DNA barcoding - Amborella · 2010-05-26 · DNA barcoding • DNA 바코딩기법은Hebert...
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DNA barcoding• DNA 바코딩 기법은 Hebert (2003)에 의해 최초로 개념이 정립 된 이래, “The Consortium of DNA Barcode of Life (CBOL)"가 조직되어 DNA 바코딩 프로젝트를 주도하고 있음트를 주도하고 있음
• 동물분야: 미토콘드리아 유전자인 Cytochrome Oxidase I (COI) DNA가 표준으로 채택되어 있음으로 채택되어 있음
•식물분야: 여러 학자들에 의해 여러 유전자 조합들이 표준화를 위해 제시된 바있고 최근 이들의 표준채택의 타당성에 대한 테스트가 이루어져있고, 최근 이들의 표준채택의 타당성에 대한 테스트가 이루어져
rbcL + matK로 확정 (2009)
Oct. 12, 2007 Science Newsfocus
Frequently Used Gene regions in Chloroplast Genome
nL 5
’exo
n
nL 3
’exo
n
nF
trnK 5
’exo
n
trnK 3
’exo
n
trnK-3914F MK1 MK3 MK5 MK7 MK9
50272R49855R
4987349317
trn
trn
trn
AT1
RB
rbcL atpBATM
ATMR
LSC
trnK-2R
matKMK2R MK4R
LSC
Z1 647 1024895
rbcL
SSC IRIR
895R647R 1351R346R 3’
PSAR
TRHF
trnH psbATHMR
THM
0.5 1 kb0MF1795
IR MF1945MF1795
MF2095
1 MF298 972 MF1254MF1945
972RMF256R MF1861RMF1165R 2110R
MF561
95
ndhF ORF 350
MF2095
P14
ORF-2R
ndhFORF 350
ORF-R
한국산 꿀풀과 식물에
“The Genera of Vascular “The Genera of Vascular Plants of Korea (2007)”Plants of Korea (2007)”를를 바탕으로바탕으로 대상대상 분류군분류군
직접직접 채집채집 표본표본 DNADNA
한국산 꿀풀과 식물에대한 DNA barcoding의적용 예
를를 바탕으로바탕으로 대상대상 분류군분류군선정선정
직접직접 채집채집, , 표본표본, DNA , DNA bank bank 등에서등에서 시료시료 확보확보((분류군당분류군당 33점점 이상이상))
DNA DNA 추출추출 후후 matKmatK, , atpFatpF/H, /H, trnHtrnH--psbApsbA, , psbKpsbK/I /I 구간구간
염기서열염기서열 결정결정동정불가동정불가 어린개체어린개체
미지미지 시료의시료의한국산한국산 꿀풀과꿀풀과
염기서열염기서열 결정결정동정불가동정불가 어린개체어린개체및및 파쇄파쇄 약재약재 시료시료
미지미지 시 의시 의분자적분자적 동정동정
matKmatK atpFatpF/H/H
한국산한국산 꿀풀과꿀풀과DNA barcodeDNA barcode완성완성
matKmatK, , atpFatpF/H, /H, trnHtrnH--psbApsbA, , psbKpsbK/I /I 네네 구간에구간에
대한대한 바코드바코드 활용도활용도 평가평가
한국산한국산 꿀풀과꿀풀과 식물을식물을 위한위한최소최소 염기서열염기서열 구간구간 제시제시
꿀풀과꿀풀과((LamiaceaeLamiaceae))
Scutellaria baicalensis 1 (황금)Scutellaria baicalensis 2 (황금)
Scutellaria indica var. coccinea 1 (연지골무꽃)Scutellaria indica var. tsusimensis 1 (떡잎골무꽃)
Scutellaria indica var. tsusimensis 2 (떡잎골무꽃)Scutellaria insignis 1 (광릉골무꽃)Scutellaria insignis 2 (광릉골무꽃)S t ll i ili hi 1 (구슬골무꽃)Scutellaria moniliorrhiza 1 (구슬골무꽃)Scutellaria regeliana 2 (가는골무꽃)Scutellaria strigillosa 1 (참골무꽃)
Scutellaria regeliana 1 (가는골무꽃)Scutellaria pekinensis var. alpina 1 (수골무꽃)
Scutellaria pekinensis var. alpina 2 (수골무꽃)Scutellaria pekinensis var. maxima 4 (왕골무꽃)Scutellaria pekinensis var. ussuriensis 2 (호골무꽃)Scutellaria pekinensis var. ussuriensis 1 (호골무꽃)Scutellaria pekinensis var. maxima 1 (왕골무꽃)Scutellaria pekinensis var maxima 2 (왕골무꽃)
Scutellaria
Scutellaria pekinensis var. maxima 2 (왕골무꽃)Scutellaria pekinensis var. maxima 3 (왕골무꽃)
Scutellaria pekinensis var. transitra 1 (산골무꽃)Scutellaria pekinensis var. transitra 2 (산골무꽃)Scutellaria pekinensis var. transitra 3 (산골무꽃)
Scutellaria pekinensis var. ussuriensis 3 (호골무꽃)Lamium album var. barbatum 1 (광대수염)Lamium album var. barbatum 2 (광대수염)
Lamium album var. album 1 (왜광대수염)Lamium takesimense 1 (섬광대수염)Lamium takesimense 2 (섬광대수염)
LamiumLamium album var. album 2 (왜광대수염)
Stachys japonica 1 (석잠풀)Stachys japonica 3 (석잠풀)Stachys japonica 2 (석잠풀)
Lamium amplexicaule 1 (광대나물)Lamium amplexicaule 2 (광대나물)Lamium amplexicaule 3 (광대나물)
Leonurus japonicus 1 (익모초)Leonurus japonicus 2 (익모초)
Leonurus macranthus 1 (송장풀)Leonurus macranthus 2 (송장풀)
Stachys
Phl i
LamiumLeonurus
Leonurus macranthus 2 (송장풀)Phlomis umbrosa 1 (속단)
Dysophylla stellata 1 (물꼬리풀)Dysophylla yatabeana 1 (전주물꼬리풀)
Ajuga decumbens 1 (금창초)Ajuga decumbens 2 (금창초)Ajuga decumbens 3 (금창초)Ajuga spectabilis 1 (자란초)
Ajuga multiflora 1 (조개나물)Ajuga multiflora 2 (조개나물)
Teucrium japonicum 1 (개곽향)
PhlomisDysophylla
Ajuga
ij p (개곽향)
Teucrium veronicoides 1 (곽향)Teucrium veronicoides 2 (곽향)Teucrium viscidum 1 (덩굴곽향)
Clinopodium chinense 1 (층층이꽃)Clinopodium micranthum 1 (두메층층이)
Clinopodium gracile 1 (애기탑꽃)Agastache rugosa 1 (배초향)
Agastache rugosa 2 (배초향)Dracocephalum rupestre 1 (벌깨풀)Dracocephalum rupestre 2 (벌깨풀)
M h i ti if li 1 (벌깨덩굴)
TeucriumClinopodium
AgastacheDracocephalum
M h iMeehania urticifolia 1 (벌깨덩굴)Meehania urticifolia 2 (벌깨덩굴)
Lycopus maackianus 1 (애기쉽싸리)Lycopus maackianus 2 (애기쉽싸리)Lycopus maackianus 3 (애기쉽싸리)Lycopus ramosissimus 1 (개쉽싸리)
Prunella asiatica 1 (꿀풀)Salvia chanroenica 1 (참배암차즈기)
Salvia plebeia 1 (배암차즈기)Perilla frutescens var. frutescens 1 (들깨)Perilla frutescens var frutescens 2 (들깨)
pMeehania
LycopusPrunellaSalvia
PerillaPerilla frutescens var. frutescens 2 (들깨)Mosla chinensis 1 (가는잎산들깨)
Mosla dianthera 1 (쥐깨풀)Elsholtzia minima 1 (좀향유)Elsholtzia splendens 1 (꽃향유)
Elsholtzia splendens 2 (꽃향유)Isodon inflexus 1 (산박하)
Isodon japonicus 1 (방아풀)
10 changes
Mosla
IsodonElsholtzia
동정이 불가능한 어린 개체 :시료 채취 후 이식 관찰하여 성체가 된시료 채취 후 이식 관찰하여 성체가 된후 동정하여 DNA 바코딩에 의한 분자적 동정 결과와 비교적 동정 결과와 비
한약재한약재: : 건조건조 파쇄된파쇄된 꿀풀과꿀풀과 식물식물 시료시료건건 파쇄된파쇄된 꿀풀과꿀풀과 식물식물 시시
((경동시장에서경동시장에서 구입구입))
곽향
황금 소엽
Q1Scutellaria pekinensis var. transitra 2 (산골무꽃)Scutellaria pekinensis var. transitra 3 (산골무꽃)Scutellaria pekinensis var. ussuriensis 3 (호골무꽃)
Q2Q3Scutellaria pekinensis var. alpina 2 (수골무꽃)Scutellaria pekinensis var. maxima 1 (왕골무꽃)Scutellaria pekinensis var. maxima 2 (왕골무꽃)Scutellaria pekinensis var. maxima 3 (왕골무꽃)
Sc tellaria pekinensis ar ma ima 4 (왕골무꽃)
Identification ofIdentification ofunknown samples unknown samples
Scutellaria pekinensis var. maxima 4 (왕골무꽃)Scutellaria pekinensis var. ussuriensis 2 (호골무꽃)Scutellaria pekinensis var. ussuriensis 1 (호골무꽃)Scutellaria pekinensis var. transitra 1 (산골무꽃)Scutellaria pekinensis var. alpina 1 (수골무꽃)
Scutellaria moniliorrhiza 1 (구슬골무꽃)Scutellaria regeliana 2 (가는골무꽃)Scutellaria strigillosa 1 (참골무꽃)
Scutellaria regeliana 1 (가는골무꽃)Q4
Scutellaria indica var. coccinea 1 (연지골무꽃)Scutellaria indica var. tsusimensis 1 (떡잎골무꽃)
Scutellaria indica var. tsusimensis 2 (떡잎골무꽃)(떡잎골무꽃)Scutellaria insignis 1 (광릉골무꽃)Scutellaria insignis 2 (광릉골무꽃)
Scutellaria baicalensis 1 (황금)Scutellaria baicalensis 2 (황금)
Q5Ajuga decumbens 1 (금창초)Ajuga decumbens 2 (금창초)Ajuga decumbens 3 (금창초)Ajuga spectabilis 1 (자란초)
Ajuga multiflora 1 (조개나물)Ajuga multiflora 2 (조개나물)
Lamium album var. barbatum 1 (광대수염)L i lb b b t 2 (광대수염)Lamium album var. barbatum 2 (광대수염)
Lamium album var. album 1 (왜광대수염)Lamium takesimense 1 (섬광대수염)Lamium takesimense 2 (섬광대수염)Lamium album var. album 2 (왜광대수염)
Stachys japonica 1 (석잠풀)Stachys japonica 3 (석잠풀)Stachys japonica 2 (석잠풀)
Lamium amplexicaule 1 (광대나물)Lamium amplexicaule 2 (광대나물)Lamium amplexicaule 3 (광대나물)
Q6Leonurus japonicus 1 (익모초)eo u us japo cus (익모초)Leonurus japonicus 2 (익모초)
Leonurus macranthus 1 (송장풀)Leonurus macranthus 2 (송장풀)
Q17Phlomis umbrosa 1 (속단)Q7
Dysophylla stellata 1 (물꼬리풀)Dysophylla yatabeana 1 (전주물꼬리풀)
Teucrium japonicum 1 (개곽향)Teucrium veronicoides 1 (곽향)Teucrium veronicoides 2 (곽향)Teucrium viscidum 1 (덩굴곽향)
Q8Q8Clinopodium chinense 1 (층층이꽃)Q9
Clinopodium micranthum 1 (두메층층이)Clinopodium gracile 1 (애기탑꽃)
Q10Agastache rugosa 1 (배초향)Agastache rugosa 2 (배초향)Q11
Dracocephalum rupestre 1 (벌깨풀)Dracocephalum rupestre 2 (벌깨풀)
Meehania urticifolia 1 (벌깨덩굴)Meehania urticifolia 2 (벌깨덩굴)Meehania urticifolia 2 (벌깨덩굴)
Q12Lycopus maackianus 1 (애기쉽싸리)
Lycopus maackianus 2 (애기쉽싸리)Lycopus maackianus 3 (애기쉽싸리)Lycopus ramosissimus 1 (개쉽싸리)
Prunella asiatica 1 (꿀풀)Salvia chanroenica 1 (참배암차즈기)
Salvia plebeia 1 (배암차즈기)Perilla frutescens var. frutescens 1 (들깨)Q16Perilla frutescens var. frutescens 2 (들깨)
Mosla chinensis 1 (가는잎산들깨)Mosla dianthera 1 (쥐깨풀)Mosla dianthera 1 (쥐깨풀)
Elsholtzia minima 1 (좀향유)Elsholtzia splendens 1 (꽃향유)
Elsholtzia splendens 2 (꽃향유)Q13
Isodon inflexus 1 (산박하)Q14
Q15Isodon japonicus 1 (방아풀)
0.005 substitutions/site
Molecular Identification Molecular Identification ofof UUnknown Samplesnknown Samples
0 0000000S t ll i ki iY l tQ1
DistanceIdentified asUnidentified
samplesSamplenumber
0.0023134Scutellaria indica & Scutellaria insignis GroupYoung plantQ4
0.0000000Scutellaria pekinensis Young plantQ3
0.0000000Scutellaria pekinensis Young plantQ2
0.0000000Scutellaria pekinensis Young plantQ1
0.0011557Phlomis umbrosaYoung plantQ7
0.0011557LeonurusYoung plantQ6
0.0000000Scutellaria baicalensisShreded medicinal plant – 황금Q5
0.0000000Agastache rugosaYoung plantQ11
0.0000000Agastache rugosaShreded medicinal plant -- 곽향Q10
0.0000000Clinopodium chinenseYoung plantQ9
0.0000000TeucriumYoung plantQ8
0 0081288I d j iY l tQ15
0.0104663Isodon japonicusYoung plantQ14
0.0011560Isodon inflexusYoung plantQ13
0.0294531Meehania urticifolia Young plantQ12
Identified as “Solanaceae” based on the BLAST searchShreded medicinal plant -- 하고초(꿀풀)Q18
0.0011557Leonurus Shreded medicinal plant –– 익모초Q17
0.0000000Perilla frutescens var. frutescensYoung plantQ16
0.0081288Isodon japonicusYoung plantQ15
5장 끝 부분 보충
• Ecophene (생태표현형) Ecotype (생태형) Ecospecies (생태종) Coenospecies (일반종)
• Adaptive radiation (적응방산): 생물의 한 분류군이 환경에 적응해 나가는 과정에서 형태적, 기능적으로 다양하게 분화해 나가는 과정능적으로 다양하게 분화해 나가는 과정
• Allopatric speciation (이소적 종분화): 서로 다른 분포구역에 의해 지리적 격리로 인하여 종분화가 이루어짐 전체 종의 70% 정도는 지리적 격리에 따른 종분화임.화가 이루어 체 종의 정 지리적 격리에 따 종 화
• Sympatric speciation (동소적 종분화): 같은 지역에 살아도 여러 가지 원인에 의해 생식적 격리가 이루어져 종분화가 일어남.
• Distribution pattern은 중요한 진화적 정보를 제공함.
Cosmopolitan species: ex., 새포아풀 (Poa annua), 개구리밥 (Spirodela polyrhiza)p p p p y
Endemic species (고유종): ex., 금강초롱 (Hanabusay asiatica): 한반도 백두대간 북부
섬노루귀 (Hepatica maxima): 울릉도섬노루귀 (Hepatica maxima): 울릉도Endemic genus (고유속):유칼립투스속 (Eucalyptus): 호주 특산
한국 특산속 (Endenic genera in Korea)
+ 제주고사리삼속(Mankyua)
금강초롱 (Hanabusaya)
개느삼 (Echinospohora)
금강인가목 (Pentactina)
미선나무 (Abeliophyllum)미선나무 (Abeliophyllum)
모데미풀 (Megaleranthis)
제주고사리삼Mankyua chejuense B.Y.Sun, M.H.Kim & C.H.KimTaxon 50(4): 1020, 2001.
Vicariant distribution (대치분포)
Disjunct taxa (불연속군)