설악산 눈잣나무 천연집단은 국내 유일하게 분포하는 남방한계 분포지 수종으로 유전자원보존을 위하여 침엽의 형태적 해부학적 특성과 I-SSR 표지자를 이용한 유전변이를 조사하였다. 8가지 침엽특성에 대한 ANOVA 분석결과 모든 특성에서 개체 간에 통계적인 유의성이 인정되었다. 조사된 66개체의 평균특성은 침엽길이 53.59 mm, 침엽폭 0.78 mm, 침엽지수 68.98 및 침엽두께 0.65 mm, 최대기 공열수 4.56개, 최소기공열수 3.80개, 전체기공열수 8.36개 및 수지구수 1.71개로 각각 나타났다. 특히, 수지구는 모두 바깥쪽에 위치하는 외위 형태의 1~3개 범위로 수지구 2개 유형이 69.47%을 나타낸 반면 1개 유형은 30.45%를 나타냈다. 선발된 9개 I-SSR Primer에서 총 78개의 증폭산물을 얻었으며, 다형적 유전자좌의 비율은 61.5%, 유효대립유전자의 수 1.698개, 이형접합도의 기대치 0.388 및 Shannon의 다양성지수 0.567로 각각 나타났다.

눈잣나무는 동북아시아가 주 분포지로 남한에서는 설악산 고산지역에만 제한적으로 분포한다. 본 연구는 설악산 눈잣나무 집단의 분포형태와 특성, 유전다양성 및 공간분포에 따른 유전구조를 파악하였다. 선발된 9개 I-SSR primer에서 총 78개 I-SSR 증폭산물을 얻었으며, 30개의 단형성 증폭산물을 제외한 48개의 증폭산물을 분석에 이용하였다. 조사구(40 m × 70 m)에는 눈잣나무 65개체가 자생하고 있었으며, 채집한 눈잣나무의 위치자료를 바탕으로 군집지수를 계산한 결과 약하게 집중분포(Aggregation Index = 0.871)하고 있음을 확인하였다. 모든 개체에 대하여 I-SSR 유전자형을 비교한 결과, 65개체 중 유전자형이 서로 다른 40개의 genet이 식별되었다. 유전자형 비율(G/N)은 61.5%, 유전자형 다양성(D)은 0.977, 유전자형 균등도(E)는 0.909로 각각 나타났다. Shannon의 다양성지수(I = 0.567)는 적은 개체수와 제한적 분포에도 불구하고 다른 수종들에 비해 비교적 높은 유전다양성을 나타났다. 공간적 자기상관 분석을 실시한 결과 조사지역 내의 눈잣나무 집단은 12 m 이내에서 유전적으로 유사한 군락구조를 갖고 있는 것으로 나타났다. Mantel 검정 결과 유전적 거리와 지리적 거리간에 낮은 상관관계를 나타내 눈잣나무 집단이 초기에 여러 개의 모수에서 형성된 것으로 추정되었다. 본 연구결과 설악산 눈잣나무 집단의 현지외 유전자 보존을 위한 표본추출 전략은 최소 12 m 이상의 거리를 두는 것이 효율적인 것으로 나타났다.

국내 유일 설악산에만 분포하는 희귀수종 눈잣나무의 현지외 보존을 위한 종자수집에 따른 구과보호망의 효과와 수집된 구과와 종자의 형태적 특성 변이를 조사하였다. 철망으로 설치된 구과보호망(50 mesh, 25 × 25 cm)은 설치류나 조류 등의 피해를 방지할 수 있으며 안정적인 종자유전자원 확보가 가능한 것으로 나타났다. 특히, 7월 초순부터 설치하는 것이 처리효과가 매우 높은 것으로 나타났다. 눈잣나무 구과는 열개하지 않는 폐과이며 종자에는 날개가 없고 주로 잣까마귀와 설치류 등의 먹이저장 습성에 의해 종자가 산포된다. 구과의 형태적 특성 변이는 개체간 유의적인 차이가 인정되었으며, 평균특성은 구과길이 35.3 mm, 구과폭 25.6 mm, 구과지수 1.38, 구과건중 6.6 g, 구과당 종자수 39.3립을 각각 나타냈다. 종자는 삼각모양의 달걀형으로 날개가 없으며 개체간 유의적인 차이가 인정되었다. 평균특성은 종자길이 8.12 mm, 종자폭 5.81 mm, 종자지수 1.40,종자두께 4.62 mm, 종자무게 0.11 g을 각각 나타냈다. 변이계수 값은 구과건중과 구과당 종자수에서만 비교적 높은 21.7%와 21.5%를 각각 나타냈다. 구과와 종자특성 상관분석에서는 구과와 종자의 길이가 길어질수록 전체적인 크기가 커지고 모양이 길어지며, 무게도 많이 나가는 경향을 나타냈으며, 또한 종자폭이 넓고 종자두께가 두꺼울수록 구과당 종자수는 작아지는 부의 상관관계를 나타냈다.

We tested the hypothesis that alpine plants have special physiological and biochemical mechanisms in addition to their structural adaptation in order to survive under extreme conditions. The photosynthetic organs of Pinus pumila were used to examine the seasonal changes in sugar concentration, antioxidative enzyme, and lipid peroxidation. The concentrations of sucrose, glucose, fructose and reducing sugar were the highest in the leaves in April. But sugar contents in buds and inner barks did not respond sensitively on temperature change. Meanwhile superoxide dismutase (SOD) activity responded sensitively on the change of temperature and SOD in all tissues maintained high activity in April. Meanwhile anthocyanin content increased rapidly in June but the increase of anthocyanin content was not enough to prevent their tissues from the damage by the exposure of high temperature or other stress. In conclusion, under low temperature condition, P. pumila increased the concentration of soluble sugars and SOD activity in their tissues in order to overcome extreme environmental condition. But in summer, these stress defense system against high temperature might be disturbed slightly. This results in the increase of malondialdehyde (MDA) contents in three tissues by lipid peroxidation.