상록성 참나무 엽록체의 유전체 염기서열 비교 분석

최현모1*, 박수진1, 장현아1, 김소연1, 최영임1, 전수연1

(1국립산림과학원 산림생명자원연구부 임목자원연구과)

Comparative chloroplast genome analysis of evergreen oaks in Korea

Hyunmo Choi1*, Su Jin Park1, Hyun-A Jang1, So Yeon Kim1,  Yeong-Im Choi1, Su Yeon Jeon1

(1Forest Bioresources Department, National Institute of Forest Science)

요약: 참가시나무를 포함한 6종의 상록성 참나무는 한국 남부 지역에서 대만, 일본까지 분포하는 수종들이다. 본 연구에서는 상록성 참나무로의 엽록체 유전체에 대한 포괄적인 분석을 제시하고자 하였다. 국립산림과학원 진주 월아시험림에 식재된 상록성 참나무를 대상으로 잎 시료를 확보하여 NGS 라이브러리를 구축한 후, NovaSeq 6000 플랫폼을 이용하여 Short Read 서열분석을 진행하였다. 환형 구조로 조립된 엽록체 유전체 크기는 약 160 kbp에 해당하였으며, GC 함량은 약 37% 내외로 나타났다. 유전체 구조는 전형적인 Quadripartite 구조를 보였고 LSC는 90 kbp, SSC는 19 kbp였으며 2개의 IR은 26 kbp에 해당하였다. Annotation을 통해 총 131개의 유전자들을 확인하였다. 19개 참나무목 수종들과의 계통발생학적 분석을 통해 진화적 관계를 조사하였으며, 상록성 참나무류 중에 참가시나무와 개가시나무가 엽록체 서열에서 가까운 유연관계에 있음을 보여주었다. 본 연구를 통하여 참가시나무의 유전적 구조에 대한 이해도를 높일 뿐 아니라 참나무목의 진화적 관계에 대한 향후 연구의 방향성을 제공할 수 있을 것으로 생각한다.

Abstract: Six species of evergreen oak trees, including Quercus salicina, are distributed throughout southern Korea, Taiwan, and Japan. In this study, we attempted to present a comprehensive analysis of the chloroplast genome of these evergreen oak trees. After securing leaf samples from evergreen oak trees planted in the Jinju Experimental Forest of the National Institute of Forest Science, an NGS library was constructed, and short-read sequence analysis was performed using the NovaSeq platform. Among them, the genome size of the chloroplast was about 160 kbp, and the GC content was 37%. The chloroplast genome showed a typical quadripartite structure, with 90 kbp of LSC, 19 kbp of SSC, and two IRs corresponding to 26 kbp each. A total of 131 genes were identified through gene annotation. The evolutionary relationship was investigated through phylogenetic analysis with 19 Quercus species, and it was shown that Q. gilva is closely related to Q. salicina in terms of chloroplast sequence. We believe that this study will not only improve our understanding of the genetic structure of evergreen oaks but also provide directions for future research on the evolutionary relationships of oaks.

사사: 본 연구는 국립산림과학원 일반연구사업(FG0702-2023-01-2023)의 지원으로 이루어진 것임.