Molecular phylogeny of Korea freshwater mussel species (Bivalvia: Unionidae) based on mitochondrial COⅠ, Cyt b and 16S rRNA genes

Abstract

본 연구는 금강과 낙동강에서 채취한 국내산 석패과 10종을 대상으로, 미토콘드리아 DNA의 COⅠ, Cyt b 그리고 16S rRNA 유전자 영역을 이용한 분자생물학적 방법을 실행하여 계통발생에 관한 연구를 하였다. 각 primer를 이용한 PCR 결과, 염기서열은 각 COⅠ(542 bp), Cyt b (338 bp) 그리고16S rRNA (450 bp)으로 나타났다. Kimura's two-parameter distance 분석 시 COⅠ은 말조개와 작은 말조개는 대칭이와 0.01681 과 0.01967로 나타났으며, Cyt b 는 말조개와 작은 말조개가 두드럭조개와 0.08565 and 0.06534, 16S rRNA은 0.06695 and 0.07450로 가까운 유연관계를 나타내었다. NJ 와 MP를 이용한 계통발생 분석에서는 Cyt b 와 16S rRNA는 같은 양상을 보였으며, COⅠ은 다른 양상을 보였다. 그러나 세 유전자 영역 모두에서 동일한 단일계통 분화가 일어났음을 알 수 있었다. COⅠ은 Cyt b 와 16S rRNA와 비교했을 때 낮은 bootstrap 값과 종간의 너무 가까운 distance로 그룹화가 효율적이지 못하였다. 그러나 Cyt b 와 16S rRNA는 비교적 높은 bootstrap 값을 가지며 같은 양상으로 그룹화 되었고, 낙동강은 강한 유연관계를 보였다. 이와 같이 서식지 내 종들이 외부 서식지 내 종들보다 강한 분기 군을 나타내는 것으로 보아 지리적 분화가 일어났다고 예상된다. 본 연구의 이러한 분류양상은 종 보존을 위한 정보로 사용 될 것이며, 한국산 석패과의 유전적 데이터베이스 구축에 기여 할 것으로 예상된다.

I used the sequences of the COⅠ, Cyt b, and 16S rRNA genes to analyze phylogenetic relationships among the 10 species of Unionidae identified in Korea on the basis of morphology. Partial sequences of all three genes were analyzed to explore the phylogenetic relationships among 10 species of Unionidae in Korea. The alignment of the COⅠ, Cyt b, and 16S rRNA gene sequences gave aligned data matrices of 542, 338, and 450 bp, respectively. In Kimura's two-parameter distance analysis, based on the COⅠ gene, it closely related pairwise distances such as those of Unio douglasiae and U. d. sinuolatus for Anodonta arcaeformis (respective estimated distances, 0.01681 and 0.01967). On the other hand, based on the Cyt b and 16S rRNA genes, Unio douglasiae and U. d. sinuolatus were closer to Lamprotula coreana (respective estimated pairwise distances, the Cyt b gene is 0.08565 and 0.06534 and the 16S rRNA gene is 0.06695 and 0.07450) than to Anodonta. My phylogenetic analysis of 10 species of Unionidae in Korea suggests that the Cyt b and 16S rRNA genes are in the same cluster, whereas the COⅠ gene is in a different tree. But all three genes provided evidence for the monophyly of each clade within the Unionidae. The COⅠ gene was inefficiencies because it indicated low bootstrap values and interspecific relationship has a close distance comparing the Cyt b and 16S rRNA genes. Otherwise the Cyt b and 16S rRNA genes indicated high bootstrap values and species within a NakDong river are typically more closely related than to species from a Guem river. The results also reveal a strong geographic component in the DNA data. This is particularly apparent in the rivers, indicating the monophyly of species inhabiting the NakDong River. In present study, the information on the genetic classification is useful for the preservation and further it will be contributed to establish a genetic database of the Unionidae in Korea.