the Ice Ages" 405 : 907-913, 2000

9 Thompson, J. D, "The CLUSTAL X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools" 22 : 4676-4882, 1997

10 Sun, B. Y, "Preliminary observations on the evolution of endemic angiosperms of Ulleung Island, Korea. Evolution and Speciation of island plants" Combridge University Press 181-202, 1998

11 Kim, Y. S, "Plant ecosystem of Ulleung and Dokdo islands. A Synthetic Research of Ulleung and Dokdo islands"

12 Schaal, B. A, "Phylogeographic studies in plants: problems and prospects" 7 : 465-474, 1998

13 Lee, C, "Phylogeny of Panax using chloroplast trnC-trnD intergenic region and the utility of trnC-trnD in interspecific studies of plants" 31 : 894-903, 2004

14 Swofford, D. L, "PAUP *. Phylogenetic analysis using parsimony (*and other method). Version 4.0b10"

15 Lee, W. T, "Lineamenta Florae Koreae" Acadamy Press 1996

16 Lee, T. B, "Illustrated flora of Korea" Hyangmunsa 696-701, 1979

17 Hamilton, M. B, "Four primer pairs for the amplification of chlotoplast intergenic regions with intraspecific variation" 8 : 521-523, 1999

18 Ohwi, J, "Flora of Japan" National Science Museum 839-843, 1984

19 Jakubowsky, M. G, "Evolution of Dystaenia takesimana (Apiaceae)edemic to Ulleung Island, Korea" 256 : 159-170, 2006

20 Howe, H. F, "Ecology of seed dispersal" 13 : 201-228, 1982

21 Taberlet, P, "Comparative phylogeography and postglacial colonization routes in Europe" 7 : 453-464, 1998

22 Heuertz, M, "Chloroplast DNA variation and postglacial recolonization of common ash (Fraxinus excelsior L.)" 13 : 3437-3452, 2004

23 Rendell, S, "Chloroplast DNA diversity of the dioecious European tree Ilex aquifolium L. (English holly)" 12 : 2681-2688, 2003

24 Cronquist, A, "An intergrated system of classification of flowering plants" Columbia Univ Press 1002-1016, 1981

25 Doyle, J. J, "A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue" 19 : 11-15, 1987

26 Nakai, T, "A new classification of the genus Lonicera in the Japanese Empire together with the diagnoses of new species and new varieties" XIV (XIV): 359-375, 1938