□ 연구개요 대양섬에서의 주요 종분화 기작은 적응방산에 의한 분기진화로 알려져 있으나 전체 섬 고유종의 25%에 달하는 섬식물들이 향상진화에 기원하였다고 제시되었으며, 때로는 향상진화가 분기진화보다 더 높은 비율을 보이는 대양섬들도 있다(예: the Bonin Islands, 53%; St. Helena Island, 53%; Ulleung Island, 88%). 대서양 Macaronesia 제도의 높은 종 다양성은 제도와 대륙 간, 제도 내 섬들 간의 거리 및 섬 내 식생대의 다양성과 상관관계가 있으며, 그에 따른 결과로 Sonchus alliance, Aeonium alliance, Argyranthemum과 Echium 등의 고유종 식물군들이 분기진화에 의하여 종분화되었다고 제시된 바 있다. 반면에 향상진화에 의하여 분화되었을 것으로 추정되는 고유종들에 대하여 유전적 다양성과 분화 패턴을 분석한 종합적인 연구는 아직 이루어진 바 없다. 본 연구는 각기 다른 식물군에서 분기진화와 향상진화에 의하여 분화된 것으로 추정되는 조상종(progenitor species)과 파생종(derivative species)의 쌍(species pair)을 선정하여 비교 분석함으로써 상반되는 분기진화와 향상진화의 두 가지 종분화기작의 내용 및 특성을 밝히고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 분기진화 종분화 연구는 목표로 하였던 Sonchus gummifer complex에 속하는 세종을 포함하여 Sonchus속과 근연속(Launaea, Reichardia)에 속하는 39종의 엽록체 유전체를 조립하여 Macaronesia (Dendrosonchus아속; Woody Sonchus alliance)와 태평양 Juan Fernandez제도(Dendroseris아속)에서 분기진화한 Sonchus 식물들의 기원 및 진화과정을 규명하였다. 또한 Woody Sonchus alliance에 속하는 12종의 RNA-Sequencing에 의한 전사체 분석으로 계통수를 작성하는 한편, 초본과 목본성 4종(S. arboreus, S. palmensis, S. radicatus, S. webbii)의 전사체를 비교 분석하여 woody Sonchus alliance 종들의 목본화 진화 기작을 추적하였다. 즉. 목본종들은 공통조상으로부터 기원한 drought tolerance 및 wood development와 관련한 gene family가 특이적으로 발달한 것을 확인함으로써 목본화 진화 과정을 추론하였다. 향상진화 종분화 연구는 Macaronesia의 Canary제도 내 각기 다른 섬에 분포하는 십자화과 2종(Crambe gomeraea & C. feuilleei)과 지치과 4종(Echium auberianum & E. gentianoides, E. hierrense & E. brevirame)을 대상으로 GBS 분석을 통하여 SNP를 탐지하여 조상종과 파생종 간의 계통학적 유연관계, 집단 구조 변화, 유전적 다양성 등을 종합하여 향상진화 기작과 그 과정에 따른 유전적 결과를 규명하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구는 각기 다른 식물군에서 선정한 식물들을 대상으로 두 가지의 상반된 종 분화기작을 연차적으로 조사하고 검증함으로써, 대상 식물군 내에서 나타난 유전적 결과에 대한 사례를 제시하여 분기진화와 향상진화의 개념을 확립하는데 도움이 되었다. 또한 다양한 식물군의 특성과 생태적 환경에 따라 각기 다른 종분화 과정이 진행되었고 그에 따른 유전적 결과도 차이가 있음을 보고함으로써, 섬 고유종 식물들의 관리 및 보존 전략 수립에 기여할 것이다. 특히 본 연구에서는 섬식물 분야에서 최근에야 관심의 대상이 된 향상진화로 기원된 종들의 단계통 여부, 유전적 다양성 및 분화정도를 파악함으로써 향상진화의 패턴을 대서양의 Macaronesia 제도 내에서 확인하고, 그 패턴과 중요성을 종합하여 다른 대양섬들의 고유종 연구를 위한 기반을 제공하였다. 궁극적으로는 연구를 통해 얻게 되는 결과들은 대서양 지역의 대양섬 생물지리학과 생물 진화학적 개념 확립 및 발전에 큰 공헌을 할 수 있을 것으로 사료된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
- 연구책임자 : 김승철
- 주관연구기관 : 성균관대학교
- 발행년도 : 20220900
- Keyword : 1. 적응방산;분기진화;향상진화;유전적 다양성;섬의 목본화 현상; 2. adaptive radiation;cladogenesis;anagenesis;genetic diversity;insular woodiness;