문서번호	식물연구과-11346
결재일자	2023. 12. 1.
공개여부	부분공개(5)
방침번호

			시 민
주무관		식물연구과장	서울식물원장
최이진		이완희	12/01
			김대성
협 조

2023년 서울식물원 보존 멸종위기식물

유전체 분석 연구 결과 보고

2023. 12.

서울식물원

(식물연구과)

2023년 서울식물원 보유 멸종위기식물

유전체 분석 연구 결과 보고

식물원에서 보유하고 있는 멸종위기(II)급 야생식물 중*******************************************************************하고, 수집 유전자원의 유전자 다양성 분석

Ⅰ		사업목적 및 근거

□ 사업목적

○ 멸종위기(II급) ************************의 유전자 다양성 분석 및 정확한

종 판별을 위해 식물계통학에 사용되는 엽록체 완전장 유전체 분석을 진행

하고, 신품종 개발을 위해 수집한 유전자원의 유전적 근연관계 분석 추진

□ 사업근거

○ 「수목원·정원의 조성 및 진흥에 관한 법률」제1장 1조 ~ 3조

- 증식 및 재배 관리, 수집·증식·보존·복원·관리 및 전시, 품종 개발 및 보급,

학술적·산업적 조사 및 연구, 데이터베이스 구축

○ 서울식물원 식물연구시설 운영 계획, 식물연구과-1819(2023.2.27.)호

○ 서울식물원 보유 멸종위기식물 유전체 분석 연구, 식물연구과-6197(2023.7. 5.)호

○ 푸른수목원 조팝나무속 식물연구 협조 요청. 푸른수목원 운영과-6082(2023.7.14.)호

Ⅱ		추진방향

□ 멸종위기, 희귀·특산, 자생식물 보전을 위한 유전체 분석

□ 엽록체 완전장 유전체 K-BDS, NCBI 등록 추진

□ 신품종 개발을 위한 으아리 속 유전적 근연관계 분석

□ 식물 종 보전관리를 위한 푸른수목원 조팝나무 속 유전적 근연관계 분석

Ⅲ		연구개요

□ 연구기간 : 2023. 7. ~ 12.

□ 시험재료 : ***************************

으아리 속(Clematis mandshurica Rupr 등) 25종

조팝나무 속(Spiraea japonica 'Candlelight' 등) 75종

*
******************	Clematis mandshurica Rupr	Spiraea japonica var. Candlelight

□ 시험장소 : 서울식물원 내 식물연구소 등

□ 소요예산 : ********

예산과목		금액(천원)	주요내용
계		******
********************************************************************	*****	******	**************************** ****
	*****	******	**********

Ⅳ		추진내용 및 결과

□ 추진내용

○ ****************************************

- DNA 추출 및 정량, NGS sequencing(용역 추진), 엽록체 완전장 분석

○ 으아리 속(Clematis mandshurica Rupr 등) 25종 유연관계 분석

- 종 판별용 marker nucleotide 선발 및 종간 유전적 다양성 분석

○ 조팝나무 속(Spiraea japonica var. Candlelight 등) 75종 유연관계 분석

- 종 판별용 marker nucleotide 선발 및 종간 유전적 다양성 분석

□ 추진결과

*****************************************************************

- 연구기간 : 2023. 7. ~ 12.

- 시험방법

· 시료의 DNA 추출 및 유전자 Quality Control(QC)

· NGS 라이브러리 제작, Quality Control(QC) 수행 : paired-end 데이터 생산(1Gb)

· Sequence trimming을 통해 high-quality 서열 확보(Phred score 20이상)

· de novo assembly, CLC novo_assembley 이용 유전자(초안)지도 작성

· 근연종 유전자 데이터 기반 파초일엽 엽록체 Gene annotation 진행

· 근연종과의 비교 유전체 분석을 통해 계통수(Phylogentic tree) 분석

- 시험결과

· DNA 추출: 식물체 유엽 5g

· Quality Control(QC) 결과

· 엽록체 완전장 유전자 지도

*

· 계통수(Phylogentic tree)

**

〇 으아리 속(Clematis mandshurica Rupr) 25종 유전자 다양성 분석

- 시험기간 : 2023. 10. ~ 11.

- 시험재료 : 으아리속 25종 ※ 붙임문서 참고 1.

- 시험방법

· DNA 추출 : Genomic DNA Prep Kit 사용

· SCoT(Start Codon Targeted polymorphism marker) 분자표지 마커선발

· 으아리속 25종 유연관계 및 군집 분석 방법

→ NTSYS(Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis system 1.8, Applied Biostatistics Inc., USA) 프로그램 활용

비가중산술방식(Unweighted Pair Group Method using Arithmetic average, UPGMA)을 이용하여 SHAN clustering을

거쳐 유전적 유연관계 분석 및 군집 분석을 수행

· PCoA plot 분석(주좌표분석)

→ UPGMA를 이용해 도출된 값을 바탕으로 Eigen clustering을 거쳐 PCoA plot 분석

- 시험결과

· DNA 추출 ※ 붙임문서 참고 2.

· **************************************************************

※ 붙임문서 참고 3.

【SCoT(Start Codon Targeted polymorphism marker) 분자표지 선발마커 전기영동】

**

· 으아리 속 25종 유연관계 및 군집 분석

→ **********************************************************************

→********************************************************************

→ **************************************************************************************************************************************************************

→*******************************************************************************************************************************************************************************************

→***********************

→**********************************************************

*************************************

→****************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************.

→ *******************************************************************************************************************************************************************

→ *******************************************************************************************************************

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· PCoA plot 분석(주좌표분석)

→ PCoA plot을 통해 으아리(Clematis mandshurica Rupr.)속 종 및 품종간 유전적인 거리를 시각적으로 분석한 결과 4가지 군집을 형성하여 구분되는 것을 확인할 수 있었다. ※ 붙임문서 참고 4.

〇 조팝나무 속(Spiraea japonica 'Candlelight' 등) 75종 유전자 다양성 분석

- 시험기간 : 2023. 7. ~ 10.

- 시험재료 : 조팝나무 속 75종 ※ 붙임문서 참고 5.

- 시험방법

· DNA 추출 : Genomic DNA Prep Kit 사용 ※ 붙임문서 참고 2.

· SCoT(Start Codon Targeted polymorphism marker) 분자표지 마커선발

· 조팝나무 속 75종 유연관걔 및 군집 분석 방법

→ NTSYS(Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis system 1.8, Applied Biostatistics Inc., USA) 프로그램 활용

비가중산술방식(Unweighted Pair Group Method using Arithmetic average, UPGMA)을 이용하여 SHAN clustering을

거쳐 유전적 유연관계 분석 및 군집 분석을 수행

· PCoA plot 분석(주좌표분석)

→ UPGMA를 이용해 도출된 값을 바탕으로 Eigen clustering을 거쳐 PCoA plot 분석

- 시험결과

· DNA 추출: Genomic DNA Prep Kit 로 샘플링

·***************************************************************

※ 붙임문서 참고 6.

【SCoT(Start Codon Targeted polymorphism marker) 분자표지 선발마커 전기영동】

*

· 조팝나무 속 75종 유연관계 및 군집 분석

→**************************************************************************************************************************************************************************************************

→ *******************************************************************************************************************

→ ******************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************

→ *************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************.

→***********************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************

· PCoA plot 분석(주좌표분석)

→ PCoA plot을 통해 조팝나무속 품종 간 유전적인 거리를 시각적으로 분석한 결과 일본조팝나무(Spiraea japonica) 품종군이 크게 군집을 형성하여 나머지 품종군과 구분되는 것을 확인할 수 있었다.

→ *****************************************************************************************************************************************

※ 붙임문서 참고 7.

*

□ 엽록체 완전장 유전제 K-BDS, NCBI 등록

○ **************************************************

※ 2023년 12월 이내 최종 등록

○ ********************************************

□ 논문투고 1건, 학술발표 2건

○ 논문투고 : ****************************************************

○ 학술발표 : 2024.  4 ~ 5. 한국자원식물학회, 한국원예학회

Ⅴ		기대효과

□ 파초일엽 엽록체 유전자 완전장 등록 성과 홍보 등 연구 분야 활성화

□ 으아리속 식물 품종 육종시 교배조합 선정 및 종 판별 분자표지 활용

□ 푸른수목원 산림생명자원관리기관 위탁사업의 완성도를 높이고, 수집한

조팝나무 속 식물 기초 DB 구축

붙임 : 참고자료 1부.  끝.