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한국 풀게, Hemigrapsus penicillatus (De Haan, 1835) 집단의 미토콘드리아 유전적 변이 연구

Title
한국 풀게, Hemigrapsus penicillatus (De Haan, 1835) 집단의 미토콘드리아 유전적 변이 연구
Other Titles
Mitochondrial genetic variation of Korean penicillate shore crab, Hemigrapsus penicillatus (De Haan, 1835)
Authors
양희윤
Issue Date
2017
Department/Major
교육대학원 생물교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
정종우
Abstract
한국 풀게(Hemigrapsus penicillatus)는 우리나라 해변에서 가장 흔히 볼 수 있는 게(crab)로, 조간대 암석 또는 자갈지대에서 서식한다. 본 연구는 COⅠ(Cytochrome C OxydaseⅠ)을 이용하여 풀게의 유전자를 분석하였다. 많은 종에서, 미토콘드리아 DNA (mitochondrial DNA, mtDNA)에 들어있는 COⅠ은 DNA 바코드 역할을 하며, 종판별 마커로 이용되고 있다. DNA 바코드는 오랜 세월 진화를 겪은 생물종이 지닌 자신만의 유전자 염기서열이다. COⅠ은 유전정보가 다량으로 축적되어 있어 마커 개발에 쉽고 종 또는 종간의 진화적 유연관계를 밝히는데 유용하여, 다양한 유전학적 연구에 사용하고 있다. 연구는 대한민국 5지역의 22개체를 이용하여 실시하였다. 유전적 다양성분석, COⅠ 단상형 네트워크분석, 분자계통분석, 집단쌍(pairwise) F ST 분석, AMOVA (A nalysis of Molecular Variance)분석을 이용한 COⅠ분석을 통하여 유전적 변이에 대하여 알아보았다. 미토콘드리아 DNA의 COⅠ을 이용하여 지역별 유전적 다양성을 분석하였으며, 한국 풀게 집단쌍 F ST 분석을 이용하여 유전적 거리를 통한 유전적 구조를 알아보았고, Neighbor Joining(NJ)와 Maximum Likelihood(ML) 분석을 통한 계통수 분석과 AMOVA 분석을 이용하여 숨은종의 여부를 확인하였다. 유전적 다양성(genetic diversity)은 미토콘드리아 DNA의 단상형 수, 분리 지점 수, 뉴클레오타이드 차이의 평균값, 단상형 다양도, 뉴클레오타이드 다양도 등의 값을 통하여 확인하였다. JJ(제주)와 PH(포항)이 단상형 다양도가 가장 낮게 나왔고, WD(완도)의 단상형 다양도가 가장 높게 나왔으나, 전체적으로 단상형 다양도의 값이 크지 않아 유전적 다양성이 낮았다. 유전적 구조(genetic structure)는 GJ(거제)와 WD(완도) 사이의 집단쌍 F ST 이 가장 작아 유전적 거리가 가장 가까웠으며, JJ(제주)와 WD(완도) 사이의 집단쌍 F ST 이 가장 크고 유전적 거리가 가장 멀었다. 한국 풀게 집단은 전체적으로 유전적 거리가 가까우며, 유전적 구조가 형성되지 않았다. 숨은종(cryptic species)은 Neighbor Joining와 Maximum Likelihood의 분석결과가 일치하였고 지역 및 해안 집단 사이의 계통적 구분을 확인할 수 없었으며, AMOVA 분석 값 또한 의미가 없었다. 결론적으로 유전적으로 집단 간의 차이가 거의 없으며 집단이 모두 같은 종이라고 해석할 수 있었다. 서해안에서 풀게의 숨은종을 확인하였다는 연구와 달리 본 연구에 이용한 개체들 사이에서 숨은종을 찾지 못하였다. 한국 풀게에 대하여 앞으로 유전학적 연구가 더욱 활발하게 이루어져야할 필요성을 알 수 있었다.;Korean Penicillate shore crab (Hemigrapsus penicillatus) is one of the most common ghettos on the Korean coast. It lives in intertidal rocks or pebbles. In this study, I analyzed the genes of Penicillate shore crab using COI (Cytochrome C oxydase I). In many species, COI is used as a species discrimination marker. COI in mtDNA (mitochondrial DNA) acts as a DNA barcode. DNA barcodes are your own gene sequences with biological species that have undergone many years of evolution. COI is useful for developing marker because it accumulates large amount of gene information and is useful for revealing evolutionary relationship between species or species and is used for various genetic studies. In this study, 22 individuals in 5 regions of Korea were experimented. Genetic diversity analysis, COI haplotype network analysis, phylogenetic analysis, pairwise F ST analysis, and AMOVA (analysis of molecular variance) and genetic variation through COI analysis. Genetic diversity was analyzed by using mtDNA of COI, and genetic diversity through genetic distance was analyzed using Korean Penicillate shore crab pairwise F ST analysis I examined the genetic structure and confirmed the presence of cryptic species through Neighbor Joining (NJ) and Maximum Likelihood (ML) analysis and AMOVA. Genetic diversity refers to the number of haplotypes of mtDNA, the number of segregating sites, the average number of nucleotide differences, Haplotype diversity, nucleotide diversity, and so on. Haplotype diversity was the lowest in JJ (Jeju) and PH (Pohang), and Haplotype diversity was the highest in WD (Wando). However, Haplotype diversity is not large and genetic diversity is low. The genetic structure was the closest genetic distance because of the smallest pairwise F ST between GJ (Geoje) and WD, and JJ and WD The pairwise F ST between the two groups was the largest and the genetic distance was the longest. The penicillate shore crab population can be close to the genetic distance as a whole, which means that no genetic structure has been formed. The results of Neighbor Joining and Maximum Likelihood were consistent with cryptic species, and systematic distinctions between local and coastal groups could not be confirmed. AMOVA analysis was also meaningless. In conclusion, genetically, there was little difference between groups, and all groups could be interpreted as the same species. Unlike the study of the identification of cryptic species of penicillate shore crab on the west coast, no cryptic species was found among the individuals used in this study. The need for more genetic research on penicillate shore crab has been recognized in the future.
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