[논문]안면도 소나무 채종원 교배양식 추정모수의 연간비교

김영미; 홍용표; 박재인

doi:10.14578/jkfs.2015.104.4.578

안면도 소나무 채종원 교배양식 추정모수의 연간비교
Two-Year Estimates of Mating System in Seed Orchard of Pinus densiflora Revealed by cpSSR and nSSR Markers 원문보기

韓國林學會誌 = Journal of Korean Forest Society, v.104 no.4, 2015년, pp.578 - 587

김영미 (국립산림과학원 산림유전자원과) , 홍용표 (국립산림과학원 산림유전자원과) , 박재인 (충북대학교 산림학과)

초록
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교배양식 유전모수를 확인하기 위하여 nuclear SSR (nSSR) 표지와 chloroplast SSR (cpSSR) 표지를 이용하여 2006년과 2007년에 안면도 소나무 채종원(77년 조성)에서 생산된 종자를 대상으로 타가교배율과 화분오염율, 근친교배율을 확인하였다. cpSSR 유전형에 근거한 타가교배율은 2006년에 94.9~100%(평균 98.9%)이며, 2007년에는 91.2~100%(평균 97.7%)이다. nSSR 유전자형에 근거한 타가교배율은 2006년에 90.3~100%(평균 95.9%), 2007년에 81.6~100%(평균 95.3%)의 타가교배율이 산출되었다. 두 표지를 동시에 비교하여 확인한 결과 2006년 생산종자의 평균 누적 타가교배율 100%, 2007년 생산종자의 평균 누적 타가교배율은 98.9%로 추정되었다. 근친교배율($t_m-t_s$: biparental inbreeding)은 2006년에 -0.006과 2007년에 0.007으로 추정되었다. 평균 화분오염율은 2006년에 평균 48.9%, 2007년에 평균 42.4%이며, 종자의 cpSSR 유전형을 근거로 확인한 화분친 기여율(기여화분친 수)은 2006년에 0.458(평균 16.2개), 2007년에 0.512(평균 14.8개)로 확인되었다. 결론적으로, 2006년, 2007년 안면도 소나무 채종원(77년 조성) 내 클론간 높은 타가교배율이 확인됨으로써 채종원산 종자의 유전적 품질은 자가교배로 인한 근교약세가 원인이 되는 불량형질이 발생할 가능성이 낮을 것으로 기대된다. 안면도 소나무 채종원(77년 조성) 내 교배양식 연간 분석을 통해서 확인된 결과가 향후 진전세대 채종원 조성 및 관리에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Nuclear SSR (nSSR) and chloroplast SSR (cpSSR) markers were analyzed to assess the parameters of mating system in seed orchard, such as outcrossing rates, the number of potential pollen contributors, paternal contribution rates, degree of pollen contamination, and biparental inbreeding ($t_m-t_s$). In 2006, 2007, seeds were collected from the seed orchard of Pinus densiflora, established in 1977 at Anmyeon island. Estimates of outcrossing rates ranged from 94.9 to 100% (mean 98.9%) in 2006 and from 91.2 to 100% (mean 97.7%) in 2007 on the basis of the analysis of cpSSR haplotypes and from 90.3 to 100% (mean 95.9%) in 2006 and from 81.6 to 100% (mean 95.3%) in 2007 on the basis of the analysis of nSSR genotypes. By cross checking of both DNA markers, mean cumulative outcrossing rates of 100% and 98.9% were estimated in each year. Mean contamination rates were estimated as 48.9% and 42.4%, respectively. On the basis of cpSSR haplotype observed in each seed, paternal contribution rates (the number of pollen contributors) were estimated as 0.458 (mean 16.2) in 2006 and 0.512 (mean 14.8) in 2007. In conclusion, considering pretty high level of outcrossing rates observed in a seed orchard, there might be little to be influenced by inbreeding depression for genetic potential of the seeds induced by selfing. Estimates of the mating system parameters obtained from the two reproductive years were not statistically different, which revealed stable genetic quality of seeds produced in different years. Observed results from this study may provide useful information for the management and establishment of the seed orchard of the progressive generation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2008). 본 연구에서는 2006년과 2007년에 안면도 소나무 채종원(1977년 조성)내 모수에서 생산된 종자를 대상으로 cpSSR 표지와 nSSR 표지를 이용한 교배양식 분석을 수행하여, 채종원내 교배양식의 연간분석을 통한 채종원산 종자 품질을 평가하여 임업경영의 안정성 확보와, 채종원의 개선 및 전진세대 채종원 조성에 필요한 정보를 제공하는데 그 목적이 있다.

가설 설정

채종원산 종자가 개량효과를 획득하고 유전다양성을 유지하는데 (1)채종원은 외부로부터 동일수종의 원치 않는 화분이 유입되지 말아야 하고, (2)채종원을 구성하고 있는 수형목 클론인 채종목이 균일한 자·웅성배우체를 생산하고, (3)전체 클론의 자·웅화 개화기가 일치되고, (4)클론 간 완전 임의교배가 이루어지고, (5)자가 수정이 무시될 정도로 적게 일어나는 것을 가정하고 있다(Askew, 1988).

제안 방법

2006년과 2007년에 채종원내 수형목 클론의 침엽과 표준지 내 분석모수의 네 방위에서 구과를 채취하였다. DNeasy Plant Mine Kit (QIAGEN, German)을 이용하여 각 클론의 침엽에서 total DNA를 추출하고, 방위별로 채취된 구과에서 얻은 종자를 발아하여 분리된 KURABO DNA isolation protocol (KURABO INDUSTRUES LTD, Japan)을 이용하여 배조직의 total DNA를 추출하였다. 채종원내 클론 침엽 DNA와 각 방위별 최대 10개의 배조직 DNA를 분석에 이용하였다.
표준오차는 1000 bootstraps 으로 얻었으며, 95% 신뢰구간을 산출하는데 이용되었다. GenAlEx ver. 6.41 (Peakall and Smouse, 2006) 을 이용하여, 대립유전자 빈도와 대립유전자 수(A), 유효대립유전자 수(A_e), 고유 대립유전자(A_p), 이형접합도 기대치(H_o), Shannon의 유전다양성지수(I)를 산출하였다.
PCR 반응은 94°C에서 1분간 열변성 후, 94°C에서 30초간 열변성, 52°C에서 30초간 annealing, 72°C에서 1분간 증폭의 과정을 35회 반복하고 마지막으로 72°C에서 5분간 추가로 반응시켜서 증폭을 마무리시켰다
PCR 증폭산물을 Prism xl 3130 Gemetic Analyzer(Life Technologies Corp, USA)를 이용하여 분획하였으며, Gene Scan^TM-500 Rox^TM Size Standard (Life Technologies Corp, USA)를 동시에 전기영동하여 증폭산물의 크기를 결정하였고, 여기서 얻어진 영상을 Gene Mapper analysis software ver 4.0 (Life Technologies Corp, USA)를 이용하여 증폭산물의 크기를 기준으로 6개 유전자좌에 대한 엽록체 DNA의 유전형과 4개 유전자좌에 대한 핵 DNA 유전자형을 결정하였다.
cpSSR PCR 증폭은 반응용액 10 µL 당 template DNA 5 ng, Forward/Reverse cpSSR primer 각 0.1 µM, 0.1 mM dNTP, 2.5 mM MgCl2, 1 unit의 Taq polymerase (Thermo Fisher Scientific Inc.)가 포함되도록 하였다.
cpSSR 유전형의 확인은 곰솔의 엽록체 DNA 염기서열을 기초로 개발된 20개의 cpSSR primer (Vendramin et al., 1996)를 대상으로 소나무에서 다형성을 나타내는 pt1254 등 6개의 primer (pt1254, pt30204, pt45002, pt71936, pt100783, pt110048)를 선발하고 이를 채종원 클론과 종자의 cpSSR 유전형을 확인하는데 이용하였다. 각 primer의 forward sequence의 5'말단에는 형광물질인 FAM이나 HEX dye를 결합시켜서 합성함으로서 증폭산물 분획 시 레이저 감광에 의해 형광표지가 감지될 수 있도록 하였다.
3을 이용하여, 모수 클론과 종자 그리고 채종원내 클론의 유전자형으로 종자의 화분수를 확인하고, 각 모수의 타가교배율과 화분오염율을 산출하였다. cpSSR 표지로 추정하는 부계유전자 분석은 cpSSR 유전형이 부계로 유전되는 특성을 근거로 하여 종자의 cpSSR 유전형으로 기여화분친 수와 외부화분을 추정하였다. 근친교배율(t_m-t_s : biparental inbreeding)의 추정에는 MLTR 3.
cpSSR 표지와 마찬가지로 각 primer의 forward sequence의 5'말단에 형광 dye를 결합시켜 형광표지가 감지될 수 있도록 하였다.
cpSSR표지의 특성과 다수 라멧(ramet)을 갖는 클론으로 조성된 채종원의 특성상 다른 개체의 화분으로 수정된 종자임에도 불구하고 자가교배 종자로 확인될 가능성이 있으므로 표준지 채종목 대상으로 6개(pt1254, pt30204, pt45002, pt71936, pt100783, pt110048; Vendramin et al.,1996)의 cpSSR primer를 이용하여 표준지 내 채종목의 엽록체 DNA 유전형(haplotype)을 사전에 확인 하였다. 확인된 정보를 이용하여 표준지 내 35개 클론 48개체 중 표준지 내의 다른 클론과 유전형을 공유하고, 표준지 내에 2개 이상의 라멧이 존재하는 클론을 제외한 나머지 5개체(강원 10, 강원 12, 강원 15, 강원 24, 경북 38)가 분석대상으로 결정되었다.
nSSR PCR 반응용액 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 polymerase (Thermo Fisher Scientific Inc.)가 포함되도록 하였다.
각 primer의 forward sequence의 5'말단에는 형광물질인 FAM이나 HEX dye를 결합시켜서 합성함으로서 증폭산물 분획 시 레이저 감광에 의해 형광표지가 감지될 수 있도록 하였다.
, 2006)를 대상으로 부계 유전자 분석에 이용 가능한 충분한 다형성이 있는 표지를 사전 선발하였다. 돌연변이와 null allele의 문제를 최소화하기 위하여, 소나무 가계 내에서 증폭산물이 확인된 primer의 유전양상을 확인하여 pdms009 등 최종 4개의 primer (pdms009, pdms030, pdms065, pdms221)를 nSSR 유전자형 분석에 이용하였다. cpSSR 표지와 마찬가지로 각 primer의 forward sequence의 5'말단에 형광 dye를 결합시켜 형광표지가 감지될 수 있도록 하였다.
부계유전자 분석은 종자의 유전자형에서 모수에서 기인한 대립 유전자를 제외한 나머지 반수성 대립유전자형과 화분수의 유전자형을 근거로 후보 화분수 중에서 하나의 화분수를 제외한 나머지 화분수를 모두 소거하는 직접추정방법(direct method) 중 소거방법(exclusion method)를 이용하였다. 소거방법으로 교배양식 유전모수를 추정하는 CERVUS ver 3.0.3을 이용하여, 모수 클론과 종자 그리고 채종원내 클론의 유전자형으로 종자의 화분수를 확인하고, 각 모수의 타가교배율과 화분오염율을 산출하였다. cpSSR 표지로 추정하는 부계유전자 분석은 cpSSR 유전형이 부계로 유전되는 특성을 근거로 하여 종자의 cpSSR 유전형으로 기여화분친 수와 외부화분을 추정하였다.
유전특성이 다른 별개의 DNA 표지 분석결과를 동시에 고려하여 종자생성에 기여한 화분친을 확인하였다. 이 방법은 소거법을 이용하여 채종원내 클론중에서 화분수로의 기여 가능성이 높은 후보 화분수를 선발하고 이들 가운데 종자의 cpSSR 유전형 동일한 클론을 최종적으로 각종자의 화분수로 지정하는 과정으로 이루어진다.
이 방법은 소거법을 이용하여 채종원내 클론중에서 화분수로의 기여 가능성이 높은 후보 화분수를 선발하고 이들 가운데 종자의 cpSSR 유전형 동일한 클론을 최종적으로 각종자의 화분수로 지정하는 과정으로 이루어진다. 이 결과를 근거로 채종원 내에 존재하는 클론에서 생산된 화분에 의해 수정된 것으로 확인된 종자 외 나머지 종자를 안면도 소나무 채종원(1977년 조성) 외부에서 유입된 화분에 의해서 수정된 종자로 결정하고 화분오염율을 추정하였다. 분석결과 2006년에 생산된 종자의 화분오염율은 강원 10에서 가장 낮은 43.
DNeasy Plant Mine Kit (QIAGEN, German)을 이용하여 각 클론의 침엽에서 total DNA를 추출하고, 방위별로 채취된 구과에서 얻은 종자를 발아하여 분리된 KURABO DNA isolation protocol (KURABO INDUSTRUES LTD, Japan)을 이용하여 배조직의 total DNA를 추출하였다. 채종원내 클론 침엽 DNA와 각 방위별 최대 10개의 배조직 DNA를 분석에 이용하였다.
타가교배율, 화분오염율 부계유전자 분석 결과를 근거로 산출하였다. 부계유전자 분석은 종자의 유전자형에서 모수에서 기인한 대립 유전자를 제외한 나머지 반수성 대립유전자형과 화분수의 유전자형을 근거로 후보 화분수 중에서 하나의 화분수를 제외한 나머지 화분수를 모두 소거하는 직접추정방법(direct method) 중 소거방법(exclusion method)를 이용하였다.

대상 데이터

2006년과 2007년에 채종원내 수형목 클론의 침엽과 표준지 내 분석모수의 네 방위에서 구과를 채취하였다. DNeasy Plant Mine Kit (QIAGEN, German)을 이용하여 각 클론의 침엽에서 total DNA를 추출하고, 방위별로 채취된 구과에서 얻은 종자를 발아하여 분리된 KURABO DNA isolation protocol (KURABO INDUSTRUES LTD, Japan)을 이용하여 배조직의 total DNA를 추출하였다.
nSSR 유전자형의 확인은 소나무에서 개발된 12개의 nSSR primer (Watanabe et al., 2006)를 대상으로 부계 유전자 분석에 이용 가능한 충분한 다형성이 있는 표지를 사전 선발하였다. 돌연변이와 null allele의 문제를 최소화하기 위하여, 소나무 가계 내에서 증폭산물이 확인된 primer의 유전양상을 확인하여 pdms009 등 최종 4개의 primer (pdms009, pdms030, pdms065, pdms221)를 nSSR 유전자형 분석에 이용하였다.
조사지는 충청남도 태안군 안면읍 중장리(N 36° 28', E 126° 22', 해발고: 25~50 m)에 위치하여 있으며, 1977년에 29.5 ha의 규모로 조성되었다.
5 ha의 규모로 조성되었다. 조성당시 192클론 12,832본으로 구성하였으며, 현재 158개 클론 3,134본이 채종원을 구성하고 있다. 각 클론은 최소 1본에서 160본으로 클론마다 보유하고 있는 라멧의 수가 다양하며 클론당 19.
,1996)의 cpSSR primer를 이용하여 표준지 내 채종목의 엽록체 DNA 유전형(haplotype)을 사전에 확인 하였다. 확인된 정보를 이용하여 표준지 내 35개 클론 48개체 중 표준지 내의 다른 클론과 유전형을 공유하고, 표준지 내에 2개 이상의 라멧이 존재하는 클론을 제외한 나머지 5개체(강원 10, 강원 12, 강원 15, 강원 24, 경북 38)가 분석대상으로 결정되었다.

데이터처리

2를 이용하였다(Ritland, 2002). 채종원내 타가교배와 집단내 개체간 근친이 있음을 가정하는 통계추정기본값으로 설정하고 다수유전자좌 타가교배율(t_m)과 단일유전자좌 타가교배율(t_s)을 추정하였으며, 근연간 근친교배율 (t_m-t_s: biparental inbreeding)은 이들의 차로 추정되었다. 최대 우도 값을 갖는 추정모수를 찾는데 EM (Expectation Maximization) 알고리즘을 이용하였다.

이론/모형

cpSSR 표지로 추정하는 부계유전자 분석은 cpSSR 유전형이 부계로 유전되는 특성을 근거로 하여 종자의 cpSSR 유전형으로 기여화분친 수와 외부화분을 추정하였다. 근친교배율(t_m-t_s : biparental inbreeding)의 추정에는 MLTR 3.2를 이용하였다(Ritland, 2002). 채종원내 타가교배와 집단내 개체간 근친이 있음을 가정하는 통계추정기본값으로 설정하고 다수유전자좌 타가교배율(t_m)과 단일유전자좌 타가교배율(t_s)을 추정하였으며, 근연간 근친교배율 (t_m-t_s: biparental inbreeding)은 이들의 차로 추정되었다.
타가교배율, 화분오염율 부계유전자 분석 결과를 근거로 산출하였다. 부계유전자 분석은 종자의 유전자형에서 모수에서 기인한 대립 유전자를 제외한 나머지 반수성 대립유전자형과 화분수의 유전자형을 근거로 후보 화분수 중에서 하나의 화분수를 제외한 나머지 화분수를 모두 소거하는 직접추정방법(direct method) 중 소거방법(exclusion method)를 이용하였다. 소거방법으로 교배양식 유전모수를 추정하는 CERVUS ver 3.
채종원내 타가교배와 집단내 개체간 근친이 있음을 가정하는 통계추정기본값으로 설정하고 다수유전자좌 타가교배율(t_m)과 단일유전자좌 타가교배율(t_s)을 추정하였으며, 근연간 근친교배율 (t_m-t_s: biparental inbreeding)은 이들의 차로 추정되었다. 최대 우도 값을 갖는 추정모수를 찾는데 EM (Expectation Maximization) 알고리즘을 이용하였다. 표준오차는 1000 bootstraps 으로 얻었으며, 95% 신뢰구간을 산출하는데 이용되었다.

성능/효과

2006년 생산종자에 비해 2007년 생산종자에서 비교적 낮은 타가교배율이 확인되었으나, 두 생산 시기별 타가교배율은 유의한 차가 없는 것으로 확인 되었다(P > 0.05).
2007년에 비해 2006년 생산 종자에서 보다 높은 화분오염율이 산출되었으나, 두 생산년도 간에 화분오염은 유의한 차가 없는 것으로 확인 되었다(P > 0.05).
4개의 nSSR primer를 사용하여 각각의 유전자형을 확인, 비교한 결과, 2006년에 생산된 종자는 분석에 이용된 5개의 모수 중 강원 10, 강원 12에서 100%의 타가교배율이 확인되었으며, 강원 15에서 가장 낮은 90.3%의 타가교배율이 산출되었다. 따라서 2006년 5개의 모수에서 생산된 종자는 잠정적으로 평균 95.
6개의 cpSSR primer를 사용하여 각각의 유전형을 확인, 비교한 결과 2006년에 생산된 종자는 강원10에서 타가교배율이 94.9%로 나타났다. 나머지 4개 모수(강원 12, 강원 15, 강원 24, 경북 38)에서 100%의 타가교배율이 산출되었다.
본 연구에서 사용된 유전양상이 다른 두 표지는 채종원내 클론을 구별하는데 있어서 다른 식별력(genetic resolution)을 보이고 있다. Psudotsuga menziesii 와 Pinus contorta 채종원 교배양식 연구에서 cpSSR 표지의 식별력으로 인하여 채종원내 모든 클론의 유전형을 확인하지 못했으며(Stoehr et al., 1998; Stoehr and Newton, 2002), 본 연구에서 역시 cpSSR 표지의 경우 채종원 전체 160개 클론을 대상으로 한 분석결과 유전형이 58개로 채종원내 모든 클론의 유전형이 확인되지 않았다. 반면 nSSR 표지는 160개의 유전자형을 확인하여 nSSR 표지가 보다 높은 식별력을 갖는 것으로 확인되었다.
2%로 가장 낮은 타가교배율이 확인되었다. 강원 10, 강원 15와, 경북 38에서 100%의 타가교배율이 확인되었다. 따라서 5개의 모수에서 생산된 종자 중 평균 97.
소거법을 사용하는 데 있어서 두 표지가 보유하고 있는 단점을 보완하기 위하여 두 표지를 모두 고려하여 타가교배율을 확인한 결과, 2006년에 생산된 종자에서는 cpSSR 표지 분석 결과 강원 10을 제외한 나머지 개체의 타가교배율은 100%로 나타났다. 강원 10은 cpSSR 표지 분석에서는 94.9%로 나타났으나 nSSR 표지 분석에서 타가교배율이 100%로 관찰되어 강원 10에서 채취 분석된 종자의 누적(cumulative) 타가교배율은 100%로 확인되었다. 결과적으로 2006년 분석에 이용된 모든 종자는 타가교배에 의한 것으로 확인되었다(Table 2).
3%로 나타났으나 nSSR 표지 분석결과 타가교배율이 100%로 관찰되어 100%의 타가교배율을 확인하였다. 강원 12는 cpSSR 표지에서는 타가교배율이 91.2%로 나타났으나 nSSR 표지 분석결과 타가교배율이 94.7%로 관찰되어 두 표지 모두에서 확인된 타가교배율이 94.7%로 나타남에 따라 2007년 생산종자의 평균 타가교배율은 98.9%로 확인되었다(Table 2). 2006년 생산종자에 비해 2007년 생산종자에서 비교적 낮은 타가교배율이 확인되었으나, 두 생산 시기별 타가교배율은 유의한 차가 없는 것으로 확인 되었다(P > 0.
9%로 나타났으나 nSSR 표지 분석에서 타가교배율이 100%로 관찰되어 강원 10에서 채취 분석된 종자의 누적(cumulative) 타가교배율은 100%로 확인되었다. 결과적으로 2006년 분석에 이용된 모든 종자는 타가교배에 의한 것으로 확인되었다(Table 2). 2007년에 생산된 종자에서는 경북 38의 경우 cpSSR 표지에서는 타가교배율이 96.
반면에 경북 38의 cpSSR 유전형은 2개의 클론이동일한 cpSSR 유전형을 보유하고 있으며, 특히 2006년과 2007년 생산된 종자 모두 cpSSR 표지 분석에서 높은 타가교배율이 확인된 강원 24의 경우 cpSSR 유전형이 강원 24만 보유하고 있는 것으로 확인되었다. 결과적으로 클론이 보유하고 있는 cpSSR 유전형이 상대적으로 낮은 빈도로 존재함으로써 빈도가 높은 cpSSR 유전형을 갖는 클론에 비해 모수 외 다른 클론이 화분수로 확인될 가능성이 낮아질것으로 추측된다. 그 결과 일부 모수에서 cpSSR 표지분석으로 추정된 타가교배율이 높게 나타났을 것으로 추정된다.
따라서 수형조절, 유전간벌 등 지속적인 채종원 관리를 통해 암꽃의 개화와 화분생산 등 자·웅성 배우체의 관리와 화분이동에 적절한 공간구조의 확보로 화분밀도가 비교적 균일하게 조절되어 다양한 화분친이 기여할 수 있는 기회가 제공되는 것으로 판단된다. 결론적으로 채종원내 수형목 클론간에 원활한 교배가 이루어지고 있음을 알 수 있었으며, 2006년에는 종자 2.2개 당 별도의 화분수가 기여하며, 2007년에는 종자 2개 당 별도의 화분수가 기여한 것으로 나타났다(평균 종자수/평균 화분수=35.6/16.2; 30/14.8). 종자 생산과정에서 클론별 가계 기여도는 종자의 유전적 가치를 좌우하는 중요한 인자로 일반적으로 다수의 화분수로부터의 동일한 화분기여는 유전다양성을 확보하여 종자의 유전적 품질의 증진에 중요한 역할을 한다 (Moriguchi et al.
결과적으로 클론이 보유하고 있는 cpSSR 유전형이 상대적으로 낮은 빈도로 존재함으로써 빈도가 높은 cpSSR 유전형을 갖는 클론에 비해 모수 외 다른 클론이 화분수로 확인될 가능성이 낮아질것으로 추측된다. 그 결과 일부 모수에서 cpSSR 표지분석으로 추정된 타가교배율이 높게 나타났을 것으로 추정된다.
기여화분친 수를 산출하기 위해 6개의 cpSSR primer를 사용하여 모수별 종자의 유전형을 확인하고 이를 비교한결과 2006년 생산된 종자에서는 평균 16.2개의 기여 화분 친이 확인되었고, 분석된 종자 수에 대한 기여 화분친 수의 비율인 화분친 기여율이 경북 38에서 0.558으로 나타나 최대치를 보였으며, 강원 10에서 0.333으로 최소치를보였다(0.333~0.538, 평균 0.458; Table 7). 2007년 생산된 종자에서는 평균 14.
동일한 cpSSR 유전형을 갖는 클론이 1개에서 24개로, 채종원 클론의 cpSSR 유전형은 빈도가 다르게 나타나며, 4.6개의 클론이 동일한 cpSSR 유전형을 갖는 것으로 확인되었다. 반면에 경북 38의 cpSSR 유전형은 2개의 클론이동일한 cpSSR 유전형을 보유하고 있으며, 특히 2006년과 2007년 생산된 종자 모두 cpSSR 표지 분석에서 높은 타가교배율이 확인된 강원 24의 경우 cpSSR 유전형이 강원 24만 보유하고 있는 것으로 확인되었다.
3%의 타가교배율이 산출되었다. 따라서 2006년 5개의 모수에서 생산된 종자는 잠정적으로 평균 95.9%가 타가교배에 의해 생산된 것으로 추정되었다(90.3~100%, 평균 95.9%; Table2). 2007년에 생산된 종자는 강원 10, 강원 12, 경북 38에서 100%가 확인되었으며, 강원 24에서 가장 낮은 81.
4%의 화분오염율이 확인되었다. 따라서 2006년 5개의 모수에서 생산된 종자의 평균 48.9%가 안면도소나무 채종원(1977년 조성) 외부에서 화분이 유입된 결과로 추정되었다. 2007년 생산된 종자의 화분오염율은 강원 12에서 가장 낮은 36.
이는 모수와 종자 생산 시기에 따라 분석에 이용된 종자 수가 일정 하지 않으므로 인하여 나타난 결과로 판단되며, 종자 당 기여한 화분친 수를 의미하는 화분친 기여율로 확인하는 것이 적당하다. 따라서 2006년 종자에서 보다 많은 기여화분친 수가 확인되었지만 2007년에 생산된 종자에서 상대적으로 다양한 화분친이 기여한 것으로 확인되었다. 반면 두 생산년도 별 화분친 기여율은 유의한 차가 없는 것으로 확인 되었다(P > 0.
6%가 확인되었다. 따라서 2007년 5개의 모수에서 생산된 종자는 잠정적으로 평균 95.3%가 타가교배에 의해 생산된 것으로 추정되었다(81.6~100%, 평균 95.3%; Table2).
강원 10, 강원 15와, 경북 38에서 100%의 타가교배율이 확인되었다. 따라서 5개의 모수에서 생산된 종자 중 평균 97.7%가 잠정적으로 타가교배 산물인 것으로 추정되었다(91.2~100%, 평균 97.7%; Table2)_.
나머지 4개 모수(강원 12, 강원 15, 강원 24, 경북 38)에서 100%의 타가교배율이 산출되었다. 따라서 5개의 모수에서 생산된 종자 중 평균 98.9%가 잠정적으로 모수가 아닌 개체의 화분으로 수정된 타가교배 산물인 것으로 추정되었다(94.9~100%, 평균 98.9%; Table 2). 2007년에 생산된 종자는 강원 12에서 91.
, 1998; Stoehr and Newton, 2002), 본 연구에서 역시 cpSSR 표지의 경우 채종원 전체 160개 클론을 대상으로 한 분석결과 유전형이 58개로 채종원내 모든 클론의 유전형이 확인되지 않았다. 반면 nSSR 표지는 160개의 유전자형을 확인하여 nSSR 표지가 보다 높은 식별력을 갖는 것으로 확인되었다. 때문에 nSSR 표지 분석 결과 타가교배율이 높게 나타나는 것은 표지간 식별력의 차이에 의한 것으로 판단된다.
6개의 클론이 동일한 cpSSR 유전형을 갖는 것으로 확인되었다. 반면에 경북 38의 cpSSR 유전형은 2개의 클론이동일한 cpSSR 유전형을 보유하고 있으며, 특히 2006년과 2007년 생산된 종자 모두 cpSSR 표지 분석에서 높은 타가교배율이 확인된 강원 24의 경우 cpSSR 유전형이 강원 24만 보유하고 있는 것으로 확인되었다. 결과적으로 클론이 보유하고 있는 cpSSR 유전형이 상대적으로 낮은 빈도로 존재함으로써 빈도가 높은 cpSSR 유전형을 갖는 클론에 비해 모수 외 다른 클론이 화분수로 확인될 가능성이 낮아질것으로 추측된다.
이 결과를 근거로 채종원 내에 존재하는 클론에서 생산된 화분에 의해 수정된 것으로 확인된 종자 외 나머지 종자를 안면도 소나무 채종원(1977년 조성) 외부에서 유입된 화분에 의해서 수정된 종자로 결정하고 화분오염율을 추정하였다. 분석결과 2006년에 생산된 종자의 화분오염율은 강원 10에서 가장 낮은 43.6%가 확인되었으며, 강원 12에서 가장 높은 56.4%의 화분오염율이 확인되었다. 따라서 2006년 5개의 모수에서 생산된 종자의 평균 48.
소거법을 사용하는 데 있어서 두 표지가 보유하고 있는 단점을 보완하기 위하여 두 표지를 모두 고려하여 타가교배율을 확인한 결과, 2006년에 생산된 종자에서는 cpSSR 표지 분석 결과 강원 10을 제외한 나머지 개체의 타가교배율은 100%로 나타났다. 강원 10은 cpSSR 표지 분석에서는 94.
안면도 소나무 채종원(1977년 조성)의 유전변이 분석에 사용된 4개의 nSSR primer에서 대립유전자 수가 가장 많은 primer는 29개가 확인된 pdms009이며, pdms030과 pdms221에서 6개로 가장 적은수의 대립유전자가 확인되었다.
안면도 소나무 채종원(1977년 조성)의 유전변이 분석에 사용된 4개의 nSSR primer에서 대립유전자 수가 가장 많은 primer는 29개가 확인된 pdms009이며, pdms030과 pdms221에서 6개로 가장 적은수의 대립유전자가 확인되었다. 유효대립 유전자 수(A_e)는 4.052개이며, pdms009 primer에서 9.575개로 가장 많은 수의 유효대립유전자 수가 확인되었고, pdms065에서 1.480개로 가장 낮은 수치가 확인되었다. 클론에서 확인된 대립유전자 수(A)는 11.
500개(2007년)가 확인되었다. 종자에서만 확인된 고유 대립유전자수(A_p)는 2006년 생산된 종자에서 1.250개이며 2007년 생산된 종자에서 0.750개가 확인되었다(Table 1). 유전다양성 지수인이형접합도 관측치(H_o)와 Shannon의 유전다양성지수 (I)는 클론에서 0.
480개로 가장 낮은 수치가 확인되었다. 클론에서 확인된 대립유전자 수(A)는 11.750개이며, 종자에서 11.250개(2006년)와 9.500개(2007년)가 확인되었다. 종자에서만 확인된 고유 대립유전자수(A_p)는 2006년 생산된 종자에서 1.

후속연구

, 2007). 따라서 안면도 소나무 채종원(1977년 조성) 종자의 연간분석에서 비교적 높은 타가교배율과 낮은 생산년도 간의 변이가 산출되어 자가교배에 의한 유전적 약화현상이 감소된 개량종자의 유전적 품질과 생리적 품질을 기대할 수 있을 것으로 예상되며, 이는 타가교배율 증진에 긍정적으로 영향을 미치는 지속적인 관리에 의한 결과로 판단된다.
, 2001). 따라서 안면도 소나무 채종원(1977년 조성)의 2006년, 2007년 생산종자에서 다양한 유전적 배경이 확인됨으로써 비교적 유전다양성이 높은 채종원산 종자의 유전적 품질을 기대 할 수 있을 것으로 예상된다.
다만 높은 화분오염율이 확인되었고, 채종원 외부에서 유입된 화분의 유전적 능력에 대한 정보를 확보하는데 제약이 있으므로 화분오염에 의한 유전적 개량효과의 추정에 어려움이 예상된다. 때문에 외부 화분 유입을 방지하는 기술의 개발과 효과검증을 통해 채종원산 종자의 유전적 품질과 생리적 품질의 보증이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	임업에서 우량종자의 사용이 더욱 강조되는 이유는?	임업이 갖는 특징 중 하나인 장기성은 경영의 불안정성을 제공하는 요소로 경영 초기에 신중한 계획의 수립과 재료의 선정을 요구 한다. 이는 경영에 소요되는 비용 중 낮은 비율을 차지함에도 불구하고 우량종자의 사용이 더욱 강조되는 이유이기도 하다.
	채종원산 종자의 유전적 품질을 평가하는 주요 요인은?	, 2006). 이 중 채종원산 종자의 유전적 품질을 평가하는 주요 요인은 유전다양성과 개량효과이다(Stoehr et al., 2004).
	종자의 품질은 어떻게 분류되는가?	채종원의 조성과 관리의 최종 목적인 종자의 품질은 모수에서 차대로 유전되는 형질과 관련된 유전적 품질, 종자의 생리적 상태와 관련된 생리적 품질, 그리고 물리적 품질로 나눌 수 있다(Kim et al., 2006).

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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