• Weed & Turfgrass Science
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• 제4권1호
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• pp.18-25
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• 2015

DNA 바코드는 게놈 DNA의 단편을 이용해 형태적 지식없이 종을 동정하는 방법으로 전 세계적으로 최근에 많이 이용하고 있으며 고등식물에서는 엽록체 rbcL과 matK 유전자를 이용하고 있다. 본 연구에서는 표준 식물 바코드마커와 핵 ITS 부위를 이용하여 국내 포아풀아과 잡초 16속 29종 163생태형의 바코드 데이터를 생산하는 것을 목적으로 하였다. 더불어 포아풀아과의 바코드에서 각 마커의 효율성도 조사하였다. 바코드 결과 PCR 증폭과 염기서열 분석성공률은 rbcL에서 가장 높았으며 matK에서 가장 낮았다. 반대로 바코드 갭은 matK에서 가장 높은 반면 rbcL에서 가장 낮았으며, 종 식별 해상력은 matK에서 가장 높고, ITS에서 가장 낮았다. 그러나 바코드 갭과 종 식별 해상력이 가장 높은 matK를 포아풀아과에서 바코드 마커로 이용하는 것은 너무 낮은 PCR 증폭과 염기서열 분석성공률(58.3%) 때문에 고려해야할 것으로 생각된다. 단일마커로 rbcL과 ITS는 포아풀아과의 바코드에 적절하게 이용될 수 있으며, 두 마커를 조합으로 이용하면 공통으로 분석된 샘플에 따라 바코드 갭과 종 식별 해상력을 높일 수 있었다. 포아풀아과의 바코드데이터는 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁하여 genbank 번호를 부여받아 공개하였다.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제4권1호
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• pp.26-34
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• 2015

최근에 전 세계적으로 동물, 식물뿐만 아니라 균류, 해조류 등에서 활발하게 이용하는 DNA 바코드는 게놈 DNA의 단편을 이용해 종들 간의 DNA 변이를 발견하여 형태적 지식 없이 정확하게 종을 동정하고 분류하는 방법이다. 고등식물에서는 단일마커로 바코드 조건을 충족할 수 없어 엽록체 DNA의 rbcL과 matK 유전자를 표준마커로 이용하고 있다. 본 연구는 식물 표준 바코드마커와 핵 DNA의 ITS 부위를 이용하여 국내 벼과 식물 252 분류군 중 주로 농경지에서 발생하는 잡초 총 84분류군 403생태형을 바코드하여 데이터베이스를 구축하기 위하여 수행하였다. 바코드 결과 PCR 증폭과 염기서열 분석 성공률은 rbcL에서 가장 높았으며 matK에서 가장 낮았다. 그러나 바코드 갭과 종식별 해상력은 matK에서 가장 높았다. 80.9%의 염기서열 분석 성공률을 보인 ITS는 matK와의 조합에서 92.9% 까지 종 식별 해상력을 높일 수 있어 벼과 바코드에 매우 유용한 조합이었다. 벼과의 바코드데이터는 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁하여 genbank 번호를 부여받아 공개하였다. 그러므로 형태적으로 동정이 어려운 벼과 잡초를 matK와 ITS 부위의 염기서열을 분석하여 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁한 데이터와 비교함으로써 쉽고 간편하게 동정할 수 있게 되었다.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제4권3호
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• pp.225-229
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• 2015

열대피와 같은 논농사지역의 악성잡초는 국내에 유입될 경우 문제 잡초로 정착될 가능성이 높기 때문에 유입되는 초기에 방제가 될수 있도록 정확한 동정이 되어야한다. 그러나 피속 잡초는 형태적으로 연속변이가 많이 존재하여 종간 구별이 매우 어려운 잡초이다. 본 연구는 미국 NPGS에서 분양받은 열대피와 국내에서 채집한 돌피와 논피를 고등식물 표준바코드 마커 rbcL과 matK를 이용하여 바코드하고, 추가적으로 핵 DNA ITS 부위를 바코드하여 표준바코드 구간과 ITS 구간의 열대피를 동정할 수 있는 능력과 바코드 활용성을 비교하였다. 바코드 결과, rbcL은 0.36%, matK는 0.29%, ITS는 3.2%의 열대피 특이 염기서열이 조사되었고 Neighbor-joining 계통수에서 종별 유집이 뚜렷하게 나타나 표준바코드 마커와 ITS 모두 쉽고 간편하게 열대피를 국내의 돌피, 논피와 동정할 수 있었다. 특히 ITS는 분석구간은 짧지만 열대피를 국내의 논피, 돌피와 정확하게 구분해낼 수 있어서 ITS 단독으로 국내에 유입되는 열대피 동정에 활용할 수 있을 것으로 생각한다.

• 한국자원식물학회지
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• 제35권2호
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• pp.346-361
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• 2022

독성 식물로 인한 식중독 사고는 매년 발생하고 있으며, 일부 독성 식물은 식용 식물로 오인 섭취되어 식중독을 유발하기 때문에 독성 식물의 정확한 종 식별이 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 감정기관에서는 독성 식물의 종 식별에 적합한 DNA 바코드를 찾아 신속하고 정확한 종 식별에 활용할 수 있는 데이터베이스를 구축하는 것이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 다양한 독성 식물에서 DNA 바코드 구간의 염기서열을 확보하고, 각각에 적합한 DNA 바코드를 확인하여 데이터베이스를 구축하고자 하였으며, 기초 연구로써 제주도에 자생하는 독성식물 19종을 선정하여 7개의 DNA 바코드 (trnH-psbA, trnL-trnF, trnL intron, rbcL, matK, ITS1-ITS4, 18S rRNA)를 이용한 종식별을 수행하였다. 종 식별 결과 trnL-trnF 바코드와 ITS1-ITS4 바코드가 PCR 증폭 및 염기서열 획득에 가장 용이하였으며, 두 개의 바코드를 조합하여 사용하면 19종 중 18종의 식물에서 단일 종 식별이 가능하였다. 따라서 미지의 독성 식물에 대한 감정이 의뢰되었을 때 trnL-trnF 바코드와 ITS1-ITS4 바코드를 조합하여 사용하면 신속한 종 식별에 도움이 될 것으로 사료된다. 본 연구에서 제시된 독성식물 19종의 염기서열 및 DNA 바코드 데이터베이스는 더욱 신속하고 정확한 독성 식물의 종 식별 감정에 도움이 될 것이다.

• 식물분류학회지
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• 제49권3호
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• pp.224-239
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• 2019

본 연구에서는 DNA 바코드, 즉 엽록체 DNA의 rbcL, matK와 핵 리보솜 DNA의 ITS 염기서열을 이용하여 한국산 도둑놈의갈고리족 식물들의 종 식별을 실시하였다. 총 5개속 25분류군(총 75개체)의 식물에 대한 염기서열이 밝혀졌고, DNA 바코드 구간 조합에 따라 neighbor-joining 계통수들이 작성되었다. 그 결과, 종 식별률은 DNA 바코드 3개의 구간을 모두 사용하였을 때 가장 높게 나타났다(72%). rbcL+matK+ITS 계통수에서 본 족의 두 개의 아족과 다섯 속들은 단계통군으로 유집되었다. 도둑놈의갈고리아족군에서 도둑놈의 갈고리속과 갈고리속이 된장풀속보다 더 가깝게 묶였다. 갈고리속군에서 큰도둑놈의갈고리는 개도둑놈의갈고리 복합체의 자매군으로 형성되었고, 개도둑놈의갈고리의 종내분류군들은 각각 단계통을 형성하였다. 특히 형태적 변이로 인해 도둑놈의갈고리의 변종 또는 개도둑놈의갈고리와의 중간형으로 인식된 바 있는 긴도둑놈의갈고리는 개도둑놈의갈고리와 가장 가깝게 묶였다. 한편 도둑놈의갈고리의 변종이나 이명으로 인식되어온 애기도둑놈의갈고리는 변종으로 판단되었다. 싸리아족군의 경우, 매듭풀속 분류군들은 계통수상에서 각각 단계통으로 지지되었으나, 싸리속의 식물 16분류군 중 9분류군만 종식별이 가능하였다. 특히 싸리속내 땅비수리절보다 싸리절에서 낮은 종판별 해상능이 나타났다(싸리절=28.5%, 비수리절=77.8%). 싸리속 식물 중에 비수리는 계통수상에서 형태적으로 유사한 자주비수리와 확연히 구분되었다. 잡종으로도 인식된 바 있는 해변싸리와 청비수리 중, 해변싸리는 독립종으로 판단되었다. 반면 청비수리는 잡종 여부를 판단할 수는 없었지만, 땅비수리와 근연 관계에 있는 것으로 사료된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제31권1호
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• pp.37-51
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• 2018

국내에 분포하는 천남성속의 계통학적 유연관계와 한약재 천남성(Arisaematis Rhizoma)으로 사용되는 천남성 3종(둥근잎천남성, 두루미천남성, 일파산남성)에 대한 분류학적 특징을 분석하기 위하여 천남성속 식물에 대한 분자계통학적 연구를 수행하였다. 3개의 범용성 DNA 바코드(ITS, matK, rbcL) 염기서열을 이용하여 국내 분포 천남성속 8분류군과 중국에 분포하는 약전수재 종 1분류군을 포함하는 9종 50개 시료와 같은 과의 Dracunculus vulgaris를 군외군으로 하여 유연관계를 분석하였다. 3개의 개별 DNA 바코드 염기서열과 이들을 유합한 염기서열로 계통학적 유연관계를 분석한 결과, 천남성속의 9 분류군은 6개의 독립적인 분계조를 형성하며 구별되었으며(Clade I, 둥근잎천남성 및 천남성; Clade II, 점박이천남성 및 섬남성; Clade III, 큰천남성; Clade IV, 일파산남성; Clade V, 두루미천남성; Clade VI, 무늬천남성 및 거문천남성), 이들 6개의 분계조는 각각 Pedatisecta절, Sinarisaema절, 및 Tortuosa절로 분류되었다. 또한 이들 DNA 바코드 구간의 비교 결과는 천남성속 식물의 종 및 종 이하 분류 단위의 분류학적 재검토의 필요성에 대한 중요한 정보를 제공하였다. 하지만 대한민국약전에 수재되어 한약재로 사용가능한 3종의 천남성 기원종의 종내 분류학적 연관성이나 분자계통학적 특징은 확인되지 않았다.

• 대한본초학회지
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• 제28권6호
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• pp.53-58
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• 2013

Objectives : Pinelliae Tuber has been used as a typical unauthentic herbal medicines. Due to the morphological similarity between Pinelliae Tuber and adulterants, the correct authentication is very difficult. Therefore, we introduced DNA barcode to establish a powerful tool for the authentication of Pinelliae Tuner from adulterants. Methods : To obtain DNA barcode regions, genomic DNA was extracted from nineteen specimens of Pinellia ternata, Pinellia pedatisecta, Pinellia tripartita, and Typhonium flagelliforme, and matK and rbcL genes were amplified. For identification of species specific sequences and analysis phylogenetic relationship, a comparative analysis were performed by the ClastalW and UPGMA based on entire sequences of matK and rbcL genes, respectively. Results : In comparison of two DNA barcode sequences, we elucidated the phylogenetic relationship showing distinct four groups depending on species and identified 40 and 20 species specific nucleotides enough to distinguish each species from matK and rbcL gene, respectively. The sequence differences at the corresponding positions were avaliable genetic marker nulceotides to discriminate the correct species among analyzed four species. These results indicated that phylogentic and comparative analysis of matK and rbcL genes are useful genetic markers to authenticate Pinelliae Tubers. Conclusions : The marker nucleotides enough to distinguish P. ternata, P. tripatrita, P. peditisecta, and T. flagelliform, were observed at 40 positions in matK gene and 20 positions in rbcL gene sequence, respectively. These differences can be used to authenticate Pinelliae Tuber from adulterants as well as discriminate each four species.

• 대한본초학회지
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• 제31권5호
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• pp.15-23
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• 2016

Objectives : Araliae Continentalis Radix and Angelicae Pubescentis Radix have been used as the same medicinal name Korean and Chinese traditional medicines, respectively. The authentic Araliae Continentalis Radix is described only the root of Aralia continentalis in the Korean Pharmarcopoeia. However, the dried root of Angelica biserrata, Levisticum officinale, or Heracleum moellendorffii also has been distributed adulterants of Araliae Continentalis Radix. To develop a reliable method for identifying Araliae Continentalis Radix from adulterants, we carried out the analyses of universal DNA barcode sequences.Methods : Four plants species were collected from different habitate and nucleotide sequences of matK and rbcL were analyzed. The species-specific sequences and phylogenetic relationship were estimated using entire sequences of two DNA barcodes, respectively.Results : In comparative analysis of matK sequences, we were identified 104 positions of marker nucleotide for Ar. continentalis, 3 for An. biserrata, 4 for L. officinale and 8 for H. moellendorffii enough to distinguish individual species, respectively. Furthermore, we obtained marker nucleotides in rbcL at 42 positions for Ar. continentalis, 5 for An. biserrata and 2 for H. moellendorffii, but not for L. officinale. The phylogenetic tree of matK and rbcL were showed that all samples were clustered into four groups constituting homogeneous clades within the species.Conclusions : We confirmed that species-specific marker nucleotides of matK sequence provides distinct genetic information enough to identify four species. Therefore, we suggest that matK gene is useful DNA barcode for discriminating authentic Araliae Continentalis Radix from inauthentic adulterants.

• 대한본초학회지
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• 제29권6호
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• pp.45-53
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• 2014

Objectives : Due to the morphological similarity of in the roots of herbal medicine, the official herbal medicine is very difficult to authenticate between the original plants of Patriniae Radix and two adulterant Patrinia species. Therefore, we introduced DNA barcode analysis to establish a powerful tool for the authentication of Patriniae Radix from its adulterants. Methods : To analyze DNA barcode regions, genomic DNA was extracted from twenty-nine specimens of Patrinia scabiosaefolia, Patrinia villosa, Patrinia saniculifolia, and Patrinia rupestris, and internal transcribed spacer 2(ITS2), matK and rbcL genes were amplified. For identification of species specific sequences, a comparative analysis was performed by the ClastalW based on entire sequences of ITS2, matK and rbcL genes, respectively. Results : In comparison of three DNA barcode sequences, we identified 22, 22, and 12 species-specific nucleotides enough to distinguish each four species from ITS2, matK and rbcL gene, respectively. The sequence differences at the corresponding positions were available genetic marker nucleotides to discriminate the correct species among analyzed four species. These results indicated that comparative analysis of ITS2, matK and rbcL genes were useful genetic markers to authenticate Patriniae Radix. Conclusions : The marker nucleotides enough to distinguish P. scabiosaefolia, P. villosa, P. saniculifolia, and P. rupestris, were obtained at 22 SNP marker nucleotides from ITS2 and matK DNA barcode sequences, but they were confirmed at 12 SNP marker nucleotides from rbcL. These differences could be used to authenticate Patriniae Radix from its adulterants as well as discriminating each four species.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권1호
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• pp.82-90
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• 2016

한국에 분포하는 두릅나무과 식물 대부분은 중요한 약용 식물로 경제적인 가치가 크다. 본 연구는 분자적 방법인 엽록체 DNA 바코드 염기서열 분석을 통해 한국에 자생하고 있는 두릅나무과 식물 14종 전체의 속 및 종간 유연관계를 파악해 보고 이를 구별할 수 있는 마커를 개발하기 위해 수행되었다. 국제 생물 DNA 바코드 컨소시엄(CBOL, the Consortium for the Barcode of Life)이 DNA barcoding marker로 제안한 엽록체 DNA 7영역의 염기서열을 분석한 결과, psbA-trnH영역에서 가장 많은 삽입, 결실 및 염기치환이 나타났으며 조사된 한국의 두릅나무과 식물 14종 모두 구분 될 수 있었다. 또한 각각의 영역에서 특정 속과 종만이 지니는 특이적인 염기서열을 찾을 수 있었다. 인삼의 경우 중국삼과 한국삼의 염기서열에는 차이가 전혀 없었다. 7영역을 모두 유합하여 작성한 계통수에서는 통탈목이 특이성을 나타내며 가장 기부에 분계조를 형성하였다. 두릅나무속과 인삼속은 자매군을 형성하였고, 오갈피속 5 종 역시 서로 높은 유연관계를 나타내었다. 결론적으로 한국에 자생하는 14종의 두릅나무과 식물들이 모두 엽록체 DNA 바코드 마커 개발을 통해 동정이 가능함을 확인하였다.