산겨릅나무 microsatellite 마커 개발 및 유전특성 구명

이제완*, 안지영, 김상철, 이효신

(국립산림과학원 산림생명정보연구과)

Development of microsatellite markers and genetic characterization in Acer tegmentosum

Jei-Wan Lee*, Ji-Young Ahn, Sang-Chul Kim, Hyo-Shin Lee

(Devision of Forest Bioinfomation, National Institute of Forest Science)

요약: 산겨릅나무는 단풍나무속 낙엽활엽교목으로 우리나라에는 중부 이북 해발 800m 이상 지역에 주로 분포한다. 산겨릅나무는 예로부터 ‘벌나무’, ‘산청목’ 등 다양한 이름으로 사용되는 약용식물자원이다. 최근, 약리효능 연구를 통해 산겨릅나무 추출물의 간질환, 항산화, 항염증 등 약리 효과가 보고되었다. 이에 따라 산겨릅나무에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 무분별한 불법채취로 자생지에서 산겨릅나무의 개체 수가 점차 감소하고 있다. 본 연구는 산겨릅나무 집단의 유전적 특성을 구명하고 유전자원을 보존하기 위하여 산겨릅나무의 유전정보를 기반으로 microsatellite 마커를 개발하였다. 차세대 염기서열 분석을 통해 확보된 염기서열을 이용하여 산겨릅나무 집단에서 다형성을 나타내는 10개의 마커를 선발하였다. 오대산, 지리산, 소백산 집단을 대상으로 개발된 마커의 유전특성을 분석한 결과, 관찰된 평균 대립유전자 수는 4.0개, 유효 대립유전자 수는 2.5개로 나타났다. 평균 이형접합도 관찰치와 이형접합도 기대치는 각각 0.466과 0.524로 나타났다. Null allele과 마커간 연관불평형은 관찰되지 않았다. 3개 집단에서 계산된 10개 마커의 누적 개체인식력은 2.2E-07로 나타나 산겨릅나무 고유의 유전형의 식별 효율이 높은 것으로 펑가되었다. 이들 마커는 산겨릅나무의 유전다양성 평가, 유전적 공간구조 분석 및 DNA 지문 분석 등 식물법과학 연구에 유용할 것으로 판단된다.

Abstract: Acer tegmentosum Maxim. belongs to Acer genus and is deciduous broad-leaved tree species. It is distributed in the north central regions over 700∼800m above sea level. It has been used as a traditional medicine, called ‘Sancheonmok’ or ‘Beolnamu’. Recently, Anti-oxidative and Anti-lnflammatory effect of the extract from this species has been discovered. Accordingly, there has been high demand for medicinal use, and indiscriminate illegal harvesting is on the rise. That could act as a major cause of the population decline. In the present study, new microsatellite markers were developed and characterized for the purpose of genetic resources conservation of A. tegmentosum. Ten polymorphic markers were selected based on the sequence information resulted from next-generation sequencing, and characterized using three population of Mt. Odaesan, Mt. Jirisan and Mt. Sobaeksan. The average number of alleles and effective alleles were 4.0 and 2.5, respectively. The average observed heterozygosity and expected heterozygosity were analyzed to be 0.466 and 0.524, respectively. Null alleles and linkage disequilibrium were not observed. The cumulative probability of individual identification calculated in the three population was 2.2E-07, which estimated to give high efficiency for identifying individual genotypes. These markers will be useful for analysis of genetic diversity and spatial genetic structure, plant forensic science, and so on.

Keywords: Acer tegmentosum, microsatellite marker, genetic diversity, genetic characterization