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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.54 No.5 pp.11-20
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2020.54.5.11

Comparison of Flower Morphological Characteristics and Palynological Characteristics of Native Prunus spp. in South Korea

Eon-Ju Jin1†, Jun-Hyuck Yoon1†*, Chang-Hyun Sung1, Eun-Ji Bae1, Hwa-Ja Hyun2, Su-Young Jung,2, Yeon-Ok Seo2
1Forest Biomaterials Research Center, National Institute of Forest Science, Jinju 52817, Korea
2Warm-Temperate and Subtropical Forest Research Center, Korea Forest Research Institute, Seogwipo 697-050, Korea
*Corresponding author: Jun-Hyuck Yoon Tel: +82-55-760-5031 Fax: +82-55-759-8432 E-mail: jhyoon7988@korea.kr
July 8, 2020 August 4, 2020 September 13, 2020

Abstract


This study was conducted to provide the basic data for the close relationship status among species and species breeding through a phylogenetic analysis of morphological traits of flower and pollenological characteristics with a focus on Prunus sargentii, Prunus yedoensis, Prunusserrulata var. spontanea, Prunusserrulata var. pubescens and Prunuspendula, the family of cherry trees valued as landscaping trees. The results of multivariate analysis of the 5 species for 12 morphological characteristics of flowers showed that there was a significant difference in all quantitative trait characteristics. The results of the principal component analysis showed 65.2% explanatory power for up to the third main component. In analyzing morphological characteristics between clones and in identifying the close relationship among species from flower characteristics, morphological characteristics such as the length of the digestive system, flower width, petal width, total flower length, and petal length were revealed to be important traits with a high level of contribution. Additionally, the results of cluster analysis showed that the cherry trees can be primarily divided into three groups according to the morphological characteristics. The results of the analysis of external morphological characteristics of the pollen among the species of cherry trees revealed that the species only showed a difference in the form of germination, and they were otherwise identical form among species.



국내 주요 자생 벚나무류의 꽃 형질 및 화분형태 특성 비교

진 언주1†, 윤 준혁1†*, 성 창현1, 배 은지1, 현 화자2, 정 수영2, 서 연옥2
1국립산림과학원 산림바이오소재 연구소
2국립산림과학원 난대·아열대산림연구소

초록


조경수로 널리 쓰이고 있는 벚나무속 중 산벚나무(Prunus sargentii), 왕벚나무(Prunus yedoensis), 벚나무(Prunusserrulata var. spontanea), 잔털벚나무(Prunusserrulata var. pubescens), 올벚나무(Prunuspendula)을 중심으로 꽃 형질 및 화분학적 특성을 비교분석하여 수종 간 근연관계 및 품종육성을 위한 유용한 자료를 제공하고자 수행하였다. 5 수종에 대한 꽃의 형태적 특성 12형질을 조사하여 다변량분석을 한 결과, 모든 정량적형질 특성에서 유의적인 차이를 나타내었다. 주성분 분석 결과 제 3주성분까지 65.2%의 설명력을 나타냈으며, 꽃 형질 특성으로부터 종간 유연관계를 파악하는데 있어서는 소화경 길이, 꽃 폭, 꽃잎 폭, 총화경 길이, 꽃잎 길이 등이 중요한 형질로서 높은 기여도를 나타내고 있었으며, 군집분석 결과 벚나무류 꽃의 형태적 특성에 의해 크게 3개의 group으로 구분되어짐을 알 수 있었다. 또한, 벚나무류 종간 화분의 외부형태적 특징을 분석한 결과 발아구의 형태에서만 차이가 있을 뿐 수종 간 동일한 모두 유사한 형태인 것으로 조사되었다.



    서론

    벚나무속(Prunus L.)은 장미과(Rosaceae) 앵도나무아과(Rrunoideae) 에 속하는 식물로 주로 동아시아와 북미 등 북반구 온대지역에 분 포하며(Kim et al., 2019), 관목이나 교목으로 산지 조림수, 조경수 및 과수 등 그 경제적 가치로 인해 전 세계적으로 약 430여종이 분포 및 서식하고 있다(Rol & Wain, 1984). 우리나라에도 전국 산지에 벚나무속 식물은 재배종을 포함하여 22종이 분포하고 있으 며(Kim et al., 1998), 10종은 숲 속의 야생환경에서 발견되고 있다 (Cho et al., 2016).

    식물분류학은 자연 상태에서 끊임없이 변하고 살아있는 식물을 대상으로 하는 학문인 만큼 아직까지 종의 한계를 명확히 규명하지 못한 분류군이 상당수 있다(Kim & Lee, 1993). 벚나무속에 대한 분류학적 연구는 주로 DNA 분석을 통한 계통 분류학적 연구(Lee & Wen, 2001;Bortiri et al., 2001;Bortiri et al., 2002;Jang et al., 2004;Shaw & Small, 2004)와 왕벚나무에 대한 연구(Oh et al., 1997;Kim et al., 1998)가 시도되었지만, 대부분 속내 분류 군의 관계를 밝히기 위한 연구였을 뿐, 종 이하에 대한 연구는 매우 미흡한 상황이다(Jang et al., 2004). 또한 자연 상태에서 쉽게 잡종 을 형성 하여 분류군의 분류학적 정체성 및 원산지에 관한 논란이 지속되고 있으나, 기존의 분류학적 연구결과는 기준 표본이나 학명 에 대한 지식부족으로 올바른 벚나무 속의 종 혹은 종 이하 분류군 에 대한 많은 문제점을 해결하지 못하고 있다(Jang et al., 2004).

    특히 우리나라 전국에 분포하고 있는 벚나무류는 지역 적응성이 강하고 통직하게 자라며, 내한성과 대기오염에 강한 수종으로 보고 되어 최근 도심 가로수 및 용재생산을 위한 산지조림이 증가하고 있는 추세이다(Kim et al., 2019). 이로 인해 국민적 관심이 높은 선호하는 추세로 변해 가고 있지만, 체계적인 분류학적 연구 및 이들 자원을 활용한 품종개발 연구는 선진국에 비해 많이 미흡하 다. 식물의 외부형태적 특성에 의한 유연관계에 대한 고찰은 수리 분류학(Numerical taxonomy)의 발전에 따라 엽과 과실 및 화기 (花器)등에 대한 질적‧양적 특성들에 기초하여 주성분분석(Principal component analysis), 군집분석(Cluster analysis) 등 다변량 분석 법(Multivariate analysis)을 통해 이루어지고 있으며, 형태적 특성 을 이용한 분류학적 연구는 주성분분석과 군집분석이 상관된 변량 을 찾고, 종간의 특성을 규정하는 방법으로 실시된 바가 있다(Kim, 1994;Kim et al., 2003;Go, 1995;Yun et al., 2002;Jo et al., 2001;Choi, 2004). 따라서 본 연구는 국내에서 자생하고 있는 벚나무류 5수종을 대상으로 꽃 형질 및 화분학적 특성을 비교 분석함으로서 수종간의 근연관계 및 품종육성을 위한 기초자료를 제공하기 위해 수행되었다.

    재료 및 방법

    1. 조사대상지 선정 및 공시재료

    조사대상지는 문헌조사를 통하여 자생 여부를 확인한 후 현지조 사를 통하여 선정하였다.국‧도립공원 일대의 천연림을 대상으로 하 였으며, 제주 서귀포시 한라산, 고성군 좌이산, 경남 거제시 망산, 함양군 지리산, 전북 무주군 덕유산, 충남 금산군 서대산, 강원도 정선군 함백산, 홍천군 오대산 등 8개 집단을 선정하여 조사하였다 (Fig. 1).

    공시수종 및 재료는 8개 지역의 집단에서 벚나무류가 우점하는 군락을 대상으로 병해충 피해가 없는 산벚나무(Prunus sargentii Rehder.) 50개체, 왕벚나무(Prunus yedoensis Matsum.) 16개체, 잔털벚나무(Prunus serrulata var. pubescens (Makino) Nakai.) 22개체, 벚나무(Prunus serrulata var. spontanea.) 17개체, 올벚 나무(Prunus pendula for. ascendens (MAK). OHWI.) 32개체로 총 5수종 137개체의 건전한 화서를 수집하여 조사하였다.

    2. 입지환경조사

    벚나무류 자생지의 입지환경을 조사하기 위해 연구대상지로 선 정된 8개 집단을 대상으로 위도, 경도, 해발고, 경사, 방위, 토양건 습도 및 상층임관 울폐도 등을 대상지 내에서 조사하였다. 토양 건습도는 습윤(Wet), 적윤(Moderate), 건조(Dry)로 구분하여 조 사하였으며, 상층임관 울폐도는 40% 이하는 소(Thin), 41~70% 이하는 중(Medium), 71% 이상은 밀(Thick)로 구분하였다(Kim et al., 2014). 또한 조사구가 특정구간에 편중되지 않도록 방형구 를 고르게 설정해 크기 30×30m(600㎡)의 방형구 1~3개씩 총 15 개소를 설치하였으며, 조사구 내 대상목의 수고, 흉고직경, 방위별 수관폭 등을 조사하였다.

    3. 꽃 형태 특성

    벚나무류 꽃의 형태적 특성조사는 꽃이 개화하는 3월 하순부터 5월 초순까지 조사하였다. 형태적 특성에 대한 분석을 위해 개화 형태(Inflorescence shape, IS), 화색(Petal color, PC), 개화 시기 (Flowering Time, FT), 암술대 형태(Style shape, SS)등 4가지 정성적 형질을 조사하였으며, 개화기 조사는 한 나무에서 화서가 30% 이상 개화되었을 때부터 한 나무에서 70%가 낙화가 되었을 때를 개화종료일로 정하여 조사하였다(Hwang et al., 2010). 또한 화서 당 꽃 수(Number of flower per inflorescence, NFPI), 총화 경 길이(Length of peduncle, LP), 소화경 길이(Length of pedicel, LPI), 화통 폭(Diameter at calyx tube, DCT), 화폭(Flower width, FW), 화편 길이(Petal length, PL), 화편 폭(Petal width, PW), 암술 길이(Style length, SL) 등 정량적 형질인 8가지 항목에 대한 꽃의 형태적 특성은 디지털캘리퍼스(NA500-150S, China, Beijing)를 이용하여 측정하였다(Fig. 2).

    4. 화분 형태 특성

    화분은 완전히 개화한 꽃에서 약을 채취하였으며, 전형적인 acetosis과정( Erdtman, 1960;Radford et al., 1974)을 일부 변형시켜 다음과 같은 방법을 사용하였다. 표본에서 채취한 약은 15㎖ conical centrifuge tube에 넣은 후 acetolysis mixture (acetic anhydride : sulfuric= 9:1)를 넣고 80℃에서 약 10분간 중탕하였다. 그 후 1500~1800rpm으로 10분간 원심분리시키고 상등액을 제거 한 후 99.7% glacial acetic acid로 2회, 증류수, alcohol(30→ 50 → 70%)의 순서로 각 1회씩 씻어낸 후 70% alcohol에 보관하였다.

    화분의 형태는 각 수종별 70개 이상을 주사전자 현미경(Genesis- 1100, Emcrafts, Republic of Korea, Seoul)으로 관찰하였으며, 적도면에서의 입상(EV: Equatorial view)과 발아구의 형태(AT: Aperture type), 발아구의 길이(CL: Colpus length), 화분립의 극 축길이(PL: Polar axis length), 적도면의 지름(ED: Equatorial-diamater), 극축의 길이와 적도면의 지름과의 비율(PE: PL and ED ratio), 극축의 길이와 발아구 길이의 비율(P/C: PL and CL ratio), 발아구의 길이와 적도면 지름(C/E: CL and ED ratio)의 비율 등을 조사항목으로 분석하였다(Erdtman, 1971;Lee, 1978).

    5. 통계분석 방법

    조사된 꽃의 양적 형질 자료는 SPSS (Statistical Package for Social Science, ver. 12.0)를 이용하여 분석하였다. 주성분 분석을 통해 조사된 형태적 특성 간에 상관행렬로부터 고유값과 전체 변동 에 대한 각 주성분의 기여도를 구하였다. 형태적 형질들에 대한 주성분 값을 제1, 제2 주성분 축상에 나타내어 5수종의 분류적 관계 를 분석하였다. 또한 분류적 관계를 알아보기 위하여 각주성분의 값들을 변량으로 하여 군집분석(average linkage)을 실시하였다.

    결과 및 고찰

    1. 입지환경 조사

    벚나무류 선발집단의 분포 및 입지환경을 조사한 결과는 Table 1과 같다. 수종에 따른 집단별 평균 생육특성 분석결과 산벚나무의 평균 수고는 7.0~12.4m, 흉고직경 13.8~26.0㎝, 수관폭 3.9~6.6m 로 덕유산 집단에서 가장 큰 것으로 분석되었으며, 해발고도는 782~1,467m 내외로, 다른 수종들에 비해 한라산 및 지리산 집단 이 1,000m 이상의 비교적 높은 곳에 분포하고 있었다. 왕벚나무의 평균 수고는 6.7m, 흉고직경 13.3㎝, 수관폭 6.2~6.3m이며, 해발 고도는 547~914m 내외로 토양건습도는 적윤한 상태였다. 잔털벚 나무의 평균 수고는 12.3~27.8m, 흉고직경 9.2~22.6㎝, 수관폭 5.1~6.4m이며, 해발고도는 564~838m 내외로 토양건습도는 건조 및 적윤한 상태로 생태였다. 벚나무의 평균 수고는 6.0~9.3m, 흉고 직경 10.5~21.7㎝, 수관폭 4.0~6.3m이며, 해발고도는 426~842m로 토양건습도는 건조한 상태였다. 올벚나무의 평균수고는 4.8~6.4m, 흉고직경 8.7~10.6㎝, 수관폭 5.2~8.8m이며, 해발고도 419~810m 내외로 토양건습도는 건조하거나 습윤한 상태였다.

    8개 집단별 경사지는 1~10°, 10~45°범위로 대부분 급경사지 또는 급한 절험지였으며, 방위는 주로 북향에 위치하였다. 경사가 비교적 급한 계곡부에 위치하고 있어, 토양건습도는 건조하거나 적윤한 상태였으며, 상층임관 울폐도는 70%이하로 나타났다.

    2. 꽃의 형태적 특성

    벚나무류에 대한 국내에서 수집된 꽃 특성 중 정성적 형질인 화서 특성(IS)과 화색(PC) 및 개화시기(FT), 암술대 형태(SS)와 정량적 형질로서 화서특성인 화서 당 꽃 수(NFPI), 총화경 길이(LP), 소화경 길이(LPI), 화통(WFT), 화폭(FW), 화편 길이(PL), 화편 폭(PW), 암술대 길이(SL) 등을 조사‧분석한 결과는 Table 2, 3과 같다.

    수종별 정성적 형질에서 화서 형태를 조사한 결과 산벚나무와 잔털벚나무는 산형꽃차례(an umbel)의 형태를 갖추고 있었으며, 왕벚나무, 벚나무, 올벚나무는 산방꽃차례(corymb)형태로 나타났 다. 화색은 흰색 또는 연홍색의 특성을 보였고, 수종별 개화시작은 3월 25일에서 4월 3일 사이였으며, 가장 먼저 개화한 수종은 올벚나 무로 조사되었다. 만개시기는 4월 3일에서 4월 14일까지의 시기로 개화기간은 10일에서부터 16일까지로 다양하게 나타났다. 이중에서 개화기간이 가장 긴 수종은 산벚나무로 16일간 개화하여 15일 동안 장기간 개화로 가로수 식재비율이 점차 증가하는 이팝나무보다 개화 기간이 긴 것으로 나타나 조경적 활용에 유용할 것으로 판단된다. 암술대 형태의 경우 산벚나무, 벚나무, 잔털벚나무는 암술대 기부에 털이 없는 반면, 왕벚나무와 올벚나무는 암술대 기부에 털 밀도가 높은 것으로 조사되었다. 이러한 암술대의 털 유무는 벚나무류 분류 군의 종이하 계급을 구분하는 기준으로 판단된다(Jang, 2002).

    수종별 꽃의 정량적 형질을 조사한 결과 유의적인 차이가 인정 되었다. 20㎝ 개화지당 화서 수를 조사한 결과 산벚나무의 경우 평균적으로 2.06±0.47개였으며, 덕유산 집단의 평균 개수인 2.75 개는 산벚나무 전체 평균 개수에 비하여 33.5% 많은 값을 보였다. 벚나무는 평균 개화지당 2.81±0.89개였으며, 서대산 집단의 평균 개수인 3.70개는 벚나무 전체 평균 개수에 비하여 31.7% 많은 값을 보였다. 잔털벚나무는 평균적으로 개화지당 2.67±0.71개였 으며, 망산 집단의 평균 개수인 3.45개는 잔털벚나무 전체 평균 개수에 비하여 29.2% 많은 값을 보였다. 올벚나무는 평균적으로 개화지당 2.95±0.28개였으며, 지역별 집단 간 유사한 경향으로 나 타났다. 왕벚나무의 경우 개화지당 평균적으로 2.36±0.62개로 나 타났으며, 산벚나무보다는 14.6% 개화지당 화서수가 많았으며, 잔 털벚나무 19.1%, 벚나무 13.1%, 올벚나무 25.0%보다 작은 것으 로 나타났다. 수종별 20㎝ 개화지당 평균적인 화서 수는 올벚나무> 벚나무> 잔털벚나무> 왕벚나무> 산벚나무 순으로 높게 나타났다.

    수종별 총화경 및 소화경 길이의 평균은 산벚나무 23.14, 15.07 ㎜, 왕벚나무 30.60, 13.24㎜, 벚나무 41.39, 21.08㎜, 잔털벚나무 22.55, 18.83㎜, 올벚나무 33.49, 15.59㎜는 평균으로 나타났으며, 산형꽃차례 형태인 산벚나무와 잔털벚나무는 다른 수종에 비해 길 이가 짧은 경향을 보였다. 벚나무 분류군의 주요 식별형질은 화서 의 형태와 총화경 및 암술대의 털 유무에 따라 분류되며, 총화경의 길이와 화서의 형태는 날씨와 토양의 영양상태 등에 따라 해마다 변화하기 때문에 신뢰할 수 없는 형질이라고 하였다(Wilson, 1916). 그러나 본 연구에 의하면 총화경 및 소화경 길이에 따른 화서의 형태는 벚나무와 다른 벚나무 분류군을 식별 하는 중요한 형질임을 확인할 수 있었다. 화통은 수종별 평균적으로 산벚나무 2.60±0.36 ㎜, 왕벚나무 2.82±0.02㎜, 벚나무 3.60±0.43㎜, 잔털벚나무 2.89± 0.16㎜으로 집단 간 유사한 경향을 보였으며, 일반적으로 원통형의 형태로 나타났다. 반면 올벚나무의 경우 3.89±0.30㎜로 가장 높은 값을 보였으며, 항아리 모양의 화통 형태로 다른 수종과 뚜렷한 형태적 차이를 보였다.

    벚나무류의 화판특성인 화폭, 화판의 길이와 폭을 조사한 결과 화폭을 경우 수종별 집단간 평균적으로 왕벚나무 24.71±0.46㎜, 올벚나무 25.12±5.55㎜, 산벚나무 26.63±2.05㎜, 잔털벚나무 26.81±6.15㎜, 벚나무 31.39±1.36㎜ 순으로 큰 값을 보였으며, 벚나무는 왕벚나무보다 27.03% 정도 큰 값을 나타냈다. 화판의 길이 및 폭 또한 집단 간 평균적으로 각각 벚나무(14.88±0.47, 11.94±1.85㎜)에서 가장 높은 값을 보였으며, 나머지 수종들 또한 유사한 경향으로 나타났다. 수종별 집단 간 암술대의 길이를 조사한 결과 평균적으로 산벚나무 13.97±3.31㎜, 왕벚나무 14.01±0.47㎜, 벚나무 13.81±1.40㎜, 잔털벚나무 15.02±2.30㎜, 올벚나무 11.24± 2.06㎜으로 수종별 뚜렷한 형태적 차이는 나타나지 않았다.

    3. 화분 형태 특성

    벚나무류의 화분의 형태학적 특성을 조사한 결과는 Table 4, Fig. 3과 같다. 극축길이(PL)의 전체 평균은 27.2±1.8㎛로 조사되 었으며, 극축의 길이가 가장 큰 수종은 산벚나무가 29.8±0.7㎛인 반면, 가장 작은 수종은 올벚나무가 25.1±2.7㎛인 것으로 조사되었 다. Choo et al.(2007)은 벚나무류 화분의 평균 극축길이를 27.1± 4.4㎛로 보고하였고, Park et al.(1984)는 벚나무류 화분의 경우, 평균 극축길이가 산벚나무의 경우 34.2±2.8㎛, 올벚나무 31.0±2.2 ㎛로 보고하였다. 이러한 차이는 벚나무류 생육환경 및 수집범위 등에서 기인된 것으로 생각된다.

    적도면 지름(ED)의 전체평균은 16.0±1.5㎛로 Choo et al.(2007) 이 보고한 적도면 지름 27.5±3.8㎛과 차이를 보였으며, 본 연구에 서 적도면 지름이 가장 큰 수종은 왕벚나무 18.5±3.8㎛로 나타났 다. 반면 가장 작은 수종은 산벚나무 14.6±2.4㎛인 것으로 나타나 적도면의 지름에서도 변이의 폭이 넓은 것으로 조사되었다.

    발아구 길이(CL)의 전체평균은 23.0±1.0㎛이었으며, 발아구의 길이가 가장 큰 수종은 산벚나무(24.6±2.4㎛)이며, 가장 작은 수종 은 올벚나무(21.7±2.4㎛)로 조사되었다. 또한 Choo et al.(2007) 은 발아구의 평균 길이가 25.6±1.2㎛인 것으로 보고하였는데, 본 연구결과와 유사하게 나타났다. 본 연구에서는 유럽 남부와 중앙아 시아가 서식지인 양벚나무(Prunus avium)의 발아구 길이가 34.3 ㎛ 였다는 연구와 비교해 볼 때 보다 전반적으로 짧은 것으로 조사 되어 수종 간 차이를 보였다(Choo et al., 2007).

    벚나무류 화분립의 외부형태적 특징을 살펴보면 올벚나무의 경 우 삼공구형인 다른 화분립의 형태에 비해 단공형으로 다른 화분립 에 비해 상대적으로 현미경으로 쉽게 식별이 가능하였다(Fig. 3). 벚나무류 화분립의 극축 길이와 적도면 지름의 비(P/E)는 산벚나 무 1.8~2.5, 왕벚나무 1.5, 잔털벚나무 1.5~2.1, 벚나무 1.3~1.8, 올 벚나무 1.4~1.8의 다양한 범위로 나타나, 적도면 입상에서는 Choo et al.(2007)의 평균 P/E지수는 1.0이하로 구형(spheroidal)만 보 고한 바와는 달리 본 연구에서는 평균 P/E지수가 2.0이상인 과장구 형(perprolate) 산벚나무(2.2±0.3)를 비롯하여 1.34~1.99인 장구형 (prolate) 왕벚나무(1.5±0.3), 1.01~1.14인 약장구형(prolate-spheroidal) 인 올벚나무(1.1±0.1), 1.15~1.33인 아장구형(subprolate)인 벚나무(1.2±0.1), 잔털벚나무(1.2±0.1) 등으로 조사되어 차이를 나 타내었다. 따라서 벚나무류의 P/E지수는 산벚나무가 다른 수종에 비해 높은 것으로 조사되었으며, 유의한 차이를 보였다.

    화분립의 극축 길이와 발아구 길이의 비, 즉 P/C 지수는 수종별 지역 간 유의한 차이를 인정할 수 있었으며, 발아구의 길이와 적도 면의 지름의 비(C/E)평균지수에서도 산벚나무가 1.8±0.3으로 가 장 높게 나타났으며, 잔털벚나무(1.5±0.3), 올벚나무(1.4±0.1), 왕 벚나무(1.3±0.2), 벚나무(1.2±0.2) 순으로 조사되었다.

    이러한 지수는 화분립의 형태적 변수들에 대한 상대적인 비로서 분류적인 지표로 사용될 수 있는 것으로 판단되며, 특히 P/E지수는 다른 많은 종의 화분들을 이용한 분류학적 연구(Kim & Park, 1996;Choi & Kim, 1991;Kim & Lee, 1989;Park & Lee, 1989;)에 사용되고 있다. 그러나 극축의 길이, 적도면의 지름 및 발아구의 길이는 수종별 차이는 다소 있었으나, 식별할 수 있는 지표로는 사용하기 어려운 것으로 판단되었다. 또한, 극축의 길이(PL)가 길 수록 P/E, C/E는 커지지만 P/C는 작아지고 적도면의 지름이 길수 록 C/E를 제외한 나머지 변수는 증가하였으며, 벚나무류 화분립의 발아구 형태(aperture type)와 표면무늬(scupture patten)는 각각 3공구형(3-colporate) 또는 단공형이면서 표면무늬가 유선상이며, 유선과 유선사이에 유공상 천공을 갖는 것으로 Choo et al.(2007) 보고와 일치됨을 확인할 수 있었다.

    4. 주성분 분석

    우리나라 8개의 집단으로부터 수집된 벚나무류 5수종을 대상으 로 화색을 제외한 11가지 꽃의 형태적 형질에 대하여 주성분 분석 을 실시하고 그 고유 값과 주성분의 기여도 및 주성분이 수종별 꽃의 11가지 형질 중 어떤 형질을 포함하고 있는 가를 추정할 수 있도록 각각의 주성분과 형태적 특성간의 고유 값을 분석하여 상관 계수로 나타낸 결과는 Table 5, 6과 같다.

    11가지 정형적 및 정량적 형질에 대하여 주성분 분석을 통하여 얻어진 각 형질에 대한 고유값을 분석한 결과, 제1주성분의 고유값 은 3.3으로 전체 분산의 30.2% 설명력이 있으며, 제1주성분에는 LPI(소화경 길이), FW(꽃 폭), PW(꽃잎 폭), LP(총화경 길이), PL(꽃잎 길이) 순으로 높은 상관관계를 가지고 그 범위는 0.857~ 0.703이었다. 제2주성분의 고유 값은 2.489로 전체 분산의 52.8% 설명력이 있으며, 제2주성분에는 FT(개화 기간)이 0.866의 높은 상 관을 보였다. 제3주성분의 고유 값은 1.360으로 전체 분산의 12.3% 설명력을 나타냈고, 11개의 꽃 형질에 대한 제3주성분까지의 누적 설명력은 65.2%를 나타내고 있다. 이와 같은 결과는 Kim(1998) 이 작살나무 주성분 분석 결과 제3주성분까지의 누적 설명력이 51.8%이였고, Shin et al.(1997)의 소사나무는 54.0%의 누적 설 명력의 결과를 봤을 때, 전체 분산에 대한 유사한 설명력을 보였으 며, 동일한 장미과에 속하는 팥배나무가 제5주성분까지의 85.8% 의 누적 설명력을 나타낸 결과(Kim et al.(2014) 보다 낮은 설명력 을 나타냈다. 누적 기여율의 비교는 조사의 대상과 요인의 수 그리 고 성질 등에 따라서 달라질 수 있으므로 직접적인 수치 비교로서 는 비교가 힘들고 간접적으로 조사요인 전체 분산의 설명력에 대해 서만 비교 할 수 있다.

    이상의 결과를 종합하여 분석한 결과 벚나무류의 형태적 특성을 구명하고 수종별 유연관계를 파악하는데 있어서는 소화경 길이, 꽃 폭, 꽃잎 폭, 총화경 길이, 꽃잎 길이 등과 같은 형태적 특성들이 중요 형질로써 높은 기여도를 나타내고 있음을 추정할 수 있다. 이는 벚나무의 특성조사요령검정지침서(TG, Test Guideline)제정 을 위한 기준과 기초자료로 활용가치가 있을 것으로 판단된다.

    5. 군집 분석

    벚나무류 8개 집단이 갖는 제3주성분 득점치를 새로운 변량으 로 이용하는 비가중 평균결합(UPCMA) 유집분석을 실시하여 계 산된 각각의 거리를 수지도(Dendrogram)로 나타낸 결과는 Fig. 4과 같다.

    군집분석결과, 벚나무류 꽃의 형태적 특성에 의해 크게 4개의 group으로 구분할 수 있었다. groupⅠ은 벚나무, 왕벚나무, 산벚나무 이며, groupⅡ는 올벚나무, groupⅢ는 잔털벚나무로 통 3개 Group 으로 구분된다. 이는 groupⅠ, groupⅡ, groupⅢ의 정량적 형질인 LPI(소화경 길이)를 비롯하여 FW(꽃 폭), PW(꽃잎 폭), LP(총화 경 길이) 그리고 PL(꽃잎 길이)의 값이 크게 나타났으며, 정성적 형질인 IS(개화형태), SS(암술대 형태)가 뚜렷하게 구분되었으며, 이중에서 groupⅠ은 다시 두 개의 group으로 나눌 수 있었다. 두 개의 sub group은 벚나무, 왕벚나무와 산벚나무로 나누어졌다. 이 러한 결과로 꽃의 형태적 특성에 따라 벚나무 수종별 구분이 가능 하다는 것을 알 수 있었다.

    따라서 최근 들어 조경수로서의 가치가 유망 시 되는 벚나무류 의 수종별 유연관계를 구체적으로 구명하고 자원의 효율적인 관리 와 이용가치의 극대화를 위해서는 지금까지 조사된 꽃의 형태적 특성들에 대한 지속적인 조사와 분석뿐만 아니라 종자와 엽의 형태 적 특성에 대한 추가적인 조사와 함께 DNA 분석을 이용한 분석기 법 등을 활용한 벚나무류의 유연관계 구명에 대한 종합적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

    Figure

    JALS-54-5-11_F1.gif

    Location map of selected populations of Prunus spp. 1. MT. Halla, 2. MT. Jwai, 3. MT. Mang, 4. MT. Jiri, 5. MT. Deokyu, 6. MT. Seodae, 7. MT. Hambae, 8. MT. Odae.

    JALS-54-5-11_F2.gif

    Measurable characteristics of flowers. A. NFPI(Number of flower per inflorescence), B. LP(Length of peduncle), C. LPI (Length of pedicel), D. DCT(Diameter at calyx tube), E. FW (Flower width), F. PL(Petal length, G. PW(Petal width).

    JALS-54-5-11_F3.gif

    Scanning electron microcopic photographs of Prunus spp. pollen morphology(×3,500). Note: A: P. sargentii, B: P. yedoensis, C: P. serrulata var. spontanea, D: P. serrulata var. pubescens, E: P. pendula.

    JALS-54-5-11_F4.gif

    Cluster dendrogram of 5 species of trees in Prunus spp. based on flower morphological characteristics.

    Table

    Site description of the study populations

    Morphological characteristics of qualitative characteristics in Prunus spp

    *IS: Inflorescence shape, PC: Petal color, FT: Flowering Time, SS: Style shape.

    Morphological characteristics of quantitative characteristics in Prunus spp

    *NFPI: Number of flower per inflorescence, LP: Length of peduncle, LPI: Length of pedicel, WFT: Width of floral tube, FW: Flower width, PL: Petal length, PW: Petal width, SL: Style length.
    All the values are means of five replicates ±SD; Values with the different letter indicate significant differences between two treatments (*<i>p</i> ≤ 0.05). ** <i>p</i> ≤ 0.01, *** <i>p</i> ≤ 0.001; and NS indicates non-significance.

    pollen morphological data and statistical results of Prunus spp

    All the values are means of five replicates ±SD; Values with the different letter indicate significant differences between two treatments (<i>p</i> ≤ 0.05). ** <i>p</i> ≤ 00.01, *** <i>p</i> ≤ 00.001; and ns indicates non-significance.
    *EV(Equatorial view), AT(Aperture type), PL(Polar axis length), ED(Equatorial-diamater), CL(Colpus length), PE(PL and ED ratio), P/C(PL and CL ratio), C/E(CL and ED ratio).

    Principal component analysis for 11 flower or phonological characteristics in Prunus spp

    Eigen vector associating to eigenvalue obtained from principal component for 11 flower morphological characteristics in Prunus spp

    *NFPI: Number of flower per inflorescence, LP: Length of peduncle, LPI: Length of pedicel, WFT: Width of floral tube, FW: Flower width, PL: Petal length, PW: Petal width, SL: Style length.

    Reference

    1. Bortiri E , Oh SH , Geo FY and Potter D. 2002. The phylogenetic utility of nucleotide sequences of sorbitol 6-phosphate dehydrogenase in Prunus. Amer. J. Bot. 89(10): 1697-1708.
    2. Bortiri E , Oh SH , Jiang JG , Baggett S , Granger A , Weeks C , Buckingham M , Potter D and Parfitt DE. 2001. Phylogeny and systematics of Prunus as determined by sequence analysis of ITS and the chloroplast trnL-trnF spacer DNA. Syst. Bot. 26: 797-807.
    3. Cho MS , Kim CS , Kim SH and Kim SC. 2016. Comparative phylogenetic relationship between wild and cultivated Prunus yedoensis Matsum. (Rosaceas) with regard to Taquet’s collection. Korean J. Plant Taxon. 6(2): 1-9.
    4. Choi MS. 2004. Taxonomic and ecological study on the genus Sorbus in Korea. Ph.D. Thesis, Kangwon University, Republic of Korea, Seoul.
    5. Choi TK and Kim KH. 1991. A study on the pollen morphology of buxaceae growing in Korea. J. Korean For. Soc. 80(2): 193-201.
    6. Choo GC , An HC and Park SB. 2007. A palynotaxonomic study of the Korean Prunus. J. Agric. Tech. Res. Inst. 20: 29-47.
    7. Erdtman G. 1960. Pollen morphology and plant taxonomy, Angiosperms. Almqvist and Wiksell, Stockholm. p.539.
    8. Erdtman G. 1971. Pollen morphology and plant taxonomy (Angiosperm). Hafner Publish Co,. pp.3-553.
    9. Go KS. 1995. Korean flora and fauna illustrated book. Academy Book. p.225.
    10. Hwang SI , Jang YS , Kim MJ , Kim SH and Park Y. 2010. Flower morphological characteristics and genetic relationships of Actinidia arguta and hybrid kiwi. Korean J. Apiculture. 25(4): 291-297.
    11. Jang CS , Choi H and Chang KS. 2004. Reconsideration of Prunus sargentii complex in Korea-with respect to P. sargentii and P. takesimensis. Korean J. Pl. Taxon. 34(3): 221-244.
    12. Jo YS , Cho HS , Nou IS and Shim KK. 2001. Morphological characteristics and classification of staminate Actinidia species. J. Kor. Soc. Hort. Sci. 42(3): 310-314.
    13. Kim CS , Lee KY , Moon MO , Hyun HJ , Ihm BS and Kim MH. 1998. Natural habitat of Prunus yedoensis matsumura and its morphological variation. Korean J. Plant Taxon. 28(2): 117-137.
    14. Kim H. 1998. Morphological variation of the Callicarpa japonica complex in Eastern Asia. J. Plant Biol. 41(4): 283-292.
    15. Kim HI , Park SB , Lee UJ , Song JH , Hwang J , Park JG , An JB , Kim BG and Choo GC. 2019. The vegetation analysis of Namgang Riverside, Jinju City. J. of Agriculture & Life Science 53: 39-64.
    16. Kim KH and Park JM. 1996. A study on the pollen morphology of the Genus Acer L. in Korean J. Korean For. Soc. 85(3): 472-486.
    17. Kim MH , Kim CS , Lee GY , Mun MO , Hyun HJ and Im BS. 1998. Natural habitat of Prunus yedoensis Matsum and its morphological variations. Korean J. Pl. Taxon. 28(2): 117-137.
    18. Kim MS , Kim SH , Han JG , Kwon HY , Song JH and Kim HS. 2014. Multivariate analysis on fruit morphological characteristics and estimation on selection effect of selected individuals of Sorbus alnifolia(Sieb. et Zucc.)K. Koch. J. Korean For. Soc 103(2): 196-202.
    19. Kim MY and Lee ST. 1989. Taxonomical study of the Korean Ulmaceae. Kor. J. Plant Tax. 19: 31-78.
    20. Kim MY , Yu JH , Jeon HG and Kim JK. 2019. A study on the growth variation of the Pinus densiflora and Prunus serrulata by the depth of the soil covering. J. of Agriculture & Life Science 53: 23-30.
    21. Kim TU. 1994. Woody plants of Korea in color. Kyohaksa, Korea. p.354.
    22. Kim TW and Lee YM. 1993. Taxonomic studies on the genus Spiraea in Korea based on flavonoid characteristics. Kor. J. Plant Tax. 13: 17-36.
    23. Kim, SH , Jang YS , Chung HG , Choi MS and Kim SC. 2003. Selection of superior trees for larger fruit and high productivity in Sorbus commixta Hedl. Korean J. Plant Res. 6(2): 120-128.
    24. Lee ST. 1978. Systematic signification of the pollen morphology. Korean J. Pl. Taxon 8: 59-68.
    25. Lee TB and Wen J. 2001. A phylogenetic analysis of Prunus and the Amygdaloidae(Rosacee) using ITS seqeuces of nuclear ribosomal DNA. Amer. J. Ot. 88: 150-160.
    26. Oh MY , Jeong YH , Go MH , Oh YS , Kim KO , Jeong YC and Kim MH. 1997. Phylogenetic relationship among selected taxa of Prunus in Mt. Halla and cultivated Prunus yedoensis by the RAPD analysis. Korean J. Pl. Taxon. 27(4): 415-428.
    27. Park SH , Kim MH , Kim KS and Lee ST. 1984. A palynological study of some Prunus species in Mt. Halla. Korean J. PI, Taxon. 14(3): 153-159.
    28. Park WC and Lee ST. 1989. A palynotaxonomic study of the Korean Araliaceae. Korean J. Pl. Taxon. 19(2): 103-121.
    29. Radford AE , Dickinson WC , Massey JR and Bell CR. 1974. Vascular plant systematics. Harper & Row, pp.1-891.
    30. Roland J and Wain HK. 1984. The nomenclature of cultivated Japanese flowering cherris(Prunus). The Satozakura group.
    31. Shaw J and Small RL. 2004. Addressing the hardest puzzle in American pomology: Phylogeny of Prunus sect. Prunocerasus based on seven noncoding chloroplast DNA regions. Amer. J. Bot. 91(6): 985-996.
    32. Shin CH , Byun KW , Yoo SG , Son SK , Jang KH , Kim KC and Lee JJ. 1997. Research on new variety cultivating of Carpinus coreana Nakai. Report on Tree Breeding Study 33: 32-46.
    33. Wilson EH. 1916. The cherries of Japan. Cambridge University Press.
    34. Yun JS , Son SY , Kim IH , Hong EY , Yun T , Lee CH , Jong SK and Park SI. 2002. Academy book. Korean J. Medicinal Crop Sci. 10(5): 333-339.
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