dna barcoding - amborella · 2010-05-26 · dna barcoding • dna 바코딩기법은hebert...

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)