소나무 채종원내 클론 간 교배양식을 구명하기 위해서 4개의 nSSR 표지와 6개의 cpSSR 표지를 이용하여 소나무 채종원 내에서의 타가교배율, 기여 화분친 수, 화분오염율을 산출하였다. cpSSR haplotype에 근거한 타가교배율은 94~100%로, 평균 98.9%의 타가교배율이 산출되었다. nSSR genotype에 근거한 타가교배율은 90.3~100%로, 평균 95.9%의 타가교배율이 산출되었다. 별개의 DNA 표지분석에서 자가교배로 확인 되었던 종자들을 두 표지를 동시에 비교하여 확인한 결과 타가교배 종자로 최종 확인되었다(누적 타가교배율 100%). 화분오염율은 최소 43.6%(강원10)에서 최대 56.4%(강원12)로 평균 48.9%로 계산되었다. 종자의 cpSSR haplotype을 근거로 확인한 기여 화분친은 경북38에서 21개로 최대치가 확인되었으며, 강원10에서 13개로 최소치가 확인되어 평균 16.2개의 기여 화분친이 확인되었다. 결론적으로, 안면도 소나무 채종원 ’77단지내 클론간 높은 타가교배율이 확인됨으로써 채종원산 종자의 유전적 안정성을 기대할 수 있으며, 안면도 소나무 채종원 '77단지 내 교배양식 분석을 통해서 확인된 결과가 향후 전진세대 채종원 조성 및 관리에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.
소나무 채종원내 클론 간 교배양식을 구명하기 위해서 4개의 nSSR 표지와 6개의 cpSSR 표지를 이용하여 소나무 채종원 내에서의 타가교배율, 기여 화분친 수, 화분오염율을 산출하였다. cpSSR haplotype에 근거한 타가교배율은 94~100%로, 평균 98.9%의 타가교배율이 산출되었다. nSSR genotype에 근거한 타가교배율은 90.3~100%로, 평균 95.9%의 타가교배율이 산출되었다. 별개의 DNA 표지분석에서 자가교배로 확인 되었던 종자들을 두 표지를 동시에 비교하여 확인한 결과 타가교배 종자로 최종 확인되었다(누적 타가교배율 100%). 화분오염율은 최소 43.6%(강원10)에서 최대 56.4%(강원12)로 평균 48.9%로 계산되었다. 종자의 cpSSR haplotype을 근거로 확인한 기여 화분친은 경북38에서 21개로 최대치가 확인되었으며, 강원10에서 13개로 최소치가 확인되어 평균 16.2개의 기여 화분친이 확인되었다. 결론적으로, 안면도 소나무 채종원 ’77단지내 클론간 높은 타가교배율이 확인됨으로써 채종원산 종자의 유전적 안정성을 기대할 수 있으며, 안면도 소나무 채종원 '77단지 내 교배양식 분석을 통해서 확인된 결과가 향후 전진세대 채종원 조성 및 관리에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.
To investigate the mating system of clones in the seed orchard of Japanese red pine, parameters of mating system, such as outcrossing rates, number of potential pollen contributors, and degree of pollen contamination, were estimated in the seed orchard of Japanese red pines on the basis of DNA data ...
To investigate the mating system of clones in the seed orchard of Japanese red pine, parameters of mating system, such as outcrossing rates, number of potential pollen contributors, and degree of pollen contamination, were estimated in the seed orchard of Japanese red pines on the basis of DNA data including 4 nSSR and 6 cpSSR markers. Estimates of outcrossing rates were ranged from 94.9 to 100% with an average of 98.9% on the basis of the analysis of cpSSR haplotypes. They were ranged from 90.3% to 100% with an average of 95.9% on the basis of the analysis of nSSR genotypes. However, cross checking of both DNA markers revealed that the seeds presumed to be products of self pollination were turned out to be generated by pollination between mother tree and other tree (i.e., 100% of cumulative outcrossing rate). Estimates of pollen contamination ranged from 43.6% (Gangwon-10) to 56.4% (Gangwon-12) with the average of 48.9%. On the basis of pooled cpSSR haplotype of each seed, maximum number of 21 pollen contributors were verified from the seeds reproduced by Kyungbuk-38. Minimum number of 13 pollen contributors were verified in Gangwon-10. Mean of 16.2 pollen contributors were verified from a total of 5 mother trees. In conclusion, considering pretty high outcrossing rates between clones within a seed orchard, it may be expected that a fairly good genetic potential of the seeds, produced in '77 plot of the seed orchard of Japanese red pines at Anmyeon island, may be guaranteed. Observed results from the analysis of mating system of Japanese red pines in a '77 plot of the seed orchard may also provide useful information for the establishment and management of the seed orchard of the progressive generation.
To investigate the mating system of clones in the seed orchard of Japanese red pine, parameters of mating system, such as outcrossing rates, number of potential pollen contributors, and degree of pollen contamination, were estimated in the seed orchard of Japanese red pines on the basis of DNA data including 4 nSSR and 6 cpSSR markers. Estimates of outcrossing rates were ranged from 94.9 to 100% with an average of 98.9% on the basis of the analysis of cpSSR haplotypes. They were ranged from 90.3% to 100% with an average of 95.9% on the basis of the analysis of nSSR genotypes. However, cross checking of both DNA markers revealed that the seeds presumed to be products of self pollination were turned out to be generated by pollination between mother tree and other tree (i.e., 100% of cumulative outcrossing rate). Estimates of pollen contamination ranged from 43.6% (Gangwon-10) to 56.4% (Gangwon-12) with the average of 48.9%. On the basis of pooled cpSSR haplotype of each seed, maximum number of 21 pollen contributors were verified from the seeds reproduced by Kyungbuk-38. Minimum number of 13 pollen contributors were verified in Gangwon-10. Mean of 16.2 pollen contributors were verified from a total of 5 mother trees. In conclusion, considering pretty high outcrossing rates between clones within a seed orchard, it may be expected that a fairly good genetic potential of the seeds, produced in '77 plot of the seed orchard of Japanese red pines at Anmyeon island, may be guaranteed. Observed results from the analysis of mating system of Japanese red pines in a '77 plot of the seed orchard may also provide useful information for the establishment and management of the seed orchard of the progressive generation.
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문제 정의
채종원은 전국에 분포하는 우량한 형질의 소나무 개체를 선발하여 증식한 수형목 클론으로 조성된 임분으로, 선발에 의한 임목육종 결과를 조림 및 임업경영의 실제에 적용하는 수단이다. 따라서 유전적으로 개량된 종자의 지속적 대량생산을 통한 조림용 종자의 안정적 공급을 궁극적 목적으로한다(Oh et al., 2007). 채종원에서 1) 외부 화분오염원으로부터 격리되고, 2)무작위적 교배가 일어나며, 3) 자·웅화 개화기가 일치해야 하고, 4) 자·웅성 배우체 생산이균일하고, 5) 최소한의 자가교배가 일어나며, 6) 클론간 화분기여도가 동일 할 때, 채종원산 종자의 개량효과 극대화와 유전다양성 유지를 위한 이상적 조건이 된다고 하였다(Eriksson et al.
본 연구에서는 안면도 소나무 채종원 ’77단지 내 모수에서 생산된 종자를 대상으로 cpSSR 표지와 nSSR 표지를 분석하여 (1) 타가교배율을 산출하고, (2) 채종원 외부로부터 유입된 화분오염 정도를 확인하고, (3) 종자생성에기여한 화분친을 확인함으로써 채종원산 종자의 유전적 안정성을 검토하고 향후 채종원 관리에 유용한 정보를 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
’77단지 내에 존재하는 전체 160개 클론에서 확인되지 않은 엽록체 DNA haplotype을갖는 종자를 채종원 ’77단지 외부로부터 유입된 화분에의해서 생성된 종자로 간주하고 화분오염 정도를 계산하였다.
1mM dNTP, 1 unit의 Taq polymerase(Thermo fish scientific inc)가 포함되도록 하였다. PCR 반응은 94oC에서 4분간 전처리 후 94℃에서 1분간 열변성, 57oC에서 1분간 annealing, 72oC에서 2분간 증폭이 이루어지는 과정을 6회 반복한 후, 다시 94oC에서 30초간 열변성, 52oC에서 30초간 annealing, 72oC에서 1분간증폭의 과정을 29회 반복하고 마지막으로 72oC에서 5분간 추가로 반응시켜서 증폭을 마무리시켰다. PCR 증폭산물의 분획은 6.
67 mM MgCl2, 1 unit의 Taq polymerase가 포함되도록 하였다. PCR 반응은 94oC에서 4분간 전처리 후94oC에서 30초간 열변성, 52oC에서 1분간 annealing, 72oC에서 1분간 증폭하는 과정을 34회 반복하고 마지막으로72oC에서 5분간 추가로 반응시켜서 증폭을 마무리시켰다.
PCR 증폭산물을 Prism xl 3130 Genetic Analyzer(ABI)를이용하여 전기영동 분획하였으며, Gene ScanTM-500 RoxTM Size Standard를 동시에 전기영동하여 증폭산물의 크기를결정하였고, 여기서 얻어진 영상을 Gene Mapper analysis software를 이용하여 증폭산물의 크기를 기준으로 유전자형을 결정하고, 전 개체에서 관찰된 증폭산물의 크기 순으로 대립유전자를 명명하였다.
PCR 반응은 94oC에서 4분간 전처리 후 94℃에서 1분간 열변성, 57oC에서 1분간 annealing, 72oC에서 2분간 증폭이 이루어지는 과정을 6회 반복한 후, 다시 94oC에서 30초간 열변성, 52oC에서 30초간 annealing, 72oC에서 1분간증폭의 과정을 29회 반복하고 마지막으로 72oC에서 5분간 추가로 반응시켜서 증폭을 마무리시켰다. PCR 증폭산물의 분획은 6.5% long range polyacrylamide gel(FMC)을사용, LI-COR automatic DNA 4000 sequencer로 1시간동안 수행하였으며, 증폭산물의 크기를 결정하기 위해서DNA size standard를 (50~350 bp concentrated sizing standard, LI-COR inc., USA) 동시에 전기영동하여 관찰된각 primer별 엽록체 DNA의 haplotype은 증폭산물의 크기에 준해서 명명되었다. 모수와 종자(배조직)의 엽록체 DNA haplotype의 비교를 통해서 종자 생성에 기여한 화분친의엽록체 DNA haplotype으로 결정함으로서 모수의 종자 생성에 기여한 화분친을 확인하고, 모수와 동일한 엽록체DNA haplotype을 갖는 종자를 자가교배 종자로 확인하고타가교배율을 산출하였다.
nSSR PCR반응용액 12 µL 당 template DNA 10 ng, Forward /Reverse nSSR primer 각 0.2 µM, 0.1 mM dNTP, 1×PCR reaction buffer, 0.67 mM MgCl2, 1 unit의 Taq polymerase가 포함되도록 하였다.
각 primer의 forward sequence의 5'말단에는 추가적으로M13(-29) 염기서열에 상보적인 19개의 oligonucleotide를붙여 합성함으로서 PCR 반응시 첨가된 M13(-29) IRD 800 dye-labeled primer(5'-CACGACGTTGTAAAACGAC-3')와 결합되어 레이저 감광에 의해 형광표지가 감지될 수있도록 하였다.
2006년에 안면도 소재 소나무 채종원 ’77단지 내에 표준지 1개소(95×90 m)를 설치하고(N 36°28'43", E 126°22' 52"), 채종원내 수형목 클론의 침엽과 표준지 내 클론별 네 방위(동서남북)에서 구과를 채취하였다. 각 클론의침엽에서 total DNA를 추출하고, 방위별로 채취된 구과를실험실에서 탈종하여 상온에서 발아시킨 뒤, 배조직의 total DNA를 추출하였다. 각 방위별 5개~10개의 배조직 DNA를 분석에 이용하였다.
모수가 화분친으로 확인된 종자를 자가교배 종자로 확인하고 타가교배율을 산출하였으며, ’77단지 내에 존재하는전체 160개 클론의 유전자형으로부터 유래되지 않은 것으로 확인된 종자를 채종원 ’77단지 외부로부터 유입된화분에 의해서 생성된 종자로 간주하고 화분오염 정도를계산하였다.
, USA) 동시에 전기영동하여 관찰된각 primer별 엽록체 DNA의 haplotype은 증폭산물의 크기에 준해서 명명되었다. 모수와 종자(배조직)의 엽록체 DNA haplotype의 비교를 통해서 종자 생성에 기여한 화분친의엽록체 DNA haplotype으로 결정함으로서 모수의 종자 생성에 기여한 화분친을 확인하고, 모수와 동일한 엽록체DNA haplotype을 갖는 종자를 자가교배 종자로 확인하고타가교배율을 산출하였다. ’77단지 내에 존재하는 전체 160개 클론에서 확인되지 않은 엽록체 DNA haplotype을갖는 종자를 채종원 ’77단지 외부로부터 유입된 화분에의해서 생성된 종자로 간주하고 화분오염 정도를 계산하였다.
이 프로그램을 이용해서 분석된 모든 유전자좌에서의 모수와 종자의 유전자형을 비교하여각각의 유전자좌에서 모수로부터 유래된 대립유전자를 제외한 나머지 대립유전자 조합을 확인하고, ’77단지 내에존재하는 전체 160개 클론의 유전자형과의 비교를 통해서 화분친으로 추정되는 가상의 대립유전자 조합이 생성될 수 있는 유전자형을 지닌 모든 개체들을 확인하였다.
모수가 화분친으로 확인된 종자를 자가교배 종자로 확인하고 타가교배율을 산출하였으며, ’77단지 내에 존재하는전체 160개 클론의 유전자형으로부터 유래되지 않은 것으로 확인된 종자를 채종원 ’77단지 외부로부터 유입된화분에 의해서 생성된 종자로 간주하고 화분오염 정도를계산하였다. 종자당 기여 화분친 수로 화분친기여율을 산출하고 SAS 프로그램을 이용하여 화분오염율과 화분친기여율의 유의성을 검정하였다.
대상 데이터
2006년에 안면도 소재 소나무 채종원 ’77단지 내에 표준지 1개소(95×90 m)를 설치하고(N 36°28'43", E 126°22' 52"), 채종원내 수형목 클론의 침엽과 표준지 내 클론별 네 방위(동서남북)에서 구과를 채취하였다.
cpSSR haplotype의 확인을 위해서 해송의 엽록체 DNA염기서열을 기초로 개발된 20개의 cpSSR primer 중 6개의 primer를 사용하였다(Table 1, Vendramin et al., 1996).각 primer의 forward sequence의 5'말단에는 추가적으로M13(-29) 염기서열에 상보적인 19개의 oligonucleotide를붙여 합성함으로서 PCR 반응시 첨가된 M13(-29) IRD 800 dye-labeled primer(5'-CACGACGTTGTAAAACGAC-3')와 결합되어 레이저 감광에 의해 형광표지가 감지될 수있도록 하였다.
nSSR 유전자형의 확인을 위해서 소나무 DNA 염기서열 기초로 개발된 12개의 nSSR primer 중 증폭산물의 재현성이 우수한 것으로 판명된 4개 primer를 사용하였다(Table 2, Watanabe et al., 2006). 각 primer의 forward sequence의 5'말단에는 형광물질인 FAM이나 HEX dye를결합시켜서 합성함으로서 증폭산물 분획 시 레이저 감광에 의해 형광표지가 감지될 수 있도록 하였다.
각 클론의침엽에서 total DNA를 추출하고, 방위별로 채취된 구과를실험실에서 탈종하여 상온에서 발아시킨 뒤, 배조직의 total DNA를 추출하였다. 각 방위별 5개~10개의 배조직 DNA를 분석에 이용하였다.
데이터처리
종자생성에 기여한 화분친의 확인은 nSSR 유전자형에근거해서 CERVUS 2.0 프로그램(Marshall et al., 1998)을이용하여 수행하였다. 이 프로그램을 이용해서 분석된 모든 유전자좌에서의 모수와 종자의 유전자형을 비교하여각각의 유전자좌에서 모수로부터 유래된 대립유전자를 제외한 나머지 대립유전자 조합을 확인하고, ’77단지 내에존재하는 전체 160개 클론의 유전자형과의 비교를 통해서 화분친으로 추정되는 가상의 대립유전자 조합이 생성될 수 있는 유전자형을 지닌 모든 개체들을 확인하였다.
이론/모형
cpSSR PCR 증폭은 김 등(2002)의 방법을사용하였는데, 반응용액 11 µL 당 template DNA 5 ng, M13(-29) labeled primer 0.02 µM, Forward/Reverse cpSSR primer 각 0.1 µM, 0.1mM dNTP, 1 unit의 Taq polymerase(Thermo fish scientific inc)가 포함되도록 하였다.
성능/효과
표지별로 확인된 각각의 haplotype과 genotype을 기초로 각 표지에서 타가교배 유무가 다르게 나타났는데, cpSSR 표지 분석결과 강원10을 제외한 나머지 개체의 타가교배율은 100%로 나타났다.
4개의 nSSR primer를 사용하여 nSSR 표지 분석결과 총52개의 변이체가 관찰되었다[pdms009(29 variants), pdms030(7), pdms065(9), pdms221(7), 평균 13 variants/primer]. 4개의 nSSR primer를 사용하여 각각의 유전자형을 확인, 비교한 결과, 분석에 이용된 5개의 모수 중 강원10, 강원12에서 생산된 모든 종자는 타가교배에 의한 종자임이 확인되어 최고 타가교배율 100%가 산출되었으며,강원15에서 생산된 31개의 종자 중 28개가 타가교배에 의한 종자임이 확인됨으로써 최저 타가교배율 90.
4개의 nSSR primer를 사용하여 nSSR 표지 분석결과 총52개의 변이체가 관찰되었다[pdms009(29 variants), pdms030(7), pdms065(9), pdms221(7), 평균 13 variants/primer]. 4개의 nSSR primer를 사용하여 각각의 유전자형을 확인, 비교한 결과, 분석에 이용된 5개의 모수 중 강원10, 강원12에서 생산된 모든 종자는 타가교배에 의한 종자임이 확인되어 최고 타가교배율 100%가 산출되었으며,강원15에서 생산된 31개의 종자 중 28개가 타가교배에 의한 종자임이 확인됨으로써 최저 타가교배율 90.3%가 산출되었다. 따라서 5개의 모수에서 생산된 종자는 잠정적으로 평균 95.
6개의 cpSSR primer를 사용하여 cpSSR 표지 분석결과총 25개의 변이체가 관찰되었다[Pt1254(3개 변이체), Pt30204(3개), Pt71936(9개), Pt45002(4개), Pt100783(2개), Pt110048(4개), 평균 4.2개/primer]. cpSSR primer를 사용하여 각각의 haplotype을 확인, 비교한 결과 강원10에서생산된 39개의 종자 중 37개의 종자에서 모수와 다른haplotype이 관찰되어 타가교배율이 94.
6개의 cpSSR primer를 사용하여 모수별 종자의 haplotype을 확인, 비교한 결과 평균 16.2개의 기여 화분친이 확인되었고, 분석된 종자 수에 대한 기여 화분친 수의 비율인화분친 기여율이 경북38에서 0.558으로 나타나 최대치를보였으며, 강원10에서 0.333으로 최소치를 보였다(Table 5). 일반적으로 다수의 화분수로부터의 동일한 화분기여는 높은 수준의 유전적 품질을 갖는 종자의 생산에 가장중요한 작용을 한다(Moriguchi et al.
2개/primer]. cpSSR primer를 사용하여 각각의 haplotype을 확인, 비교한 결과 강원10에서생산된 39개의 종자 중 37개의 종자에서 모수와 다른haplotype이 관찰되어 타가교배율이 94.9%로 나타났다. 경북38에서 생산된 39개의 종자 haplotype에서 모수와 동일한 haplotype이 관찰되지 않았으므로 타가교배율이 100%로 나타났다.
각 모수에서 확인된 기여 화분친 중 화분오염 종자에서만 확인된 화분친과 채종원 내 160개 클론에서 확인되지않은 엽록체 haplotype이 관찰된 화분친을 채종원 외부 기여 화분친으로 간주하고, 채종원 내부 기여 화분친 수를산출한 결과 평균 10개의 화분친이 확인되었다. 모수별로종자당 내부 화분친 기여 가능성(분석된 전체 종자 수에대한 채종원 내부 기여 화분친 수의 비율)이 경북38에서0.
강원10은 cpSSR 표지에서는 94.9%로 나타났으나 nSSR 표지 분석결과 타가교배율이 100%로 관찰되어 강원10에서 채취 분석된 종자의 진정한 타가교배율은 100%로 확인됨으로써 분석된 5개 모수에서 생산된 모든 종자는 모수 이외의 개체로부터 생산된 화분에 의해 수정되어 생성된 종자로 확인되었다(Table 3).
결론적으로 5개의 모수에서 생산된 종자의 평균 48.9%가 소나무 채종원 ’77단지 외부에 존재하는 소나무에서 생산된화분이 유입되어 생성된 것으로 추정되었다(Table 4, 43.6~56.4%, 평균 48.9%).
9%), 화분오염율의 증가에 따른 외부 기여 화분친 수의 증가는 상대적으로 적게 나타나 채종원 외부에 존재하는 제한적인 개체로부터 생산된 화분이 채종원 내부로 한정적으로 유입되었음을 알 수 있었다(Figure 1). 결론적으로 채종원내 수형목 클론간에 원활한 교배가 이루어지고있음을 알 수 있었으며, 종자 2.2개 당 별도의 화분수가 기여한 것으로 나타나(평균 종자수/평균 화분수 = 35.6/16.2, Table 5) 채종원 표준지내 모수에서 생산된 종자의 유전적배경이 다양함을 확인할 수 있었다.
9%로 나타났다. 경북38에서 생산된 39개의 종자 haplotype에서 모수와 동일한 haplotype이 관찰되지 않았으므로 타가교배율이 100%로 나타났다. 나머지 3개 모수(강원12, 강원15, 강원24)에서 생산된 모든 종자는 타가교배에 의한 종자임이 확인되었다.
나머지 3개 모수(강원12, 강원15, 강원24)에서 생산된 모든 종자는 타가교배에 의한 종자임이 확인되었다. 따라서 5개의 모수에서 생산된 종자 중 평균 98.9%가 잠정적으로 모수가 아닌 개체로부터 생산된 화분에 의해 수정된 타가교배 산물인 것으로 추정되었다(94.9~100%,평균 98.9%, Table 3).
3%가 산출되었다. 따라서 5개의 모수에서 생산된 종자는 잠정적으로 평균 95.9%가 모수 이외의 소나무에서 생산된 화분이 수정되어 타가교배에 의해 생산된 것으로 추정되었다(90.3~100%, 평균 95.9%, Table 3).
9%)과 우리나라 전국에 분포하고 있는 소나무 분포양상을 고려해볼 때소나무 채종원에 대한 원천적인 화분오염방지는 기술적으로 매우 어려울 것으로 생각된다. 따라서 차대검정 결과에 근거해서 유전간벌을 시행하거나, 1.5세대 채종원 및2세대 채종원을 조성할 경우 이들 풍매 채종원에 존재하는 선발 클론 간에만 한정된 교배를 보장할 수 없을 것으로 생각된다. 결론적으로 우리나라 소나무 분포특성상 피할 수 없는 화분오염을 고려할 때 전진세대 채종원산 종자의 평균개량효과의 증진이 보장되기 위해서는 차대검정 결과 중 특수조합능력(special combining ability; SCA)뿐만 아니라 모수별 일반조합능력(general combining ability; GCA) 평균치도 동시에 고려되어야할 것으로 생각된다.
각 모수에서 확인된 기여 화분친 중 화분오염 종자에서만 확인된 화분친과 채종원 내 160개 클론에서 확인되지않은 엽록체 haplotype이 관찰된 화분친을 채종원 외부 기여 화분친으로 간주하고, 채종원 내부 기여 화분친 수를산출한 결과 평균 10개의 화분친이 확인되었다. 모수별로종자당 내부 화분친 기여 가능성(분석된 전체 종자 수에대한 채종원 내부 기여 화분친 수의 비율)이 경북38에서0.333으로 나타나 최대치를 보였으며, 강원12에서 0.205으로 최소치를 보였다(Table 5). 본 연구에서 관찰된 비교적 높은 화분오염율을 고려할 때 다양한 외부 화분의 유입이 이루어져 상대적으로 각 모수에서의 화분친 기여율이 증가될 것으로 기대되었으나 실제 5개 모수에서의 화분오염율과 종자생성에 기여한 화분친 기여율 간의 상관계수는 0.
본 연구에서 관찰된 높은 화분오염율(48.9%)과 우리나라 전국에 분포하고 있는 소나무 분포양상을 고려해볼 때소나무 채종원에 대한 원천적인 화분오염방지는 기술적으로 매우 어려울 것으로 생각된다. 따라서 차대검정 결과에 근거해서 유전간벌을 시행하거나, 1.
205으로 최소치를 보였다(Table 5). 본 연구에서 관찰된 비교적 높은 화분오염율을 고려할 때 다양한 외부 화분의 유입이 이루어져 상대적으로 각 모수에서의 화분친 기여율이 증가될 것으로 기대되었으나 실제 5개 모수에서의 화분오염율과 종자생성에 기여한 화분친 기여율 간의 상관계수는 0.052로 통계적으로 유의성이 없는 것으로 나타나, 비록 외부로부터의 화분오염이 비교적 높게 관찰되었으나(48.9%), 화분오염율의 증가에 따른 외부 기여 화분친 수의 증가는 상대적으로 적게 나타나 채종원 외부에 존재하는 제한적인 개체로부터 생산된 화분이 채종원 내부로 한정적으로 유입되었음을 알 수 있었다(Figure 1). 결론적으로 채종원내 수형목 클론간에 원활한 교배가 이루어지고있음을 알 수 있었으며, 종자 2.
이들 5개 모수에서 생산, 분석된 종자 중 채종원 내에 존재하는 160개 클론으로부터 생산된 화분에 의해 수정된 것으로 확인된 종자를 제외한 나머지 종자들은 소나무 채종원 ’77단지 외부로부터 유입된 화분에 의해서 수정된 종자로 결정되었다. 분석결과 화분오염율은 강원10에서 생산된 종자 중 17개가 외부 화분친에 의해 생성된종자임이 확인되어 최저치인 43.6%로 계산되었다. 강원12에서 생산된 종자 중 22개가 외부 화분친에 의해 생성된 종자임이 확인되어 최고치인 56.
분석된 별개의 DNA 표지 분석결과를 동시에 고려해서화분오염율을 추정하기 위해서 일차적으로 5개 모수에서생산된 각각의 종자 배조직의 nSSR 유전자형과 모수의유전자형 및 채종원 ’77단지 내에 존재하는 전체 160개 클론에서 확인된 160개 유전자형을 동시에 비교하여 화분친으로 기여했을 가능성이 있는 클론들이 잠정적으로 선별되었다.
안면도 소나무 채종원 ’77단지의 주변에는 추가적인 선발을 통해서 연차적으로 조성된 소나무 채종원3개 단지가 존재하는데(’78, ‘79, ’80단지) 이들 채종원에만 별도로 존재하는 클론(‘77단지내에는 존재하지 않는37개 클론)에서 생산된 화분이 유입되어 생성된 종자가 존재할 가능성을 배제할 수 없기 때문에 단순하게 본 연구에서 확인된 화분오염의 결과로서 생성된 종자 전부가 주변의 자연림으로부터 유입된 화분에 의해서 생성된 것이라고 결론지을 수는 없을 것으로 사료된다.
분석된 별개의 DNA 표지 분석결과를 동시에 고려해서화분오염율을 추정하기 위해서 일차적으로 5개 모수에서생산된 각각의 종자 배조직의 nSSR 유전자형과 모수의유전자형 및 채종원 ’77단지 내에 존재하는 전체 160개 클론에서 확인된 160개 유전자형을 동시에 비교하여 화분친으로 기여했을 가능성이 있는 클론들이 잠정적으로 선별되었다. 유전자형이 비교대상 종자의 생성에 기여했을가능성이 있는 모든 클론들의 cpSSR haplotype의 확인을통해서 최종적으로 종자생성에 기여한 화분친이 결정되었다. 이들 5개 모수에서 생산, 분석된 종자 중 채종원 내에 존재하는 160개 클론으로부터 생산된 화분에 의해 수정된 것으로 확인된 종자를 제외한 나머지 종자들은 소나무 채종원 ’77단지 외부로부터 유입된 화분에 의해서 수정된 종자로 결정되었다.
이들 5개 모수에서 생산, 분석된 종자 중 채종원 내에 존재하는 160개 클론으로부터 생산된 화분에 의해 수정된 것으로 확인된 종자를 제외한 나머지 종자들은 소나무 채종원 ’77단지 외부로부터 유입된 화분에 의해서 수정된 종자로 결정되었다.
후속연구
5세대 채종원 및2세대 채종원을 조성할 경우 이들 풍매 채종원에 존재하는 선발 클론 간에만 한정된 교배를 보장할 수 없을 것으로 생각된다. 결론적으로 우리나라 소나무 분포특성상 피할 수 없는 화분오염을 고려할 때 전진세대 채종원산 종자의 평균개량효과의 증진이 보장되기 위해서는 차대검정 결과 중 특수조합능력(special combining ability; SCA)뿐만 아니라 모수별 일반조합능력(general combining ability; GCA) 평균치도 동시에 고려되어야할 것으로 생각된다.
, 1986). 그러나 채종원은 자연임분으로부터 선발된 유전적으로 우량한 수형목으로 조성되어 있는 임분으로 채종원 내 수형목 간의 교배에 의해서 생성된 종자뿐만 아니라 외부 화분이 유입되어 생성된 종자일지라도 채종원내 가계가 자연임분 가계보다 상대적으로 일반조합능력 평균치가 우수할 것으로기대되며, 따라서 일반자연임분에서 생산된 종자에 비해상대적으로 유전적 개량을 기대할 수 있을 것으로 생각된다. Pakkanen 등은(2000) Picea abies는 핀란드의 중요 수종으로 개화시기에 대기 중에 높은 농도의 화분이 존재하게 되어 외부로부터의 화분유입이 불가피하기 때문에 채종원에서 화분오염을 완전히 방지하는 것은 불가능하다고 주장한 바 있다.
, 2005; Moran and Brown, 1980). 따라서 안면도 소나무 채종원에서 생산된 종자의 타가교배율이 매우 높게 나타난 것에 비추어 볼 때 자가교배에 의한 유전적 약화현상이 배제된 우수한 유전적 품질을 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
자배 개체의 유전적 열성과 종자개량효과의 감소를 고려할 때 우량종자의 대량생산이 목적인 채종원의 경우 타가교배율의 증진과 화분오염으로 인한 원치 않는 유전자의 유입 방지는 채종원 관리의 주요 고려대상의 하나가 되어야 된다. 따라서 채종원 내 모수별 교배양식 추정을 통하여 종자단계에서 유전적 우수성을 판단할 수 있는 화분오염 및 타배에 의해서생성된 종자의 비율을 추정함으로써 채종원산 종자의 품질을 보증하는 지표로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
채종원이란?
고려사나 조선왕조실록등에 소나무림 보호 및 국가적 차원의 소나무 조림 등에대한 다수의 기록이 나와 있을 정도로 건축재, 연료재, 선박재, 관곽재, 구황식 등 예로부터 빈번히 이용되어온 문화적, 경제적으로 가장 중요한 우리나라의 대표적 수종 중하나이다(이창복, 1987; 임업연구원, 1999). 채종원은 전국에 분포하는 우량한 형질의 소나무 개체를 선발하여 증식한 수형목 클론으로 조성된 임분으로, 선발에 의한 임목육종 결과를 조림 및 임업경영의 실제에 적용하는 수단이다. 따라서 유전적으로 개량된 종자의 지속적 대량생산을 통한 조림용 종자의 안정적 공급을 궁극적 목적으로한다(Oh et al.
채종원의 목적은?
채종원은 전국에 분포하는 우량한 형질의 소나무 개체를 선발하여 증식한 수형목 클론으로 조성된 임분으로, 선발에 의한 임목육종 결과를 조림 및 임업경영의 실제에 적용하는 수단이다. 따라서 유전적으로 개량된 종자의 지속적 대량생산을 통한 조림용 종자의 안정적 공급을 궁극적 목적으로한다(Oh et al., 2007).
채종원산 종자의 유전다양성 증진이 필수적인 이유는?
미래 생육환경 변화에 대한 적응력과 각종 질병에 대한저항력을 향상시키기 위해서는 채종원산 종자의 유전다양성 증진이 필수적이기 때문에 각 클론의 부계 기여는개략적으로 동등하여야 한다(Burdon, 2001; Zhu et al., 2000).
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