DNA 바코드는 게놈 DNA의 단편을 이용해 형태적 지식없이 종을 동정하는 방법으로 전 세계적으로 최근에 많이 이용하고 있으며 고등식물에서는 엽록체 rbcL과 matK 유전자를 이용하고 있다. 본 연구에서는 표준 식물 바코드마커와 핵 ITS 부위를 이용하여 국내 포아풀아과 잡초 16속 29종 163생태형의 바코드 데이터를 생산하는 것을 목적으로 하였다. 더불어 포아풀아과의 바코드에서 각 마커의 효율성도 조사하였다. 바코드 결과 PCR 증폭과 염기서열 분석성공률은 rbcL에서 가장 높았으며 matK에서 가장 낮았다. 반대로 바코드 갭은 matK에서 가장 높은 반면 rbcL에서 가장 낮았으며, 종 식별 해상력은 matK에서 가장 높고, ITS에서 가장 낮았다. 그러나 바코드 갭과 종 식별 해상력이 가장 높은 matK를 포아풀아과에서 바코드 마커로 이용하는 것은 너무 낮은 PCR 증폭과 염기서열 분석성공률(58.3%) 때문에 고려해야할 것으로 생각된다. 단일마커로 rbcL과 ITS는 포아풀아과의 바코드에 적절하게 이용될 수 있으며, 두 마커를 조합으로 이용하면 공통으로 분석된 샘플에 따라 바코드 갭과 종 식별 해상력을 높일 수 있었다. 포아풀아과의 바코드데이터는 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁하여 genbank 번호를 부여받아 공개하였다.
본 연구에서는 시가화지역의 서로 다른 토지이용을 대상으로 식물군집에 기초한 비오톱 유형분류를 실시하고 비오톱 지도를 작성하였다. 군집분류법에 의한 비오톱 유형화는 생물군집의 서식지인 비오톱의 특성을 잘 반영한다고 할 수 있었다. 연구대상지의 비오톱유형 분류 지표는 이용강도, 토지이용형태, 토지피복유형과 같은 인간행태적 요인으로 나타났다. 유형분류는 4단계 위계로 상위의 Biotope Class를 시작으로 Biotope Group, Biotope Type, Biotope Sub-Type으로 위계를 두어 구분하였다. Biotope Class는 인간간섭여부에 따른 가장 상위 분류로 인간간섭지역과 미간섭지역으로 구분되었다. 인간의 간섭지역은 투수여부에 따라 Biotope Group으로 분류되었고 틈새투수지역은 넓은 틈새와 좁은 틈새의 Biotope Type으로, 투수식생지역은 평지식생지와 사면식생지의 Biotope Type으로 분류되었다. 각 비오톱 유형의 식별종은 감태나무(Lindera glauca), 망초(Conyza canadensis), 주름잎(Mazus pumilus), 얼치기완두(Vicia tetrasperma), 뽀리뱅이(Crepidiastrum sonchifolium), 잔디(Zoysia japonica), 개소시랑개비(Potentilla supina), 큰김의털(Festuca arundinacea)이었다. 본 연구의 검증결과는 기존의 토지이용 현황에 기반하며 연구자의 주관적인 측면이 개입되는 비오톱 유형분류 기준에 대해서 식물사회학적 접근을 통한 유형 분류의 방법론이 유용함을 제시하고 있다. 또한 향후 제작될 수 있는 다양한 형태의 자연환경 지도 유형분류에 있어 보다 객관적이고 과학적인 방법의 적용가능성을 제시한 것에 의의를 갖는다.
영국갯끈풀(Spartina anglica)은 영국 남부해안 원산의 다년생 염생 잡초로, 2012년 강화도 동막 해변에서 분포가 최초로 확인되었다. 이에 분포 및 확산실태를 보고하며 식별을 위한 식물학적 특성을 제시하였다. Spartina 속은 중국을 포함한 세계 여러 나라에 도입되어 생태공학적 측면의 장점이 인정되었으나, 갯벌을 단일 초지화시키면서 염습지의 생태적 기능을 상실시키는 침입성이 강한 식물로 알려졌고, 제거가 쉽지 않아 관리에 어려움을 겪고 있다. 한국의 서해안 갯벌에서 출현한 영국갯끈풀의 확산은 국내 갯벌 생태계에 심각한 위협을 초래할 수 있으므로 적극적인 제거방안 수립과 지속적인 관찰이 필요하다.
벼 직파재배답(直播栽培畓)에서의 효과적인 잡초방제체계를 확립하기 위하여 잡초발생 생태 및 적미(赤米)발생에 관한 기초자료를 얻고자 1992년부터 시험포장과 농가답을 대상으로 수행한 시험결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 직파재배답(直播栽培畓)은 이앙답(移秧畓)에 비하여 피, 적미(赤米), 드렁새, 바랭이, 강아지풀 등의 1년생(年生) 화본과 잡초 발생이 많았다. 2. 파종사기별로 피와 벼의 출아소요기간(出芽所要期間)에 차이가 있었는데, 피의 출아기간(出芽期間)은 4월 5일 파종(播種)에서는 14일, 5월 15일 파종(播種)은 8일, 6월 25일 파종(播種)에는 4일이 소요되었으며, 각 시기별로 벼는 피에 비하여 4~6일 출아(出芽)가 늦었다. 3. 재배양식별(栽培樣式別) 잡초발생량 및 수량감소정도는 직파재배(直播栽培)>기계이앙(機械移秧)>손이앙 순이었으며, 직파재배(直播栽培)는 손이앙에 비해 잡초발생량은 2~3배 많고, 수량감소는 담수직파(湛水直播)에서 40~60%, 건답직파(乾畓直播)에서는 70~100%로 특히 피의 발생이 많았다. 4. 보리를 앞작물로 하는 미맥2모작(米麥2毛作) 작부체계재배(作付體系栽培)가 벼 단작(單作)의 1모작(毛作) 재배(栽培)에 비하여 피를 비롯한 대부분의 잡초가 발생이 억제되었으며, 전체적으로 약(約) 30% 정도의 발생경감 효과가 있었고, 수량(收量)도 다소 증수되었다. 5. 적미(赤米)의 발생은 파종시기와 밀접한 관계가 있었는데, 2월에서 6월까지의 파종시기에서 0.4~3.6% 정도 발생되었으며, 파종시기가 빠를수록 발생량이 많았다. 6. 경운방법(耕耘方法)에 따라서도 적미(赤米)의 발생양상이 달라졌는데, 무경운(無耕耘)>로타리>경운(耕耘)+로타리 순이었으며, 무경운재배(無耕耘栽培)에서는 경운(耕耘)+로타리 재배(栽培)에 비해 6배 이상 발생량이 증가하였다. 7. 직파재배(直播栽培) 경과 연수에 따른 적미(赤米)발생량은 지역에 따라 상당한 차이가 있었으며, 재배년수(栽培年數)와는 일정한 경향이 없었다.
최근에 전 세계적으로 동물, 식물뿐만 아니라 균류, 해조류 등에서 활발하게 이용하는 DNA 바코드는 게놈 DNA의 단편을 이용해 종들 간의 DNA 변이를 발견하여 형태적 지식 없이 정확하게 종을 동정하고 분류하는 방법이다. 고등식물에서는 단일마커로 바코드 조건을 충족할 수 없어 엽록체 DNA의 rbcL과 matK 유전자를 표준마커로 이용하고 있다. 본 연구는 식물 표준 바코드마커와 핵 DNA의 ITS 부위를 이용하여 국내 벼과 식물 252 분류군 중 주로 농경지에서 발생하는 잡초 총 84분류군 403생태형을 바코드하여 데이터베이스를 구축하기 위하여 수행하였다. 바코드 결과 PCR 증폭과 염기서열 분석 성공률은 rbcL에서 가장 높았으며 matK에서 가장 낮았다. 그러나 바코드 갭과 종식별 해상력은 matK에서 가장 높았다. 80.9%의 염기서열 분석 성공률을 보인 ITS는 matK와의 조합에서 92.9% 까지 종 식별 해상력을 높일 수 있어 벼과 바코드에 매우 유용한 조합이었다. 벼과의 바코드데이터는 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁하여 genbank 번호를 부여받아 공개하였다. 그러므로 형태적으로 동정이 어려운 벼과 잡초를 matK와 ITS 부위의 염기서열을 분석하여 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁한 데이터와 비교함으로써 쉽고 간편하게 동정할 수 있게 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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