본 연구는 한반도에서 Proto3 모형을 수행하기 위하여 필요한 3가지 기후인자 지도, 1. 식물 내한성 구역, 2. 쾨펜- 가이거 기후구, 3. 연누적강수량 영역에 대한 한반도 지도를 1 km 해상도로 제작하였다. Worldclim V2와 한반도 30 년 평균 기상대 데이터를 이용하여 한반도 최저극값온도 격자를 제작하였으며, 이를 활용하여 한반도 식물 내한성 구역 격자지도를 제작하여 Proto3에 이용하였다. 쾨펜-가 이거 기후구 지도는 Beck et al. (2018)의 쾨펜-가이거 기후구 지도를 Proto3에 적합하게 변형하였으며, 연누적강수량 영역은 Worldclim V2를 활용하여 제작하였다. 제작된 Proto3 기후 인자 지도를 활용하여 외래잡초 별나팔꽃의 정착 확산 가능 지역을 예측한 결과, 남한 대부분의 지역과 북한의 황해도를 포함한 남쪽 지방까지 전체 한반도 격자의 50.7%가 정착, 확산 가능지역으로 예측되었다. 본 결과는 별나팔꽃의 위해성 평가 및 관리 체계 수립 등에 활용가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 분자마커를 이용한 목표형질분리의 효용성을 검토하였다. Ivory seed(IVS) 유전자는 bHLH 단백질을 암호화하고 있고, 꽃의 안토시아닌과 종자의 프로안토시아닌의 발현에 관여하는 애기장대의 TT8 및 페튜니아의 AN1유전자와 상동성을 가지는 유 전자로 나팔꽃의 꽃과 종자의 착색을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 아이보리 종자로부터 화색이 full purple(FP), pale purple(PP), magenta(M) 및 pale red(PR)인 4가지 계통의 식물체가 분리되었다. 분자분 석을 통해 이 식물체 모두 ivs 유전자의 변이형질을 지니는 것으로 확인되었다. 분자마커 선발을 위해 고안 된 프라이머를 사용하여 IVS 유전자의 exon 2와 intron 5 영역을 증폭하여, ivs 대립형질인 ivs-stb 및 ivs-pwt을 야생형 IVS로부터 구분할 수 있었다. PCR 결과로 예측한 IVS 유전자의 대립형질 구성 상태는 Southern blot 분석 결과와 정확하게 일치하였다. PP 와 PR은 ivs-stb에 의한 열성 변이체였으며, M과 FP 계통은 ivs-stb 대립형질에 더하여 각각 야생형 IVS 및 ivs-pwt와의 이형접합체로 확인되었다. 본 연구에서 선발된 분자마커는 IVS 유전자의 대립형질 구분에 매 우 유용하였다.

I. purpurea의 야생형 FP39는 진한 자주색 꽃과 흑 갈색의 종자가 맺히는 반면, 자연변이종인 KK-1과 W-4는 안토시아닌 색소가 결핍된 꽃을 피우고 아이보 리색의 종자를 맺는다. 이들 변이종에서는 조사된 안토 시아닌 생합성 유전자의 발현률이 떨어졌는데, 이는 나 팔꽃식물의 전사조절인자 변이종인 ivs, c1 및 ca 계 통에서 관찰된 결과와 유사하였다. 분자분석을 통해 꽃 과 종자에서 동시에 관찰되는 착색변이는, bHLH 단 백질을 암호화하고, 꽃과 종자의 착색을 포함한 식물의 표피세포에서 나타나는 여러가지 형질에 관여하는, 애 기장대의 TT8과 페튜니아의 AN1유전자와 상동성이 있 는 나팔꽃의 IVS 유전자에 DNA형 전이인자가 삽입됨 으로써 유전자의 기능이 상실된 결과였다. KK-1과 W-4계통은 bHLH2의 변이형질인 ivs-m1과 ivs-stb를 각각 가지는데 두 대립형질의 IVS 전사산물 축적은 전이인자의 exon 영역 삽입에 의해 감소되었다. 전이 인자의 삽입을 제외하더라도, ivs-m1과 ivs-stb는 exon 및 intron 영역에서 각각 26 및 165부분에서 DNA 염기서열 차이를 보였다. 그 차이는 추정 아미노산 서 열에서14개의 아미노산 차이로 나타났는데, 이러한 결 과로 이 두 대립형질이 같은 종 내에서 서로 다른 생 태역사를 가질 것이라는 것을 알 수 있다.

본 연구에서는 화아형성 비유도 조건인 장일 하에서 theobroxide의 처리농도, 처리회수, 처리시기를 달리하 여 나팔꽃의 생장억제 정도를 조사하였다. 식물재료로 는 나팔꽃 왜성 품종인 Kidachi와 Sun Smile, 고성 품종인 Violet을 사용하였다. Theobroxide에 대한 반 응은 품종에 따라 크게 달랐다. Theobroxide의 분무 처리에 의해 왜성 품종인 Kidachi와 Sun Smile은 초 장, 줄기의 길이, 분지수와 생체중의 변화가 크게 없었 지만, Sun Smile 품종은 고농도 theobroxide 처리로 초장이 증가하였다. 그러나 고성 품종인 Violet은 초장, 줄기의 길이와 생체중이 크게 감소하고, 분지수가 증가 하였다. 고성 품종인 Violet은 본엽이 5-6매 일 때 2mM의 theobroxide를 2일 간격으로 5회 분무처리 하 는 것이 억제 재배에 효과적일 것으로 판단되었다.