<제13주>

제4절 도입 육종

1. 임목 지역변이

* 지리적 변이량에 영향을 주는 요인

① 분포범위-> 유럽적송(Pinus sylvestris)분포범위가 넓어 Pinus radiata나 Larix leptolepis 보다 훨씬 많은 유전적변이가 다양성을 가지고 있다.

* 분포지역이 넓은 수종은 ⓐ 남방산이 북방산보다 생장이빠르고 ⓑ 봄철의 만상과 가을철의 조상의 피해가 적으며, ⓒ 한해를 입기 쉽고, ⓓ 가을철의 단풍잎이 적다.

* 습윤지역의 집단은 건조지역의 집단보다 ⓐ 생장이 빠르고 ⓑ 결실량이 적으며, ⓒ 근계가 얕다.

② 상대적 변이량: 격리된 집단간에 상대적 변이량

③ 지역성 변이량: 격리, 집단의 크기, 도태압에 따라 크게 다르다.

④ 연속변이와 불연속변이: cline 형(연속변이)와 불연속변이(생태형, 지방품종의 한계)

⑤ 향토산은 일반적으로 우수하지만 때로는 다른 산지보다 멀어지는 경우도 있다.

2. 산지구분의 표준

① 위도와 경도에 의한 것: 구주적송은 위도 4도, 경도 10도까지는 큰 차이가 나타나지 않음.

② 해발고에 의한 것: 구주적송은 해발고 +-200m가 한계

③ 년평균온도: 년평균온도에 주의 할 것.

④ 임목생육기간의 온도: 6-9월의 평균기온의 차 5-6도씨에서 병균에 대한 저항력에 차이가 나타남.

⑤ 생육기간의 길이와 강상기간

⑥ 년강수량: 600mm를 한계

3. 실천적 종자도입방법

① 대상수종의 자연분포지에서의 성장과 그 특성을 조사

② 원산지와 도입지의 기후유사조사

③ 도입지의 식물상이 단조로운 곳에 도입수의 적응력이 높다.

④ 적응능력조사

⑤ 단일속의 단일종은 도입가치가 높다.

⑥ 교배모수 또는 화분수로서의 도입가치를 조사

4. 도입종의 2차적 이용가능성

* 유망도입수종의 교잡에 의해 신품종 육성에 활용토록 한다.

(유럽의 잡종낙엽송, 호주의 Pinus attenuradiata 등)

* 우리나라의 리기테다 소나무 F₁집단에서 자연잡종으로 F₂ 및 여교잡 종자가 생산되고 있다.

* 도입수종으로의 자체 우수성은 떨어지지만 교잡에 의한 형질 보완뿐만 아니라 잡종강세를 초래하여 이용가치가 매우 높다. (북유럽의 독일가문비, 호주의 카리비아소나무 등)

5. 도입육종의 현황

* 우리나라에 도입수종 성공사례

1924년 임업시험장의 시식지 설치사업 제1기 계획을 수림하도 12년간 국내외 각 수종을 전국 각지에 조림하였으나 한국전쟁으로 소실

* 리기다소나무 1912년부터 도입되어 사방수로 이용

* 일본잎갈나무는 일본인들이 주로 도입 성공

* Populus 228종, 기타활엽수 56종, 침엽수 66종 등 총 350종에 대해 적응력검정을 한 결과 이태리포플러 I-214, I-476, 좀잎산오리나무, 테에다소나무(남부지역)등이 적응성이 큰 것으로 판명 일반에게 보급

* 구주적송 50개 산지시험, 테에다소나무 12개산지시험, 스트로브잣나무 7개산지, 리기다소나무 49개산지등 침엽수류 40종과 활엽수류 28종과 유카리 13종의 시험조림.

6. 도입육종의 기대되는 효과

* 국내수종이 가지고 있지 않는 형질을 도입수종이 가지고 있는 절대적인 가치

* 잣나무 털록병균에 저항성을 가진 도입수종을 도입하여 신품종육성모수로 사용

* 포플러의 녹병(Melampsora) 또는 Marssonia(참나무 점무늬병) 낙엽병 등에 저항성 품종의 도입

7. 도입수종의 조기검정

<천연수종은 적응력이 높다고 하지만 어느 경우에는 도입수종이 천연수종보다 더 월등한 경우가 있는데 그 이유는>

① 천연림이라도 반드시 경제림이 되는 것은 아니다.

② 천연수종이 멸종위기 놓여있는 경우도 있다.

③ 진화의 한계가 고정되어 있어 수병등에 대한 저항성이 한계에 달해 있는 경우가 있다.

④ 국부적으로 격리된 지역(섬나라 등)에는 유망소종이 침투할 기회가 없었다.

<조기검정 early test>

① 자연분포지에 얼마나 잘 자라고있는가 알아본 후 과연 도입할 가치가 있는지를 결정

② 원산지와 도입지간의 기후의 유사성검정

③ 도입하고자 하는 지역에 결핍된 수종이 무엇인지를 검토

④ 문헌에 의한 과거 성공적으로 다른 지역으로 도입 되었는지를 확인

⑤ 단형속(monotypic genera)의 수종은 병충해에 강한 경우가 많아 도입가능성이 높다.

⑥ 환경이 서로 다른 지역의 종자군을 도입

(1) 조기검정의 방법

① 효소분석법: 종자나 유묘의 효소분성하여 생장의 가능성을 측정

* catalase 는 기질을 산화시켜 호흡작용을 왕성하게 함으로써 타소동화작용으로 생성된 탄수화물의 일부를 태워버리고 결과적으로 영양생장으로 이용 될 수 있는 에너지원을 감소시키게되므로써 catalase의 활동이 적을 수록 영야생장이 왕성해진다.

② 탄소동화작용측정법: 어린나무의 탄소동화작용을 측정하여 차후 생장의 속도를 예측

③ 생장분석법

* 나무의 건중량과 엽면적을 측정하여 상대생장율(relative growth rate), 순동화율(net assimilation rate), 엽면적지수(leaf area index)를 계산하여 생장율을 추정

④ 유묘와 성목 상관

* 수간생장은 대체로 5-10년 사이의 생장결과로 성목의 생장을 검정

⑤ 생육기간측정법: 생장이 빠른 개체일수록 생육기간 중 형성된 잎의 수가 많다.

⑥ 속성유묘법: 일장에의해 생장이 중지되는 독일가문비같은 수종은 일장을 늘려주고 온도를 높여 속성육묘하므로써 세대촉진이 가능하여 조기검정의 시간을 단축 할 수가 있다.

⑦ 조직배양법: 조직배양법에의한 대량증식. 조직배양기법을 이용하여 내염성, 내병성 검정이 가능하다.

(2) 기타

위에서 언급한 방법이외에도

* 도입수종의 균근(mycorrhiza)성공적으로 형성되는 것을 확인하는 방법

제5절 저항성 육종

1. 내병성 품종(잣나무털녹병내성개체육성)

* 스트로브스 잣나무에서는 약제 산포의 효과가 없고 중간기주인 Ribes(까지밥나무)를 제거하며 항구적인 방법으로 내병성잣나무육성에 착수(미국)

(1) 내병성개체의 선발과 채종원조성에 의한 방법

① 피해격심지에서 내병성개체 선발 클로운보존원조성

② 선발목간의 인공교배를 통한 F1차대에 대한 인공접종에의한 내병성검정

③ 인공접종은 2회 이상 반복실시, F1에서 내병성개체선발

④ F1으로 일차채종원조성후 F2종자를 생산

⑤ F2에서 병균인공접종으로 F2 내병성개체선발

⑥ F2 선발개체로 제2차 채종원조성

* Pinus monticola에서 1차 선발 18.9%, F1 세대에서 32.7%, F2세대에서는 65.8%로 급속도로 증가

(2) 내병성 선발개체에 의한 합성클로운의 육성법

* 8년생 내외의 피해격심지에서 내병성 개체를 선발하고 그 중 생장과 수형이 우량한 개체들을 삽목에 의해 증식시켜 합성 클로운(클로운복합체; synthetic clone 또는 clone complex)을 조성하는 방법

(3) 기 선발된 수형목을 이용하여 합성클운을 만드는 방법

* 유령림에서 선발은 단점을 가지고 있기 때문에 생장과 수형이 우수하면서도 내병성인 클로운을 육성하기 위해서는 기 선발된 수형목을 이용하여 합성클로운을 만든다.

2. 내충성 육종

* 우리나라에 극심한 피해를 주는 산림곤충-> 솔나방, 솔잎혹파리, 집시나방, 텐트나방 등

* 유전자형에 의하여 그 피해도가 좌우되는 곤충은 솔잎혹파리와 밤나무순혹벌

* 밤나무순혹벌은 내충성 품종이 이미 육성되어 있어 솔잎혹파리 내충성 품종육성이 문제

(1) 선발에 의한 육종

① 케이지접종시험

* 케이지속에 검정차대묘목을 무작위 난괴법으로 식재하고 에 넣고 그 안에 솔잎혹파리의 성충이나 유충을 넣어 검정

② 격심지 식재시험

* 피해 격심지에 무작위 난괴법으로 검정차대묘목을 반복 식재2~3년간 피해 조사

(2) 내충성개체의 삽목에 의한 합성클로운의 육성법

* 삽목이 곤란한 수종은 차대검정용 유령목을 재료로 하여 클로운을 조성

* 피해격심지에서 내충성개체를 선발->선발개체간의 풍매 또는 완전대조교배하여 얻은 차대에 대해 케이지시험에 의한 접종시험실시->내충성개체로 인정된 차대 선발->유령목을 삽수와 단지처리로 삽목-> 합성클로운조성

(3) 수형목 차대에 의한 합성클로운의 조성

* 내충성개체는 생장력과 수형에 대한 선발이 되어있지 않는 것이 결점

* 기 선발된 수형목의 채종원 종자 차대에 대한 인공접종시험을 실시 내충성 개체 선발

3. 기상적 저항성품종의 육성

* 내한성, 내건성, 내염성이 비중이 크다.

* 우리나라 위도상 33~43도로 비교적 작지만 바다와 고산지대가 많아 지역각 온도차이가 크다.

* 내한성->1차내한성(초상)은 광주기효과(단일처리), 2차내한성(한겨울의 최저온도)는 저온효과에 의해 결정되므로 전체내한성도는 별개의 두가지의 복합효과로 얻어진다.

* 내건성->외부의 수분부족이 있을 때 기공의 폐쇄속도, 뿌리의 양과 기공의 구조, 잎 표피세포의 납질의 발달, 뿌리의 수분투과성의 변화 등에 따라 결정

(1) 내한성품종육성

* 내한성 실험이 효과적으로 이루어지지 않고 있는 원인

① 자연적 혹한이 10-20년의 주기적으로 발생하고

② 인공적인 저온처리 방법이 어려우며

③ 내한성의 유전방식이 잘 알려져 있지 않기 때문이다.

* 내한성 육종에서 반듯이 알아야 할 사항

① 식물의 내한성과 탈휴면은 시간에 따라 계절에 따라 매년 변화한다.

② 부위별로 내한성을 측정해야 한다.

③ 내한성은 양적형질이며 육종에 유리하게 이용해야 한다.

(Lapius가 유묘가지와 노화가지의 내한성의 상관관계 +0.927로 조기선발가능성이 높다.)

(Betula alleghaniensis 나 Salix spp. 의 경우처럼 내한성유전자의  변이폭이 좁은 수종에서는 육종효과를 기대하기 어렵다.)

(현.안은 xPinus rigitaeda의 내한력을 P. rigida에서 구한 것, Rudolph와 Nienstaedt는  Pinus contorta x P. banksiana의 내한력을 P. contorta에서 구한 것)

(2) 내건성품종의 육성

* 식물의 내건 탈수정도(탈수상태에서 원형질이 견디는 힘)와 건조회피능력의 곱= 내건성

* 수목의 내건성이 외부 환경에 따라 다르게 나타나서 측정하기 어렵다.(지역에 따라 내건성을 나타내는 정도가 다르다.)

* 식물의 탈수정도의 측정->식물잎의 함수율측정

* 삼나무의 경우 햇볕에 1시간 동안 노출시킨 후 식재 했을 때 묘목의 활착율로 내건성을 측정.

(3) 내염성품종의 육종

* 내염성의 정의

① 고농도의 염분 농도에서 생존할 수 있는 능력

② 고농도의 염분 농도에서 생장할 수 있는 능력

③ 농업적 견지에서 고려한 조건하에서 생장 및 수확을 할 수 있는 능력

* 난대성수목 중 내염성이 강한 것-> Tamarix spp.

* 열대성수목 중 내염성이 강한 것-> mangroves(Avicennia spp. Rhizophora spp. Laguncularia spp.

* 우리나라-> 해송, 팽나무

* 대부분의 내염성 수종은 내한성이 약한 것이며 내염성 수종도 세포 속에 염분이 축적이 되면 내한성이 약해진다.

제6절 유실수 육종

1. 내한성품종의 육종

* 유실수는 온난한 지방에서 유래된 것이 많기 때문에 내한성이 중요하다.

* 화아(花芽)는 동해(凍害) 중에서도 특히 만상(晩霜)에 약하다.

* 내상성(耐霜性)-> 탈휴면의 시기와 관련

* 수목에는 내한성이 높아지면 생장율이 떨어지는 경향이 있다.

(유실수에서는 수목의 생육생장보다는 과일 생장에 목적이 있기 때문에 내한성육종이 쉬운편이다.)

* 접목의 경우 대목의 내한성이 문제가 된다.

*우리나라 유실수종->조방적 관리체제하에 있는 것(Castanea spp(밤나무)., Juglans spp.(호두나무) Ziziphus spp.(대추나무) Diospyros,(감나무) Aleurites spp.(유동), Corylus spp.(개암나무), Rubus spp.(나무딸기), Carya spp.(피칸), Prunus spp.(매화나무)

* 집약적인 관리체제->과수(사과, 배 등)

* 밤나무->재래종품종은 내한성이 강하지만 혹벌 및 동고병에 피해를 받아 외래 내충성품종이 도입되면서 내한성이 문제가 됨.

* 일본에서 도입된 내충성 품종중 단택, 옥광, 봉의 축파, 다압, 안근 등은 초상에 내한성이 높고, 은기, 유마, 동률, 상림, 금률 등은 내한성이 약하다.

* 밤나무는 수분수가 필요하므로 수분수에 대한 내한성도 검정해야 한다

* 단택을 심는 경우 수분수로는 적중, 은기, 대화, 윤취, 축파 등(축파가 초상에 비교적 강하다)

* 우리나라 호두나무-> 페르시안호두나무의 변종으로 Juglans regia var. orientalis K. 또는 J. sinensis DODE-> 외국 도입품종보다 내한성이 강하다.

* 호두나무의 접목 대목으로는 가래나가 사용되어 내한성이 높다.

* 흑호두나무(J. nigra)가 내한성이 강하고(종자산지에 따라 차이가 심하다) J. hindsii는 내한성과 내건성이 약하다.

* 미국에서 도입된 Carya illinoensis(페칸)은 내한성이 강하다.

* 감나무->단감은 고염나무를 대목으로 사용 내한성을 높인다.

* 일본유동(Aleurites cordata)는 중국유동(A. fordii)보다 과실의 수확량은 적지만 내한성이 강하다.

2. 내충성 품종의 육종

(1) 밤나무 혹벌(Dryocosmus kuriphilus)

* 1958년 충북 제천에서 처음 발견

* 저항성 개체 선발하여 보급

* 일본의 경우 내충성품종으로 선발육종

(2) 밤나무 동고병(Endathia parasitica)

* 미국의 Castanea dentata 가 동고병으로 전멸

* C. mollissima와 잡종이 내병성을 나타냈다.

* (C. mollissima x C. dentata) x C. dentata 중에서 동고병에 강한 개체 선발(Diller 등)

* C. mollissima x (C. crenata x C.dentata).[(C.crenata x C.dentata) x C.crenata], ♀x[(C.crenata x C. dentata) x C.crenata]♂가 동고병에 저항성가진 잡종으로 육종(Graves)

* 우리나에서는 연구가 많지 않지만 앞으로 저항성 품종의 도입은 물론 저항성후보목의 선발, 클로운증식, 교잡 및 검정 등 일련의 시험 연구가 시급히 요망됨.