Spatial Genetic Structure at a Korean Pine (Pinus koraiensis) Stand on Mt. Jumbong in Korea Based on Isozyme Studies

점봉산(點鳳山) 잣나무임분(林分)의 개체목(個體木) 공간분포(空間分布)에 따른 유전구조(遺傳構造)

Genetic differentiation of populations is resulted from the environmental and the genetic effects, and the interactions between them. Whereas, the major factors influencing to the genetic differentiation within populations are the gene flow induced by seed or pollen dispersial, the microsite heterogeneity, and the density-dependent distribution of individuals. For the purpose of studying spatial genetic structure and the distribution pattern of Korean pines(Pinus koraiensis), we set up one $100{\times}100m$ plot at a Korean pine stand in Quercus mongolica community on Mt. Jumbong in Korea. To estimate the coefficient of spatial autocorrelation as Moran's index and an analogue, simple block distance, isozyme markers were analyzed in 325 Korean pines. For 11 polymorphic loci observed in 9 enzyme systems, the average percentage of polymorphic loci, the observed and expected heterozygocity were 72.2% 0.200, and 0.251, respectively. It was revealed the excess of homozygotes was observed in the plot, which suggests that here may be more number of consanguineous trees than expected. On the basis of isozyme genotypes observed in this study, 325 trees were classified into 147 groups in which the maximum number of trees for one group was 34. From the distance class of 24-32m, the genetic heterogeneity began to increase. The variation of simple block distance against the growth performance by tree height and diameter also showed the same trend at 24~32m class. According to high fixation index(F=0.204), the spatial genetic structure within a stand, the analysis of the growth performance, and the distribution patterns of identical genotypes, we inferred that the genetic structure of a Korean pine stand in Mt. Jumbong has been maintained rather density-dependent mechanism than the gene flow, such as the pollen dispersial or the heavy input of seeds following the forest gaps. The genetic patchy size was determined between 24~32m, which suggests that the selection of individuals for the ex situ conservation of Korean pine in Mt. Jumbong may be desirable to be made with the spatial distance over 37 meters between trees.

집단의 유전적 분화는 환경요인과 유전적 소인의 복잡한 상호관계에 의해 이루어지는데, 집단내 요인으로는 종자나 화분 비산, 국소환경변이, 개체의 분포밀도 등을 들 수 있다. 점봉산의 잣나무 임분내 개체 분포와 유전적 구성에 대한 분석을 위하여 신갈나무군락내 잣나무 우접임분에 $100{\times}100m$ 조사구를 설정하였으며, 잣나무 325개체에 대한 동위효소 분석을 실시하고, 공간의 자기상관성을 계산하였다. 11개 동위효소 유전자좌에서 관찰된 평균 다형성 유전자좌 비율(P)은 72.7%, 이형접합도의 관찰치(Ho)는 0.200, 기대치(He)는 0.251로 이형접합체 과소현상을 나타내어 근연가계의 개체들이 다수 분포하는 것으로 조사되었다. 동위효소의 유전자형에 따라 325개체는 총 147 개의 그룹으로 구분되었으며, 한 개 유전자형에 최대 34개체가 포함되었다. 동위효소 유전자형의 이성성이 24~32m 구간(거리간격 8m)을 기점으로 증가하는 양상을 보였으며, 생장특성(수고와 직경)에 대한 simple block distance도 24~32m 구간에서 임의분포를 보였다. 높은 근연교배의 고정계수(F=0.204), 유전적 자기상관성, 생장특성의 분석, 동일 유전자형의 분포범위 등을 고려할 때 점봉산 잣나무 임분은 화분비산이나 숲틈 형성에 따른 종자의 집중 투입에 따른 유전자 이동(gene flow)보다는 유전적 근연(近緣)개체의 밀도(密度)에 의존(density dependent)해서 유전적 구조를 유지하는 것으로 생각되며, 유전적 동질성을 갖는 군락의 크기는 24~32m에서 결정할 수 있었다. 본 연구의 결과 유전자원보존을 위한 개체의 선정은 최소한 37m 이상의 거리를 띄어야 바람직한 것으로 조사되었다.