본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

DNA-barcoding을 이용한 제주도 자생 독성 식물 19종의 종 식별 및 데이터베이스 구축

Identification of 19 Species of Poisonous Plants from Jeju Island and Construction of a Database Using DNA-barcoding

김주영|장미화|문서현|이원해|권은채
한국자원식물학회 (The Plant Resources Society Of Korea)|2022.04|한국자원식물학회지 (Korean Journal of Plant Reources.)|제35권 제2호|pp. 346-361

2

조회

0

다운로드

0

인용

0

참고문헌

키워드

Forensic botanyGenome databaseITS1-ITS4trnL-trnF

초록

독성 식물로 인한 식중독 사고는 매년 발생하고 있으며, 일부 독성 식물은 식용 식물로 오인 섭취되어 식중독을 유발하기 때문에 독성 식물의 정확한 종 식별이 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 감정기관에서는 독성 식물의 종 식별에 적합한 DNA 바 코드를 찾아 신속하고 정확한 종 식별에 활용할 수 있는 데이터 베이스를 구축하는 것이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 다 양한 독성 식물에서 DNA 바코드 구간의 염기서열을 확보하고, 각각에 적합한 DNA 바코드를 확인하여 데이터베이스를 구축하고자 하였으며, 기초 연구로써 제주도에 자생하는 독성식물 19 종을 선정하여 7개의 DNA 바코드 (trnH-psbA, trnL-trnF, trnL intron, rbcL, matK, ITS1-ITS4, 18S rRNA)를 이용한 종 식별을 수행하였다. 종 식별 결과 trnL-trnF 바코드와 ITS1- ITS4 바코드가 PCR 증폭 및 염기서열 획득에 가장 용이하였으며, 두 개의 바코드를 조합하여 사용하면 19종 중 18종의 식물에 서 단일 종 식별이 가능하였다. 따라서 미지의 독성 식물에 대한 감정이 의뢰되었을 때 trnL-trnF 바코드와 ITS1-ITS4 바코드 를 조합하여 사용하면 신속한 종 식별에 도움이 될 것으로 사료 된다. 본 연구에서 제시된 독성식물 19종의 염기서열 및 DNA 바 코드 데이터베이스는 더욱 신속하고 정확한 독성 식물의 종 식 별 감정에 도움이 될 것이다.

Abstract

Food poisoning accidents caused by poisonous plants occur every year. As certain poisonous plants are mistaken for edible plants causing food poisoning, accurate species identification of poisonous plants is required. DNA barcodes suitable for species identification of poisonous plants and database that can be used for accurate species identification are necessary for their use in forensic cases. In this study, species identification of 19 poisonous plants native to Jeju Island using seven DNA barcodes (trnH-psbA, trnL-trnF, trnL intron, rbcL, matK, ITS1-ITS4, 18S rRNA) was performed to construct a database containing sequence information and DNA barcode universality. trnL-trnF barcode and ITS1-ITS4 barcode were the easiest markers for PCR amplification and sequence retrieval, and the combination of the two barcodes enabled single species identification in 18 out of 19 plants. Therefore, when an investigation of unknown poisonous plants is requested, combination of trnL-trnF and ITS1-ITS4 barcodes is considered as a primary marker for species identification. The database of recommended DNA barcodes for each poisonous plant presented in this study will be helpful in plants poisoning cases.

참고문헌 (36)

  1. Bae, J. H., "Four cases of Phytolacca esculenta van houtte intoxication due to misidentification as a ginseng", J. Korean Soc. Clin. Toxicol, 11(2), pp.133~135 (2013)
  2. CBOL Plant Working Group, "A DNA barcode for land plants", PNASU, 106(31), pp.12794~12797 (2009)
  3. 장미화, "한국내 양귀비과 식물의 DNA barcode 데이터베이스 구축 및 종(種) 식별 Marker 발굴", 과학수사학회지, 15(1), pp.7~23 (2021), 한국과학수사학회
  4. China Plant BOL Group, "Comparative analysis of a large dataset indicates that internal transcribed spacer(ITS)should be incorporated into the core barcode for seed plants", PNASU, 108(49), pp.19641~19646 (2011)
  5. 전재범, "변이밀집영역 유래 27개 InDel 마커를 이용한 콩(Glycine max (L.) Merrill) 신품종 판별 및 국내 149 품종과 유연관계 분석", 한국자원식물학회지, 32(5), pp.519~542 (2019), 한국자원식물학회[DOI]
  6. Coyle, H. M., "Forensic Botany : Principles and Applications to Criminal Casework", pp.97~115 (2004), CRC Press
  7. Cuénoud, P., "Molecular phylogenetics of Caryophyllales based on nuclear 18S rDNA and plastid rbcL, atpB, and matK DNA sequences", Am. J. Bot, 89(1), pp.132~144 (2002)
  8. Fazekas, A. J., "Multiple multilocus DNA barcodes from the plastid genome discriminate plant species equally well", PloS One, 3(7), pp.e2802~ (2008)
  9. Guo, L., "Comparison of potential diatom ‘barcode’genes (the 18S rRNA gene and ITS, COI, rbcL) and their effectiveness in discriminating and determining species taxonomy in the Bacillariophyta", Int. J. Syst. Evol. Micr, 65(4), pp.1369~1380 (2015)
  10. Ha, J. M., "The species identification from vegetable materials using species-specific genetic markers for food forensics", Korean Journal of Forensic Science, 13(1), pp.90~92 (2012)
  11. Hollingsworth, P. M., "Choosing and using a plant DNA barcode", PloS One, 6(5), pp.e19254~ (2011)
  12. Hwang, I. K., "A case of identification by research of microsatellite markers in pine theft", Korean Journal of Forensic Science, 14(1), pp.79~84 (2013)
  13. 김현, "박새풀 섭취 후 발생한 심장효소 상승 1례", 대한임상독성학회지, 13(2), pp.111~116 (2015), 대한임상독성학회
  14. Jansen, R. K., "Phylogenetic analyses of Vitis(Vitaceae)based on complete chloroplast genome sequences : Effects of taxon sampling and phylogenetic methods on resolving relationships among rosids", BMC Evol. Biol, 6(1), pp.1~14 (2006)
  15. Jin, W. J., "Case : Phytolacca radix poisoning due to misidentification as an arrowroot", J. Korean Soc. Clin. Toxicol, 2(1), pp.27~30 (2004)
  16. Filed Guide to Poisonous Plants of Korea: Autumn, "Korea National Arboretum", Korea National Arboretum, 1~123 (2020)
  17. Filed Guide to Poisonous Plants of Korea: Spring, "Korea National Arboretum", Korea National Arboretum, 1~142 (2021)
  18. Kress, W. J., "A two-locus global DNA barcode for land plants: the coding rbcL gene complements the non-coding trnH-psbA spacer region", PLoS One, 2(6), pp.e508~ (2007)
  19. Kress, W. J., "Use of DNA barcodes to identify flowering plants", PNASU, 102(23), pp.8369~8374 (2005)
  20. Lee, E. J., "The species identification of botanical stains from a suspect’s clothes using plastid DNA markers for a criminal case", Korean Journal of Forensic Science, 19(1), pp.36~42 (2018)
  21. 이민지, "사 례: 식물 DNA 바코드 분석을 이용한 오우옥(환각 선인장) 종식별", 과학수사학회지, 14(1), pp.61~67 (2020), 한국과학수사학회
  22. Liu, J., "The species identification in traditional herbal patent medicine, Wuhu San, based on shotgun metabarcoding", Front. Pharmacol, 12, pp.152~ (2021)
  23. Luo, K. C. S., "Application of DNA barcoding to the medicinal plants of the Araceae family", Planta Med, 75(04), pp.416~ (2009)
  24. Ng, A. E., "Identification and individualization of Lophophora using DNA analysis of the trnL", trnF Region and rbcL Gene, 2016, pp.61, 226~229
  25. Rollo, F., "Ötzi’s last meals : DNA analysis of the intestinal content of the neolithic glacier mummy from the Alps", PNASU, 99(20), pp.12594~12599 (2002)
  26. Sang, T., "Chloroplast DNA phylogeny, reticulate evolution, and biogeography of Paeonia (Paeoniaceae)", Am. J. Bot, 84(8), pp.1120~1136 (1997)
  27. Shaw, J., "The tortoise and the hare II : Relative utility of 21 noncoding chloroplast DNA sequences for phylogenetic analysis", Am. J. Bot, 92(1), pp.142~166 (2005)
  28. Sorhannus, U, "Diatom phylogenetics inferred based on direct optimization of nuclear-encoded SSU rRNA sequences", Cladistics, 20(5), pp.487~497 (2004)
  29. Soltis, D. E., "Angiosperm phylogeny inferred from 18S ribosomal DNA sequences", Ann. Mo. Bot. Gard, 84(1), pp.1~49 (1997)
  30. Stech, M., "Molecular circumscription of the hornworts(Anthocerotophyta)based on the chloroplast DNA trnL-trnF region", J. Plant. Res, 116(5), pp.389~398 (2003)
  31. Sung, A. J., "Multicenter survey of intoxication cases in Korean emergency departments: 2nd annual report", Korean Soc. Clin. Toxicol, 10(1), pp.22~32 (2012)
  32. Taberlet, P., "Universal primers for amplification of three non-coding regions of chloroplast DNA", Plant. Mol. Biol, 17, pp.1105~1109 (1991)
  33. Tate, J. A., "Paraphyly of Tarasa(Malvaceae)and diverse origins of the polyploid species", Syst. Bot, 28(4), pp.723~737 (2003)
  34. White, T. J., "Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. PCR protocols: A guide to methods and applications", Academic Press, 18(1), pp.315~322 (1990)
  35. Yao, H., "Use of ITS2 region as the universal DNA barcode for plants and animals", PloS One, 5(10), pp.e13102~ (2010)
  36. 윤창영, "환경부지정 한반도 미유입 환경위해우려식물종에 대한 분류학적 특성, 환경위해성 및 잡초위험평가 자료 보고 (I)", 한국자원식물학회지, 32(5), pp.543~558 (2019), 한국자원식물학회[DOI]

관련 논문AI추천

한국내 양귀비과 식물의 DNA barcode 데이터베이스 구축 및 종(種) 식별 Marker 발굴김주영, 문서현, 이은정, 이해용, 장미화한국과학수사학회 · 과학수사학회지2021 · 제15권 제1호DNA barcoding of Euphorbiaceae in Korea김경희, 박기룡, 임채은국립생물자원관 · Journal of Species Research2020 · 제9권 제4호엽록체 DNA 바코드 분석을 통한 한국산 두릅나무과 식물 14종의 유연관계 분석최용의, 황환수한국식물생명공학회 · Journal of Plant Biotechnology2016 · 제43권 제1호범용성 DNA 바코드 분석 기반 한국산 천남성속(Arisaema) 식물의 분자계통학적 연구고성철, 김욱진, 노푸름, 문병철, 양선규, 최고야, 한경숙한국자원식물학회 · 한국자원식물학회지2018 · 제31권 제1호약용식물의 기원 판별을 위한 Bar-HRM 분석기술의 응용김윤희, 신용욱, 이신우한국식물생명공학회 · Journal of Plant Biotechnology2018 · 제45권 제1호약용작물의 기원 판별에 관한 분자생물학적 기술 개발 현황김윤희, 이신우, 한은희한국식물생명공학회 · Journal of Plant Biotechnology2015 · 제42권 제1호

이 간행물의 다른 논문 (12건)

NBR과 MaxEnt 모델 분석을 활용한 희귀특산식물(개느삼) 분포 및 피해량 예측 - 양구 비봉산 산불피해지를 대상으로김상준, 이종원, 박기쁨, 신현탁, 윤호근, 박완근, 안종빈, 유승봉pp. 169-182종자 수분함량에 따른 개갑 인삼 종자의 저장성 연구유진, 김영창, 장인배, 서수정pp. 183-191부지화 잎의 화학성분에 기반한 질소결핍 여부 구분 머신러닝 모델 개발박원표, 허성pp. 192-200해명산(인천광역시 석모도) 일대의 관속식물 분포 및 주변 산림의 침입외래식물 비교에 관한 연구백원기, 윤호근, 이종원, 이진동pp. 201-241미기록 침입외래식물: 멕시코백령풀(꼭두서니과)장영종, 박범균, 강은수, 손동찬, 이성권pp. 242-247
원문 보기