Molecular phylogeny and population genetics of coreanomecon hylomeconoides nakai (papaveraceae)

Abstract

Coreanomecon hylomecoides Nakai (매미꽃)은 양귀비과에 속하는 식물로서, 1935년 Nakai에 의하여 1속 1종의 한국 특산종으로 보고되었으며, 지리산을 중심으로 무등산, 백운산, 조계산 등지의 한반도 남쪽 지역에 극히 제한적으로 분포하고 있다. 이와 동시에 매미꽃의 근연식물로 알려진 Hylomecon vernalis Maxim. (피나물)은 한반도를 위시한 동북 아시아에 널리 분포하고 있다. 매미꽃속을 둘러싼 분류학적 문제는 매미꽃속을 피나물속에 포함시키거나, 혹은 별도의 독립된 속으로 처리해야 하는 견해가 대립되어 왔으므로, 매미꽃속에 대한 분류학적 처리는 한국 특산속의 범주를 결정하는 중요한 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 일차적으로 매미꽃속의 과내 계통분류학적 위치를 결정하기 위하여 양귀비과내 14속 25종에 대한 matK 유전자를 포함하는 trnK intron 구간의 염기서열을 분석하여 계통유연관계를 추정하였다. 그 결과 매미꽃속은 피나물속과 밀접한 유연관계를 나타내고 있지만 별도의 독립된 속으로 처리하는 것이 타당한 것으로 나타났으며, trnK intron 구간의 염기서열에 근거한 계통수는 Dicranostigma를 ITS 염기서열에 기초하여 별도의 Glaucioideae 아과로 독립시킨 이전의 결과를 지지하지 아니하고, 이 속은 반드시 애기똥풀아과에 포함되어야 하는 기존의 분류학적 처리를 강력하게 지지하였다. Coreanomecon hylomecoides Nakai (매미꽃)은 양귀비과에 속하는 식물로서, 1935년 Nakai에 의하여 1속 1종의 한국 특산종으로 보고되었으며, 지리산을 중심으로 무등산, 백운산, 조계산 등지의 한반도 남쪽 지역에 극히 제한적으로 분포하고 있다. 이와 동시에 매미꽃의 근연식물로 알려진 Hylomecon vernalis Maxim. (피나물)은 한반도를 위시한 동북 아시아에 널리 분포하고 있다. 매미꽃속을 둘러싼 분류학적 문제는 매미꽃속을 피나물속에 포함시키거나, 혹은 별도의 독립된 속으로 처리해야 하는 견해가 대립되어 왔으므로, 매미꽃속에 대한 분류학적 처리는 한국 특산속의 범주를 결정하는 중요한 요인으로 작용하게 된다. 따라서 한반도에 서식하는 근연종으로서 개화기를 위시한 생식양상과 분포에서 상반되는 양상을 나타내는 매미꽃과 피나물 집단의 유전적 구조를 비교하기 위하여 Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP)과 Inter-Simple Sequence Repeat (ISSR) 분석을 시도한 결과, 매미꽃과 피나물에서 집단간의 유전적 분화는 두 종에서 유사한 정도로 나타났다. 이 결과는 매미꽃과 피나물은 오래 전에 종분화가 일어나, 매미꽃은 북방계 식물로서 과거 빙하기로 인하여 현재 한반도 남쪽까지 밀려내려 왔다가, 빙하기가 쇠퇴하면서 남부 고산 지역에 일부 잔존하여, 현재의 국소적인 분포양상을 나타내는 것으로 해석되었다. ; Coreanomecon hylomeconoides Nakai (Papaveraceae) was reported to be endemic to Korea by Nakai in 1935. It distributed extreamly restricted in the southmost parts of Korean Peninsula such as Mt. Chiri, Mt. Mudeung, and Mt. Baegun. On the other hand, Hylomecon vernalis Maxim., thought to be a closely related species to C. hylomeconoides are widely distributed around the Korean Peninsula extending the adjacent areas in China. The taxonomic status of Coreanomecon has been changed. It is used to be submerged in Hylomecon or Chelidonium, but Korean taxonomists often treated Coreanomecon as a distinctive genus endemic to Korea. In order to evaluate the taxonomic position of the genus Coreanomecon in the subfamily Chelidonioideae, matK gene sequences were determined for 25 accessions representing nine genera of the Chelidonioideae and five outgroups. In results, the molecular phylogeny based on matK sequences supports that Coreanomecon is closely related with Hylomecon, but better be separated from Hylomecon. In addition, Dicranostigma should be included in the subfamily Chelidonioideae. The ITS molecular tree also strongly supports that Dicranostigma and Glaucium should be placed in the Chelidonioideae. Coreanomecon hylomeconoides Nakai (Papaveraceae) was reported to be endemic to Korea by Nakai in 1935. It distributed extreamly restricted in the southmost parts of Korean Peninsula such as Mt. Chiri, Mt. Mudeung, and Mt. Baegun. On the other hand, Hylomecon vernalis Maxim., thought to be a closely related species to C. hylomeconoides are widely distributed around the Korean Peninsula extending the adjacent areas in China. The taxonomic status of Coreanomecon has been changed. It is used to be submerged in Hylomecon or Chelidonium, but Korean taxonomists often treated Coreanomecon as a distinctive genus endemic to Korea. In this research, to compare with the genetic structure of populations of C.hylomeconoides and H. vernalis which are closely related species inhabited in the Korean Peninsula and indicated different aspect of the flowering time, morphology, and distribution, Amplified Fragment Lenth Polymorphism (AFLP) and Inter-Simple Sequence Repeat (ISSR) was performed. As a result, in C. hylomeconoides and Hylomecon vernalis, the genetic specialization of population is similar of the two species. The result analyzed that C. hylomeconoides and H. vernalis was specialized for a long time ago, C. hylomeconoides as a northern plant was thrusted into the southern part of the Korean Peninsula at glacial period, it remained a part of southern area, so it showed the present aspect distributed only a part.or the southern area.