Aralia elata는 Panax ginseng과 밀접한 관련이 있으며, 높은 수준의 사포닌과 기타 의약 화합물을 함유한다. A. elata의 성공적인 기내미세번식은 상업적으로 중요한 의미를 지니지만, 조직배양 유래 재생식물의 유전체 안정성은 불명확하다. 본 연구에서는 캘러스 유래 재생 A. elata 식물을 얻고, 이들의 세포유전-유전체 구성(cytogenomic constitutions)을 평가하였다. RepeatExplorer를 이용하여 < 1× NGS 전장(whole-genome) 단독( short reads)으로부터 새롭게 발굴한 tandem repeat를 기반으로 사전 표지 올리고뉴클레오타이드 탐침(PLOPs)을 개발하였으며, 3개의 범용 PLOPs를 포함한 6개의 반복 프로브를 사용하여 형광 제자리 혼성화(FISH)를 수행하고, 유전체 DNA 함량은 유세포분석(flow cytometry)으로 추정하였다. 재생된 A. elata 식물(50주)은 모식물에서 나타난 것과 비교하여 일관된 배수성(ploidy), 반복 분포, 및 유전체 크기를 보였다. FISH를 통해 6개의 반복 프로브가 검출되었다. tandem repeat인 AeTR49는 상동염색체에 대한 우수한 세포유전학적 표지자로 확인되었고, AeTR161과 AeTR178은 각각 중심절(centromeric) 및 말단절(telomeric) 구역에 위치하는 것으로 나타났다. 유전체 DNA 함량(2C)은 모식물에서 2.46 ± 0.04 pg, 재생식물에서 2.41 ± 0.05 pg으로 추정되었으며, 유전체 크기 또는 염색체 길이에서 유의한 변이는 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 세포유전-유전체학(cytogenomics)이 재생 A. elata 식물에서 염색체 수준의 유전체 안정성을 효과적으로 평가하는 데 활용될 수 있음을 보여준다.

Aralia elata는 Panax ginseng과 밀접한 관련이 있으며, 높은 수준의 사포닌과 기타 의약 화합물을 함유한다. A. elata의 성공적인 기내미세번식은 상업적으로 중요한 의미를 지니지만, 조직배양 유래 재생식물의 유전체 안정성은 불명확하다. 본 연구에서는 캘러스 유래 재생 A. elata 식물을 얻고, 이들의 세포유전-유전체 구성(cytogenomic constitutions)을 평가하였다. RepeatExplorer를 이용하여 < 1× NGS 전장(whole-genome) 단독( short reads)으로부터 새롭게 발굴한 tandem repeat를 기반으로 사전 표지 올리고뉴클레오타이드 탐침(PLOPs)을 개발하였으며, 3개의 범용 PLOPs를 포함한 6개의 반복 프로브를 사용하여 형광 제자리 혼성화(FISH)를 수행하고, 유전체 DNA 함량은 유세포분석(flow cytometry)으로 추정하였다. 재생된 A. elata 식물(50주)은 모식물에서 나타난 것과 비교하여 일관된 배수성(ploidy), 반복 분포, 및 유전체 크기를 보였다. FISH를 통해 6개의 반복 프로브가 검출되었다. tandem repeat인 AeTR49는 상동염색체에 대한 우수한 세포유전학적 표지자로 확인되었고, AeTR161과 AeTR178은 각각 중심절(centromeric) 및 말단절(telomeric) 구역에 위치하는 것으로 나타났다. 유전체 DNA 함량(2C)은 모식물에서 2.46 ± 0.04 pg, 재생식물에서 2.41 ± 0.05 pg으로 추정되었으며, 유전체 크기 또는 염색체 길이에서 유의한 변이는 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 세포유전-유전체학(cytogenomics)이 재생 A. elata 식물에서 염색체 수준의 유전체 안정성을 효과적으로 평가하는 데 활용될 수 있음을 보여준다.

서론: 탠덤 반복(tandem repeats, TRs)은 식물 유전체에서 풍부하게 나타난다. TR은 복제, 결실, 역위, 전좌와 같은 염색체 재배열을 유도하거나 생성함으로써 유전체 구성과 진화에 영향을 미치는 필수적인 역할을 한다. 이러한 변화는 유전자 발현과 염색체 구조에 영향을 미치며, 나아가 새로운 종의 출현에도 기여할 수 있다. 방법: 종(유세포분석(flow cytometry)으로 추정)을 대상으로 하여 진화적 관계를 더 잘 이해하고자 하였다. 결과: = 22)이나, 상대적으로 큰 유전체 크기를 보였다. 논의: , 향후 연구에서는 관련 종을 포함하고, 전이성 요소(transposable elements)에 대한 연구를 포함한 광범위한 반복체(repeat) 관련 연구가 필요하다.

배수성 변화와 염색체 재배열은 종분화를 촉진하는 핵심 요인으로서 염색체 구조에 중대한 영향을 미친다. Senna 종의 염색체 구성에 관한 수와 구조는 여러 세포유전학 연구에서 그 변이가 보고되어 왔다. 본 연구에서는 형광 제자리 혼성화(fluorescence in situ hybridization, FISH) 기법을 이용하여 리보솜 DNA(5S, 45S rDNAs) 및 텔로미어 반복 프로브를 사용함으로써, 4종의 Senna 종 간 염색체 수와 구조의 변이를 보고한다. S. obtusifolia, S. pallida, S. aphylla, S. artemisioides에서 각각 4가지 서로 다른 염색체 수 2n = 26, 28, 48, 56이 관찰되었으며, 기본 염색체 수는 x = 12, 13, 14로 나타났다. 이는 아마도 2배체 종 2종(S. obtusifolia, S. pallida)과 4배체 종 2종(S. aphylla, S. artemisioides)에 해당하는 것으로 보인다. 5S rDNA 신호는 신호 수와 위치 모두에서 차이를 보였고, 45S rDNA 신호는 2개에서 8개 범위로 관찰되는 등 신호 수에서 더 큰 변이를 보였다. S. obtusifolia는 텔로미어 반복 서열의 위치가 다른 세 종과 비교해 상당히 크게 변한다는 점에서 구별되었다. S. artemisioides, S. pallida, S. aphylla는 텔로미어 신호가 주로 말단 부위에서 관찰된 반면, S. obtusifolia는 말단, 간질(interstitial) 및 중심절(pericentromeric) 부위에서 이러한 신호가 관찰되었다. 또한 S. pallida에서는 간질 텔로미어 반복 신호가 관찰되었다. 본 연구는 이들 Senna 종에서 분자 세포유전학적 정보를 규명하기 위해 삼중색(triple-color) FISH를 처음으로 적용하였음을 보여주며, Senna 속의 분화 과정에서 광범위한 염색체 재배열이 발생했음을 뒷받침하는 근거를 제공한다.

Araliaceae과에는 의학적 및 산업적 측면에서 가치 있는 종이 다수 포함되어 있다. 본 연구에서는 엽록체 유전체(플라스토움, plastome)와 45S 핵 리보솜 DNA 서열을 이용하여 정밀한 계통유전체학(phylogenomics) 분석을 수행하였다. 총 66개의 플라스토움 서열을 사용하였으며, 그중 13개는 본 연구에서 새로 조립한 것이고, 12개는 새로운 서열에서 도출한 것이며, 1개는 기존 자료에서 확보한 것이었다. Araliaceae과의 플라스토움은 보존된 유전체 구조를 나타냈지만, 네 가지 서로 다른 플라스토움 데이터셋에 기반한 계통 재구성에서는 아시아의 Palmate 그룹 내에서 계통학적 불일치가 관찰되었다. 발산 시기 추정 결과, Araliaceae과의 두 아과에서의 분기와 아시아 Palmate 그룹 내에서 계통학적 불일치를 보이는 계통에서의 분기는 두 차례의 기후 최적기(optima)에서 일어났으며, 이는 지구 온난화 사건이 종의 분화를 유발했을 가능성을 시사하고, 특히 중기 마이오세(Middle Miocene) 동안 아시아 Palmate 그룹의 빠른 다양화가 촉발되었음을 보여준다. 뉴클레오타이드 치환 분석에서는 Hydrocotyloideae 아과의 플라스토움이 Aralioideae 아과의 플라스토움에 비해 AT-편향 돌연변이(C-to-T 전이)를 가속된 형태로 겪었으며, 이러한 가속은 미토콘드리아 및 핵 유전체에서도 발생할 수 있음을 시사하였다. 이는 Araliaceae과에서 유일한 수생 식물인 Hydrocotyle 속의 구성원들이 다른 종들과는 구별되는 독특한 진화적 역사를 겪었음을 의미한다. 또한 Panax 속의 대륙 간 분포 단절(intercontinental disjunction)을 논의하고, 기존에 제안되었던 가설을 보완하기 위한 가설을 제시하였다. 본 연구 결과는 Araliaceae과의 진화적 궤적을 제공하며, Araliaceae과 종의 진화에 대한 현재의 이해를 진전시킨다.