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조이시아그래스(한국잔디)는 국내 자생종으로 전국적으로 남.서해안가와 내륙에 다양한 분포를 보여, 들잔디(Zoysia japonica Steud.), 갯잔디(Z. sinica Hance.), 왕잔디(Z. macrostachya Franch. and Sav.), 금잔디(Z. matrella [L.] Merr.)가 자생하는 것으로 보고되고 있다(Bae et al., 2010; Choi et al., 1997). 세계적으로는 일본, 중국 및 동남아시아 환태평양을 끼고 분포하고 있으며, Zoysia속내 11개 종이 있는 것으로 보고되고 있다(Engelke and Anderson, 2003; Fukuoka, 1997; Schwartz et al., 2010). 또한 종간에 교잡 친화력이 있는 조이시아그래스는 개화 시기가 중첩되 자연교잡에 의해 후대가 형성될 수 있으며, 후대들은 형태적으로 연속적인 변이가 나타나고 있다(Choi et al., 2008; Forbes, 1952; Hong and Yeam, 1985).
교잡종 및 변종들은 생육속도가 빠르고 내환경성을 보이며, 잡종강세가 발현되고 있어 국내 잔디 재배 농가에서는 자연선발을 통해 잔디를 재배하여왔다. 그러나 최근에는 다양한 품종의 요구도에 맞추어 인공교배 및 선발을 통해 품질이 우수한 품종이 개발되고 있다(Choi and Yang, 2004; Choi et al., 2018; Lee et al., 1997). 조이시아그래스는 내건성, 내염성이 강한 특성을 보이고 있다(Beard, 1973). 또한 난지형 잔디 중에서 내한성이 높아 미국의 전이 지역에서 널리 사용되고 있는 잔디이기도 한다(Patton and Reicher, 2007). 미국내 잔디의 품종평가를 수행하는 NTEP에서는 2019년 보고서에서 39개 육종계통이 평가되고 있어 조이시아그래스 신품종 개발이 활발 한 것을 볼 수 있다(NTEP, 2010).
조이시아그래스는 주로 포복경이나 지하경으로 생장을 하기 때문에 뗏장, 스프리그, 플러그 등을 활용하여 번식을 한다. 그러나 종자의 발아력이 낮기 때문에 종자를 활용한 번식은 제한적이었다. 조이시아그래스의 종피처리 기술이 개발되면서, 종자를 활용한 잔디밭 조성이 가능해진 이후로는 골프장 등에서 파종을 통한 잔디밭 조성이 가능해졌다. 미국에서 개발된 조이시아그래스 종자형 품종인 ‘Zenith’는 국내에 6월 1일-15일 사이가 파종 적기이며, 적정 파종량 4.9-9.8 g m-2를 파종하면 당년에 조성이 되는 것으로 보고되고 있다(Patton, 2003). 들잔디(Z. japonica)의 경우는 6 g m-2가 적정 파종량으로 보고되고 있다(Kim, 2003)
국내에서도 근연종간 인공교잡 육종이나 선발 육종을 통해 영양계 신품종들이 개발되었다(Bae et al., 2013a; Choi and Yang, 2004; Lee et al., 1997). 국내에서 상업화되어 사용되고 있는 조이시아그래스 ‘세녹’, ‘밀록’, ‘세밀’, ‘그린에버’ 등의 품종은 모두 영양계형 품종이다(Choi, 2017; Tae et al., 2014). 국내외 조이시아그래스 품종 개발은 형태적 특성 파악(Bae et al., 2013b) 및 유전자원으로서의 가능성 확인(Choi, 2017; Engelke et al., 1983)과 육종기술 개발에 필요한 기초 연구(Chung et al., 2013; Engelke and Murray, 1989) 등을 통해 영양계 품종들은 개발되고 있으나 종자형 품종 개발은 제니스를 제외하고는 제한적이다. 최근에는 국내에서도 종자형 신품종 개발을 위한 수집 계통들에 대한 수확량과 발아력에 대한 연구가 시작되고 있다(Bae et al., 2016; Han et al., 2014). 종자형 조이시아그래스 신품종이 개발되면, 사용량은 급속하게 증가 할 것으로 판단된다.
본 연구는 종자형 조이시아그래스 신품종 육성을 목표로 국내에서 이용되고 있는 기본종, 품종, 자생지에서 수집된 계통들에 대한 종자 수확량과 발아력을 조사하여 종자형 품종 육성에 필요한 기초 자료를 제공하고자 수행되었다.
재료 및 방법
꽃대 특성 및 종자 수확량
공시 재료는 한국잔디(Zoysiagrass) 기본 종 2개(들잔디, 금잔디) 및 품종 8종(‘안양중지’, ‘세녹’, ‘밀록’, ‘세밀’, ‘Zenith’, ‘건희’, ‘장성샛별’, ‘장성초록’)과 수집계통 8종을 포함해서 총 18종이다. 상기 재료는 2010년 스프리그 식재로 조성된 후 관행적 관리 수준으로 유지되면서 충분하게 영양생장이 이루어졌다. 시험구 크기는 1.5 m×1.5 m이며, 난괴법 3반복으로 배치되었다. 꽃대의 특성 조사는 2017년 6월 20일, 2018년 6월 24일 수행되었다. 수확량 조사는 2017년 6월 20일, 2018년 6월 26일, 2020년 6월 21일 각각 수행되었다. 한국잔디의 적정 수확시기는 6월 중순부터 7월 초순으로 보고되고 있어(Kim, 2003) 상기 시기에 조사가 이루어졌다. 조사 항목은 꽃대길이, 화수길이, 화수 당 종자 수, 종자 수확량을 조사하였다. 꽃대길이와 화수길이는 포장에서 채취한 후 표준자로 10 개체씩 조사하였다. 화수 당 종자 수는 꽃대에 달린 종자를 손으로 수확 후 종자 개수를 10 개씩 조사하였다. 종자 수확량은 10 cm×10 cm 의 사각 틀 안에서 수확된 종자의 무게를 저울에서 실측한 후 m2 단위로 환산하였다.
발아력 및 회수율
발아력은 2018년과 2020년 6월 21일-7월 20일 사이에 포장에서 채종한 후 실온에서 2개월간 후숙 시킨 후 조사되었다(Kim, 2003). 화학적 종피 처리는 Yeam et al. (1981)의 방법에 따라 25% KOH 용액 20 mL와 종자 1-2 g을 50 mL 비이커에 넣고 마그네틱 스터러(MS-MP4, DAIHAN SCI. Co., Ltd., Daegu, Korea)를 사용하여 30분간 용액과 종자가 잘 혼합되도록 하였다. 처리된 종자는 세척 후 발아력 조사에 사용하였다. 2018년 종피 처리시는 종자를 그물망에 넣고 세척하여 미숙종자 및 쭉정이 종자의 선별은 이루어 지지 않았다. 2020년 종피 처리시는 그물망을 사용하지 않고 흐르는 물에 12시간 세척 후 사용하였기 때문에 미숙 종자 및 쭉정이 등 가벼운 종자는 물에 씻겨나갔다. 2020년에는 물에 씻겨나간 량을 조사하기 위해 회수율을 조사하였다. 회수율은 종피 처리 전과 후의 무게 변화를 측정 후 계산하였다.
종피 처리된 종자는 실온에서 1주일간 건조시킨 후 직경 60 mm 페트리디쉬(SPL 10060)에 직경 55 mm 필터페이퍼(HYUNDAI Micro, Co., Ltd., Seoul, Korea)를 1장씩 깔고 100립씩 3반복으로 치상 하였다. 발아력은 35°C 항온, 명 조건의 발아상(HK-SG-027, Korea Scientific Co., Siheung, Korea)에서 2주간 조사되었다.
무처리 종자의 발아력은 수확 후 실온에서 2개월간 후숙 된 종자를 직경 60 mm 페트리디쉬(SPL 10060)에 직경 55 mm 필터페이퍼(HYUNDAI Micro, Co., Ltd., Seoul, Korea)를 1장씩 깔고 종자를 100립씩 3반복으로 치상 후 3주간 조사되었다. 그러므로 미성숙 종자 및 쭉정이가 포함된 상태로 무처리 종자 발아력이 조사되었다.
통계분석은 SAS (statistical analysis system, SAS institute, Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하여 던컨의 다중검정 분석을 수행하여 처리 간에 통계적인 유의성을 검정하였다.
결과 및 고찰
종자 특성 및 수확량 조사
꽃대 길이는 미국에서 개발된 종자형 품종인 ‘Zenith’가 2017년 조사시 12.5 cm를 보였고, 2018년 조사시 9.7 cm를 보여 아주 길지도 짧지도 않았다(Table 1). ‘Zenith’와 유사한 꽃대 길이를 보인 초종은 들잔디로 2017년과 2018년 조사시 각각 14.1, 10.3 cm로 조사되었다. 수집계통 중에서는 CY1007이 각각 11.7, 9.7 cm를 보였고, 영양계 품종인 ‘장성초록’이 각각 12.6, 9.9 cm로 다수확 특성을 보이는 ‘Zenith’와 유사한 것으로 조사되었다.
Table 1. Length of flowering culm, length of spike and numbers of seed per spike in 2 zoysiagrass species, 8 cultivars and 8
breeding lines (2017-2018).
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z Mean±standard error. |
꽃대 길이가 가장 짧은 초종은 금잔디로 2.6 cm로 나타났다. 꽃대 길이가 10 cm 이하로 짧은 특성을 보인 초종은 ‘안양중지’, ‘세녹’, ‘밀록’, ‘건희’, ‘세밀’, ‘장성샛별’ 등의 품종과 CY6077, Z1064, Z6087, CY6046 등의 계통으로 조사되었다. 꽃대 길이가 너무 짧으면 종자 수확이 어렵고, 종자 수량도 적을 수 있다고 판단된다. 국내 수집종 71개의 꽃대 길이 변이가 1.2-28.2 cm 로 보고되고 있어(Yang, 2000), 본 조사 계통은 모두 범위 내로 포함되었으며, 꽃대 길이가 가장 긴 초종은 12.6 cm를 보인 ‘장성초록’으로 나타났다.
화수는 꽃대에서 종자가 달린 부분으로, 꽃대 길이가 길수록 화수 길이도 길게 조사되었다. 국내 수집종의 화수 길이 변이는 0.51-4.61 cm로 보고되고 있으며, 갯잔디 계통의 화수길이가 4.61 cm로 긴 것으로 보고되고 있다(Yang, 2000). 본 조사에서는 화수길이 변이 폭이 0.84-3.11 cm로 나타났다. 종자형 품종인 ‘Zenith’는 화수 길이가 2017년과 2018년 조사시 각각 3.1, 2.5 cm를 보였다. 화수 길이가 ‘Zenith’와 유사한 초종으로는 들잔디로 각각 3.0, 2.4 cm이었다. 또한 수집종 중에서는 CY1007이 각각 2.9, 2.2 cm이었으며, CY6090이 각각 3.3, 2.4 cm이었고, ‘장성초록’이 각각 2.9, 2.7 cm로 조사되었다. 다른 초종들은 모두 ‘장성초록’의 2.9 cm보다 짧게 조사되었다. 화수길이가 가장 짧은 초종은 금잔디로 0.8 cm로 나타났다. 화수길이가 짧을 수록 달린 종자 수가 적기 때문에 종자형 품종 선발을 위해서는 ‘Zenith’와 같이 2.5 cm 이상인 것이 효과적이라고 판단된다.
화수당 종자수는 종자형 품종인 ‘Zenith’가 2017년과 2018년 각각 28.2개, 29.3개로 조사되었다. 화수당 종자수가 가장 많은 초종은 각각 42.7, 36.6개를 보인 CY1007이었다. 다음으로는 ‘장성초록’이 각각 42.6, 36.7개로 많았으며, 들잔디도 각각 40.2, 33.2개로 화수당 종자수가 많은 것으로 조사되었다. 화수당 종자수가 40개 이상 달린 초종은 형태적으로 들잔디의 특성을 보였으며, 종자의 크기도 작았다. 국내 수집종의 화수당 종자수 변이는 3.2-55개로 보고되고 있으며, 들잔디형 계통들이 화수당 종자수가 많은 것으로 보고되고 있다(Yang, 2000) 다수확 특성을 보이는 종자형 품종인 ‘Zenith’와 같이 화수당 종자수가 30개 정도인 것이 종자형 품종으로 육성하기 적절한 것으로 판단되었다.
종자 수확량
종자형 신품종을 육성하는데 종자 수확량은 매우 중요한 지표이다. 종자 수확량 변이는 3년 평균으로 볼 때 0.1-55.52 g m-2 이었다(Table 2). 이는 Bae et al. (2016)이 국내 수집종 102개 계통의 수확량 조사시 가장 많았던 Z6011 계통의 32.2 g m-2 보다 많은 것이다. 본 조사에서 수확량이 가장 많았던 초종은 ‘Zenith’로 3년간 각각 70.4, 31.2, 65.0 g m-2으로 나타났으며, 3년 평균은 55.5 g m-2 이었다. ‘Zenith’은 다수확 품종으로 방임수분 후대에서 많게는 159 g m-2까지 수확되는 것으로 보고되고 있다(Yang, 2000). 또한 Fukuoka (1977)는 일본 육성계통 ‘Iwate’품종의 수확량이 89 g m-2으로 보고하고 있다. 그럼으로 본 조사에서 ‘Zenith’와 유사한 수확량을 보이는 계통들은 선발육종을 통해 다수확성 품종을 작성할 수 있는 유용한 자원으로 판단되었다. ‘Zenith’ 다음으로 종자 수확량이 많은 초종은 CY6085로 각각 62.6, 41.0, 52.5 g m-2을 보였으며, ‘장성초록’은 각각 64.2, 34.3, 67.6 g m-2을 보였다. 들잔디는 2017년에 52.48 g m-2이 수확되었으나 2018년 조사시는 12.2g m-2, 2020년에는 38.6 g m-2 로 변이 폭이 넓은 것으로 조사되었다. 기타 초종은 모두 종자 수확량이 50 g m-2 이하로 낮게 조사되었다. 종자 수확량이 낮은 초종은 ‘건희’, ‘세녹’, ‘세밀’ 등의 금잔디(Z. matrella) 계통과 ‘안양중지’, ‘장성샛별’, Z6074, Z6087 등과 같은 중지형 계통(medium leaf type zoysiagrass)으로 나타났다. 수확량 조사를 통해 다수확 계통 CY6085 (52.5 g m-2), ‘장성초록’(55.4 g m-2), ‘Zenith’ (55.5 g m-2), ‘밀록’(42.7 g m-2) 등이 선발되었다. 상기 계통들은 종자형 신품종 개발을 위한 교배 모본으로 사용 가능성이 높다고 판단되었다.
Table 2. Seed yield of 2 zoysiagrass species, 8 cultivars and 8 breeding lines.
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z Date of seed harvest in experimental field. |
발아율 및 종피처리 후 회수율
종피처리 후 들잔디 발아율은 2018년 32.3%, 2020년 64.6%로 조사되었다(Table 3). 그러나 무처리 발아율은 0.6%로 매우 낮았으며, 회수율은 52.1%로 나타나 절반 정도의 종자만 회수되는 것으로 조사되었다. 수확된 종자의 균일도가 떨어지는 경우 종피처리 과정에서 상당량이 손실된다고 판단되었다.
종자형 품종인 ‘Zenith’의 경우 종피처리 후 발아율이 2018년 22.6%, 2020년 92.3%로 조사되었다. 그러나 무처리 발아율은 6.3%로 낮았으며, 회수율은 57.2%로 들잔디와 비슷한 수준으로 나타났다.
’장성초록’은 종피처리 후 발아율이 2018년 3.6%로, 2020년 57.3%로 편차가 크게 나타났다. 시기별 발아율에 차이를 보인 이유는 세척 방법을 달리한 결과로 판단되었다. 무처리 발아율은 3.0%로 낮았으며, 처리 후 회수율은 73.8%로 높았다. 무처리 발아율이 낮았던’장성초록’의 경우 KOH처리 시간 및 농도를 달리하여 발아율 검정을 해보는 것이 필요하다고 판단되었다.
종자 수확량이 3년 평균 52 g m-2로 많았던 CY6085는 2018년 종피 처리 후 발아율 조사결과 69.3%로 조사되었다. 그러나 2020년 종피처리 후 발아율은 29.3%로 낮게 나타나 조사 시기별로 편차가 큰 것으로 나타났다. 무처리 종자 발아율도 1.6% 낮게 조사되었다. 무처리 종자 발아율이 낮은 이유는 경실 종자로 종피가 단단하여 수분공급이 안된 것이 주된 원인으로(Yeam, 1974), 종피 처리를 통해 종피에 발아 억제물질을 제거하고, 수분흡수가 용이해지면 발아율이 증진되는 것으로 보고되고 있다(Ahn, 1982: Choi, 1984). 종피처리 후 회수율은 75.0%로 나타나 조사 계통 중에서 가장 높았다. 회수율이 높을수록 종자의 균일도가 높다.
‘건희’ 품종은 수확량이 0.3 g m-2로 적었으나 2020년 무처리 발아율이 13.3%로 나타나 자연 상태에서 발아될 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 들잔디(Z. japonica)의 무처리 발아율이 10% 이하로 보고되고 있으나, 본 조사에서 무처리 발아율이 10% 이상을 보인 초종은 CY6077 (30.7%)>‘밀록’ (25.3%)>‘세녹’ (18%)>‘장성초록’(16%)>‘건희’ (13.3%)>‘세밀’ (12.3%)>CY1007(12%)>‘안양중지’(10%) 순으로 조사되었다. 이들은 자연 선발종 및 인공교배를 통해 작성된 품종들이다. Yang (2000)은 국내 수집된 SJ25계통의 후대에 무처리 발아율이 치상 10일 후 68%인 후대를 선발했다고 보고 하였으며, Han et al. (2014)은 국내수집종 Z1075의 무처리 발아율이 34%로 보고하였다. 무처리 발아율이 높은 조이시아그래스가 자연상태에서 발아되면, 다양한 변이가 발생될 수 있다고 판단된다. 또한, 기존 개발된 영양계 품종들도 무처리 발아율이 높으면, 종자가 떨어져 변이가 발생될 확률이 충분이 있는 것으로 판단되었다. 그러나 무처리 발아율이 높은 계통 CY6007 등을 활용하면, 조이시아그래스도 화학처리 없이 잔디밭 조성이 가능할 수 있을 것으로 판단된다.
요 약
본 실험은 한국잔디(zoysiagrass) 기본종 2개, 품종 8개, 및 육종계통 8개인 총 18종에 대한 꽃대의 형태적 특성, 수확량 및 발아율을 조사하여 종자형 품종 육성을 위한 기초자료를 얻고자 수행되었다. 시험은 조성 후 10년 된 단국대학교 잔디 시험포장에서 수행되었으며, 꽃대 형태적 특성과 종자 수확량은 2017년 6월과 2018년 6월, 2020년 6월에 각각 조사되었다. 발아율은 2018년과 2020년에 수확된 종자를 사용해서 조사되었다, 종자 수확량이 많았던 잔디들은 꽃대 길이가 10 cm 이상이며, 화수 길이가 3 cm 이상을 보였다. 화수당 종자수는 30개 이상으로 나타났다. 종자 수확량은 3년 평균 0.03-62.6 g m-2의 범위를 보였다. 수확량이 가장 많은 계통은 중엽형인 CY6085가 62.6 g m-2로 나타났다. KOH 처리 후 발아력이 가장 높은 계통은 2018년 69.3%를 보인 CY6085로 조사되었으며, 2020년 조사시 92.3%인 ‘Zenith’로 나타났다. 무처리 발아율이 10% 이상인 것은 CY6077 (30.7%)>’밀록’ (25.3%)>‘세녹’ (18%)>‘장성초록’(16%)>‘건희’ (13.3%)>‘세밀’ (12.3%)>CY1007 (12%)>‘안양중지’(10%) 순으로 조사되었다. 수확량이 높고, 발아율이 높은 계통들은 종자형 품종육성을 위한 계통으로 선발되었다.
주제어: 발아력, 육종 계통, 종자 수확량, 종자형 품종, 한국잔디
Authors Information
Joon-Soo Choi, Bio-Resources Science, Dankook Univ., Professor
Geun-Mo Yang, Bio-Resources Science, Dankook Univ., Professor
Eun-Ji Bae, Forest Biomaterial Research Center, National Institute of Forest Science, Researcher
Kwang-Soo Lee, Warm Temperate and Subtropical Forest Research Center, National Institute of Forest Science, Doctor of Philosophy
Young-Mo Shon, Forest Biomaterial Research Center, National Institute of Forest Science, Doctor of Philosophy
