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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.27 No.3 pp.348-357
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2015.27.3.348

Variation of Growth and Yield Component Characters and Varietal Classification by Multivariate Analysis in Korean Soybean Varieties

Ga Young Lee, Yoon-Sup So, Hong Sig Kim†, Jee-Hwa Hong*, Eun Kyu Jang**, Ku Hwan Lee***, Geon Sig Yun****, Se Gu Hwang****
Dept. of Crop Science, College of Agriculture, Life & Environment Sciences, Chungbuk National University, Cheongju 28644, Korea
*Seed Testing & Research Center, Korea Seed & Variety Service, Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, Gimcheon 39660, Korea
**Gyeonggi-do Agricultural Research and Extension Services, Yeoncheon 11017, Korea
***Nongwoobio Seed Company, Daejeon 34176, Korea
****Chungbuk Agricultural Research and Extension Services, Cheongju 28130, Korea
Corresponding author (Phone) +82-43-261-2513 (hongsigk@chungbuk.ac.kr)
August 5, 2015 September 2, 2015 September 4, 2015

Abstract

This study was carried out to get basic information on variations of growth and yield component characters, and varietal classifications by principal component analysis and cluster analysis in 172 Korean soybean varieties released from 1913 to 2013. The coefficient of variation(CV) was high for length/width ratio of leaf, stem height, number of branches per plant, 100-seed weight and seed weight per plant, but moderate for leaf area, number of nodes per plant, number of pods per plant and number of seeds per plant. CV for days to flowering, days to maturity and days to growing were lower than any other growth and yield component characters. Examination of the interrelations among the variables was performed through principal component analysis. The first component explains 34.02% of the variation, second component explains 18.44%, third component explains 10.67%, and fourth component explains 9.96%. These summed up to 73.09% cumulative variations contributed by four components having eigenvalues greater than one. With this result, the 172 Korean soybean varieties could be classified into different clusters by the first to four principle components. Dendrogram constructed using average linkage cluster method revealed that 172 Korean soybean varieties were divided into five clusters (I, II, III, IV and V) with the average distance of 0.11 between clusters. The cluster I includes 67.7% of the total varieties, which was the largest cluster among five clusters, the cluster II includes 19.8%, which was the second large cluster and the cluster IV includes 8.7%, which was the third large cluster. Cluster III and V were small clusters containing only one to two varieties. Differences for distribution of varieties were observed according to released years and utilization types in each cluster. Based on released years, varieties of before 1980 and 1980s were distributed to cluster I and II, while those of 1990s and after 2000 were distributed widely to all clusters. Based on utilization types, cluster I includes the largest number of soy sauce & tofu varieties, cluster II includes the largest number of bean sprout varieties and the cluster IV includes the largest number of vegetable & early maturity varieties. The small clusters III and V include bean sprout varieties.


한국 콩 품종의 생육 및 수량구성형질의 변이와 다변량 분석에 의한 품종군 분류

이 가영, 소 윤섭, 김 홍식†, 홍 지화*, 장 은규**, 이 구환***, 윤 건식****, 황 세구****
충북대학교 농업생명환경대학 식물자원학과
*농림축산식품부 국립종자원 종자검정연구센터
**경기도농업기술원 소득자원연구소
***농우바이오 충청지점
****충청북도농업기술원 작물연구과

초록


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    313043-03-1-HD040

    한국의 콩(Glycine max (L.) Merrill) 품종개량은 국내 재 래종을 순계 분리하여 1913년에 최초로 ‘장단백목’이 육성되 었고, 1960년대 이전에는 재래종과 도입품종에서 우량계통을 순계분리하여 품종을 육성, 보급하였다. 최초의 교잡품종은 ‘ 광교’로서 1969년에 육성, 보급되었다. 식량이 부족하였던 1970년대까지는 수량 증대를 위한 다수성 품종이 육성되었고, 1980년대에는 산업이 고도화됨에 따라 이농현상이 점차 심화 되어 농촌의 노동력이 부족함에 따라 기계화적응품종이 육성 되었으며, 1990년대에는 WTO체제가 출범하여 농산물 수입개 방화 시대를 맞이하게 됨에 따라 용도의 다양화 및 품종의 고 급화를 육종 목표로 추진하게 되었다. 2000년대 이후에는 콩 품종의 육종목표가 기존의 다수성 외에 기능성고품질, 식품안 전성, 수요의 선호도에 따른 용도별 다양화, 안전 생산을 위한 병충해 및 고부가가치성 등으로 다양화 되었으며(Kim et al. 2006), 최근까지 다양한 품종이 개발되었다.

    작물의 육종에 이용되는 품종이나 유전자원의 유전적 다양 성과 그들간의 유연관계는 유전적 변이의 확대와 품종육성의 효율성 증대에 매우 중요하다(Li & Nelson, 2001). 오래된 품종은 새로운 품종으로 대체되고 새로운 품종들은 기존의 품 종들과 유전적으로 밀접하게 관련되어 있다. 유전적거리가 가 까운 엘리트 육종재료들의 교잡은 유전적 다양성을 감소시키 고(Zhou et al., 2002), 생물적 또는 비생물적 스트레스에 대 한 유전적 취약성을 증가시킨다(Li et al., 2001). 최근의 콩 육종에서는 유전변이의 확대를 통한 다수성, 고품질 및 내재 해성 등 농업형질의 개선이 중요한 과제로 대두되고 있다. 그 러므로 과거에 재배되었거나 현재에 재배되고 있는 주요 엘리 트 콩 품종들의 특성을 파악하고, 유연관계를 분석하여 품종 을 분류하는 것은 콩 품종육성의 효율성 제고에 매우 중요하 다(Jang et al., 2009).

    다양한 품종이나 유전자원들에 대한 유전적 다양성 및 유연 관계를 분석하여 군집으로 분류하는 방법으로는 다변량 분석 (Park et al., 2014), 생화학적인 동위효소(Han et al., 1999) 및 친연계수(coefficient of parentage)를 이용하는 방법들이 있 고(Zhou et al., 2002; Jong et al., 1999), 최근에는 DNA마커 를 이용하는 방법들이 많이 이용되고 있다(Ghosh et al., 2014; Kim et al. 2006)

    다변량 분석은 형태적 형질을 객관적이면서도 종합적으로 분류하는 방법으로서 여러 가지 형질들이 동시에 고려되기 때 문에 소수의 형질에 의한 분류와는 달리 품종 또는 유전자원 의 평가 뿐만 아니라 육종의 실용적인 이용면에서도 다양하게 활용할 수 있다(Nielsen & Munck, 2003; Ennis et al., 1982). 다변량 분석에 의한 품종 및 유전자원의 분류에 대한 연구는 옥수수(Park et al., 2014; Choi, 2010), 딸기(kim et al., 2009) 및 매실(Choi et al. 2014) 등에서 보고되었고, 콩은 국내에서 Kim et al. (1999), Cho et al. (1994)Guh et al. (1983)이 보고하였으며, 국외에서는 Salimi (2013), Malik (2011)Oliveira et al. (2010)이 보고한 바 있다.

    작물개량을 위한 유전자원으로는 현대품종, 육종계통, 폐기 품종, 생태형, 재래종, 야생종 및 잡초형 등이 포함되고 있다 (Boller & Greene, 2010; Maxted et al., 2008). 이중에서 현 대품종은 유전적배경이 매우 좁으나 우수한 특성을 보유하여 미래의 육종계획에 교배친으로 이용이 많이 되고 있고, 폐기 품종도 과거에 개량된 품종이지만 여러 우수한 특성을 보유하 고 있기 때문에 육종에 많이 이용되고 있다. 따라서 본 연구 는 1913년부터 2013년까지 한국에서 육성된 현대 또는 과거 의 콩 품종을 다변량 분석으로 분류하여 육종의 기초자료로 이용코자 수행하였다.

    재료 및 방법

    시험품종은 1913년부터 2013년까지 한국에서 육성된 콩 172품종으로서 1980년대 이전에 육성된 18품종, 1980년대에 육성된 17품종, 1990년대에 육성된 43품종 및 2000년 이후 (2000년 ~ 2013년)에 육성된 94품종이 이용되었다. 육성기관별 로는 농촌진흥청 국립식량과학원에서 139품종, 농업기술원(경 기도농업기술원, 강원도농업기술원)에서 12품종, 대학(경북대 학교, 경상대학교, 영남대학교, 서울대학교)에서 13품종, 연구 소(한국원자력연구원)에서 3품종 및 회사(소이벤처)에서 5품종 이 육성되었다(Table 1). 시험품종들은 농촌진흥청 농업유전자 원센터, 국립식량과학원 및 국립종자원으로부터 분양받았으며, 충북대학교 시험포장에서 2014년 5월 29일에 파종되었다. 재 식밀도는 휴폭 70 cm, 주간 15 cm, 1주 2본으로 재배되었으며, 흑색비닐을 이용한 멀칭재배를 하였고, 시비는 콩 복비 50 kg/ 10a (N : P2O5 : K20 = 3 : 3 : 3.4 kg/10a)을 전량기비로 하였다. 기타 재배관리는 농촌진흥청 콩 표준재배법에 준하였고, 시험 구 배치는 난괴법 2반복으로 하였다. 조사항목은 주로 양적형 질을 조사하였으며, 생육형질로는 개화일수, 성숙일수, 생육일 수, 엽면적, 엽장폭비, 경장, 주경절수 및 분지수의 8형질, 수 량구성형질로는 주당협수, 주당립수, 주당종실중 및 100립중의 4형질로서 총 12형질을 조사하였으며, 반복당 5개체씩 조사하 였다. 개화일수는 파종으로부터 개화기까지의 일수, 성숙일수 는 개화기에서 성숙기까지의 일수, 생육일수는 파종으로부터 성숙기까지의 일수로 계산하였다. 엽 관련형질은 정엽이 완전 히 전개된 R5 시기에 반복당 5개체씩 조사하였으며,엽장폭 비는 주경선단의 첫째 마디와 둘째 마디 복엽의 중앙 소엽의 엽장과 엽폭을 측정하여 구하였다. 엽면적은 LI-3100(LI-COR, U.S.A.)를 이용하여 측정하였다. 기타 생육 및 수량구성형질의 조사는 농촌진흥청과 국립종자원의 조사기준에 준하였다. 통계프로그램 SAS (v. 9.2)를 이용하여 주성분 분석(principal component analysis, PCA)을 수행하였고, 제 1-4주성분까지의 주성분점수를 이용하여 Average Linkage Cluster 방법으로 군 집분석을 수행하였다.

    결과 및 고찰

    생육 및 수량구성형질의 변이

    시험품종인 한국 콩 육성품종 172품종에 대한 생육 및 수량 구성형질의 최소, 최대, 평균, 표준편차 및 변이계수는 Table 2 와 같으며, 최소, 최대값의 품종들은 Table 3과 같다. 생육형 질인 개화일수는 43(다올콩) ~ 73일(아가3호, 4호)의 범위로 평 균 53.6일, 성숙일수는 43(명주나물콩) ~ 94일(만풍콩, 장원콩, 대풍콩)의 범위로 평균 75.7일로 개화일수보다는 성숙일수가 더 길었다. 생육일수는 95(화성풋콩) ~ 152일(백운콩)의 범위로 평균 129.2일이었으며 생육일수의 범위로 볼때 생태형별 조생 종, 중생종 및 만생종의 품종들로 구성되었다. 엽장폭비는 평 균 1.9이었고, 범위는 1.3(조생서리콩) ~ 3.8(아가4호)이었다. IBPGR(l984)은 엽형의 분류기준으로 엽장폭비가 1.8이하를 원 엽형,1.9 ~ 2.1의 범위를 중간형,2.2 이상을 장엽형으로 분류 하였는데 Kim et al. (2008)은 IBPGR 기준의 원엽형,중간 형 및 장엽형과 함께 엽장폭비가 3.0이상을 극장엽형으로 분 류하였다. 본 연구에서 한국의 콩 품종들은 엽장폭비에 따라 원엽형으로부터 중간형, 장엽형 및 극장엽형이 다양하게 분 포하고 있었다. 엽면적의 평균은 235 cm2로 범위는 70(아가 9호) ~ 410 cm2(조생서리콩)이었고, 경장의 평균은 61 cm이었고, 범위는 16(검정새올콩) ~ 150cm(아가10호)로서 단경종으로부터 장경종까지 분포하였다. 주경절수의 평균은 10.7개이었고, 범 위는 5(검정새올콩) ~ 19개(한남콩)이었다. 분지수는 평균 5.1 개이었고, 범위는 2(천상콩) ~ 13개(아가2호)로서 소분지형으로 부터 다분지형까지 다양하게 분포하였다. 수량구성형질인 주 당협수는 19(금강대립) ~ 92개(아가10호)로 평균 42.2개, 주당 립수는 34(금강대립) ~ 143개(아가10호)로 평균 79.1개이었고, 100립중은 5.8(아가10호) ~ 43.1 g(대황콩)의 범위로 평균 22.6 g 으로서 소립종부터 대립종까지 다양하게 분포하였다. 주당종 실중은 7.1(아가1호) ~ 43.6 g(부광콩)의 범위로 평균 26.1 g이 었다. 생육 및 수량구성형질의 변이계수는 엽장폭비, 경장, 분 지수, 100립중 및 주당종실중이 높았고, 다음으로 엽장폭비와 경장 및 주당종실중이 높았으며, 엽면적, 주경절수, 주당협수 및 주당립수가 중간정도이었고, 생육시기에 관련된 개화일수, 성숙일수 및 생육일수는 낮았다. Malik (2011)는 여러 국가로 부터 도입된 콩 유전자원 92개의 변이를 평가하였는데 변이계 수는 엽면적, 주당협수, 분지수, 100립중 및 주당종실중이 높 았다고 하였고, Karad et al. (2005)은 주당종실종, 경장 및 주당협수의 변이계수가 높았고, 분지수가 중간정도이었다고 하 였다. Dong et al. (2001)은 생육일수의 변이계수가 낮았다고 하였다. 연구자에 따라 형질들의 변이계수의 정도가 다른 것 은 시험재료가 속해있는 유전집단 및 조사형질의 차이에 기인 한 것으로 생각된다. Malik (2011)은 변이계수가 높은 형질들 이 유전집단의 다양성 평가 및 분류에 유용한 지표형질이 될 것이라고 하였다.

    주성분 분석

    주성분분석으로 고유값과 각 주성분의 기여도를 나타낸 결 과는 Table 4와 같다. 고유값과 누적 분산비율이 제 1주성분 은 고유값으로 볼 때 12개의 분석 형질 중에서 4.08개의 형질 을 포함하고 있었고, 전체의 변이 중에서 34.02%를 설명할 수 있었다. 제 2주성분은 2.21개를 포함하고 18.44%를, 제 3주성 분은 1.28개를 포함하고 10.67%를, 제 4주성분은 1.19개를 포 함하고 9.96%를, 제 5주성분은 0.92개를 포함하고 7.66%를 각각 설명할 수 있었다. 전체에 대한 각 주성분의 누적기여율 은 제 1주성분은 34.02%, 제 2주성분은 52.46%, 제 3주성분 은 63.13%, 제 4주성분은 73.09%이었고, 제 11주성분부터는 100%로 나타났다. 주성분 분석으로 12개의 주성분이 생성되 었으나 이중 자료의 변이를 많이 설명하는 몇 개의 주성분만 을 선택하여 군집분류를 하는데 일반적으로 고유값이 1이상이 되도록 주성분의 수를 결정한다(Janmohammadi et al., 2014), 본 연구에서도 고유값 1이상을 기준으로 하여 상위 제 4주성 분까지 만으로도 전체 변이의 73.09%를 설명할 수 있기 때문 에 제 1 ~ 4주성분으로 한국 콩 육성 172품종의 유전적 변이 에 따른 분류가 가능한 것으로 나타났다. Malik (2011)도 92 개의 국외로부터 도입된 콩 유전자원의 다변량 분석에서 고유 값이 1이상인 제 1 ~ 4주성분의 기여도가 73.72% 이었다고 보 고 한바 있다.

    콩 생육 및 수량구성형질과 주성분 간의 상관관계는 Table 5 와 같다. 제 1주성분과 형질 간에는 주당종실중을 제외한 11개 형질이 유의하였는데 정의 상관은 개화일수, 생육일수, 엽장폭 비, 경장, 주경절수, 분지수, 주당협수, 주당립수 및 주당종실 중이었는데 이중에서 주당협수와 주당립수는 매우 높은 정의 상관을 보였으며, 부의 상관은 성숙일수, 엽면적과 100립중이 었는데 100립중은 매우 높은 부의 상관을 보였다. 제 1주성분 은 수량구성형질이 크게 관여하는 주성분으로 주성분이 커질 수록 주당협수와 립수가 많아지나 100립중이 작아져서 주당종 실중이 낮아진다. 제 2주성분과 정의 상관을 보이는 형질은 성 숙일수, 생육일수, 엽면적, 경장, 주경절수 및 100립중이었고, 부의 상관을 보이는 형질은 주당립수이었다. 이중에서 성숙일 수와 생육일수는 높은 상관을 보였다. 제 3주성분에서 높은 정 의 상관을 보인 것은 주당종실중이었고, 엽면적과 분지수가 비 교적 높은 정의 상관이었고, 엽장폭비와는 부의 상관이었다. 제 4주성분에서는 성숙일수와 엽장폭비가 비교적 높은 정의 상관을, 개화일수, 엽면적 및 경장이 비교적 높은 부의 상관을 보였다. 제 1주성분과 제 2주성분의 누적기여율이 전체 누적 기여율의 50%이상을 차지하기 때문에 제 1주성분과 제 2주성 분이 콩 품종들 간의 유연관계를 분류하는데 매우 중요한 주 성분으로 생각된다. 대체로 개화일수, 엽장폭비, 주당협수 및 주당립수는 높은 정의 상관으로, 100립중은 높은 부의 상관으 로 제 1주성분에 크게 기여하고 있고, 제 2주성분에는 성숙일 수와 생육일수가 높은 정의 상관으로 크게 기여하고 있다. 제 1주성분 및 제 2주성분에 높게 관련된 이들 7개 형질들은 한 국 콩 품종을 분류하는데 매우 중요한 형질로 생각된다.

    군집 분석

    한국 콩 육성품종 172품종의 12개 양적형질을 이용하여 주 성분분석을 수행한 후 제 1 ~ 4주성분까지의 주성분 점수를 이 용하여 군집분석을 한 결과, 평균거리 1.1을 기준으로 5개 군 집으로 분류되었다(Fig. 1). I군집에는 장단백목 등 120품종이, II군집에는 백운콩 등 34품종이, III군집에는 한남콩의 1품종이, IV군집에는 신팔달콩 2호 등 15품종이, V군집에는 아가9호와 아가10호의 2품종이 속하였다. I군집이 전 시험품종의 69.7% 를 차지하는 가장 큰 군집이었고, 다음으로 II군집이 19.8%를 차지하는 큰 군집이었으며, 그 다음으로 IV군집이 8.7%을 차 지하였다. III과 V군집은 1 ~ 2품종이 속하는 소군집이었다.

    각 분류된 군집의 생육 및 수량구성형질의 평균치는 Table 6 과 같다. III군집과 V군집은 1 ~ 2품종이 속하는 소군집이므로 군집이 비교적 큰 I, II 및 IV군집의 평균치를 비교하여 보면, I군집은 성숙일수가 다소 길었고 성숙기가 중만생종들이었으 며, 엽장폭비의 평균이 1.7로서 엽형은 원엽형이었다. 엽면적 이 넓었고, 경장, 주경절수와 분지수는 중간정도이었다. 주당 립수가 적었고, 100립중의 평균은 25.3 g으로서 중대립종이었 으며 장류 및 두부용 품종이 많이 속하였다. 주당종실중은 II 및 IV군집에 비하여 많았다. II군집은 I군집과 마찬가지로 개 화일수가 다소 길며 중만생종이었고, 엽장폭비의 평균이 2.7로 서 장엽형이었다. 엽면적이 작았고, 경장이 다소 컸으며, 주경 절수, 분지수, 주당협수 및 주당립수가 I및 IV군집에 비하여 많 았다. 100립중의 평균이 12.5 g으로서 소립종인 나물용 품종이 많이 속해 있었으며, 주당종실중은 I과 IV군집의 중간정도이 었다. IV군집은 개화일수와 성숙일수가 짧고, 생육일수가 짧 은 조생종들로서 풋콩 및 올콩용 품종이 많이 속해 있으며, 엽장폭비가 1.8로서 원엽형의 품종들이 속하였고, 엽면적이 크 고 경장이 아주 작으며, 주경절수와 분지수, 주당협수가 적으 며 100립중의 평균이 27 g으로 다른 군집보다 대립종이었다. III군집과 V군집은 소군집으로 III군집의 1품종은 한남콩으로 서 생육일수가 비교적 짧으며, 주경절수가 매우 많고, 주당종 실중이 적은 품종이었다. V군집의 2품종은 아가9호와 10호로 서 생육일수는 중만생종이었고, 엽장폭비가 3.2로서 극장엽형 이었고, 엽면적이 매우 작으며, 경장이 매우 크고, 분지수가 많 은 다분지형이었으며, 주당협수 및 주당립수가 매우 많았고, 100립중이 극소립종이었으나 주당종실중이 높았다.

    각 군집의 품종을 육성년대별로 분류하면(Table 7), I군집에 는 120품종이 속하였는데 2000년 이후에 육성된 품종이 55품 종(32%)으로 가장 많이 속하였고, 다음으로 1990년대에 육성 된 품종이 32품종(18.6%)으로 많았으며, 그 다음으로는 1980 년대에 육성된 15품종(8.7%)이 속하였고, 1980년 이전에 육성 된 18품종(10.4%)이 모두 속하였다. II군집에는 34품종이 속하 였는데 2000년 이후에 육성된 품종이 27품종(15.7%), 1990년 대에 육성된 품종이 5품종(2.9%) 및 1980년대에 육성된 품종 이 2품종(1.2%)이 속하였고, 1980년 이전에 육성된 품종은 없 었다. III군집의 1품종은 1990년대에 육성되었고, IV군집에는 15품종이 속하였는데 2000년 이후에 육성된 품종이 10품종, 1990년대에 육성된 품종이 5품종이었고, 1980년대와 1980년 이전에 육성된 품종은 속하지 않았다. V군집의 2품종은 2000 년 이후에 육성되었다. 한국의 콩 육성품종들이 1980년 이전 에는 I군집과 II군집에만 분포하였지만 1990년대 이후부터는 전체 군집에 넓게 분포하였는데 이는 1990년대 중반 이후에 국제개방화에 대응한 용도의 다양화 및 품질고급화를 육종목 표로 하여 다양한 품종이 개발되었기 때문인 것으로 생각된다 (Kim et al. 2006).

    각 군집의 품종을 용도별로 분류하면(Table 8), I군집에는 장류 및 두부용이 73품종(42.4%), 나물용이 19품종(11%), 밥 밑용이 23품종(13.4%), 풋콩 및 올콩용이 5품종(2.9%)으로 용 도별로 다양하게 속하였으며, 장류 및 두부용이 가장 많았고, 다음으로 밥밑용이 많았으며, 그 다음으로 나물용이 많았고, 풋콩 및 올콩용이 적었다. II군집에는 나물용이 29품종(16.9%) 으로 가장 많이 속하였고, 장류 및 두부용은 4품종(2.3%) 및 밥밑용은 1품종(0.6%)이 속하였으며, 풋콩 및 올콩용 품종은 속하지 않았다. III군집에는 나물용의 1품종이 속하였고, IV군 집에는 풋콩 및 올콩용이 9품종(5.2%)으로 가장 많았고, 장류 및 두부용이 5품종(2.9%) 및 나물용이 1품종(1.2%)이 속하였 다. V군집에는 나물용 2품종이 속하였다.

    이상의 결과로 볼 때 한국 콩 육성품종의 생육 및 수량구성 형질에 대한 다변량 분석에 의한 품종군의 분류는 5군집으로 분류되었고, 품종이 많이 속한 군집은 I, II 및 IV의 3개 군집 이었다. 이 중에서 특히 I군집은 전체품종에서 69.8%의 품종 이 속하여 가장 큰 군집이었으며, 용도별로도 장류 및 두부용 이 42.4%, 나물용이 11%, 밥밑용이 13.4%, 풋콩 및 올콩용 이 2.9%가 포함되어 다양한 용도의 콩 품종들이 속해 있다. 한 개의 군집내에 다양한 용도의 많은 품종들이 속해 있는 결 과는 서로간에 유전적 유사도가 높은 교배친이 이용되어진 결 과일지도 모른다.

    친연계수(coefficient of parentage, CP)에 근거하여 미국, 캐 나다의 콩 품종은 유전적 다양성이 낮았고(Gizlice et al.,1993), 중국(Cui et al., 2000) 및 일본(Zhou et al., 2002)의 콩 품 종은 유전적 다양성이 높았다. Li & Nelson(2001)은 중국 콩 품종의 유전적 다양성은 한국 및 일본의 품종들 보다 크다고 하였고, 중국의 품종들은 한국과 일본의 품종들과는 유전적으 로 분리되어 있고, 한국과 일본의 품종 간에는 밀접하게 유전 적으로 연관되어 있다고 하였다. Jong et al.(1999)은 1998년 까지 한국에서 개발된 콩 75품종을 CP에 근거하여 분석한 결 과, 유전적 다양성이 높다고 하였다. Kim et al. (2006)도 2002 년까지 개발된 한국 콩 99개 품종에 대하여 SSR마커로 7군집 으로 분류하였으며, 한국 콩 품종들은 유전적 다양성이 비교 적 높다고 하였다. 이러한 결과들은 과거에 개발된 품종들에 대한 유전적 다양성에 관련된 연구결과이다. 본 연구에서는 1913년 과거부터 2013년 현재까지 한국에서 육성된 콩 172품 종들에 대한 생육 및 수량구성형질의 변이를 탐색하고, 다변 량 분석으로 품종군을 분류하여 유연관계를 도식화하였다. 이 러한 정보는 한국 콩 품종들의 유전적 다양성과 유연관계에 대한 정보파악에 유용할 것이다.

    한국은 1990년대 중반이후 부터 국제개방화에 대응하기 위 하여 콩 품종의 육종목표가 기존의 다수성 외에 기능성고품질, 식품안전성, 수요의 선호도에 따른 용도별 다양화, 안전 생산 을 위한 내재해성 및 고부가가치성 등으로 다양화되어 왔으며, 2000년대 이후 부터 농촌진흥청 외에 농업기술원, 대학, 연구 소 및 회사 등 육성기관이 다양화되고 있다. 이러한 현상은 한국 콩 품종의 유전적 다양성을 증가시키는 역활에 매우 유 리할 것이다.

    작물육종에서 성공적인 요인은 보유하고 있는 유전집단의 변이를 평가하여 우수한 자원을 선발하고 육종재료를 효율적 으로 이용하는 것이다. 이러한 관점에서 품종이나 유전집단의 체계적인 분류는 효율적인 육종을 위해서는 반드시 필요한 과 정이다. 한국 콩 품종들의 육종목표를 달성하고, 미래의 유전 적 다양성을 유지하기 위해서는 다변량 분석, DNA 분석 및 친연계수 분석 등 다양한 분석을 통하여 유전적으로 서로 가 까운 품종들의 교배친 이용을 피하고,국내외의 우수한 유전 자원을 발굴하여 육종재료로 이용하여야 할 것이다.

    적 요

    1913년부터 2013년까지 한국에서 육성된 콩 172품종의 생 육 및 수량구성형질의 변이를 평가하고 주성분 분석과 군집 분석을 통하여 품종군을 분류하여 콩 육종의 기초자료로 이용 코자 수행하였다. 생육 및 수량구성형질의 변이계수는 각 형 질에 따라 차이가 있었으며, 엽장폭비, 경장, 분지수, 100립중 및 주당종실중은 높았고, 엽면적, 주경절수, 주당협수 및 주당 립수는 중간정도이었으며, 생육시기에 관련된 개화일수, 성숙 일수 및 생육일수는 낮았다. 콩 품종들의 생육 및 수량구성형 질에 대한 주성분 분석을 한 결과, 주성분의 기여율은 제 1주 성분은 34.02%, 제 2주성분은 18.44%, 제 3주성분은 10.67%, 제 4주성분은 9.96%로, 상위 4주성분까지의 고유값이 1이상 이며, 누적기여율이 73.09%로 제 4주성분까지만 가지고도 한 국 콩 품종의 군집분류가 가능하였다. Average linkage cluster 에 의하여 분류된 군집분류에서 평균 거리를 1.1로 하였을 때 5개 군집으로 분류되었고, I군집은 전체 품종의 69.7%가 속해 있는 가장 큰 군집이었고, 다음으로 II군집이 19.8%가 속하는 큰 군집이었고, 그 다음으로 IV군집이 8.7%가 속하였으며, III 군집과 V군집은 1 ~ 2품종이 속하는 소군집이었다. 각 군집의 품종을 육성년대(1980년 이전, 1980년대, 1990년대, 2000년 이후) 및 용도별(장류 및 두부용, 나물용, 밥밑용, 풋콩 및 올 콩용)로 분류하면 품종의 분포가 차이가 있었다. 육성년대별로 는 1980년 이전과 1980년대에 육성된 품종은 I과 II군집에, 1990년대와 2000년 이후에 육성된 품종은 모든 군집에 넓게 분포하였다. 용도별로는 I군집에는 장류 및 두부용 품종이, II 군집에는 나물용 품종이, IV군집에는 풋콩 및 올콩용 품종이 가장 많이 속하였으며, III과 V군집에 속하는 품종은 나물용 품종이었다.

    Figure

    KSIA-27-348_F1.gif

    Dendrogram classified by average linkage cluster based on principal component scores in 172 Korean soybean varieties.

    Table

    Number of soybean varieties classified by released year and breeding organization for this experiment.

    1)NICS: National Institute of Crop Science, RDA
    2)ARES: Agricultural Research & Extension Services

    Minimum, maximum, mean, standard deviation (SD) and coefficient of variation (CV) values of growth and yield component characters in 172 Korean soybean varieties.

    1)DF : Days to flowering,
    2)DM : Days to maturity,
    3)DG : Days to growing,
    4)LR : Length/width ratio of leaf,
    5)LA : Leaf area,
    6)SH : Stem height,
    7)NN : Number of nodes/plant,
    8)BN : Number of branches/plant,
    9)PN : Number of pods/plant,
    10)SN : Number of seeds/plant,
    11)100W : 100-seed weight,
    12)SW : Seed weight/plant,
    13)SD : Standard deviation,
    14)CV : Coefficient of variation

    Varieties with minimum and maximum values of growth and yield component characters in 172 Korean soybean varieties.

    1)DF : Days to flowering,
    2)DM : Days to maturity,
    3)DG : Days to growing,
    4)LR : Length/width ratio of leaf,
    5)LA : Leaf area,
    6)SH : Stem height,
    7)NN : Number of nodes/plant,
    8)BN : Number of branches/plant,
    9)PN : Number of pods/plant,
    10)SN : Number of seeds/plant,
    11)100W : 100-seed weight.
    12)SW : Seed weight/plant

    Eigen values and contribution obtained from principal component analysis in 172 Korean soybean varieties.

    Correlation coefficients between growth and yield component characters and principal components in 172 Korean soybean varieties.

    *Significant at 5% and 1% probability level, respectively
    **Significant at 5% and 1% probability level, respectively

    Mean value of growth and yield component characters of each clusters classified by average linkage cluster in 172 Korean soybean varieties.

    Number of varieties of each clusters classified by released years in 172 Korean soybean varieties.

    ( ): Percentage of varieties belong to each cluster to a total of varieties.

    Number of varieties of each clusters classified by utilization types in 172 Korean soybean varieties.

    ( ): Percentage of varieties belong to each cluster to a total of varieties.

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