저온 스트레스 처리 기반 생리지표 통합 분석에 의한 난지형 잔디 ‘제니스’ 내한성 우수 개체 선발

정제나1*, 김도현1, 박관빈1, 차승아1, 이지현1, 김선아1, 정서미1, 최명석1,2

(1경상국립대학교 산림자원학과, 2경상국립대학교 농업생명과학연구원)

Selection of Cold-Tolerant Individuals of Warm-Season Turfgrass ‘Zenith’ Using Integrated Physiological Indicators under Cold Stress

Jenna Jung1*, Do Hyun Kim1, Kwan Been Park1, Seung A Cha1, Ji Hyeon Lee1, Seon A Kim1, Seo Mi Jeong, Myung Suk Choi1,2

(1Department of Forest Resources, Gyeongsang National University,

2Institute of Agriculture of Life Science, Gyeongsang National University)

요약: 난지형 잔디는 온난한 기후에서 우수한 생육 특성을 보이나, 동절기 저온 스트레스에 취약하여 한랭 지역 적용과 월동 안정성 확보에 한계가 있는 수종이다. 본 연구는 난지형 잔디 Zoysia spp. 품종 제니스(Zenith)의 내한성 우수 개체를 선발하기 위하여 저온 처리에 따른 생리적 손상, 세포 사멸 정도 및 회복 특성을 종합적으로 평가하였다. 먼저 4℃에서 24시간 예비 저온 처리 후 전해질 용출도(electrolyte leakage, EC)를 이용하여 100개체 중 상위 10%에 해당하는 10개체를 선발하였으며, 하위 2% 개체를 대조구로 설정하였다. 선발된 개체는 0℃, −5℃, −10℃에서 각각 24시간 저온 처리한 후 EC 측정을 통해 예측 치사 온도(LT₅₀)를 산출하였다. 또한 Evans blue 염색을 통해 세포막 손상 및 세포 사멸 정도를 정량화하고, EC 기반 LT₅₀와의 일치성을 분석하였다. 저온 스트레스 이후 회복 특성은 −10℃에서 24시간 처리 후 25℃에서 1일, 3일, 7일 회복 기간을 설정하여 DAB 염색을 통해 활성산소종(ROS) 잔존율 변화를 분석하였다. 그 결과 EC와 Evans blue index로 산출한 LT₅₀는 매우 높은 선형 상관(r = 0.996)과 일치도(CCC = 0.909)를 보여 두 지표의 신뢰성을 확인하였다. 선발 개체 중 5, 11, 18, 23번 개체는 평균 LT₅₀ 값이 −9℃ 이하로 나타나 대조구 대비 우수한 내한성을 보였다. 또한 11, 21, 23, 29, 30, 40번 개체에서는 회복 3~7일 사이 DAB 염색 강도가 현저히 감소하여 저온 스트레스 후 ROS 제거 능력이 뛰어난 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 전해질 용출도, Evans blue 염색 및 DAB 염색을 통합한 평가가 잔디 내한성 선발에 효과적인 지표임을 제시하며, 5, 11, 18, 21, 23, 29, 30, 40번 개체는 내한성과 회복력이 모두 우수한 그룹으로 향후 내한성 육종 및 현장 검증 연구의 유망한 소재로 활용될 수 있음을 시사한다.

Abstract: Warm-season turfgrasses show excellent growth under warm climates but are vulnerable to winter low-temperature stress, limiting their adaptation and overwintering stability in cold regions. This study aimed to identify cold-tolerant individuals of Zoysia spp. cultivar ‘Zenith’ by evaluating physiological damage, cell death, and recovery responses under low-temperature stress. After a preliminary cold treatment at 4 °C for 24 h, the top 10% of 100 individuals were selected based on electrolyte leakage (EC), while the bottom 2% were used as controls. Selected plants were exposed to 0, −5, and −10 °C for 24 h, and the lethal temperature (LT₅₀) was estimated using EC measurements. Cell membrane damage and cell death were further quantified using Evans blue staining, and recovery ability was assessed by monitoring reactive oxygen species (ROS) levels via DAB staining after recovery at 25 °C for 1, 3, and 7 days following −10 °C treatment. LT₅₀ values derived from EC and Evans blue showed a strong correlation (r = 0.996) and high concordance (CCC = 0.909), confirming the reliability of both indicators. Individuals No. 5, 11, 18, and 23 exhibited superior cold tolerance with LT₅₀ values below −9 °C, while individuals No. 11, 21, 23, 29, 30, and 40 showed rapid ROS reduction during recovery, indicating strong resilience. These results suggest that integrated assessment using EC, Evans blue, and DAB staining is effective for selecting cold-tolerant turfgrass genotypes, and several individuals identified in this study are promising candidates for breeding and field evaluation.

Acknowledgements: This study was supported by the R&D Program for Forest Science Technology (Project No. RS-2023-KF00251061382116530003) of the Korea Forest Service and by the Forest Biomaterials Research Center.