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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.5 pp.1-11
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.5.1

Genetic Diversity and Spatial Structure of a Population the Natural Monument(No. 432) Cymbidium kanran in Sanghyo-dong, Jeju-do

Eun-Hye Kim1, Hye-Jin Kwon1, Jae-Kwon Shin1*, Sung-Won Son1, Kwan-Ho Bae2, Yong-Chan Cho1
1Plant Conservation Division, Korea National Arboretum, Pocheonsi 11186, Korea
2School of Ecology & Environmental System, Kyungpook National University, Sangjusi 41566, Korea
Corresponding author : Jae-Kwon Shin Tel: +82-31-540-1066 Fax: +82-31-540-1060 baumwald@naver.com
July 22, 2014 September 3, 2015 September 4, 2015

Abstract

The genetic diversity and spatial structures of natural populations of Cymbidium kanran on Jeju island were estimated using ISSR markers. The genetic diversity(species level: h = 0.303, S.I = 0.389) and genotypic diversity(species level: GN/N = 0.884, D = 0.996) of this plant were found to be higher than in other rare species. AMOVA analysis, revealed that 23% of the total genetic variation was allocated between two sub-populations. Taking the high levels of genetic diversity and causative factors for differentiation into consideration, the major causes were assumed to be the influence of alien individuals of C. kanran continuously introduced from outside in the past and the role of the intermediate host. Spatial autocorrelation analysis revealed significant spatial genetic structure within 9m and 6m distance in two sub-populations respectively. As a sampling strategy for ex-situ conservation of C. kanran, a minimum distance of 9m between individuals is recommended.


천연기념물 제432호 제주 상효동 한란 집단내 유전다양성 및 공간적 유전구조

김 은혜1, 권 혜진1, 신 재권1*, 손 성원1, 배 관호2, 조 용찬1
1국립수목원 산림자원보존과
2국립경북대학교 생태환경시스템학부

초록

본 연구는 한국 희귀종인 한란의 보전을 위하여 ISSR 표지자를 이용한 유전변이와 분화 및 공간적 유전구조를 분석하였다. 분석된 유전다양성(Species level: h=0.303, S.I=0.389)은 근연종과 다른 희귀 종에 비해 높은 유전변이를 나타내었다. 또한 유전자형 다양성(Species level: GN/N=0.884, D=0.996) 역시 높게 나타나 주로 타가수정이 이루어지는 것으로 조사되었다. 한편, 소집단 A와 B 간에 분화정도 는 23%로 소집단 간의 인접거리를 고려했을 때, 집단 내에서도 분포의 위치에 따라 분화가 발생하고 있었다. 높은 수준의 유전다양성과 분화의 발생요인을 고려했을 때, 과거 외부에서 지속적으로 유입된 한란 개체로부터의 영향과 매개충의 역할이 주요한 원인으로 추정되었다. 소집단의 공간적 유전구조 분 석에서 A는 9m, B는 6m 이내에 분포하는 개체들 간에 유전적 유사성이 높은 것으로 나타났다. 이 결 과를 바탕으로 한란의 현지 외 보전을 위한 표본 추출 시 최소 9m 이상의 간격을 유지하는 것을 제안 하는 바이다.


    Seogwipo-si, Jeju Special Self-Governing Province

    서론

    Cymbidium속은 전 세계적으로 70여 종이 있고, 우리나라를 포함한 일본, 중국 동아시아권과 아열대 지역에 자생한다(Cribb et al., 2003). 이들의 절반 이 동양란에 속하며 국내에 자생하는 종은 대표적으 로 한란(Cymbidium kanran), 춘란, 죽백란, 소란, 대홍란이 있다. 생태형으로는 지생형, 반지생형으로 나뉘며 대부분의 종이 소나무와 참나무 숲에 서식한 다(Lee, 2011).

    한란(C. kanran)은 난초과의 Cymbidium속 식물 로써 일본의 Makino(1902)의해 처음으로 기록된 분 류군이다. 우리나라를 비롯하여 일본과 중국의 남부 지방 그리고 대만등의 지역에 분포하는 상록성 초본 식물이며, 상록활엽수림 및 낙엽활엽수림에 분포한 다(Cribb & Bell, 1999; Tsuji & Kato, 2010). 한 란(C. kanran)은 추운 계절에 꽃이 피는 난초라는 의미로서 찰 한(寒)자를 붙여 한란(寒蘭)이라 부른 다. 꽃은 하나의 꽃대에 보통 5-10송이가 달리는 일경다화성으로 아침나절에 피우며 은은한 향을 풍 긴다. 잎의 길이는 30-70cm, 너비 1.54cm 내외로 부드러운 곡선을 가지며, 보춘화의 잎과는 달리 거 치가 없어 매끈하다(Lee & Choi, 1996). 원예적 가 치와 종의 특수성 때문에 과거부터 현재까지 많은 사람들에게 관심을 받고 있으며, 무분별한 남획으로 서식지 파괴뿐만 아니라 종이 절멸위기에 이르렀다. 현재, 국내의 자생지는 대부분이 사라지고 제주도 지역에 유일하게 남아있다. 따라서 이를 보호하고자 문화재청에서는 한란(천연기념물 제 191호)과 자생 지(천연기념물 제 432호)를 천연기념물로, 산림청에 서는 멸종위기의 희귀식물로(Korea Forest Service, 2008; CR), 환경부에서는 국가보호종 1급(Ministry of Environment, 2014)으로 지정하여 관리하고 있다.

    한란에 대해서 생태적 연구 결과에 따르면, 개화 율이 상당히 낮고, 균근과의 관계에서 종자의 발아 특성이 까다로워 자연적 발생이 어려우며(Shin et al., 2014), 뿌리나누기와 같은 영양생식이 함께 발 생하는 것으로 조사되었다(Lee, 1992). 식물 집단의 유전다양성은 생활사와 교배양식에 따라 큰 영향을 받기 때문에(Nybom & Bartish, 2000), 번식에 따 른 종류와 그 강도는 집단의 유전적으로 미치는 영 향이 크다. 특히 단일 집단일 경우, 유전자의 흐름 이 단절된 상태로서 집단 내에 분포하는 한정된 개 체는 근친교배(inbreeding)의 압력을 받게 되고 유 전적 부동(genetic drift)이 더 빠르게 진행되기 때 문이다(Sydes & Peakall, 1998; Dorken & Eckert 2001).

    최근 한란에 대하여 생태적 연구가 이루어지긴 하 였으나(Shin et al., 2014), 원예적 연구가 대부분 으로(Lee, 1989), 종의 보전을 위한 가장 기본적인 유전학적 연구는 이루어지지 않았다. 따라서 한란의 자생지 보전 및 현지 외 보전을 계획하는데 가장 중 요한 자연집단의 유전변이의 정도와 분포에 관한 정 보는 필수 요건이라 할 수 있겠다(Hamrick et al., 1991; Frankel et al., 1995; Chamberlain, 1998; Francisco-Ortega et al., 2000; Batista et al., 2001)

    본 연구에서는 I-SSR dominant markers를 이용 하여 제주도 한란의 유전적 다양성과 공간적 유전구 조를 분석하여 보전에 필요한 기초 자료를 제공하고 자 수행되었다.

    재료 및 방법

    1재료 및 자생지 특성

    한란 집단은 제주도 한라산의 남쪽 경사면에 해당 하는 서귀포시 일원의 해발 120m지점으로부터 850m 사이의 상록활엽수림대 또는 활엽수와 낙엽활 엽수가 혼재하는 습윤지대에 분포하고 있다(Shin et al., 2014). 자생지의 총 면적은 389,879m2으로 보 호펜스는 7개의 구역으로 세분화되어 관리되고 있다 (Fig. 1). 가장 북쪽에 위치한 7구역과 6구역은 과 거 경작지로 토지이용이 이루어졌으며, 가장 남쪽에 위치한 1구역은 기증된 한란 개체를 보존한 구역으 로 조사지에서 제외하였다. 나머지 2, 3, 4와 5구역 은 개체의 자연발생지로 알려진 곳으로 이 중에서 개체수가 풍부하고 분포양상이 상이한 2와 5구역을 소집단으로 선정하여 조사하였다. 2구역의 소집단 A 는 다수의 개체가 관찰되었지만, 남쪽방향으로 집중 된 분포양상을 나타내었고, 5구역의 소집단 B는 한 란의 개체수가 가장 많이 관찰된 곳으로 개체들이 비교적 고르게 분포하는 양상을 나타내었다. 두 구 역 별 나타난 식생은 구실잣밤나무, 사스레피나무, 소나무, 곰솔 등으로 비슷한 임분 구조를 보였다. 따라서 유전다양성과 분화정도를 구체적으로 구명하 기 위해서 구역 별 분포하는 개체들을 각각의 소집 단으로 구분을 하였다. 한편, 유전적 공간구조 분석 을 위해 방형구내에 전수를 채집하는 것이 올바른 방법이지만, 천연기념물인 연구 대상종의 특성상 제 한된 개체수의 채집만이 허락되었기 때문에 각 방형 구내에서 50cm의 격자로 나누어 그 안에 분포하는 개체를 선택적으로 채집하였다. 소집단 A에 20m ×42m의 방형구를 설치하여 65개의 시료를 채집하 였고, 소집단 B에 8m×25m의 방형구를 설치하여 107개의 시료를 채집하였다(Fig. 2). 두 소집단에서 총 172개체로부터 유전다양성 및 공간적 유전구조 분석을 수행하였다.

    2DNA 추출 및 ISSR PCR

    DNA 추출은 Doyle and Doyle(1987)의 CTAB 방법 을 다소 조정하여 수행하였다. 최적의 ISSR primer 선정을 위해 총 80개의 primer(80 from UBC biotechnology laboratory primers)를 사용하여 변이 가 풍부하고 재현성이 높은 primer 6개(primer: 817, 823, 834, 835, 836, 848, annealing temperature: 50~54℃)를 최종적으로 선정하였다. PCR의 증폭과 정은 먼저 1분 30초간 94℃에서 pre-denaturation 단계를 거친 후, 40초간 94℃ denaturation, 45초 간 50∼54℃ annealing, 그리고 1분 30초간 72℃ extension의 3단계의 cycle을 35회 반복하였다. 그 리고 마지막으로 72℃에서 5분간 final extension후 반응을 종료하였다. PCR을 통해 증폭된 모든 산물 은 1.5%로 제조한 Agarose gel을 1x TBE buffer (89mM Tris base + 89mM Boric acid + 2mM EDTA pH8.0)가 들어있는 전기영동 Kit 안에서 전 압 160V로 고정하여 2시간 20분 동안 전기영동을 실시하였다. 전기영동 후, gel을 ethidium bromide (100ml 당 5ul) 용액 속에 침전시켜 30분 동안 정 색 후 UV trans-illuminator 상에서 촬영하였다. 발현된 산물인 band의 크기 비교는 100bp DNA ladder(MBI fermentus, lituania)를 사용하였다.

    3자료분석

    우성표지자의 특성상 각 primer로부터 일정한 위 치에서 관찰된 증폭산물을 대립유전자로 간주하고 data matrix를 작성하여 유전분석을 시행하였다.

    유전다양성을 추정하기 위해 한 유전자좌에서 대립유전자의 고정정도를 알아보기 위하여 다형 적 유전자좌의 비율(P.95 )을 구하였으며, 대립유전 자의 수와 빈도를 고려한 유전자좌당 유효대립유 전자수(Ae/L), Nei’s(1973) gene diversity(h), Shannon's(1948) information index(S.I.)를 구하 였다. 이 모든 분석은 POPGENE 1.31 프로그램(Yeh et al., 1999)을 이용하였다. 한편 AMOVA(analysis of molecular variance)분석을 이용하여 소집단간 및 소집단내의 유전적 분화정도를 추정하였으며 ARLEQUIN v3.11 프로그램(Excoffier et al., 2005)을 이용하였다.

    유전자형 다양성을 알아보기 위해 관찰된 모든 유전자좌의 증폭산물의 표현형을 유전자형으로 간 주하여 유성번식체인 genet로 판단하고, 동일한 유 전자형을 가진 개체들을 영양번식한 ramet으로 처 리하였다. 각 소집단에서 유성 또는 영양번식의 정 도를 추정할 수 있는 두 가지의 통계량을 사용하였 으며, 먼저 각 소집단마다 관찰된 유성번식체인 genet(G)의 수를 전체 개체수(N)로 나눈 비율인 G/N을 구하였으며, 소집단 내에서 유전자형의 다양 도와 균등도를 나타내는 통계량인 Simpson’s index(D) (Pielou, 1969)를 이용하여 계산하였고, 공식은 다음과 같다.

    D = 1 n i n i 1 N N 1

    ni : i 번째유전자형을가지는개체의수

    N : 전체개체수

    D값은 집단 내 모든 개체의 표현형이 하나의 유 전자형(genet)으로 동일할 때 0의 값을 나타내고, 서로 다른 표현형으로 개체마다 고유의 유전자형을 가지고 있을 경우 1의 값을 나타낸다. 또한 각 genet에 해당하는 ramet의 수가 균등하게 분포할수 록 높은 값을 나타내고 한쪽 유전자형에 집중되어 분포할수록 낮은 값을 나타낸다.

    공간적 유전구조 분석을 위해 소집단 내에 개체 수와 분포양상에 따른 군집정도를 알아보고자 Clark & Evans(1954)의 군집지수(aggregation index, R)를 구하였으며, 1보다 작은 값일수록 군 집정도가 강하고 1 또는 비슷한 값일수록 임의분포 를 말하며, 1이상의 값은 균일한 분포를 말한다. 자기상관성 분석을 위하여 Tanimoto distance를 이용하여 Distogram을 도출하였으며, 공식은 다음 과 같다.

    D ij = 1 v ij v ij + y i + y j

    vij : i 개체와j 개체에서관찰된증폭산물의수

    yi : i 개체에서만관찰된증폭산물의수

    yj : j개체에서만관찰된증폭산물의수

    Distogram의 거리등급은 개체의 수와 분포양상에 따라 각각 다르게 설정하여 분석하였다. 소집단 A는 적은 개체수와 한쪽으로 치우친 분포형태로 3m 간 격으로 10개의 거리등급으로 설정하였고, 개체수가 풍부하고 연속적인 분포형태를 가진 소집단 B는 2m 간격으로 10개의 거리등급으로 설정하였다. 각각의 거리등급에서 1000회의 permutation을 하여 95% 신뢰구간을 두어 자기상관의 유의성을 검정하였다 (Degen, 2000).

    결과 및 고찰

    1.유전다양성

    6개의 primer로 부터 뚜렷하게 관찰된 증폭산물 은 총 41개로 이것을 분석에 사용하였다. 이 중 3개 를 제외한 38개는 한 개의 위치 이상에서 변이를 보 여 다형성 유전자로 확인되었다.

    다형적 유전자좌의 비율(P.95)의 으로 소집단 A에 서 73.2%, 소집단 B에서 63.4% 로 소집단 A가 비 교적 높은 값을 보였고, 평균 68.3%, 종 수준에서 80.5%였다. 유전자좌당 유효대립유전자수(Ae/L)는 소집단 A에서 1.45와 소집단 B에서 1.47로 비슷한 수준을 보였으며, 평균은 1.46, 종 수준에서는 1.52 였다. 유전다양성 지수인 유전자다양도(h)와 Shannon 지수(S.I)인 값은 각 각 소집단 A에서 0.216, 0.345, 소집단 B에서0.231, 0.358로 소집단 A가 B보다 높은 값을 보였고, 각 각 평균은 0.224, 0.351, 종 수준에서 0.303, 0.389였다(Table 1).

    한란 집단의 유전다양성은(Species level; h=0.303), 국내의 희귀식물인 모데미풀(h=0.286; Jeong et al., 2010), 황근(h=0.179; Kim et al., 2007) 및 단양쑥부쟁이(h=0.104; Kim et al., 2011)와 비교했을 때, 이들 보다 높은 수준이었으 며, 같은 우성 표지자로부터 분석된 근연종인 중국 의 C. goeringii(h=0.268; Guo & Yang, 2005), Zeuxine gracilis(h=0.076)와 Eulphia sinensis (h=0.011; Sun & Wong, 2001)에 비해서 역시 상 대적으로 높은 값을 나타내었다. 또한 한란의 자생 지의 환경을 관찰한 결과, 개화한 개체마다 꽃의 모 양과 색이 다양할 뿐만 아니라 오랫동안 생존해 온 것으로 추정되는 개체가 다수 존재하고 있었다. 이 러한 개체의 형태적 다양성은 분석된 유전다양성을 뒷받침해 주는 결과로 판단된다(Fig. 3).

    대부분의 희귀 또는 특산 식물종은 제한된 지역 에서 자생하며, 낮은 유전변이를 보이는 것으로 알 려져 있다(Lesica et al., 1988; Hickey et al., 1991). 예외적으로 이와 같은 높은 유전변이를 나 타내기도 하는데, 여러 요인 중 생활사와 번식특성 이 큰 요인으로 작용하는 것을 고려할 수 있다(Lewis & Crawford, 1995). 한란의 번식체계에 관한 구체 적인 자료는 전무한 실정이나 유·무성 또는 영양번 식의 두 가지 특성을 가지는 것으로 알려져 있다 (Lee, 1992). 유·무성번식이 동시에 일어나는 식물 의 경우, 환경에 적응된 하나 이상의 genet에 의해 지배되어 번식이 이루어지기도 하고(Loveless & Hamrick, 1984), 유성번식에 의한 유묘의 보충이 그 집단에 지속적으로 이루어져 상당한 수준의 유전 다양성을 보인다 (Eriksson, 1993).

    한란의 유전적·형태적 다양성은 두 가지로 유추 할 수 있다. 먼저 진화적인 요인이다. 한란의 종자 의 결실과 발아비율이 낮긴 하나, 다년생의 생활사 를 가진 종으로서 여러 세대가 오랜 시간 동안 소수 의 유묘 보충(종자에 의한)이 지속적으로 이루어졌 을 것이다. 난과 식물은 타가수정을 하는 종이 많 고, 이종 또는 속 간에도 교잡률이 높아 유전적 조 성이 매우 다양한 것으로 알려져 있다(Garay & Sweet, 1974). 특히 Cymbidium속은 꽃의 형태가 다양하고, 매개충의 연관성이 높고, 다양한 환경에 서 서식한다(Arditti, 1992) 한란은 겨울에 개화되는 특성으로 매개충의 수분 가능성이 어렵기 때문에 보 다 안정적인 수분활동을 위해 다양한 형태의 꽃 색 과 구조를 나타냄으로서 형태적 진화의 가능성을 가 지고 있다. 한편, 두 번째는 이와 상반되는 인위적 인 요인이다. 한란은 과거부터 애호가들의 관심의 대상으로 불법거래가 되어왔다. 자생하는 한란을 비 롯하여 국외에서 반입된 출처가 불분명한 한란이 압 수되었고, 현재의 자생지에 이식되어진 가능성이다 (personal communication). 특히 좁은 면적의 자생 지에서 매우 다양한 유형의 한란이 관찰되었고, 일 부 개체의 분포형태가 인위적 식재의 형태를 나타내 고 있어 이를 뒷받침해 주기도 한다. 그러나 이러한 현상을 설명하기 위해서는 다양한 방향에서 추가적 인 조사가 이루어져야 할 것이다.

    2.유전자형 다양성

    유전자형 다양성을 알아보기 위하여 전체 유전자 좌의 유전자형(multilocus genotype)을 관찰한 결 과, 전체 개체수 172개 중 152개가 서로 다른 유전 자형으로 관찰되었다. 소집단 A에서 55개중 52개가 단일 유전자형(genet)으로, 나머지 3개에서 둘 이상 의 동일한 유전자형을 보여 genet에 따른 ramet으 로 관찰되었다. 소집단 B에서는 97개 중 92개가 단 일 유전자형으로 관찰되었고, 나머지 5개에서 둘 이 상의 동일한 유전자형을 가진 개체가 관찰되었다. 전 개체의 genet 수의 비율(GN/N)은 소집단 A에서 0.846, 소집단 B에서 0.907 로 소집단 B가 소집단 A보다 유전자형이 다양하게 나타났다. 유전자형 균 등도인 D값은 소집단 A에서 0.991, 소집단 B에서 0.995로 두 소집단 모두 1에 가까운 값을 보여 각 개체에 따라 거의 다른 유전자형을 나타냈으며, genet에 따른 ramet 수는 해당 유전자형에 고르게 분포하는 것으로 추정되었다(Table 1). 또한 영양번 식 개체의 이동반경을 알아보기 위하여 개체의 위치 로부터 동일한 유전자형을 가진 genet에 따른 ramet의 분포 범위는 소집단 A에서 최소 0.6m에서 최대 9.4m사이로 평균 3.3(± 1.87)m이었으며, 소 집단 B에서는 최소 0.5m에서 최대 2.2m로 평균 1.25(± 0.87)m의 거리 내에서 분포하고 있어 소집 단 A에서 영양번식 개체의 이동반경이 상대적으로 큰 것으로 판단되었다.

    한란의 집단에서 높은 수준의 유전자형 다양성 (Species level; G/N=0.884, DG=0.996)을 고려할 때, 영양번식이 이루어지긴 하나 거의 대부분이 유 성번식에 의한 개체로 설명되었다.

    관찰된 두 소집단간의 유전다양성을 비교했을 때, 대체적으로 비슷한 수준을 보였으나, 개체가 한쪽으 로 집중 분포하는 양상을 보이는 소집단 A가 다소 낮은 값을 보였다. 이와 같은 차이는 동종 또는 같 은 집단 내에서도 미세 환경에 의해 번식형태의 차 이를 가지게 되어 유전적 구조에 영향을 미치는 것 을 예상할 수 있다. 소집단 A의 경우, 소집단 B에 비해 유전자형수의 비율(GN/N)이 상대적으로 낮았 고, 동일유전자형을 가진 ramet의 분포 거리는 두 배 이상의 차이를 보였다. 자생지 관찰결과, 한란의 소집단 A와 B는 개체가 위치한 상층목과 수관소개 에서 차이를 보였다. 소집단 A는 소나무 근연부에 분포하며 반음지이고, 소집단 B에서는 구실잣밤나무 의 근연부에서 관찰이 되었으며, 개화시기엔 수관상 태가 완전히 열린 상태이다. 이러한 미세 환경의 차 이 또한 한란의 집단에 미치는 영향이 존재할 수 있 다. 따라서 식생환경 및 그에 따른 토양의 상태 등 추가적인 연구가 진행되어야 할 것이다.

    3.유전적 분화

    소집단간 유전적 분화 정도를 알아보기 위한 AMOVA 분석 결과, 전체의 변이의 22.7%가 두 소 집단 간 차이에 기인하며, 소집단 내의 개체간 사 이는 77.3%으로 나타났다(Table 2). 한란의 소집단 간에 분화정도는 다년생식물(25%), 제한된 분포를 보이는 식물(34%), 타가수정을 하는 식물(28%), 중 력형 종자산포식물(44%)보다 낮은 값을 보였다 (Nybom & Bartish, 2000). 또한 한란 개체 간 유 전자흐름(Nm>1; Wright, 1931)의 추정치는 3.23으 로 유전적 분화에서는 안정적인 수치였다. 하지만 조사된 소집단 간 사이의 거리는 약 150m 인 것을 고려할 때, 분화의 값은 단일 집단 내에서도 유전자 의 흐름의 제한을 받고 있는 가능성이 제시되었다. 유전자의 흐름이 제한될 경우, 유전적 분화가 발생 하게 되며 한 집단 안에서도 개체의 분포 형태에 따 라 유전적 분화가 일어나기도 한다(Husband & Barrett, 1998; Fischer et al., 2000).

    식물의 수분매개자는 유전자이동의 중요한 인자 로써 바람의 세기, 급격한 온도의 변화, 빛 등 물 리적인 환경요인에 의해 크게 영향을 받는다 (Kevan & Baker, 1983; Boyle & Philogè ne, 1985). 국내의 한란의 방화곤충은 아직까지 알려진 바가 없지만, 일본 한란의 경우, 매개곤충은 토종 꿀벌(Apis cerana japonica)로 향을 내뿜는 오전 시간(10:00-12:00)과 기온 17∼20℃에서 방화활동 을 하는 것으로 조사되었다(Tsuji & Kato, 2010). 한란의 개화시기의 자생지 평균온도는 5.7℃로 방 화곤충의 활동이 매우 저조한 기온으로 화분의 이 동과 종자의 결실이 낮은 확률로 발생할 수밖에 없다. 한편, 소집단 A보다 소집단 B에서 개화된 개체를 다수 관찰할 수 있었는데, 이 구역은 소집 단 A보다 두 배의 높은 광량이 측정되었고 낮 기 온 또한 큰 차이를 보였다(Shin et al., 2014). 따 라서 소집단 A보다 소집단 B가 높은 유전다양성 및 다수의 개화한 유효개체 관찰되었고, 소집단 B 의 구역이 방화곤충의 주요 활동장소일 가능성이 높다.

    4.공간적 유전구조 및 현지 외 보전 제안

    공간적 유전구조 분석을 위해 소집단별 설치한 방 형구 내의 일정한 간격을 두어 해당 공간에서 개체 의 위치를 확인하였다. 방형구내에 개체가 분포하는 평균 거리는 소집단 A에서 5.9m, 소집단 B에서 2.2m로 나타났다. 이를 바탕으로 계산된 군집지수 는 소집단 A에서 0.688, 소집단 B에서는 0.602으로 모두 0.1%수준에서 유의성이 인정되어 강한 집중분 포를 하는 것으로 나타났다.

    공간적 유전구조의 자기상관성 분석을 실시한 결 과, 소집단 A에서는 9m 이내에 분포하는 개체들 간 에 유전적 유사성이 높아 자기상관성이 인정되었고, 9∼21m사이의 구간에서는 임의 분포를, 21m 이후 구간에서는 음의 상관관계를 보여 유전적 이질성을 나타내었다. 소집단 B에서는 6m 이내에 분포하는 개체들 간에 유전적 유사성이 높아 자기상관성이 인 정되었고, 6∼12m사이의 구간에서는 임의분포를, 12m 이후 구간에서는 음의 상관관계를 보여 유전적 이질성을 나타내었다(Fig. 4).

    한란의 유전자원 보존에 있어서 조사구 내에서 0.05 미만의 희귀대립유전자가 관찰된 결과, 분석에 서 제외된 다른 구역의 개체에서도 다양한 대립유전 자를 보유할 가능성이 높다. 국내의 유일한 단일 집 단으로서 현 자생지를 대상으로 체계적인 보전 관리 방안이 도입되어야 할 것이다. 또한 현지 외 보전에 있어서 표본 추출 시, 대상종의 유전다양성을 대표 하기 때문에 가능한 많은 개체의 유전적 정보를 확 보하여 계획하는 것이 올바른 방법이라 할 수 있겠 다. 본 연구결과, 관찰된 대립유전자를 최대한 확보 할 수 있고, 유전적 유사성이 있는 개체들이 추출될 확률을 최소화하기 위해서는 자생지에 분포하는 개 체들 간에 9m 이상의 거리를 두어 표본추출을 하는 것을 제안하는 바이다.

    Figure

    JALS-49-1_F1.gif

    Location of two subpopulatons (A and B) sampled for the analysis of genetic diversity and structure of the Cymbidium kanran population on Jeju Island.

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    Distribution of individuals in the subpopulations A and B in Mt. Hanla. The site sampled for spatial genetic structure.

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    The high variability in shape, and diversity of color diversity of C. kanran inflorescences.

    JALS-49-1_F4.gif

    Distogram using the mean Tanimoto distance calculated at individual of C. kanran The solid line folded indicates the value of Tanimoto distance in each distance class, and the horizontal broken line is the mean value of the distance. Two dotted lines indicate the upper and the lower confidence interval of 95% at 1000 permutations, respectively.

    Table

    Genetic variability in 2 sub-populations of Cymbidium kanran.

    N: number of individuals, P95: percentage of polymorphic loci, Ae/L: effect number of alleles per locus, h: Nei's gene diversity, S.I:Shannon's index, GN/N: the ratio genets(with 2 or more ramet)over the number of ramets, D: Simpson's index corrected for finite sample size.

    Hierarchical AMOVA of genetic diversity in 2 sub-populations of C. kanran.

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