차세대 염기서열 분석을 통한 다릅나무의 Microsatellite 마커 개발

안지영*, 임효인

(국립산림과학원 산림생명정보연구과)

Development of Microsatellite Markers

of Maackia amurensis Rupr. Based on Next-Generation Sequencing

Ji-Young Ahn*, Hyo-In Lim

(Department of Forest Bioresources, National Institute of Forest Science)

요약: 다릅나무는 우리나라, 일본, 중국, 러시아 극동지역에 분포하는 다릅나무속 낙엽활엽교목이다. 본 연구는 다릅나무 집단의 보존과 이용을 위해 개체 식별이 가능한 Microsatilite 마커를 개발하고자 연구를 수행하였다. Microsatellite 마커를 개발하기 위해 선행연구에서 차세대염기서열 분석 방법으로 확보한 26.8Gb의 유전정보를 활용하였다. 20,893개의 contig들로부터 316,291개의 핵 DNA 내 SSR영역이 탐색되었다. 다릅나무 8개체를 대상으로 2개와 3개의 반복 모티프 특성을 가지는 100개의 후보 프라이머를 이용하여 PCR 분석을 실시한 결과, 최종 21개의 microsatellite 마커를 선발하였다. 선발된 21개 마커를 가야산과 중왕산 집단에 적용하여 Null allele 검증을 실시한 결과, 5개 마커에서 Null allele가 관찰되어 최종 16개 마커가 집단 분석에 유용한 것으로 확인되었다. 16개의 마커의 유전특성 분석을 실시한 결과, 관찰된 평균 대립유전자 수(Na)는 7.4개, 유효 대립유전자 수(Ne)는 3.3개로 나타났다. 평균 이형접합도 관찰치(Ho)와 이형접합도 기대치(He)는 각각 0.514와 0.510으로 나타났다. 2개 집단에서 계산된 16개 마커의 누적 개체인식력은 2.7E-05로 나타나 개체 식별력 높은 것으로 펑가되었다. 본 연구에서 개발된 Microsatellite 마커는 다릅나무 집단의 유전다양성 분석과 개체 식별 분석에 유용한 것으로 생각된다.

Abstract: Maackia amurensis is deciduous broad-leaved species of the genus Maackia. It is distributed in Korea, China, Japan, and Far East Russia. This study conducted to develop microsatellite markers that identify individuals for population conservation and use of M. amurensis. We used 26.8Gb genome information to develop microsatellite markers, which were generated by next-generation sequence analysis in previous study. Total 316,291 Simple Sequence Repeat within nuclear DNA regions were detected from 20,893 contigs. PCR analysis performed to eight individuals using 100 candidate primers, which have two and three repeat motif characteristics. We selected 21 microsatellite markers. 5 markers among 21 markers were detected null allele by analysis of Mt. Gaya and Mt. Jungwang populations. As a result, 16 microsatellite markers were selected useful for population analysis. We analyzed genetic characteristics of these markers. The average observed number of allele (Na) was 7.4, and effective number of allele (Ne) was 3.3. The average observed heterozygosity (Ho) and expected heterozygosity (He) were 0.514 and 0.550, respectively. The cumulative probability of individual identification calculated in the two population was 2.7E-05, which estimated to give high efficiency for identifying individual genotypes. In conclusion, 16 novel microsatellite markers are useful for genetic analysis to assessment genetic diversity and individual identification.

사사: 본 연구는 산림청 국립산림과학원 연구개발과제인 ‘산림생명자원 유전정보 구축 및 바이오지문 분석기술 개발(FG0601-2019-02-2023)’의 지원에 의해 이루어진 것임.