Patterns of molecular and morphological variations in Calanthe (Orchidaceae) from Korea

Abstract

Calanthe bicolor Lindl. between C. sieboldii and C. discolor has known a natural hybrid species and it shows intermediate such as colors, shapes and size of sepals, lateral petals, lip, spur and column. However, by Lindley illustration, C. bicolor is not a natural hybrid species. In this study, the hybridization of C. bicolor was conducted to morphological analysis and then the morphological variations of Calanthe were considered by RAPD analysis. The sequences of nrDNA and cpDNA were examined to determine the genetic relationships in Calanthe. For morphological and molecular analysis, 11 populations of Calanthe in Korean were examined. The PCA plots and UPGMA dendrogram based on the morphology and RAPD dendrogram showed two separated groups of C. sieboldii and C. discolor, while C. bicolor was overlapped partly or belonged to both two groups. In addition, heterosis characters of the natural hybrid showed in C. bicolor. RAPD variations of morphological characters related or not. It was suggested that the shortage of genetic variations were improper to show correlations between morphological and molecular analysis. ITS of nrDNA was not determine the relationships among three species. Therefore, it needs to study for other regions of nrDNA and cpDNA.;큰새우난초 (Calanthe bicolor Lindl.)는 금새우난초 (C. sieboldii)와 새우난초 (C. discolor) 사이의 자연교잡종으로 알려져 있으며, 금새우난초와 새우난초의 중간적인 형질을 나타낸다. 최근 보고된 문헌에 의하면 C. bicolor학명은 자연교잡종이라고 잘못 사용되고 있으며, 이 종은 노란색 꽃에 뒷면이 주황색인 꽃받침을 가진 것이고, 자연교잡종은 노란색 입술꽃잎과 갈색의 꽃잎, 꽃받침을 갖는 것이라고 하였다. 큰새우난초에 대한 명확한 분류가 필요하고, 새우난초속의 형태적, 분자적인 변이를 비교하기 위해 한반도에 서식하는 세 종 (11집단)을 대상으로 형태적 비교와 분자적 실험을 수행하였다. 형태적 특징을 대상으로 다변량 (PCA) 분석과 UPGMA를 통해 큰새우난초는 금새우난초와 새우난초의 교잡종임을 알 수 있었다. 새우난초속의 형태적인 변이는 개체에 따라 RAPD 의 분자적 변이와 연관이 있거나 없었으며, 이것은 분자적인 변이의 부족이 형태와 분자적 분석 사이의 연관성이 적절하지 않았음을 알 수 있다. 핵 DNA의 ITS구간과 엽록체DNA의 matK, rpl32-trnL 구간의 분석은 세 종을 구분할 수 없었으며, 다른 구간의 분석이 더 필요한 것으로 보여졌다.