핵 18S 리보조옴, 색소체 rbcL 및 matK 유전자 염기서열을 기초로, 비짜루목내 광의의 Ruscaceae와 근연군 121 분류군에 대한 계통학적 유연관계가 최대절약법(MP)과 Baysean분석 방법을 통하여 검토되었다. 3개의 coding유전자중에서 matK 유전자의 변이율과 진화속도가 ...

핵 18S 리보조옴, 색소체 rbcL 및 matK 유전자 염기서열을 기초로, 비짜루목내 광의의 Ruscaceae와 근연군 121 분류군에 대한 계통학적 유연관계가 최대절약법(MP)과 Baysean분석 방법을 통하여 검토되었다. 3개의 coding유전자중에서 matK 유전자의 변이율과 진화속도가 가장 높았고, 핵 18S 리보조옴 유전자가 가장 낮은 것으로 나타났다. 두개의 색소체 DNA 염기서열은 핵 18S 리보조옴 유전자에 비하여 2배 높은 진화속도를 보였다. 각각의 유전자를 기초로 도출된 계통도의 topology는 상위와 하위의 비짜루군(higher and lower asparagoids)에서 기존의 연구결과와 일치하였다.
본 연구에는 Eriospermaceae를 포함한 광의의 Ruscaceae에서 Heteropolygonatum을 제외한 모든 속이 연구대상으로 이용되었다. 색소체DNA와 핵-색소체 결합유전자 연구결과를 토대로, 광의의 Ruscaceae는 뚜렷한 단계통군으로 높은 지지를 보였으며, Asparagaceae(비짜루과)가 자매군인 것으로 나타났다. 광의의 Ruscaceae내에서 Dracaenaceae, Ruscaceae s.s., Nolinaceae 및 Eriospermaceaesms 모두 뚜렷한 단계통으로 높은 지지율을 보였으나, 은방울꽃과(Convallariaceae)는 Ophiopogoneae족을 제외한 모든 분류군이 병계통군을 나타내었다. 난초과(Orchidaceae)를 군외군으로 분석된 비짜루목 전체 계통도의 topology는 rbcL-형태결합자료 및 noncoding gene을 포함한 다중유전자 연구 등 기존의 연구결과와 거의 일치하였다. 단계통군인 상위의 asparagoid내에는 Alliaceae s.l., Hyacinthaceae-Themidaceae-Aphyllanthaceae 및 Ruscaceae s.l.-Asparagaceae-Laxmanniaceae 의 3개의 대형 분계군이 형성되었다. 분류학적으로 복잡한 어려움을 보이고 있는 것으로 알려진 Aphyllanthes는 비짜루과 또는 히아신스과가 아닌 Themidaceae의 자매군으로 높은 유연관계가 있는 것으로 나타났다. APG II에 의해 설정된 하위의 asparagoid내 광의의 Xanthorrhoeaceae는 상위의 asparagoid 전체의 자매군으로 나타났다.
본 연구결과는 Eriospermaceae를 포함한 광의의 Ruscaceae 분류체계를 지지한다. 또한 Laxmanniaceae와 비짜루과는 광의의 Ruscaceae과 명확한 자매군간의 유연관계를 나타내었다.

핵심어 : 광의의 Ruscaceae, 상위의 비짜루군, 비짜루목, 계통학적 유연관계, 핵 18S 리보조옴DNA, rbcL, matK

Phylogenetic relationships of Ruscaceae s.l. (Asparagales) and related families were investigated by maximum parsimonious and Baysean analyses of 121 asparagoid taxa by 18S nuclear ribosomal DNA, plastid DNA rbcL and matK gene sequences. The matK gene ...

Phylogenetic relationships of Ruscaceae s.l. (Asparagales) and related families were investigated by maximum parsimonious and Baysean analyses of 121 asparagoid taxa by 18S nuclear ribosomal DNA, plastid DNA rbcL and matK gene sequences. The matK gene shows the most variable and fastest evolutionary rates among three coding genes, and 18S nrDNA gene shows the lowest variation. And the combined plastid DNA genes is two times faster than 18S nrDNA.. The tree topologies show similar patterns in higher and lower asparagoids for each analysis from three coding genes as the previous combined data (Rudall et al., 2000; Fay et al., 2000).
All genera except Heteropolygonatum in Ruscaceae s.l. including Eriospermaceae were included in this study. Based on plastid genes and combined three coding gene sequences, Ruscaceae s.l. form a strongly supported monophyletic group, and is the sister to Asparagaceae. Within the Ruscaceae s.l., Dracaenaceae, Ruscaceae s.s., Nolinaceae, and Eriospermaceae were highly supported, and Convallariaceae showed paraphyletic relationships except monophyletic Ophiopogoneae among four tribes. The tree topology in Asparagales with Orchidaceae as an outgroup is nearly congruent with the previous results by rbcL-morphology combined data and multigene analyses. And there are three distinct big clades in monophyletic higher asparagoid such as Alliaceae s.l., Hyacinthaceae-Themidaceae with Aphyllanthaceae, and Ruscaceae s.l.-Asparagaceae-Laxmanniaceae. A taxonomic labile Aphyllanthes is the sister to Themidaceae not to the Asparagaceae and Hyacinthaceae. Xanthorrhoeaceae s.l. sensu APG II is sister to higher asparagoid.
This result support the widely lumping taxon of Ruscaceae s.l. with Eriospermaceae. Asparagaceae as well as Laxmanniaceae showed the clear sister group relationship to Ruscaceae s.l. from this study.

Key Words : Ruscaceae s.l., higher asparagoid, Asparagales, phylogenetic relationships, 18S nrDNA, rbcL, matK

Phylogenetic relationships of Ruscaceae s.l. (Asparagales) and related families were investigated by maximum parsimonious and Baysean analyses of 121 asparagoid taxa by 18S nuclear ribosomal DNA, plastid DNA rbcL and matK gene sequences. The matK gene ...

Phylogenetic relationships of Ruscaceae s.l. (Asparagales) and related families were investigated by maximum parsimonious and Baysean analyses of 121 asparagoid taxa by 18S nuclear ribosomal DNA, plastid DNA rbcL and matK gene sequences. The matK gene shows the most variable and fastest evolutionary rates among three coding genes, and 18S nrDNA gene shows the lowest variation. And the combined plastid DNA genes is two times faster than 18S nrDNA.. The tree topologies show similar patterns in higher and lower asparagoids for each analysis from three coding genes as the previous combined data (Rudall et al., 2000; Fay et al., 2000). All genera except Heteropolygonatum in Ruscaceae s.l. including Eriospermaceae were included in this study. Based on plastid genes and combined three coding gene sequences, Ruscaceae s.l. form a strongly supported monophyletic group, and is the sister to Asparagaceae. Within the Ruscaceae s.l., Dracaenaceae, Ruscaceae s.s., Nolinaceae, and Eriospermaceae were highly supported, and Convallariaceae showed paraphyletic relationships except monophyletic Ophiopogoneae among four tribes. The tree topology in Asparagales with Orchidaceae as an outgroup is nearly congruent with the previous results by rbcL-morphology combined data and multigene analyses. And there are three distinct big clades in monophyletic higher asparagoid such as Alliaceae s.l., Hyacinthaceae-Themidaceae with Aphyllanthaceae, and Ruscaceae s.l.-Asparagaceae-Laxmanniaceae. A taxonomic labile Aphyllanthes is the sister to Themidaceae not to the Asparagaceae and Hyacinthaceae. Xanthorrhoeaceae s.l. sensu APG II is sister to higher asparagoid. This result support the widely lumping taxon of Ruscaceae s.l. with Eriospermaceae. Asparagaceae as well as Laxmanniaceae showed the clear sister group relationship to Ruscaceae s.l. from this study.

1. 연구결과
- 2007년 6월 30일부터 6개월간 영국의 왕립Kew식물원내 Jodrell Lab.의 방문연구를 통하여, 분류체계 및 계통학적 유연관계에 대한 논란이 있어온, 광의의 Ruscaceae에 대한 분자계통학적 연구를 실시하였다.
- 비짜루목내 광의의 Ruscaceae와 근연군에 ...

1. 연구결과
- 2007년 6월 30일부터 6개월간 영국의 왕립Kew식물원내 Jodrell Lab.의 방문연구를 통하여, 분류체계 및 계통학적 유연관계에 대한 논란이 있어온, 광의의 Ruscaceae에 대한 분자계통학적 연구를 실시하였다.
- 비짜루목내 광의의 Ruscaceae와 근연군에 포함되는 분류군들을 대상으로 핵 18S 리보조옴 DNA 염기서열과 색소체 DNA rbcL 및 matK 유전자 염기서열을 분석하였다.
- 이를 토대로, 광의의 Ruscaceae에 포함되어 있는 분류군간의 계통학적 유연관계를 규명하여 이의 단계통군을 확인하였고, 자매군으로 비짜루과(Asparagaceae)가 해당되는 것을 검토하였다.
- 또한, Rudall 등(2000)에 의해 제안된 본 분류군의 한계와 타당성을 검토하였다.

2. 활용방안
- 기존연구와는 달리 핵과 색소체 DNA에서 유래된 3개의 coding 유전자 염기서열을 토대로 계통학적 분석을 실시하여, 향후 단자엽식물군의 족(tribe), 아과(subfamily), 과(family), 목(order) 등의 상위분류군연구에 있어서, coding gene의 유용성을 확대적용하고자 한다.
- 본 연구대상 분류군이 포함되어 있는 단자엽식물 백합아강내 비짜루목과 근연분류군의 계통학적 연구에 기본 자료로 활용하고자 한다.
- 본 연구결과는, 본 방문연구가 수행되어진 왕립식물원을 중심으로 논의되고 있는 피자식물계통체계3 (APG III)에 중요자료로 이용될 것이다.
- 비짜루목내의 분류체계에 있어서 광의의 과체계를 지향함으로써, 향후 식물학분야의 연구와 교육에 커다란 일조를 할 것으로 기대된다.