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문제 정의
- 본 연구에서는 조경수, 제재목 등으로 이용되며 추출물의 다양한 성분으로 높은 이용가치를 지니고 있는 윤노리나무의 품종개발 및 이용에 있어 개체 및 집단의 효율적인 선발을 위하여 연속적, 다중적으로 표현되는 형질에 관하여 자생 집단별로 차이를 파악하고, 변이의 범위와 성격을 분석하였다.
제안 방법
- 또한, 질적형질의 통계적 분석을 위해 유사 질적형질로서 수치화가 애매한 ‘수피의 색’, ‘잎의 색’, ‘단풍색’, ‘열매의 색’, ‘종자의 색’ 등 7가지 형질을 분석에서 제외하였으며, ‘수형’, ‘잎의 형태’, ‘엽선의 형태’, ‘엽저의 형태’ 등4가지 질적형질을 대상으로는 한 가지 조사형질에서 나타난 모든 종류의 형태를 대상형질의 하위형질로 분배하여 해당 형질에 1, 나머지 형질은 0의 값을 주는 더미변수 수치화로 조정하였다.
- (2010)은 다래 및 교잡종 다래의 꽃 형질 중 ‘화폭’, ‘화편의 색’, ‘화편의 길이’, ‘수술대의 수’ 등의 항목을 이용하여 토종다래와 교잡종 다래의 구분과 다래나무의 유연관계를 분석할 수 있는 중요한 형질인 것을 제안하였다. 본 연구에서 조사된 형질이 매우 다양하고 광범위하므로 그 관계의 양상을 알아보고자 통계 분석 시각각의 차이를 명확하게 반영할 수 없는 색상을 나타내는 형질을 제외하고 주성분 분석을 수행하였다. 주성분 수의 채택은 고유값 1.
- 본 연구에서는 각 형질간의 산포도나 측정단위의 차이를 표준화하여 군집분석을 수행하고자 주성분분석으로 계산된 득점치를 새로운 변량으로 하여 분석하였다. 분석 결과 ‘괴산군 쌍곡계곡’ 집단이 나머지 집단들과 가장 이질적인 것으로 확인되었다.
- 선정된 윤노리나무 60개체를 대상으로 임목특성, 엽특성, 화기특성, 열매특성, 종자특성을 구분하여 총 32가지 항목을 선정하여 정량적 형질과 정성적 형질을 구분하여 측정 및 관찰하였다.
- 또한, 질적형질의 통계적 분석을 위해 유사 질적형질로서 수치화가 애매한 ‘수피의 색’, ‘잎의 색’, ‘단풍색’, ‘열매의 색’, ‘종자의 색’ 등 7가지 형질을 분석에서 제외하였으며, ‘수형’, ‘잎의 형태’, ‘엽선의 형태’, ‘엽저의 형태’ 등4가지 질적형질을 대상으로는 한 가지 조사형질에서 나타난 모든 종류의 형태를 대상형질의 하위형질로 분배하여 해당 형질에 1, 나머지 형질은 0의 값을 주는 더미변수 수치화로 조정하였다. 수치화된 질적형질 행렬은 21가지 양적형질 행렬과 함께 표준화된 상관행렬을 이용한 주성분분석을 수행하여 고유값, 전체 변동에 대한 주성분의 기여도, 주성분내 각 형질의 기여도를 산출하였다. 군집분석은 주성분 득점치를 새로운 변량으로 하여 비가중평균결합법을 이용하여 수지도로 나타내었다.
- 임목특성에 관련하는 항목은 각 개체목당 1회 측정하였으며 엽특성, 화기특성, 열매특성, 종자특성에 관련하는 항목은 각 개체의 수관 1/3 지점에 위치한 가지를 대상으로 개체 당 20회씩 측정 및 관찰하였다. 색과 관련하는 항목은 RHS (Royal Horticulture Society) Color Chart를 대조하여 코드화 하였다(Table 2).
- 집단 간의 변이를 파악하기 위하여 각 집단에서 확인된 정성적 형질의 빈도분석을 통해 집단별 최대빈도 형질을 제시하고, 정량적 형질의 평균치를 분산분석을 수행하여 비교하였다. 또한, 질적형질의 통계적 분석을 위해 유사 질적형질로서 수치화가 애매한 ‘수피의 색’, ‘잎의 색’, ‘단풍색’, ‘열매의 색’, ‘종자의 색’ 등 7가지 형질을 분석에서 제외하였으며, ‘수형’, ‘잎의 형태’, ‘엽선의 형태’, ‘엽저의 형태’ 등4가지 질적형질을 대상으로는 한 가지 조사형질에서 나타난 모든 종류의 형태를 대상형질의 하위형질로 분배하여 해당 형질에 1, 나머지 형질은 0의 값을 주는 더미변수 수치화로 조정하였다.
대상 데이터
- 국내에 분포하는 윤노리나무의 형태적 특징과 변이를 조사하기 위하여 6곳의 윤노리나무 집단을 대상으로 실험을 수행하였다. 분산분석 수행결과 21가지 정량적 형질 중 18가지 형질에서 집단 간에 유의한 차이를 나타내는 것으로 확인되었다.
- 윤노리나무의 지리적인 분포역은 중부이남 지역이며, 이를 고려하여 ‘충청북도 괴산군 쌍곡계곡’, ‘경상남도 함양군 상림’,‘경상남도 남해군 미조리상록수림’, ‘경상남도 남해군 금산’, ‘전라남도 진도군 첨찰산’, ‘제주도 제주시 바리메오름’ 6곳을 조사지로 선정하였으며, 각 조사지당 10개체의 성숙목을 대상으로 개화기, 생육기, 결실기에 걸쳐 조사를 실시하였다(Fig. 1, Table 1).
데이터처리
- zDifferent letter indicate Duncan’s multiple range test (significant at P < 0.05).
- zDifferent letter indicate Duncan’s multiple range test (significant at P<0.05).
이론/모형
- 수치화된 질적형질 행렬은 21가지 양적형질 행렬과 함께 표준화된 상관행렬을 이용한 주성분분석을 수행하여 고유값, 전체 변동에 대한 주성분의 기여도, 주성분내 각 형질의 기여도를 산출하였다. 군집분석은 주성분 득점치를 새로운 변량으로 하여 비가중평균결합법을 이용하여 수지도로 나타내었다. 이상의 모든 자료에 대한 통계분석은 SPSS ver.
- 임목특성에 관련하는 항목은 각 개체목당 1회 측정하였으며 엽특성, 화기특성, 열매특성, 종자특성에 관련하는 항목은 각 개체의 수관 1/3 지점에 위치한 가지를 대상으로 개체 당 20회씩 측정 및 관찰하였다. 색과 관련하는 항목은 RHS (Royal Horticulture Society) Color Chart를 대조하여 코드화 하였다(Table 2).
성능/효과
- 단풍색을 조사한 결과 대부분의 집단에서 잎의 앞면, 뒷면의 단풍색의 차이가 있는 것이 확인되었으나, ‘남해군 미조리상록수림’ 집단의 경우 앞·뒷면의 단풍색이 유사하게 황색을 띄는 경향을 나타내었다(Table 4).
- 윤노리나무의 25가지 형태적 특성을 이용한 주성분 분석 결과 비교적 많은 수의 주성분이 채택된 것으로 보아 본 연구에서 설정한 매우 광범위한 다변량 형질들은 주성분 분석기법을 이용한 자료의 축소가 어려운 것으로 사료된다. 또한, 각 성분별로 다양한 형질이 높은 상관계수를 나타내었으며 도출된 형질 간의 큰 경향성이 나타나지는 않았으므로 축소된 주성분을 이용한 자료의 해석은 효율적이지 않은 것으로 확인되었다.
- 국내에 분포하는 윤노리나무의 형태적 특징과 변이를 조사하기 위하여 6곳의 윤노리나무 집단을 대상으로 실험을 수행하였다. 분산분석 수행결과 21가지 정량적 형질 중 18가지 형질에서 집단 간에 유의한 차이를 나타내는 것으로 확인되었다. 주성분 분석 결과, 6가지의 주성분이 전체 분산에 대하여 68.
- 분석 결과 ‘괴산군 쌍곡계곡’ 집단이 나머지 집단들과 가장 이질적인 것으로 확인되었다.
- 성숙한 열매의 크기는‘남해군 금산’ 집단의 열매가 가장 작고 ‘제주시 바리메오름’ 집단의 열매가 가장 큰 것으로 확인되었다.
- 윤노리나무의 25가지 형태적 특성을 이용한 주성분 분석 결과 비교적 많은 수의 주성분이 채택된 것으로 보아 본 연구에서 설정한 매우 광범위한 다변량 형질들은 주성분 분석기법을 이용한 자료의 축소가 어려운 것으로 사료된다. 또한, 각 성분별로 다양한 형질이 높은 상관계수를 나타내었으며 도출된 형질 간의 큰 경향성이 나타나지는 않았으므로 축소된 주성분을 이용한 자료의 해석은 효율적이지 않은 것으로 확인되었다.
- 제1주성분은 ‘엽병의 길이’(0.764), 제2주성분은 ‘잎의 형태’(0.834), 제3주성분은 ‘잎의 길이’(0.753), 제4주성분은 ‘수관의 폭’(0.663), 제5주성분은 ‘화서의 폭’(0.492), 제6주성분은 ’엽저의 모양‘의 특성이 높은 기여도를 나타냈다.
- 제5주성분은 ‘화서의 길이와 폭’(0.490, 0.492), 제6주성분은 ‘엽저의 모양’(0.721)형질이 각각 높은 정의 상관을 나타내는 것으로 확인되었다(Table 7).
- 조사 형질의 변이량 확인결과 집단의 특징으로 확인되는 형질이 있는 반면 종의 특성 또는 개체의 특성으로 확인되는 항목이 구분되었다. 식물은 장기간 일정한 환경에 노출되면서 개체 간의 경쟁으로 적응과 도태로 인한 자연선발이 이루어지고, 그 결과 집단의 특성을 나타내게 된다.
- 분산분석 수행결과 21가지 정량적 형질 중 18가지 형질에서 집단 간에 유의한 차이를 나타내는 것으로 확인되었다. 주성분 분석 결과, 6가지의 주성분이 전체 분산에 대하여 68.28%의 설명력을 갖는 것으로 확인되었다. 제1주성분은 ‘엽병의 길이’(0.
- 본 연구에서 조사된 형질이 매우 다양하고 광범위하므로 그 관계의 양상을 알아보고자 통계 분석 시각각의 차이를 명확하게 반영할 수 없는 색상을 나타내는 형질을 제외하고 주성분 분석을 수행하였다. 주성분 수의 채택은 고유값 1.5이상을 기준으로 하였으며, 본 연구에서는 6가지 주성분이 전체 분산에 대한 68.28%의 설명력을 나타내었다. 주성분과 형태적 특성간의 상관계수를 확인한 결과, 제1주성분에서는‘엽병의 길이’(0.
- 주성분과 형태적 특성간의 상관계수를 확인한 결과, 제1주성분에서는‘엽병의 길이’(0.764)가 가장 높은 상관관계를 보였으며, 그 외에 화서와 관련된 항목이 전반적으로 높은 정의 상관을 나타냈다.
- 측정된 형질들을 이용하여 분산분석을 수행한 결과 ‘수관의 폭’, ‘암술머리의 수’, ‘꽃받침의 수’를 제외한 18가지 형질이 5% 유의수준에서 집단 간의 차이가 인정되었다.
- 화기특성의 확인결과 ‘암술머리의 수’는 대부분이 3개였으나 간혹 2개로 갈라지는 암술머리를 갖는 꽃도 관찰되었다.
후속연구
- 이러한 특성은 임목의 경우 더욱 장기간에 걸쳐 이루어지기 때문에 형질이 안정적이고, 균일하여 육종에 이용가치가 높다. 본 연구결과 확인된 집단 또는 개체 특이적인 특성은 차 후 윤노리나무의 품종개발 및 이용에 있어 효율적인 선발을 가능하게 할 것으로 사료된다.
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