당귀는 약용식물로 다양한 영양소 및 유용물질을 함유하고 있어 그 가치가 높다. 영양성분을 분석하는 기술인 NGS은 특정 종이 갖는 단일염기다형성에 근거한 특정 종을 판별하는 barcoding기술이다. 하지만 현재에 유통되는 다양한 종에 기술을 적용시키기에 어려운 실정이고 대립유전자를 확인할 때 DNA밴드를 확인하기 어려운 경우가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 Newton et al. 은 임의로 다른 염기로 변이 시켜 판별효과를 증대시킬 수 있다.
<h1>서 언</h1> <p>당귀는 중국, 일본, 한국 등의 지역에서 자생하는 식물로 국가별로 그 기원을 달리하며, 우리나라의 경우 참당귀(Angelica gigas Nakai), 중국은 중국당귀(Angelica sinensis oliv. Diels), 일본은 일당귀 (Angelica acutiloba Kitag) 등으로 알려져 있다(Yu et al. 2004). 당귀는 coumarine계의 umbelliferon, \( \beta \)-sitosterol, decursin, nodakenetin, 등의 성분이 함유된 것으로 알려져 있으며 (Kim et al. 2007), 약용 성분 및 식용 가치 측면에서 다양한 영양소 및 유용물질을 함유하고 있어 기능성 고부가가치 식품으로서의 개발 가치가 높은 편이다(Kim and Joung 2006). 특히, 우리나라의 지리산 권역인 산청군의 금서면, 삼장면과 같은 고산지대에서 자생하는 것으로 알려진 자연산 토종 당귀인 세발당귀(Angelica gigas Jiri)는 일반 노지에서 재배가 까다로운 것으로 알려져 농가에서 대량으로 재배하기 위한 단지화가 어렵다. 세발당귀와 참당귀 식물체의 형태학적 특성은 아주 유사하여 구분이 어려우나 세발당귀의 뿌리가 참당귀에 비하여 가늘다는 것이 특징으로 한자어의 가늘세자를 사용하여 세발당귀로 명명되었다. 최근에는 세발당귀에 대한 기능성 물질 및 산업화에 관한 연구 결과도 보고 된 바 있으며(Kim 2013), 임상 효능에 관한 보고로 지질대사 개선효과가 있는 데커신 및 데커시놀안젤레이트를 유효성분으로 하는 참당귀 및 세발당귀 추출물과 그 추출방법에 대한 특허도 출원된 바 있고(Kang et al. 2008), 데커신 및 데커 시놀안젤레이트를 포함하는 당뇨 치료제에 대한 연구결과도 보고되었다(Oh et al. 2011). 그러나 현재까지는 형태학적 특성이 아주 유사한 세발당귀와 참당귀를 정확하게 판별할 수 있는 방법이 알려진 바가 없다.</p> <p>최근 NGS (Next generation sequencing) 기술 등의 발달로 특정 생물종이 갖는 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)의 차이에 근거한 특정 종을 판별하는 barcoding 기술 등이 빠르게 발전되고 있다. 그러나 한약재로 이용되는 약용 작물의 혼용 및 혼재 등의 확인을 위하여 시중에 유통되는 수많은 시료에 대하여 NGS 기술로 판별하기에는 아직까지 비용과 노력 면에서 실용화하기가 어려운 실정이다. 따라서 현장에서 채취한 수많은 시료에 대하여 신속 간편하게 판별이 가능한 기술의 개발이 시급한 실정이다.</p> <p>Amplification Refractory Mutation System (ARMS)-PCR 기술은 점돌연변이(point mutation)가 일어난 특정 대립유전자 (allele)를 확인하는 기술로 allele-specific (AS)-PCR이라고도 한다. 일반적으로 3'-말단에 단 하나의 mismatching 염기를 사용하여 제작한 프라이머 조합으로 PCR 증폭 실험을 수행할 경우, 특이성이 약하여 allele-specific DNA밴드를 확인하기가 어려운 경우가 많다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 Newton et al. (1989)은 3'-말단에 인접한 2, 3, 4번째 염기를 임의로 다른 염기로 변이를 시킨 결과 판별효과를 증대 시킬 수 있었다고 하였다. ARMS-PCR기술은 염기서열이 아주 유사하여 SNP의 수가 너무 적어 종 또는 계통간 판별용 프라이머의 제작이 어려운 경우에 효과적으로 이용이 가능하다는 장점이 있다. Yang과 Wang (2012)은 인삼의 금품종과 청선종에만 유일하게 나타나는 SNP를 3'-말단에 위치하게 하고 인접한 2, 3, 4번째의 염기를 임의로 다른 염기로 변경시킨 ARMS-PCR용 프라이머를 사용하여 다른 인삼 품종들과 판별이 가능하다는 결과를 보고하였다. 본 연구팀의 선행연구에서도 하수오(Polygonum multiflorum), 백수오(Cynanchum wilfordii), 이엽우피소(Cynanchum auriculatum)의 특이적 판별을 위한 ARMS-PCR용 프라이머의 개발 연구결과를 보고 한 바 있으며(Han et al. 2016), 구지뽕(Panax ginseng C. A. Meyer.) 및 엉겅퀴(Platycodon grandiflorum Jacq. A. DC.)에서 유전적 다양성, 유연관계 및 유전적 마커 개발에 관한 결과를 보고한 바 있다(Lee et al. 2017; 2018; 2019).</p> <p>당귀 속식물에서는 현재까지 RAPD 및 SSR 분자마커 등을 사용한 종 식별에 대한 연구 사례들이 보고된 바 있으나(Lee et al. 2001; Liao et al. 2013; Mei et al. 2015; Jeong et al. 2019), ARMS-PCR기술을 적용한 연구결과는 아직 없다. 본 연구에서는 한국산 국내 토종 및 해외 계통의 당귀의 기원을 판별하기 위해 핵내 리보솜 RNA를 암호 하는 유전자단편 내 Internal Transcribed Spacer (ITS) 영역의 염기서열을 비교하여 SNP를 확인하고 이를 이용한 ARMS-PCR 기술을 적용하여 염기서열이 아주 유사한 국내 자생종인 참당귀와 세발당귀의 판별은 물론 해외에서 수집된 중국당귀, 일당귀 및 구당귀와의 판별마커를 확보하였기에 보고하는 바이다.</p>