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문제 정의
- 본 연구에서는 제주도 특산수종으로 기능성 식품 및 밀원 소재로 가치가 증대되고 있는 흑오미자 자원을 보존하고 육성하기 위한 육종 계획의 일환으로 우리나라 한라산에 자생하고 있는 흑오미자 선발개체와 오미자, 남오미자를 대상으로 잎의 형태적 특성과 엽록소 함량 변이, 기공 및 목재 해부학적 특성을 조사하여 각 수종 간 및 수종 내의 변이 정도와 생장 특성을 구명하여 유전자원 보존과 품종육종을 위한 기초 자료로 제공하기 위하여 수행하였다.
제안 방법
- 오미자과 식물 잎의 형태적 특성을 조사하기 위하여 채취된 개체별 20매씩의 잎 시료에 대하여 엽장, 엽폭, 엽장과 엽폭의 엽형지수, 엽병장, 엽병직경을 캘리퍼를 사용하여 1/10 mm까지 측정하였다.
- 기공의 형태적 특성 조사는 흑오미자 4종류와 오미자 및 남오미자를 대상으로 하였으며, 건전한 성엽을 채취한 후 즉시 FAA액(Formalin 5 : Acetic acid 5 : 70% Ethyl alchhol90)에 고정시킨 후 증류수로 2~3회 세척하고 잎의 표면을 핀셋으로 얇게 벗겨 Acete-carmin 용액으로 10분간 염색하고 70%의 ethyl alcohol로 탈색한 후 glycerin으로 임시 프레파라아트를 제작하여 광학현미경으로 기공의 형태와 크기 등을 조사하였다.
- 목부 해부학적 특성을 구명하기 위해서 흑오미자 4종류와 오미자 및 남오미자를 대상으로 원줄기를 채취한 후 10%의 포르말린 용액에 고정시켰다. 그리고 재료를 증류수로 세척하여 2~3 cm 길이로 작은 시편을 만들어 schurze액으로 5~7일간 해리시킨 다음 증류수로 세척하고 safranin으로 10분간 염색한 후 70%의 ethyl alcohol로 탈색하고 glycerin으로 임시 프레파라아트를 제작하여 광학현미경 상에서 micrometer로 도관요소와 섬유의 길이와 폭을 측정하였다.
- 목부 해부학적 특성을 구명하기 위해서 흑오미자 4종류와 오미자 및 남오미자를 대상으로 원줄기를 채취한 후 10%의 포르말린 용액에 고정시켰다. 그리고 재료를 증류수로 세척하여 2~3 cm 길이로 작은 시편을 만들어 schurze액으로 5~7일간 해리시킨 다음 증류수로 세척하고 safranin으로 10분간 염색한 후 70%의 ethyl alcohol로 탈색하고 glycerin으로 임시 프레파라아트를 제작하여 광학현미경 상에서 micrometer로 도관요소와 섬유의 길이와 폭을 측정하였다.
- 잎의 엽록소 함량 조사는 SPAD-501 엽록소계를 사용하여 수종별로 2~6본씩 선정하여 개체당 15 반복으로 측정하였다. 생육환경 조건에 따른 엽록소 함량의 차이 조사는 관음사 집단에서 생육하고 있는 흑오미자 4종류를 측정목으로 선정하고 개체당 15 반복으로 측정하였다.
- 잎의 엽록소 함량 조사는 SPAD-501 엽록소계를 사용하여 수종별로 2~6본씩 선정하여 개체당 15 반복으로 측정하였다. 생육환경 조건에 따른 엽록소 함량의 차이 조사는 관음사 집단에서 생육하고 있는 흑오미자 4종류를 측정목으로 선정하고 개체당 15 반복으로 측정하였다.
대상 데이터
- 국립산림과학원 난대산림연구소 클론보존원(clone bank)에 식재되어 있는 흑오미자 4종류(자웅동주인 제주 #41, #6, 숫그루, 암그루)와 오미자 및 남오미자를 각각 20개체씩 공시목으로 선정하였다. 입지환경에 따른 흑오미자 잎의 형태적 차이를 조사하기 위하여 제주도 한라산의 흑오미자 천연분포 지역인 영실, 관음사 및 상효 지역에서 600, 900, 1100, 1300 m의 해발고별로 구분하여 고도별 20개체씩 공시목으로 선정하였다.
- 국립산림과학원 난대산림연구소 클론보존원(clone bank)에 식재되어 있는 흑오미자 4종류(자웅동주인 제주 #41, #6, 숫그루, 암그루)와 오미자 및 남오미자를 각각 20개체씩 공시목으로 선정하였다. 입지환경에 따른 흑오미자 잎의 형태적 차이를 조사하기 위하여 제주도 한라산의 흑오미자 천연분포 지역인 영실, 관음사 및 상효 지역에서 600, 900, 1100, 1300 m의 해발고별로 구분하여 고도별 20개체씩 공시목으로 선정하였다. 잎 시료 채취는 엽령에 따른 형태적 변화가 작고 균일한 형태를 나타내는 줄기의 중간부위에서 병해충의 피해를 입지 않고 외관상 정상적인 성엽을 각 개체별 20매씩 채취 하였다.
- 입지환경에 따른 흑오미자 잎의 형태적 차이를 조사하기 위하여 제주도 한라산의 흑오미자 천연분포 지역인 영실, 관음사 및 상효 지역에서 600, 900, 1100, 1300 m의 해발고별로 구분하여 고도별 20개체씩 공시목으로 선정하였다. 잎 시료 채취는 엽령에 따른 형태적 변화가 작고 균일한 형태를 나타내는 줄기의 중간부위에서 병해충의 피해를 입지 않고 외관상 정상적인 성엽을 각 개체별 20매씩 채취 하였다.
성능/효과
- 잎의 길이는 남오미자가 가장 길고 오미자, 흑오미자의 순으로 나타났다. 잎의 폭은 오미자와 흑오미자가 남오미자 보다 넓은 경향을 보여 흑 오미자는 남오미자나 오미자보다 전체적으로는 둥근 달걀 모양을 보였다. 흑오미자 4종류를 비교하면 암그루가 잎이 길고 넓으며, 자웅동주 개체가 중간형태이고 숫그루가 가장 작은 형태를 보였다.
- 잎의 폭은 오미자와 흑오미자가 남오미자 보다 넓은 경향을 보여 흑 오미자는 남오미자나 오미자보다 전체적으로는 둥근 달걀 모양을 보였다. 흑오미자 4종류를 비교하면 암그루가 잎이 길고 넓으며, 자웅동주 개체가 중간형태이고 숫그루가 가장 작은 형태를 보였다.
- 엽병장의 경우는 흑오미자가 오미자와 남오미자 보다 2배 정도 길었으며, 엽병 두께는 남오미자가 흑오미자와 오미자에 비해 굵게 나타났다(Fig. 2). 흑오미자 4종류의 개체간에는 큰 차이를 보이지 않았지만 암그루의 잎이 자웅 동주, 숫그루에 비해 큰 경향을 보였다.
- 2). 흑오미자 4종류의 개체간에는 큰 차이를 보이지 않았지만 암그루의 잎이 자웅 동주, 숫그루에 비해 큰 경향을 보였다.
- 지역 간 잎 특성을 조사한 결과는 Table 1과 같이 상효, 영실, 관음사 지역 간 잎의 길이와 크기에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 엽병길이는 지역 간 차이를 보여 상효 지역의 경우, 엽병장이 관음사나 영실 지역에 비해 짧은 경향이 었으며, 지역 내에서는 관음사 지역은 변이가 적었으나 영실과 상효지역은 큰 변이를 보였다.
- 상효 지역의 경우, 해발 600, 900, 1,100, 1,300 m의 해발고별 잎 특성을 조사한 바, 잎의 크기와 폭에서는 지역간 특성과 마찬가지로 큰 차이를 보이지 않았으나 해발고가 높아짐에 따라 엽장과 폭이 커지는 경향을 보였으며, 엽병길이는 짧아지는 경향을 보였다(Table 2).
- 섬유의 길이는 오미자가 752 ㎛로서 가장 짧았고, 남오미자 820 ㎛로 나타났으며, 흑오미자가 862~947 ㎛로 가장 길었고 목섬유의 폭도 유사한 결과를 보였다. 소 와 박(1985)은 목련과와 붓순나무과 및 오미자과의 목부해부학적 특성 비교 연구에서 오미자과의 수종 간 목섬유의 길이와 폭이 본 연구결과와 유사한 경향을 보였다.
- 또한 홍 등(1972)은 지리산 참나무류의 목섬유 변이에 관한 연구에서 공시수종 모두 동일 개체 내에서 나이테가 최근에 형성된 층일수록 목섬유의 길이가 2배, 직경이 1~3배 정도 길어진다고 보고하였는데, 본 연구의 흑오미자 집단 간 길이와 직경도 10%의 변이를 보였다. 또한, 도관요소의 길이는 목섬유 길이와 유사한 결과로서 흑오미자가 가장 길고 다음이 남오미자, 오미자의 순이었으며, 도관 직경도 유사한 경향을 보였다. 이상의 연구결과 오미자과 3수종 간 목섬유와 도관요소의 길이와 직경의 크기는 종간 식별인자로서 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 특히 집단간의 변이에 대해서는 자생지의 기후인자와 수령, 재료의 채취부위에 따라 변이가 발생할 수 있기 때문에 보다 구체적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 엽록소 함량 조사 결과 종 간 및 개체 간 변이가 크게 나타났으며, 흑오미자와 남오미자의 SPAD-501 값은 각각 38.8±6.7, 39.5±8.2로 큰 차이를 볼 수 없었으나, 오미자는 SPAD501 값이 29.2±6.2로 다른 두 수종에 비하여 매우 낮은 값을 나타내었다.
- 9 ㎍･cm-2 이었다. 그리고 본 연구에서 실험재료로 사용한 흑오미자를 포함한 3수종의 SPAD-501 값은 丹下 등(1994)이 조사한 포플러의 45, 박 등(1996)이 조사한 은행나무 45.7 등에 비하여 낮은 수치를 나타내어 생장이 빠른 속성 수목에 비하여 엽내의 엽록소함량이 낮음을 알 수 있었다.
- 7과 같다. 흑오미자 4종류 간의 큰 차이는 나타나지 않았으나, 낮은 광도 조건에서 생장한 개체는 전천광의 높은 광도 조건에서 생장한 개체에 비하여 낮은 SPAD-501 값을 나타내었다.
- 오미자과의 잎 형질, 기공 및 목부 해부학적 특성을 조사한 결과, 수종 간 많은 차이가 있었으며, 흑오미자 4종류 내에서도 암그루, 숫그루 및 자웅동주 개체 간 많은 차이를 보였다. 잎의 길이는 남오미자가 가장 크고 다음이 오미자, 흑오미자 순이었으며, 흑오미자 4종류에서는 암그루가 가장 크고 자웅동주 개체가 중간이었다.
- 기공길이에서는 흑오미자가 92.5~105.9 ㎛, 오미자가 79.9 ㎛, 남오미자가 76.2 ㎛ 로 흑오미자의 기공길이가 길었으며, 기공 폭에서도 유사한 경향을 보여 흑오미자의 기공 크기가 큰 것으로 나타났으나 기공밀도는 오미자나 남오미자에 비해 낮았다. 도관요소 및 목부섬유의 크기도 기공과 유사한 경향을 보였으며, 흑오미자 4종류 내에서도 자웅동주와 암그루, 숫그루 간 차이를 보였다.
- 2 ㎛ 로 흑오미자의 기공길이가 길었으며, 기공 폭에서도 유사한 경향을 보여 흑오미자의 기공 크기가 큰 것으로 나타났으나 기공밀도는 오미자나 남오미자에 비해 낮았다. 도관요소 및 목부섬유의 크기도 기공과 유사한 경향을 보였으며, 흑오미자 4종류 내에서도 자웅동주와 암그루, 숫그루 간 차이를 보였다. 엽록소 함량 조사 결과 종 간 및 개체 간 변이가 크게 나타났으며, 흑오미자와 남오미자의 SPAD-501 값은 각각 38.
후속연구
- 또한, 도관요소의 길이는 목섬유 길이와 유사한 결과로서 흑오미자가 가장 길고 다음이 남오미자, 오미자의 순이었으며, 도관 직경도 유사한 경향을 보였다. 이상의 연구결과 오미자과 3수종 간 목섬유와 도관요소의 길이와 직경의 크기는 종간 식별인자로서 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 특히 집단간의 변이에 대해서는 자생지의 기후인자와 수령, 재료의 채취부위에 따라 변이가 발생할 수 있기 때문에 보다 구체적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 이것은 임내의 낮은 광도 조건 및 적색광(655~665 nm)/원적색광(725~735 nm)의 비율이 낮은 조건에서는 잎의 생리적 노화가 촉진된다는 김(1994)의 보고와 동일한 현상으로 흑오미자가 임내의 낮은 광도 및 적색광, 원적색광의 광환경 조건에 의하여 잎의 생리적 노화가 촉진되었기 때문이라고 추측되어진다. 그러나 이를 명확하게 하기 위해서는 광조건과 잎의 생리적 노화 현상에 대한 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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