서론 복어(Takifugu)는 아시아에서 가치 있는 식재료이자 중요한 어업 자원이다. 이들 중 약 25종의 Takifugu 종이 동아시아 해양환경에서 폭발적 종분화(explosive speciation)를 겪었다. 구체적으로 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis는 외형과 유전적으로 매우 유사하며, 분류는 여전히 논쟁적이다. 본 연구에서는 이들의 종분화 및 분류와 관련된 포괄적인 유전학 및 유전체 증거를 제시한다. 방법 전장유전체 시퀀싱(whole genome sequencing)을 T. pseudommus에서 수행하였으며, 그 유전체 데이터로부터 15개의 새로운 탠덤 단순서열반복(tandem simple sequence repeats, SSR) 마커를 확인하고 개발하였다. 이후 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis, T. xanthopterus 사이의 유전적 다양성, 분화, 집단구조를 이 15개 SSR 자리(loci)와 미토콘드리아 시토크롬 산화효소 소단위 I(mitochondrial cytochrome oxidase subunit I, CoI) 및 시토크롬 b(cytochrome b, CytB) 유전자 서열의 조합을 이용해 분석하였다. 또한, T. pseudommus의 유전체를 국립생명공학정보센터(National Center for Biotechnology Information)에서 검색한 기준(reference) T. rubripes 유전체와 비교함으로써 단일염기다형성(single nucleotide polymorphisms), 삽입, 결실을 포함한 유전체 변이를 확인하였다. 이러한 변이는 ENSEMBL 어노테이션 및 유전자 온톨로지 분석을 통해 선별하였으며, 등 쪽 반점(dorsal spot) 양상과 같은 형태학적 차이와의 잠재적 연관성은 기준 Takifugu 표본을 이용해 평가하였다. 결과 및 고찰 CoI 및 CytB 유전자와 15개 SSR 자리를 함께 활용한 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis의 집단유전학적 분석은 유전적 다양성이 현저히 낮은 단일 유전집단으로의 군집화를 보여주었다(4개 하플로타입; 다양성 값 0.0000~0.00065) 및 쌍대 분화가 최소였으며(미세위성 기반 F ST 값 -0.0021~0.0075), 또한 T. pseudommus와 기준 T. rubripes 유전체 간의 비교유전체 분석에서는 종들 간 관찰된 형태학적 차이를 직접적으로 설명할 수 있는 유전적 변이를 확인하지 못했다. 이러한 결과는 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis가 공통의 유전 풀을 공유하는 단일 종(single species)임을 강하게 시사한다.

대체로 상업적 중요성이 큰 복어 종인 Takifugu rubripes는 동아시아 요리에 널리 사용되며, 테트로도톡신(TTX) 무첨가 제품 생산을 위해 통제된 양식 조건에서 광범위하게 사육된다. 식품 안전을 보장하고, 잠재적으로 야생 개체군에 존재할 수 있는 TTX를 고려할 때 규제 준수를 용이하게 하기 위해서는, 양식 개체와 야생 개체를 정확히 구별하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 구조적 유전체 변이를 기반으로 한 분자 진단 방법을 개발하여, 양식 T. rubripes의 신속하고 신뢰할 수 있는 인증을 가능하게 하였다. 비교 유전체 분석을 통해 T. rubripes 기준 유전체에 비해 T. pseudommus에서 226개의 대형 결실( > 1 kb)을 확인하였다. 그중 6개의 결실은 한국과 일본에서의 양식 표본( n = 68)에서만 일관되게 증폭되는 반면, 야생의 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis( n = 29)는 증폭에 실패하거나 불일치한 결과를 보였다. 이러한 결실 마커를 다중(multiplex) 초고속(one ultrafast) 실시간 PCR 분석에 통합하였으며, 이 분석은 30분 이내에 양식 개체를 구별할 수 있었다. 또한 TP7-1 단순염기서열반복(GenBank accession no. PP949280) 유전자좌를 분석한 결과, 양식 집단에서 대립유전자 다양성이 감소되어 야생 개체와의 추가적인 구별이 용이함을 확인하였다. 개발된 진단 분석법은 TTX 무첨가 양식 T. rubripes를 정확하게 고처리량으로 식별하고, 야생 및 밀접한 관련 독성 종과 구별할 수 있는 플랫폼을 제공함으로써, 글로벌 복어 유통에서의 추적성(traceability)과 식품 안전성 확보를 강화한다.

(CFU/ml) 전통적인 동치미에 비해 더 높았다. 또한 발효 과정 동안 LAB(enriched) 처리된 동치미와 전통 동치미 사이의 미생물 다양성을, 배양 의존적 Sanger 염기서열 분석과 배양 비의존적 메타바코딩 기법을 모두 사용하여 16S 리보솜 RNA 유전자 서열을 기반으로 분석하였다. Lactiplantibacillus plantarum은 두 종류의 동치미에서 모두 지배적인 프로바이오틱 균주로 확인된 반면, Bifidobacterium bifidum, B. animalis, Limosilactobacillus fermentum, Heyndrickxia coagulans를 포함한 기타 프로바이오틱 균주는 LAB-농축 동치미에서만 독점적으로 검출되었다. 결론적으로 Lactiplanti. plantarum과 Limosi. fermentum은 동치미 발효에 가장 효과적인 프로바이오틱으로 확인되었다. 이러한 결과는 시너지오틱 동치미(synbiotic dongchimi) 최적화에 필수적인 미생물 생태와 프로바이오틱 균주에 대한 중요한 통찰을 제공하며, 그로써 프로바이오틱과 프리바이오틱 관련 건강 효능 주장에 대한 근거를 강화한다.

서론 복어(Takifugu)는 아시아에서 가치 있는 식재료이자 중요한 어업 자원이다. 이들 중 약 25종의 Takifugu 종이 동아시아 해양환경에서 폭발적 종분화(explosive speciation)를 겪었다. 구체적으로 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis는 외형과 유전적으로 매우 유사하며, 분류는 여전히 논쟁적이다. 본 연구에서는 이들의 종분화 및 분류와 관련된 포괄적인 유전학 및 유전체 증거를 제시한다. 방법 전장유전체 시퀀싱(whole genome sequencing)을 T. pseudommus에서 수행하였으며, 그 유전체 데이터로부터 15개의 새로운 탠덤 단순서열반복(tandem simple sequence repeats, SSR) 마커를 확인하고 개발하였다. 이후 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis, T. xanthopterus 사이의 유전적 다양성, 분화, 집단구조를 이 15개 SSR 자리(loci)와 미토콘드리아 시토크롬 산화효소 소단위 I(mitochondrial cytochrome oxidase subunit I, CoI) 및 시토크롬 b(cytochrome b, CytB) 유전자 서열의 조합을 이용해 분석하였다. 또한, T. pseudommus의 유전체를 국립생명공학정보센터(National Center for Biotechnology Information)에서 검색한 기준(reference) T. rubripes 유전체와 비교함으로써 단일염기다형성(single nucleotide polymorphisms), 삽입, 결실을 포함한 유전체 변이를 확인하였다. 이러한 변이는 ENSEMBL 어노테이션 및 유전자 온톨로지 분석을 통해 선별하였으며, 등 쪽 반점(dorsal spot) 양상과 같은 형태학적 차이와의 잠재적 연관성은 기준 Takifugu 표본을 이용해 평가하였다. 결과 및 고찰 CoI 및 CytB 유전자와 15개 SSR 자리를 함께 활용한 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis의 집단유전학적 분석은 유전적 다양성이 현저히 낮은 단일 유전집단으로의 군집화를 보여주었다(4개 하플로타입; 다양성 값 0.0000~0.00065) 및 쌍대 분화가 최소였으며(미세위성 기반 F ST 값 -0.0021~0.0075), 또한 T. pseudommus와 기준 T. rubripes 유전체 간의 비교유전체 분석에서는 종들 간 관찰된 형태학적 차이를 직접적으로 설명할 수 있는 유전적 변이를 확인하지 못했다. 이러한 결과는 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis가 공통의 유전 풀을 공유하는 단일 종(single species)임을 강하게 시사한다.

대체로 상업적 중요성이 큰 복어 종인 Takifugu rubripes는 동아시아 요리에 널리 사용되며, 테트로도톡신(TTX) 무첨가 제품 생산을 위해 통제된 양식 조건에서 광범위하게 사육된다. 식품 안전을 보장하고, 잠재적으로 야생 개체군에 존재할 수 있는 TTX를 고려할 때 규제 준수를 용이하게 하기 위해서는, 양식 개체와 야생 개체를 정확히 구별하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 구조적 유전체 변이를 기반으로 한 분자 진단 방법을 개발하여, 양식 T. rubripes의 신속하고 신뢰할 수 있는 인증을 가능하게 하였다. 비교 유전체 분석을 통해 T. rubripes 기준 유전체에 비해 T. pseudommus에서 226개의 대형 결실( > 1 kb)을 확인하였다. 그중 6개의 결실은 한국과 일본에서의 양식 표본( n = 68)에서만 일관되게 증폭되는 반면, 야생의 T. rubripes, T. pseudommus, T. chinensis( n = 29)는 증폭에 실패하거나 불일치한 결과를 보였다. 이러한 결실 마커를 다중(multiplex) 초고속(one ultrafast) 실시간 PCR 분석에 통합하였으며, 이 분석은 30분 이내에 양식 개체를 구별할 수 있었다. 또한 TP7-1 단순염기서열반복(GenBank accession no. PP949280) 유전자좌를 분석한 결과, 양식 집단에서 대립유전자 다양성이 감소되어 야생 개체와의 추가적인 구별이 용이함을 확인하였다. 개발된 진단 분석법은 TTX 무첨가 양식 T. rubripes를 정확하게 고처리량으로 식별하고, 야생 및 밀접한 관련 독성 종과 구별할 수 있는 플랫폼을 제공함으로써, 글로벌 복어 유통에서의 추적성(traceability)과 식품 안전성 확보를 강화한다.

(CFU/ml) 전통적인 동치미에 비해 더 높았다. 또한 발효 과정 동안 LAB(enriched) 처리된 동치미와 전통 동치미 사이의 미생물 다양성을, 배양 의존적 Sanger 염기서열 분석과 배양 비의존적 메타바코딩 기법을 모두 사용하여 16S 리보솜 RNA 유전자 서열을 기반으로 분석하였다. Lactiplantibacillus plantarum은 두 종류의 동치미에서 모두 지배적인 프로바이오틱 균주로 확인된 반면, Bifidobacterium bifidum, B. animalis, Limosilactobacillus fermentum, Heyndrickxia coagulans를 포함한 기타 프로바이오틱 균주는 LAB-농축 동치미에서만 독점적으로 검출되었다. 결론적으로 Lactiplanti. plantarum과 Limosi. fermentum은 동치미 발효에 가장 효과적인 프로바이오틱으로 확인되었다. 이러한 결과는 시너지오틱 동치미(synbiotic dongchimi) 최적화에 필수적인 미생물 생태와 프로바이오틱 균주에 대한 중요한 통찰을 제공하며, 그로써 프로바이오틱과 프리바이오틱 관련 건강 효능 주장에 대한 근거를 강화한다.