온대 낙엽성 참나무류와 난대 상록성 가시나무류간 속내 종간 인공교배

전고은1*, 김예지1, 강규석1

(1서울대학교 농림생물자원학부)

Interspecific Controlled Pollination

between Evergreen and Deciduous Oaks across Different Climate Zones

Koeun Jeon1*, Ye-Ji Kim1, Kyu-Suk Kang1

(1Department of Agriculture, Forestry and Bioresources, Seoul National University)

요약: 난대 상록성 가시나무류 중 종가시나무와 붉가시나무는 높은 탄소 흡수 능력으로 인해 국내 중요한 탄소 흡수원으로 인식되고 있다. 그러나 종가시나무의 내동성 지역은 8-9, 붉가시나무는 9-11로 한정되어 식재 지역 확대에 한계가 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 연구는 인공교배를 통한 교잡 육종을 시도하였다. 참나무 속은 자연 교잡이 자주 발생하는 것으로 알려져 있으며, 종간 생식적 연결성을 탐구하는 데 적합한 대상이다. 본 연구는 Quercus 아속의 신갈나무, 졸참나무, 상수리나무와 Cyclobalanopsis 아속의 종가시나무, 붉가시나무 사이에서 다양한 기후대와 아속에 걸친 인공교배를 진행하여, 난대 상록성 가시나무류의 내동성을 향상시키고, 참나무속의 진화적 적응 전략으로서 생식적 연결성을 탐구하고자 하였다. 수원 시험림에서 온대 낙엽성 참나무류의 화분을 채취하여 제주도 서귀포시의 가시나무류 육종 실생 채종원에서 암꽃과 인공교배를 진행하였다. 교배는 종가시나무와 신갈나무, 종가시나무와 졸참나무, 붉가시나무와 상수리나무 간에 이루어졌다. 개화 시기는 온대 낙엽성 참나무류가 난대 상록성 가시나무류보다 빨랐다. 이 연구는 국내에서 다양한 기후대의 참나무류를 인공적으로 교배한 최초의 사례로, 교잡 1세대가 생성되었음을 확인하였다. 향후 이 교잡 세대의 활력과 유전적 특성을 추가로 분석할 필요가 있다. 본 연구 방법론은 기후 위기 상황에서 참나무의 환경 적응력을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract: Evergreen oaks, particularly Quercus glauca and Q. acuta are recognized as significant carbon sinks in southern Korea owing to their high carbon absorption capacities. However, the limited hardiness zones of Q. glauca (8-9) and Q. acuta (9-11) pose challenges for their geographic expansion. This study utilized hybrid breeding through controlled pollination to address these limitations. The genus Quercus, known for its high frequency of natural hybridization, offers an optimal model for exploring interspecific breeding strategies. The research involved artificial pollination between different subgenera - Quercusfor Q. mongolica, Q. serrata, and Q. acutissimaand Cyclobalanopsis for Q. glauca and Q. acuta - across varied climate zones. This was aimed at enhancing the freeze tolerance of evergreen oaks and exploring reproductive connectivity as an adaptive evolutionary strategy. The controlled pollination process involved crossing pollen form deciduous oaks at the Suwon Experimental Forest with the female flowers of evergreen oaks at Seogwipo-si, Jeji-Island breeding seedling seed orchard. This facilitated crosses such as Q. glauca × Q. mongolica, Q. glauca × Q. serrataand Q. acuta × Q. acutissima. Observations showed significant variations in flowering times, with Q. mongolica, Q. acutissima, and Q. serrata blooming earlier than Q. glauca and Q. acuta. This study is pioneering in its investigation artificial hybrids across different climatic zones within the Quercus genus. Preliminary results indicate the successful production of F1 hybrids, though further analysis is necessary to confirm their viability and genetic information. This methodology hold promise for enhancing oak adaptation to local environments amid the climate crisis.

Keywords: controlled pollination; interspecific hybridization; Quercus species; tree improvement

사사: 본 연구는 정인욱학술장학재단 산림 Pioneer 육성 장학사업 지원에 의해 이루어진 것임.