Population Genetic Variation of Ulmus davidiana var. japonica in South Korea Based on ISSR Markers

ISSR 표지자를 이용한 느릅나무 자연집단의 유전변이 분석

Population genetic structure and diversity of Ulmus davidiana var. japonica in South Korea were studied using ISSR markers. A total of 45 polymorphic ISSR amplicons were cropped from 7 ISSR primers and 171 individuals of 7 populations. The average of effective alleles and the proportion of polymorphic loci were 1.5 and 89% respectively. The Shannon's diversity index (I) was 0.435 and the expected heterozygosity from the frequentist's method ($H_e$) and the Bayesian inference (hs) were 0.289 and 0.323 respectively. From AMOVA, 4.2% of total genetic variation in the elm populations was explained with the difference among populations (${\Phi}_{ST}=0.042$) and the other 95.8% was distributed within populations. The ${\theta}^{II}$ value by Bayesian method which was comparable to the FST was 0.043. So the level of genetic diversity in the elm populations was similar to that in Genus Ulmus and the level of genetic differentiation was lower than that of others. No population showed a significant difference in the population-specific fixation indices (average of $PS-F_{IS}=0.822$) or the population-specific genetic differentiations (average of $PS-F_{ST}=0.101$). Seven populations were allocated into 3 groups in the UPGMA and the PCA, but the grouping patterns were different. Also, we could not confirm any geographic trend from Bayesian clustering.

국내의 느릅나무(Ulmus davidiana var. japonica) 집단에 대한 유전구조와 유전다양성을 분석하였다. 느릅나무 7개 자연집단, 171개체에 대하여 7개 ISSR 표지자를 이용하여 총45개의 다형적 증폭산물을 확인하였다. 유효대립인자와 다형적 유전자좌 비율의 평균값은 1.5개와 89%이었다. Shannon의 다양성 지수(I)가 0.435, 빈도주의 방법에 의한 이형접합도 기대치($H_e$)는 0.289, 베이즈 추정에 의한 이형접합도 기대치(hs)가 0.323으로 나타났다. AMOVA 분석에서 느릅나무 집단의 유전변이 중 4.2%가 집단간 차이(${\Phi}_{ST}=0.042$)에 기인하였으며, 95.8%를 집단내 개체들이 보유하고 있었다. 베이즈 추정에 의한 집단간 유전분화율(${\theta}^{II}$)은 0.043으로 나타났다. 국내 느릅나무 집단의 유전다양성은 다른 느릅나무속 수종과 유사한 수준에 해당하였으나, 집단간 유전분화 정도는 매우 낮았다. 베이즈 근사추정에서 집단별 고정지수(평균 $PS-F_{IS}=0.822$)나 집단 특이적 유전분화율(평균 $PS-F_{ST}=0.101$)에서 유의할 만한 차이를 보이는 집단은 없었다. 군집분석과 주성분분석에서 7개의 집단들을 3개 군집으로 나눌 수 있었으나, 두 방법의 군집 양상은 일치하지 않았다. 또한 베이즈 군집분석에서 집단간 유연관계와 지리적 분포의 상관성을 확인할 수 없었다.