계통전사체학 분석을 통한 갈기조팝나무의 잡종 기원 규명

이지민1, 박신영1, 박정헌1, 강종수1*

(1강원대학교 산림자원학과)

Phylogetranscriptomics of Spiraea L. (Rosaceae) elucidates the hybrid origin of Spiraea trichocarpa Nakai

Jimin Lee1, Sinyeong Park1, Jeongheon Park1, Jong-Soo Kang1*

(1Department of Forest Resources, Kangwon National University)

요약: 장미과(Rosaceae) 조팝나무속(Spiraea L.)은 북반구의 온대 및 아열대 지역에 널리 분포하는 낙엽 관목으로, 전 세계 약 80–120종이 분포하고 있다. 본 속은 형태학적 형질을 토대로 4개의 절(Spiraea, Calospira, Glomerati, Chamaedryon)로 분류되어 왔으나, 최근 분자계통학 연구들에서, 특히 Chamaedryon절의 단계통성 여부와 서로 다른 계통수 간에 계통학적 불일치가 반복적으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 이러한 계통학적 불일치의 진화적 원인을 규명하기 위해 전사체 및 엽록체 유전체 정보를 이용한 통합적 계통유전체학 분석을 수행하였다. 핵 유전자 기반 계통수 분석에서, 국내 석회암 지대에 주로 분포하는 갈기조팝나무(Spiraea trichocarpa)는 Chamaedryon절에 속하는 다섯 종의 자매군 또는 Glomerati절의 자매군으로 회복되어 뚜렷한 계통학적 불일치를 보였다. 단일 유전자 계통수를 이용한 종 네트워크 분석 결과, 갈기조팝나무는 이들 두 절의 공통조상 간 발생한 잡종화에 의해 기원한 분류군임이 일관되게 추정되었다. 또한 모계 유전되는 엽록체 유전체 기반 계통수에서는 Glomerati절이 모계 계통으로 확인되었다. 현재 수행 중인 Haplotype-resolved 유전체 연구는 갈기조팝나무의 잡종화 기원 가설을 보다 정밀하게 검증할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract: Spiraea L. (Rosaceae) comprises 80–120 species of deciduous shrubs widely distributed across temperate and subtropical regions of the Northern Hemisphere. The genus has been classified into four sections. Recent molecular studies have shown that section Chamaedryon is not monophyletic, and phylogenetic incongruence has frequently been reported. To clarify the evolutionary history, we conducted integrative phylogenetic analyses using transcriptome and plastid genome (plastome) datasets. Nuclear phylogenies revealed discordance in the placement of Spiraea trichocarpa, a species primarily distributed in limestone regions of Korea. In 388 single-gene trees, S. trichocarpa was recovered as sister to five species of sect. Chamaedryon, whereas it was placed as sister to sect. Glomerati in 317 single-gene trees. Using nuclear single-gene trees, species networks were inferred. S. trichocarpa was consistently inferred to have a hybrid origin, likely resulting from hybridization between the common ancestor of sect. Chamaedryonand the common ancestor of sect. Glomerati. Plastome-based phylogeny indicated that S. trichocarpa was sister to sect. Glomerati, indicating that this lineage represents the maternal lineage. Ongoing haplotype-resolved genome study will provide additional resolution and enable further evaluation of the proposed hybrid origin of S. trichocarpa.

Keyword: Spiraea, Spiraea trichocarpa, Rosaceae, Phylotranscriptomics, Hybrid origin

사사: 이 성과는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(RS-2025-16069808).