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문제 정의
- 본 연구에서는 엽록소 함량을 지표로 하여, 대기오염물질에 의하여 가로수가 받는 생리적 장애 를 조사하고, 엽록소 함량이 높은 내성 개체군과 낮은 민감성 개체군의 유전적 특성을 동위효소분석을 통하여 구명하고자 하였다.
제안 방법
- 본 연구는 교통량이 많아 대기오염물질의 농도가 비교적 높은 종로, 남산, 잠실을 조사 대상지 로 선정하였다. 그리고 이들 지역과 비교하기 위하여 비교적 청정지역인 태능지역을 대조시험지로 설정하였다. 엽록소 함량 조사는 흉고직경 15cm 이상되는 개체를 대상으로 조사하였으며, 최근에 식재된 것으로 간주되는 개체는 본 조사에서 제외시켰다.
- 조사 개체수는 종로시험지가 교보문고를 중심으로 267본, 남산은 우회도로를 따라 204본, 잠실은 올림픽공원을 중심으로 162본, 태능은 91 본이다. 엽록소 함량은 휴대용 엽록소계(SPDA-502, Minolta)를 사용하여 조사하였다. 측정 잎은 도로에 가장 인접한 측면의 樹冠의 잎으로 병충해에 의한 가시적인 피해가 없는 잎으로 개체 당 20매의 잎이다.
- 조사지역과 개체가 엽록소 함량에 영향을 주는 정도를 분석하였다(Table 2). 그 결과 은행나무 가로수의 엽록소함량은 생육지역에 따른 차이보다는 개체간 차이가 큰 것을 알 수 있다.
대상 데이터
- 본 연구는 교통량이 많아 대기오염물질의 농도가 비교적 높은 종로, 남산, 잠실을 조사 대상지 로 선정하였다. 그리고 이들 지역과 비교하기 위하여 비교적 청정지역인 태능지역을 대조시험지로 설정하였다.
- 그리고 이들 지역과 비교하기 위하여 비교적 청정지역인 태능지역을 대조시험지로 설정하였다. 엽록소 함량 조사는 흉고직경 15cm 이상되는 개체를 대상으로 조사하였으며, 최근에 식재된 것으로 간주되는 개체는 본 조사에서 제외시켰다. 조사 개체수는 종로시험지가 교보문고를 중심으로 267본, 남산은 우회도로를 따라 204본, 잠실은 올림픽공원을 중심으로 162본, 태능은 91 본이다.
- 엽록소 함량 조사는 흉고직경 15cm 이상되는 개체를 대상으로 조사하였으며, 최근에 식재된 것으로 간주되는 개체는 본 조사에서 제외시켰다. 조사 개체수는 종로시험지가 교보문고를 중심으로 267본, 남산은 우회도로를 따라 204본, 잠실은 올림픽공원을 중심으로 162본, 태능은 91 본이다. 엽록소 함량은 휴대용 엽록소계(SPDA-502, Minolta)를 사용하여 조사하였다.
- 조사한 개체 중에서 SPAD 값이 가장 높은 23개체(T)와 가장 낮은 23개체(S)의 종자를 채취하 여, 1개월간 상온에서 성숙시킨 후, 공시하였다. Buffer는 0.
성능/효과
- 이러한 결과로 T그 룹은 S그룹보다 유전적인 변이가 큰 것을 알 수 있다. GotT과 Pgi-2 유전자좌는 두 그룹간에 있어 어떤 다른 효소 유전자좌보다 유전적 변이가 높은 특이적인 유전자 좌인 것으로 나타났다. 유전자좌 Got-2, Pgi-2 및 Pgm-1은 T그룹에서 이형접합도의 기대치와 관측치에서 높은 값을 나타내었으며, 유전자좌 Aeon과 Mhd-3은 S그룹에서 높은 이형접합율을 나타내었다.
- 01)이 인정되었다(Table 3). T그룹과 S그룹간 대립유전자빈도와 유전자 빈도에 있어서 주목할 만한 차이는 나타나지 않았으나, 유전자좌당 유전자수는 T그룹이 4.25개로 S그룹 3.5개보다 높게 나타났다. 또한 특이적인 유전자는 T그룹에서 6개가 나타난 반면 S그룹에 서는 나타나지 않았으며, 특이적인 대립유전자는 T그룹의 Mnr-1 에서만 나타났다.
- T그룹은 평균 이형접합도의 관측치와 기대치가 S그룹보다 높게 나타났다(Table 4). 이러한 결과로 T그 룹은 S그룹보다 유전적인 변이가 큰 것을 알 수 있다.
- ). 각 지역별 흉고직경은 종로, 남산, 태능(23.4cm, 23.8cm, 23.3cm)으 로 3개 시험지역의 흉고직경이 거의 일치하였으나, 잠실지역만이 21.6cm으로 다른 3개 시험지에 비하여 낮았다. 일반적으로 대기오염물질의 농도가 높은 대기환경에서는 엽록소 함량이 저하되는 것으로 알려져 있으나(김갑태 1988, Shimazaki et al.
- 또한 이형접합체 Got-2a2c, Pgi-lalb 및 Skdh-3a3b 는 2~3배 정도 T그룹에서, 동형접합체 Got-2b2b, Mnr-lala 및 Skdh-3b3b 는 S그룹에서 더 높게 나타나 이형접합 체는 S그룹보다 T그룹에서 더 높게 나타났다. 결론적으 로, T와 S 그룹간 유전 적 다양성 (Vgam)은 각각 35.49와 28.44로 나타났으며, 그룸간 이러한 차이는 대기오염물질, 고온, 수분부족 등의 여러가지 환 경 스트레스에 대한 식물의 적응성의 차이로 생각된다.
- 조사지역과 개체가 엽록소 함량에 영향을 주는 정도를 분석하였다(Table 2). 그 결과 은행나무 가로수의 엽록소함량은 생육지역에 따른 차이보다는 개체간 차이가 큰 것을 알 수 있다. 조사 개 체 전체 100%중에서 집단(지역)이 엽록소 함량의 요소에 기여하는 정도는 11.
- 이형접합체 Pgi-2a2b와 Mdh-lblc는 S그룹보다 T그룹에서 더 높은 빈도를 나타내었으며, 동형접합체 Pgi-lala, Mdh-lclc 및 Mdh-3b3b는 상반되는 경향을 나타내었다. 대립유전자 빈도와 유전자 빈도 를 토대로한 유전자 거리(genic distance)는 0.058에서 0.248의 범위로 나타났으며, 유전적 거리 (genotype distance)는 0.071~0.409로 다양하였다. 특히, PgiT과 Mdh 유전자좌는 유전자 거리와 유전적 거리에 있어 높은 비율을 나타내었다.
- 이러한 연구결과를 생각하면 동일한 수종이라도 그 수종 특유의 내재적인 유전적인 차이로 인하여 대기오염이라는 stress에 대한 수목반웅의 차이를 인정할 수 있다. 따라서 본 연구에서 조사 한 엽록소함량은 대기오염이라는 인자만이 아닌 다른 내재적인 요인도 수목의 활력에 기여한다고 보여진다. Muller(1985), Scholy and Bergman (1984)의 연구에 의하면 대기오염에 대한 수종의 적 응성은 유전 특성에 의하여 많은 영향을 받으며, 대기오염에 강한 수종이 민감한 수종보다 유전적 다양성이 15%이상 높음으로서 극한 환경에서도 잘 생육한다고 하였다.
- 유전자좌 Got-2, Pgi-2 및 Pgm-1은 T그룹에서 이형접합도의 기대치와 관측치에서 높은 값을 나타내었으며, 유전자좌 Aeon과 Mhd-3은 S그룹에서 높은 이형접합율을 나타내었다. 또한 이형접합체 Got-2a2c, Pgi-lalb 및 Skdh-3a3b 는 2~3배 정도 T그룹에서, 동형접합체 Got-2b2b, Mnr-lala 및 Skdh-3b3b 는 S그룹에서 더 높게 나타나 이형접합 체는 S그룹보다 T그룹에서 더 높게 나타났다. 결론적으 로, T와 S 그룹간 유전 적 다양성 (Vgam)은 각각 35.
- 5개보다 높게 나타났다. 또한 특이적인 유전자는 T그룹에서 6개가 나타난 반면 S그룹에 서는 나타나지 않았으며, 특이적인 대립유전자는 T그룹의 Mnr-1 에서만 나타났다. 그러나 Mdh-3의 경우에 Mdh-3a의 대립유 전자빈도는 S그룹보다 T그룹에서 높게 나타난 반면 Mdh-3b의 대립유전 자빈도는 상반되는 경향을 나타내었다.
- 분석된 8개의 유전자좌 중 유전자에선 Pgi-2와 Mdh가, 대립유전자에선 Pgi-2와 Pgm에서 각각 통계적인 유의성CP<0.01)이 인정되었다(Table 3). T그룹과 S그룹간 대립유전자빈도와 유전자 빈도에 있어서 주목할 만한 차이는 나타나지 않았으나, 유전자좌당 유전자수는 T그룹이 4.
- 또한 두 그룹간 유전자빈도에서 유의성이 인정된 것은 Pgi-2와 PgmT의 유전자좌로 T그룹에서 3개 (Pgi-2b2c, Pgi-2c2c, Pgm-lalb)의 특 이적인 유전자가 발견되었다. 유전자 빈도 분포에 있어 유의적인 차이는 인정되지 않았으나 T그룹에서 Mmr-lblb, Mnr-ldc 및 6Pgd-lbh>의 특이적인 유전자형을 가지는 효소 유전자좌가 나타났다. 이형접합체 Pgi-2a2b와 Mdh-lblc는 S그룹보다 T그룹에서 더 높은 빈도를 나타내었으며, 동형접합체 Pgi-lala, Mdh-lclc 및 Mdh-3b3b는 상반되는 경향을 나타내었다.
- GotT과 Pgi-2 유전자좌는 두 그룹간에 있어 어떤 다른 효소 유전자좌보다 유전적 변이가 높은 특이적인 유전자 좌인 것으로 나타났다. 유전자좌 Got-2, Pgi-2 및 Pgm-1은 T그룹에서 이형접합도의 기대치와 관측치에서 높은 값을 나타내었으며, 유전자좌 Aeon과 Mhd-3은 S그룹에서 높은 이형접합율을 나타내었다. 또한 이형접합체 Got-2a2c, Pgi-lalb 및 Skdh-3a3b 는 2~3배 정도 T그룹에서, 동형접합체 Got-2b2b, Mnr-lala 및 Skdh-3b3b 는 S그룹에서 더 높게 나타나 이형접합 체는 S그룹보다 T그룹에서 더 높게 나타났다.
- 특히, PgiT과 Mdh 유전자좌는 유전자 거리와 유전적 거리에 있어 높은 비율을 나타내었다. 유전적 다양성은 두 그룹간에 고도의 유의적인 차이가 인정되었으며, S그룹에서는 1.253에서 2.5기의 범위를 보인 반면 T그룹에서는 1.416에서 2.825 의 범위로 나타났다. 이것은 같은 오염지역에 은행나무가 노출되어도 개체간의 차이가 있을 수 있음을 나타내는 것이다(Scholy and Reck, 1977).
- 유전자 빈도 분포에 있어 유의적인 차이는 인정되지 않았으나 T그룹에서 Mmr-lblb, Mnr-ldc 및 6Pgd-lbh>의 특이적인 유전자형을 가지는 효소 유전자좌가 나타났다. 이형접합체 Pgi-2a2b와 Mdh-lblc는 S그룹보다 T그룹에서 더 높은 빈도를 나타내었으며, 동형접합체 Pgi-lala, Mdh-lclc 및 Mdh-3b3b는 상반되는 경향을 나타내었다. 대립유전자 빈도와 유전자 빈도 를 토대로한 유전자 거리(genic distance)는 0.
- 그 결과 은행나무 가로수의 엽록소함량은 생육지역에 따른 차이보다는 개체간 차이가 큰 것을 알 수 있다. 조사 개 체 전체 100%중에서 집단(지역)이 엽록소 함량의 요소에 기여하는 정도는 11.53%에 불과하나, 개체의 차이가 기여하는 정도는 71.08%를 차지하고 있음을 알 수 있다. 이것은 은행나무의 엽록소 함량이 각 개체의 능력에 따라서 대기오염에 대한 반웅이 다를 수 있음을 나타내며, 식물체가 생 화학적 산화환원과정을 통해 葉組織이 酸度를 조정하는 기능을 가지고 있기 때문으로 추측할 수 있다(Smith and Raven 1979).
- 지역별 엽록소 함량은 남산지역이 47.9으로 가장 높게 나타났으며, 종로는 46.9, 태능은 48.8, 잠 실은 40.9로 나타났다(Table 1.). 각 지역별 흉고직경은 종로, 남산, 태능(23.
- 409로 다양하였다. 특히, PgiT과 Mdh 유전자좌는 유전자 거리와 유전적 거리에 있어 높은 비율을 나타내었다. 유전적 다양성은 두 그룹간에 고도의 유의적인 차이가 인정되었으며, S그룹에서는 1.
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