Twenty two common millet (Panicum miliaceum L.) varieties collected from Korea, China and Russia were investigated for their phylogenetic relationship using 5S ribosomal DNA sequences with a hope to provide the basic information on their exact origin. Sequences of 5S rDNA were isolated by PCR. The primers, 5s-rRNA1 and 5s-rRNA2, were designed to isolate the complete NTS. Genomic DNA amplification produced two fragments with different length, 900 bp and 400 bp fragments, confirming the presence of two types of 5S rDNA repeats that differed from each other in the length of the NTS region. Amplified DNAs of 400 bp fragment were subcloned and used for further investigation. The obtained NTS sequences ranged from 200 to 300 bp and homology of sequences among plant materials was much higher than long repeat. CLUSTALW multiple aligment of 5S rDNA sequences from 22 different common millets revealed the clear difference by their origin. And critically different areas with insert or deletion were also confirmed. Those sequence difference seems to be used for discrimination of cultivars from different origin and use as molecular markers for origin identification. In phylogenic tree construction, the clear classification was shown where the genotypes from China and Russia is positioned together and stay away from domestic genotypes.

We performed phylogenetic analyses of a total of 21 acessions covering 5 species in the Korean Trigonotis and one outgroup species using nuclear ribosomal ITS and chloroplast rbcL, matK, ndhF sequences. Outgroup were chosen from the closely related genus Lithospermum zollingeri. Both parsimony and Bayesian Inference methods were used to reconstruct the evolutionary history of the group. The evidence collected indicated that phylogenetic relationships among Korean Trigonotis species are unresolved based on nuclear marker (ITS), as the same as based on separated chloroplast sequences. While the phylogenetic relationships of Korean Trigonotis species almost clearly were resolved in combined chloroplast sequences. Thus, the members of Trigonotis coreana can be distinguished to the members of Trigonotis peduncularis in combined cpDNA sequences and Trigonotis nakaii was treated as a synonymed to Trigonotis radicans var. sericea. In addition, the MP and BI analysis showed Trigonotis icumae as sister of the remained Korean Trigonotis species based on combined molecular markers (BI: PP = 1).

한국산 피막이속(Hydrocotyle L.)의 5종과 울릉도에서 새로 발견한 H. sp 그리고 outgroup인 병풀 (Centella asiatica)을 포함하여 총 7분류군을 대상으로 분자계통학적 연구를 수행하여 종의 실체 및 문제점을 검토하고 유연관계를 살펴보았다. 분자계통학적 연구의 marker로는 nrDNA의 ITS 지역과 cpDNA의 trnH-psbA지역을 사용하였다. 한국산 피막이속은 94%의 지지도로 묶였으며, 크게 4개의 분계조를 형성하였다. 선피막이 (H. maritima)와 피막이 (H. sibthorpioides), 제주피막이 (H. yabei)와 큰잎피막이 (H. nepalensis), 큰피막이 (H. ramiflora) 그리고 H. sp가 각각의 분계조를 형성하였다. 그러나 선피막이, 피막이, 제주피막이의 경우 독립된 분계조를 형성하지 않았으며, H. sp의 경우 분자적으로 독립적인 분계조를 형성하고 있어 새로운 종으로써의 가능성을 제시하였다.

The purpose of this study was to develop the best mushroom cultivation conditions and the combination of mushroom culture media in order for mushroom producers and consumers. To reach this target, we first investigated the genetic relationship and developed suitable conditions of mycelial growth in Hypsizygus marmoreus strains. One superior strain of H. marmoreus was selected from 124 strains using bag culture. One hundred and twenty four strains were genetically classified into four main groups using two Universal Rice primers, URP2R and URP17R. The studies on the effects of different temperature (17, 21, 25, 29, 33℃) showed that 25℃ is the best temperature for mycelial growth for almost all strains while at 33℃ most of mycelium stop growth. Finally, ten strains were selected according to the groups identified by their temperature requirements. The length of mycelial growth in PDA, MCM, GPYM, MEA and MYP were longer than those in Czapek Dox. The selected ten strains of H. marmoreus showed heavier dry weight of mycelia at pH 3.0∼7.0 than any other pH. Although it was not show distinct requirement of carbon and nitrogen sources for vegetative growth according to strains, mainly the mycelial growth of the ten selected strains were observed at media including xylan and yeast extract, peptone, tryptone, respectively. Moreover, higher C/N ratio was observed in higher dry weight of mycelia.

For purposes of studying intron structures and predicting consensus splice motifs, a total of 102 legume species were used to isolate introns across the family. Of 196 gene-targeted PCR primer pairs, we successfully amplified 118 intron-containing genes (60.2%) and obtained a total of 1,870 introns with an average size of 143 nucleotides. Species-based compilation of 5’- and 3’-splicing motifs showed lineage-specific conservation in each splicing motif. Compilation of the entire intron set permitted prediction of the consensus sequences of splicing signal motifs in legumes, AYGWGTABABGH and TVNC/TAGGHTV for the 5’- and 3’-splicing motifs, respectively. Interestingly, these consensus motifs are very similar to the corresponding splicing signals of two model systems, Arabidopsis and rice. This result is suggestive of conservation of pre-mRNA splicing mechanisms in higher plants. Multiple alignments of CALTL introns demonstrated that the region from the branch point to 3’ splice site was relatively more conserved than the region from5’ splice site to the branch point. Phylogenetic analysis demonstrated that each of three splicing motifs, 5’-splice sites, 3’-splice sits, and branch site, was relevant to evolutionary divergence of species and phylogenetically informative, suggesting that splice signal sequences would be useful as a potential tool for the molecular phylogenetic analysis.

The plant family chrysanthemum is known for its medicinal, ornamental, and economic purposes. Owing to its economic and biological significance to the difficult identification based on morphological characters, it is useful to develop DNA barcodes. DNA sequence data enable not only the inference of phylogenetic relationships but also provide an efficient method for species-level identifications under terms DNA barcoding or DNA taxonomy. The purpose of this study is to evaluate the utility of DNA barcoding in discriminating Chrysanthemum species. Four cpDNA regions (matK, rpoC, rpoB, trnH-psbA) and one nuclear (ITS) marker have sequenced from 28 specimens of 11 species from 4 genera of Chrysanthemum which were collected from 5 provinces in Korea. Comparisons of within and between species levels of sequence divergence showed that genetic variation between species exceeds variation within species.

한국산 담배풀속(Carpesium L.) 7분류군과 3개의 외군(Inula britannica L., Inula germanica L., Rhanteriopsis lannginosa(DC.) Rauschert)을 대상으로 유연관계를 파악하기 위하여 nuclear ribosomal DNA(nrDNA) 중 ITS(internal transcribed spacer) 지역의 계통분류학적 분석을 수행하였다. 계통분류학적 연구방법은 maximum parsimony, neighbor-joining와 maximum likelihood 방법을 사용하였다. 정렬된 계통분의 총 길이는 731 bp이며, ITS1, ITS2와 5.8S 부위의 길이는 각각 284~297 bp, 264~266 bp와 164 bp로 나타났다. 계통분류학 변이를 보이는 site는 111개로 확인 되었으며, 그 중 64개의 site가 계통학적으로 유효한 것으로 나타났고, ITS1 지역이 ITS2 지역보다 염기 변이가 다양하게 나타나는 것으로 확인되었다. 그 결과, 한국산 담배풀속은 단계통을 형성하였으며, 담배풀(C. abrotanoides L.)이 가장 기저부에 위치하였다. 여우오줌(C. macrocephalum Franch. & Sav.)와 두메담배풀(C. triste Maxim.)은 가까운 유연관계를 나타냈으며, 애기담배풀(C. rosulatum Miq.)와 천일담배풀(C. glossophyllum Maxim.) 그리고 좀담배풀(C. cernuum L.)와 긴담배풀(C. divaricatum Siebold & Zucc.)도 유연관계가 가깝게 나타났다. 이와 같은 결과로 담배풀속 nrDNA의 ITS 지역 염기서열에 기초한 분자 계통학적 연구는 계통분류를 이해하는데 유용한 방법으로 판단된다.

괭이눈속 식물에 대한 계통 유연관계를 알아보기 위하여 핵 rDNA의 internal transcribed spacer(ITS) 지역에 대한 염기서열을 분석하였다. 5.8s를 포함한 ITS 염기서열은 647-653 bp로 그중 219개의 염기에서 유전적 다양성을 나타내었다. 정렬된 염기서열은 bootstrap을 포함한 parsimony 방법과 neighbor-joining 방법을 통하여 계통수를 평가하였다. 그 결과 C. pseudofauriei(선괭이눈)이 군내군의 가장 기부에 분계조를 형성하였고, Ser. Pilosa and Ser. Oppositifolia와 Ser. Alternifolia and Ser. Flagellifera가 높은 bootstrap 값으로 두 개의 분계조를 각각 형성하였다. Neighbor-joining 분석의 결과도 일치하였다. 본 연구결과 핵 rDNA의 ITS 염기서열 분석은 괭이눈속의 계통학적 연구에 유용한 마커로 확인되었으며, 최종적으로 ITS 염기서열과 종자 형태형질을 바탕으로 C. sphaerospermum Maxim. and C. valdepilosum (Ohwi) S.H. Kang & J.W. Han에 대한 분류학적 검토를 하였다.

It is very crucial to evaluate the genetic diversity of peanut genetic resources for identification of peanut germplasm accessions and variety improvement. Cultivated peanut generally has two subspecies, hypogaea and fastigiata. In this study, we identified peanut into three plant types, virginia (var. hypogaea), spanish (var. vulgaris), and valencia (var. fastigiata). Former one belongs to ssp. hypogaea and latter two are involved in ssp. fastigiata. Twenty SSR markers were used to assess the genetic variation of three sets, hypogaea, vulgaris, and fastigiata, respectively. Out of variety-specific SSR primers tried in this study, ten pairs of SSR primers showed polymorphisms. Each accession could be identified by a specific set of polymorphic SSR primers, and allele number was evaluated among accessions, with an average of 6.7 in var. hypogaea and 5.4 in var. vulgaris and fastigiata. For evaluation of genetic diversity, gene diversity ranged from 0.336 to 0.844 and PIC (polymorphism information contents) ranged from 0.324 to 0.827 were investigated. Dendrograms based on genetic distances were constructed, which showed the existence of three different clusters. And these three different clusters might be associated with the genes involved in three plant types. The results also suggested that there were plentiful SSR polymorphisms among peanut germplasm accessions in RDA (Rural Development Administration, Korea) Genebank and SSRs might play an important role in evaluating peanut accessions and cultivar improvement.

Adenophora racemosa is recently reported as a new Korean endemic plant species. However, the phylogenetic relationship of this genus has been controversial due to the morphological similarity and frequent morphological change of aerial parts. To verify the phylogenetic position of Adenophora racemosa and phylogenetic relationship of genus Adenophora, we analyzed the internal transcribed spacer (ITS) sequence of nuclear ribosomal DNA (nrDNA) and random amplified polymorphic DNA (RAPD) using 21 individual of 6 Adenophora species, A. verticillata, A. divaricata, A. racemosa, A. remotiflora, A. stricata and A. tetraphylla. In comparative analysis of the nrDNA-ITS sequences, we could not found not only any species specific nucleotide sequence but also could not estimated their inter or intra species. In the phylogenic analysis based on the RAPD derived DNA polymorphism, Adenophora species were classified into four groups by clustering analysis of the UPGMA. These results suggest that the DNA fingerprinting based on RAPD is more suitable than nrDNA-ITS sequence for the phylogenetic analysis of Adenophora species.

한국산 쑥속 분류군의 계통분류학적 연구를 위해 Nuclear ribosome DNA의 ITS 염기서열 분석을 실시하였다. 정렬된 염기의 총 길이는 635~643 bp이며, ITS1과 ITS2 부위의 길이는 각각 251~255 bp와 217~222 bp로 나타났다. 염기서열 변이를 보이는 site는 95개로 확인되었다. 그 중 ITS1이 35개, ITS2가 26개로 총 72개의 site가 계통학적으로 유효한 것으로 나타남으로써 ITS1이 ITS2보다 종 분화의 변이가 다양하게 발생하는 것으로 확인되었다. ITS 염기서열을 기초한 계통학적 분석은 쑥속 내에 5개의 Clade를 형성하였다. 그 결과 자방이 퇴화된 분류군들(사철쑥, 제비쑥, 섬쑥, 갯제비쑥)이 하나의 분계조(Clade 1)를 형성함으로써 아속 수준(Subgen. Dracunculus)으로 취급되는 결과를 뒷받침 하였다. 애기비쑥과 큰비쑥은 거의 동일한 유전적 정보를 보였으며(Boostrap 99%), 한국산 참쑥의 학명은 재고 되어야할 것으로 사료된다. 또한, 강화약쑥(A. sp.)은 황해쑥과 매우 가까운 상동성을 보였다(Boostrap 89%). 따라서, 형태적 형질의 변이가 다소 연속적인 쑥속은 DNA 염기서열에 기초한 분자계통학적 연구가 유용한 방법으로 판단되며, 본 ITS 연구결과는 한국산 쑥속의 계통분류를 이해하는데 유용한 형질로 기여할 것으로 기대된다.

동아시아에 분포하는 콩과에 속하는 칡 1종의 13집단과 근연분류군 2종의 4집단 등 총 17개의 개체군에 대하여 유전적 유연관계 및 종간 특이적인 분류학적으로 유용한 분자마커를 알아보기 위해 RAPD 분석을 실시하였다. 15개의 oligo primer를 이용한 효소중합반응을 통해 증폭된 RAPD 절편들은 200 bp에서 2,800 bp 사이의 구간에서 관찰되었다. 이중 유효한 polymorphic band makers는 총 208개, monomorphic bands는 3개를 확인하였으며, 칡의 종 특이적 분자마커는 4개로 확인되었다. 이러한 자료에 근거하여 칡속의 17개 개체군 집단에 대한 UPGMA 분석을 실시하였다. 도출된 UPGMA phenogram에서 한국산 칡 9개체군과 국외산 칡 3개체군이 각각 독립적인 두 개의 작은 유집군을 형성하였으며, 이후 두 유집군이 하나로 크게 유집되어 다른 칡 근연분류군과는 뚜렷하게 구분되었다. 따라서 RAPD 분석은 칡과 근연분류군간의 유연관계 분석 및 한국산과 국외산 집단의 원산지판별에 매우 유용한 분자마커로 생각된다.

Schizonepeta spike (Korean name "Hyung-Gae") has been used for oriental medicinal purposes in Korea, China and Japan. In this study, twenty six "Hyung-Gae" samples were collected including nine certified Schizonepeta tenuifolia plants, and seventeen commercially marketed "Hyung-Gae" products. Chloroplast trnL-F and rDNA ITS regions of the "Hyung-Gae" samples were sequenced and used to identify whether the samples were genuine S. tenuifolia or not. As the result, the trnL-F and ITS sequences of all the "Hyung-Gae" samples were shown to be identical and it was proven that commercially available medicinal products "Hyung-Gae" are genuine S. tenuifolia. Phylogenetic tree of S. tenuifolia using the trnL-F sequences was constructed and compared with phylogenetic tree using ITS of rDNA region sequences. In these tree, S. tenuifolia was affiliated in the family Lamiaceae. It is proven that trnL-F and ITS phylogenetic trees are useful to study taxonomic position of S. tenuifolia.

The region containing 18S rRNA gene, ITS 1 and part of the 5.8S rRNA gene of the Atractylodes japonica Koidz was amplified by PCR and the product cloned in a pBluescript SK II plasmid. DNA sequence of the cloned DNA was determined and submitted to the GenBank (accession number EU678363). Phylogenetic analysis of the ITS 1 DNA showed close similarity with the other plant species of the family Compositae. The extract of the plant materials of five different members of the family Compositae was analyzed by HPLC to detect atractylon. Extract of the A. japonica Koidz showed presence of significant amount of atractylon. However, noticeable amount of atractylon was not detected by the same analyses from the extracts of the other plants belonging to the family Compositae including Artemisia capillaris, Chrysantemum zawadskii, Eclipta prostrata or Taraxacum platycarpum.

국내자생 쑥속의 식물을 약용작물 및 산업화에 활용하기 위한 기초자료를 얻고자 본 연구를 수행하였다. 그 결과, 수집된 쑥속 식물들은 사철쑥 (A. capillaris)을 포함한 20종 1아종 2변종 24분류군으로 분류 되었으며, 이를 바탕으로 25개의 화기형질을 이용하여 주성분 분석과 군집분석을 수행하였다. 주성분 분석결과 제1주성분은 전체 분산의 44.73%, 제2주성분은 16.86%, 제 3주성분은 8.88%, 제4주성분은 7.07%의 기여율을 보였으며, 상위 제4주성분까지의 누적 기여율이 77.56%였다. 군집분석 결과, 자방의 퇴화, 아관목, 두화의 크기 등의 주요형질에 의해 크게 3개의 군으로 구분되어졌으며, 화기구조의 식별형질로는 기발표된 Dracunculus, Abrotanum, Absinthium 3절과 완전히 일치하지는 않았으나 국내 자생쑥의 분류형질로 활용이 가능하였다.

지모 (Anemarrhena asphodeloides)는 탁월한 해열작용과 진정작용을 갖는 한약재로 한국, 중국, 일본에서 널리 이용되어 왔다. 본 연구에서는 먼저 국내 연구소에서 형태학적 분류 결과 지모로 확인된 3종의 식물체를 수집하여 엽록체 DNA의 trnL-F 염기서열을 분석하였다. 분석 결과, 국내 연구기관에서 보관중인 지모 식물체들이 모두 동일한 trnL-F의 염기서열을 보여서, 형태학적 분류와 계통유전학적 분류가 동일함을 확인하였다. 최초로 얻어진 지모 trnL-F 염기서열은 NCBI database에 등록하였다. 다음으로 국내 한약재 시장과 중국 한약재 시장에서 유통 중인 지모 한약재를 다량 구입하여 trnL-F의 염기서열을 분석하였다. 그 결과, 유통 중인 지모 한약재들이 모두 기원식물과 동일한 TrnL-F의 염기서열을 보여서 지모 약재의 경우 진품이 유통되고 있음을 알 수 있었다. TrnL-F의 염기서열로 계통수를 작성한 결과 지모는 아스파라거스목 (Asparagales), 용설란과 (agavaceae)에 속한 것으로 보여 졌다. 엽록체 rbcL 유전자 염기서열로 얻은 계통수와 비교한 결과 trnL-F 계통수와 rbcL 계통수가 비슷한 결과를 보여주어서 분자유전학적 분류에 두 유전자가 상호보완적으로 이용될 수 있음을 확인하였다.