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문제 정의
- 본 연구는 우리나라 자생 수종인 팥배나무 선발집단을 대상으로 열매의 형태적 특성을 조사하고, 다변량 분석 방법을 통하여 집단 간 유연관계를 분석하며, 선발효과를 추정함으로서 팥배나무의 선발 육종에 대한 기초정보를 제공하고자 한다.
가설 설정
- Figure 2. Measurable characteristics of S. alnifolia fruits. 1.
제안 방법
- 또한 20개의 열매를 선정하여 열매 폭(Width of fruit, WF), 열매 길이(Length of fruit, LF), 열매 무게(Fruit weight, FW) 등 7개의 정량적 형질을 디지털캘리퍼스(NA500-150S)와 디지털 저울(HF300GD)로 각각 측정하였다. 그리고 열매 모양(Shape of fruit, SF)은 누운 타원형, 원형, 타원형, 긴 타원형으로 구분하였고, 열매 끝 모양(Shape of fruit base, SB)은 오목형, 편평형, 볼록형으로 구분하여 2개의 정성적 형질 등 총 9개의 형질을 조사하였다(Figure 2).
- 단기임산소득자원으로서 팥배나무 우량개체 선발을 위해 열매의 수확량과 관련된 특성인 열매 폭과 길이 그리고 송이 당 수확량(열매무게 × 송이 당 열매 수) 요인으로 선발 후보목에 대해 선발효과를 추정하였다(Table 5).
- 선발된 각 개체목별로 20개의 결실 과지에서 송이 당 열매 수(Number of fruit per bunch, NFPB)를 측정하고, 과병 길이(Length of fruit petiole, LFP), 소과병 길이(Length of fruit petiole lateral, LFL), 소과병 당 열매 수(Number of fruit per fruit petiole lateral, NFPF)를 조사하였다. 또한 20개의 열매를 선정하여 열매 폭(Width of fruit, WF), 열매 길이(Length of fruit, LF), 열매 무게(Fruit weight, FW) 등 7개의 정량적 형질을 디지털캘리퍼스(NA500-150S)와 디지털 저울(HF300GD)로 각각 측정하였다. 그리고 열매 모양(Shape of fruit, SF)은 누운 타원형, 원형, 타원형, 긴 타원형으로 구분하였고, 열매 끝 모양(Shape of fruit base, SB)은 오목형, 편평형, 볼록형으로 구분하여 2개의 정성적 형질 등 총 9개의 형질을 조사하였다(Figure 2).
- 0)을 이용하여 집단 간, 집단 내 개체목 간의 변이를 분석하였으며, Duncan의 다중검정과 각 집단의 형태적 특성 평균값에 대해 Pearson 상관분석을 실시하였다. 또한 기존 변수들의 분산 중 가급적 많은 부분을 설명하는 소수의 요인을 추출하기 위하여 주성분 분석을 실시하였고, 각 주성분에 대한 고유값과 전체 분산에 대한 각 주성분의 기여도를 구하였다. 각각의 주성분 득점치를 새로운 변량으로 이용하는 비가중평균결합(UPGMA; Unweighted pair-group method using arithmetic averages) 군집분석을 실시하여 계산된 각각의 거리를 수지도 (Dendrogram)로 나타내어 팥배나무 열매 특성에 의한 집단 간 유연관계를 분석하였다.
- 선발된 각 개체목별로 20개의 결실 과지에서 송이 당 열매 수(Number of fruit per bunch, NFPB)를 측정하고, 과병 길이(Length of fruit petiole, LFP), 소과병 길이(Length of fruit petiole lateral, LFL), 소과병 당 열매 수(Number of fruit per fruit petiole lateral, NFPF)를 조사하였다. 또한 20개의 열매를 선정하여 열매 폭(Width of fruit, WF), 열매 길이(Length of fruit, LF), 열매 무게(Fruit weight, FW) 등 7개의 정량적 형질을 디지털캘리퍼스(NA500-150S)와 디지털 저울(HF300GD)로 각각 측정하였다.
- 우리나라 11개 집단으로부터 선발된 팥배나무 107본을 대상으로 조사한 9가지 열매의 형태적 특성에 대하여 주성분 분석을 실시하고, 각각의 주성분과 형태적 특성 간의 고유 값을 분석하여 상관계수로 나타낸 결과는 Table 4와 같다.
- 팥배나무 선발집단의 입지환경을 조사하기 위하여 각 집단의 위도, 경도, 해발고, 경사, 방위, 토양건습도 및 상층임관 울폐도 등을 조사하였다. 토양건습도는 습윤(Wet), 적윤(Moderate), 건조(Dry)로 구분하여 조사하였으며, 상층임관 울폐도는 40% 이하는 소(Thin), 41~70% 이하는 중(Medium), 71% 이상은 밀(Thick)로 구분하여 조사하였다.
- 팥배나무 선발집단의 입지환경을 조사하기 위하여 각 집단의 위도, 경도, 해발고, 경사, 방위, 토양건습도 및 상층임관 울폐도 등을 조사하였다. 토양건습도는 습윤(Wet), 적윤(Moderate), 건조(Dry)로 구분하여 조사하였으며, 상층임관 울폐도는 40% 이하는 소(Thin), 41~70% 이하는 중(Medium), 71% 이상은 밀(Thick)로 구분하여 조사하였다.
대상 데이터
- 열매 폭이 8.6 mm이상이고 열매 길이가 9.8 mm이상이며 송이 당 수확량이 3.0 g이상인 개체를 선발하여 상위 20% 안에서 총 5본이 선정되었다. 이들 선발된 5개체의 열매 폭, 열매 길이, 송이 당 수확량의 평균은 9.
- 우리나라에서 자생하는 팥배나무의 형태적 특성을 조사하여 우량개체 선발을 위하여, 수형, 결실상태 등이 양호한 우량개체 후보목을 경기도 마니산, 축령산, 광교산, 강원도 발왕산, 충청북도 월악산, 충청남도 안면도, 경상북도 금오산, 경상남도 가지산, 전라북도 덕유산, 전라남도 백운산, 두륜산 등 11집단에서 총 107본을 대상으로 정상적인 과지와 열매를 채취하여 공시재료로 하였다(Figure 1).
데이터처리
- 또한 기존 변수들의 분산 중 가급적 많은 부분을 설명하는 소수의 요인을 추출하기 위하여 주성분 분석을 실시하였고, 각 주성분에 대한 고유값과 전체 분산에 대한 각 주성분의 기여도를 구하였다. 각각의 주성분 득점치를 새로운 변량으로 이용하는 비가중평균결합(UPGMA; Unweighted pair-group method using arithmetic averages) 군집분석을 실시하여 계산된 각각의 거리를 수지도 (Dendrogram)로 나타내어 팥배나무 열매 특성에 의한 집단 간 유연관계를 분석하였다.
- 조사된 자료는 SPSS Program(Statistical Package for Social Science, ver. 12.0)을 이용하여 집단 간, 집단 내 개체목 간의 변이를 분석하였으며, Duncan의 다중검정과 각 집단의 형태적 특성 평균값에 대해 Pearson 상관분석을 실시하였다. 또한 기존 변수들의 분산 중 가급적 많은 부분을 설명하는 소수의 요인을 추출하기 위하여 주성분 분석을 실시하였고, 각 주성분에 대한 고유값과 전체 분산에 대한 각 주성분의 기여도를 구하였다.
성능/효과
- 9가지 형질에 대하여 주성분 분석을 실시하고 얻어진 각 형질에 대한 고유값을 분석한 결과, 제1 주성분의 고유값은 2.68로 전체 분산의 29.8% 설명력이 있으며, 열매 폭(WF)과 열매 무게(FW)가 각각 0.929, 0.938로 높은 상관관계를 나타냈다. 제2 주성분의 고유값은 1.
- 0 mm으로 나타났다. 덕유산, 마니산, 안면도 집단 순으로 열매의 폭과 길이에서 평균보다 높은 값이 측정되었으며, 광교산, 발왕산, 월악산, 가지산 등이 하위 그룹으로 나타났다. 그 중에서 덕유산 집단은 열매 폭과 길이가 각각 8.
- 0% 작은 값을 나타냈다. 또한 전체 집단의 소과병 길이의 평균은 22.4 mm로 금오산과 축령산 집단이 각각 31.2 mm와 27.6 mm의 소과병 길이를 나타내어 전체 평균 길이에 비하여 각각 39.3%, 23.2% 큰 값을 나타냈다. 소과병 길이가 상대적으로 작은 발왕산, 가지산, 백운산 집단이 과병길이 특성과 동일하게 하위그룹으로 포함되었다.
- 소과병 길이가 상대적으로 작은 발왕산, 가지산, 백운산 집단이 과병길이 특성과 동일하게 하위그룹으로 포함되었다. 소과병 당 열매 수는 평균 2.1개이며 가지산 집단이 평균 2.4개로 다른 집단과 달리 더 많은 소과병 당 열매 수를 확인할 수 있었다. 전체 집단의 송이 당 열매 수의 평균은 6.
- 열매 모양은 원형과 타원형의 중간 크기가 일반적인 형태로 나타났으며, 백운산 집단이 가장 긴 타원형에 속하는 형태를 가졌고, 금오산과 가지산 및 두륜산 집단이 원형에 속하는 형태를 가진 것으로 조사되었다. 열매 끝 모양은 전체적으로 편평한 형태를 가지고 있으나, 마니산 집단만 끝 모양이 둥근 형태에 가까운 특성을 확인할 수 있었다.
- 30 g으로 가장 가벼운 입중을 나타냈다. 열매 모양은 원형과 타원형의 중간 크기가 일반적인 형태로 나타났으며, 백운산 집단이 가장 긴 타원형에 속하는 형태를 가졌고, 금오산과 가지산 및 두륜산 집단이 원형에 속하는 형태를 가진 것으로 조사되었다. 열매 끝 모양은 전체적으로 편평한 형태를 가지고 있으나, 마니산 집단만 끝 모양이 둥근 형태에 가까운 특성을 확인할 수 있었다.
- 7%로 나타났다. 열매 폭은 광교산1 개체가 9.8 mm로 가장 넓은 개체였으며, 열매 길이는 마니산30 개체가 11.2 mm로 선정개체 중 열매 길이가 가장 긴 개체였다. 송이 당 수확량은 광교산2 개체가 6.
- 유집분석의 결과를 보면 거리 수준 1.5를 기준으로 1그룹인 광교산 등 7집단, 2그룹인 발왕산과 백운산 집단, 3그룹인 가지산 집단 그리고 4그룹인 마니산 집단 등 총 4개 그룹으로 구분되었다. 전체적으로 11집단 간 계단상 형태를 보였으나 지리적으로 인접 집단 간의 구분은 명확하게 이루어지지 않았다.
- 0 g이상인 개체를 선발하여 상위 20% 안에서 총 5본이 선정되었다. 이들 선발된 5개체의 열매 폭, 열매 길이, 송이 당 수확량의 평균은 9.6 mm, 10.4 mm, 4.1 g으로서 전체 107본의 평균 형질과 비교하였을 때 선발효과는 각각 122.8%, 115.5%, 182.7%로 나타났다. 열매 폭은 광교산1 개체가 9.
- 19 g으로 가장 많은 수확량을 가진 개체였다. 이상 세 가지 요인을 종합적으로 보았을 때 우수개체 후보목은 광교산1과 2, 덕유산7 그리고 마니산29와 30 개체 등이 모든 요인에서 상위성적을 나타내어 선발 가능성이 높은 개체로 나타났다. 이렇게 선발된 우량개체 후보목은 무성증식을 통해 지역 적응성 및 안정성 검정을 실시하여 우수품종으로 개발되어야 할 것이다.
- 이상의 분석결과를 종합하여 팥배나무 11개 집단에 대한 유집분석을 실시하기 위하여 제5 주성분까지의 득점치를 새로운 변량으로 이용하였으며 제5 주성분은 고유값이 1보다 작으나 열매 끝 모양 특성이 0.962로 높은 상관을 나타냈기 때문에 분석에 포함하였다. 모든 변량을 비가중평균결합(UPGMA) 유집분석을 실시하여 계산된 각각의 거리를 수지도(Dendrogram)로 나타낸 결과는 Figure 4와 같다.
- 0%정도 가장 큰 값을 나타냈다. 전체 집단의 과병 길이의 평균은 51.0 mm이고, 안면도와 마니산 집단의 과병 길이가 각각 60.7 mm와 58.1 mm로 전체 평균 길이에 비하여 각각 19.0%, 13.9% 큰 값을 나타냈다. 반면 가지산 집단의 과병 길이는 40.
- 4개로 다른 집단과 달리 더 많은 소과병 당 열매 수를 확인할 수 있었다. 전체 집단의 송이 당 열매 수의 평균은 6.2개로 나타났으며, 가지산 집단의 송이 당 열매 수는 8.8개로 전체 평균 개수에 비하여 41.9% 정도 큰 값을 나타낸 반면, 축령산 집단은 4.6개로 전체 평균에 비하여 25.8% 작은 값을 나타냈다. 전제 집단의 열매 무게는 평균 0.
- 열매의 형태적 특성을 조사한 결과는 Table 2와 같이 집단 간에 유의적인 차이가 인정되었다. 전체 집단의 열매 폭 평균은 7.8 mm이고, 열매 길이의 평균은 9.0 mm으로 나타났다. 덕유산, 마니산, 안면도 집단 순으로 열매의 폭과 길이에서 평균보다 높은 값이 측정되었으며, 광교산, 발왕산, 월악산, 가지산 등이 하위 그룹으로 나타났다.
- 5를 기준으로 1그룹인 광교산 등 7집단, 2그룹인 발왕산과 백운산 집단, 3그룹인 가지산 집단 그리고 4그룹인 마니산 집단 등 총 4개 그룹으로 구분되었다. 전체적으로 11집단 간 계단상 형태를 보였으나 지리적으로 인접 집단 간의 구분은 명확하게 이루어지지 않았다.
- 제1 주성분과 제4 주성분의 값이 큰 마니산 집단, 제1 주성분 값이 크고 제4 주성분 값이 작은 덕유산과 백운산 집단, 제1 주성분 값이 작고 제4 주성분 값이 큰 가지산과 두륜산 집단, 제1 주성분과 제4 주성분 값이 작은 나머지 집단으로 구분되었다. 그 중에서 마니산 집단의 팥배나무는 열매의 수확량에 관계된 특성에서 우수한 특성을 나타내는 대표적인 집단으로 확인되었다.
- 834)가 높은 상관을 나타냈다. 제3 주성분의 고유값은 1.40으로 전체 분산의 15.5%의 설명력을 나타냈고 열매 모양 형질이 0.959로 높은 상관을 나타냈다. 제 4 주성분의 고유값은 1.
후속연구
- 이상 세 가지 요인을 종합적으로 보았을 때 우수개체 후보목은 광교산1과 2, 덕유산7 그리고 마니산29와 30 개체 등이 모든 요인에서 상위성적을 나타내어 선발 가능성이 높은 개체로 나타났다. 이렇게 선발된 우량개체 후보목은 무성증식을 통해 지역 적응성 및 안정성 검정을 실시하여 우수품종으로 개발되어야 할 것이다.
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