알스트로메리아(Alstroemeria)는 알스트로메리아과(Alstroemeriaceae) 에 속하는 단자엽 식물로, 세계적으로 인기 있는 절 화 작물이다. 국내에서도 재배되는 대부분의 품종은 수입묘로, 비싼 로열티를 지불하고 있어 국내 품종 육성의 필요성이 제기 되고 있다. 따라서 본 연구는 수정 전 장벽 타파 방법 중 하나인 화주절단수분법을 알스트로메리아에 적용하여 자가수분을 통 한 착과율과 종자 결실 수를 파악하여 화주절단수분법의 가능성 을 알아보기 위해 수행하였다. 그 결과 착과율은 무 절단, 20% 절단, 50% 절단, 90% 절단, 100% 절단에서 각각 80%, 60%, 30%, 10%, 0%로 나타났으며, 처리구별로 수분 전과 수확 후 자방의 크기는 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 종자 결실 수는 무 절단, 20% 절단, 50% 절단, 90% 절단, 100% 절단에서 각각 22개, 10개, 3개, 1개, 0개로 나타났다. 자방 당 종자수는 2.2개 1개 0.2개, 0.1개, 0개로 확인되었다. 이 실험결과를 바탕 으로, 자가수분을 통한 화주절단수분법으로는 자방 당 종자 수 의 증대를 기대하기 어렵지만, 자가불화합성 계통 또는 종간교 배를 통한 품종 육성 시 화주절단수분법이 새로운 품종 육성에 활용될 가능성이 있을 것으로 판단된다.

Pollination is an important ecosystem service mostly provided by diversity of pollinating insects and other animals. As in the anthropocene biodiversity crisis with the climate change, pollination systems are experiencing strongly challenged such as pollinator diversity and abundance decline, pollinator health weakness, pollinator-plant network instability as well as the crop-pollinator habitat fragmentation and insuitability. Here we present some research progress conducted from our group in the last decade. As the pollination dependence of Korean agriculture increases, pollination contribute ap. one forth of national agricultural production, and is responsible substantial portion of vitamin and mineral provisioning. Pollinator diversity is declining in various crop systems and network connectivity is decreasing. Still in agricultural landscape, honeybee (Apis spp) is the main pollinator, accounting ap. 70% of bees, and showed the possible resource partitioning between the native, A. cerana and the introduced, A. mellifera. Simulation of crop-pollinating insect distribution suitability showed up and down directional responses, but more on the negative Further research area for better understanding and stabilizing the plant-pollinator system was proposed.

시설재배 딸기의 화분매개에 꿀벌 사용이 보편화되어있지만 동양종(A. cerana) 꿀벌의 화분매개효과 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 딸기에서 동양종 꿀벌의 화분매개자로 가능성을 평가하기 위하여 비닐하우 스 딸기에서 서양종 꿀벌과 화분매개행동 특성을 비교하였다. 향후 봉군 수명과 착과된 딸기의 기형과율품질을 평가 할 예정이다. 서양종과 동양종 꿀벌은 10시 이후부터 활동량이 증가하고, 13시에 방화활동이 가장 활발하였 으며 이후부터 감소하는 일주행동 패턴을 보였다. 서양종과 동양종 꿀벌 활동성은 모두 온도, 조도, 자외선과 정의 상관관계를 나타냈으며 상대습도와는 부의 상관을 보였다. 특히 서양종 꿀벌은 온도, 조도, 자외선이 같은 수준의 상관(r=0.7)을 보이는 것에 반해, 동양종 꿀벌의 경우 온도와 습도보다 광조건(조도, 자외선)에서 더 높은 상관계수(r＞0.9)가 나타났다. 서양종과 동양종 꿀벌의 방화특성을 조사한 결과 꽃에 머무는 시간은 서양종 꿀벌 이 평균 6.9초, 동양종 꿀벌이 7.0초로 같은 수준이었으나(p>0.05), 꽃 간 이동시간은 동양종 꿀벌이 2.4초로 서양 종꿀벌(3.1초)보다 20% 유의미하게 짧은 것으로 나타났다(p=0.011). 따라서 같은 시간에 동양종 꿀벌이 서양종 꿀벌보다 더 많은 꽃을 방문 할 수 있을 것으로 생각된다.

화분매개의존도는 밀원가치를 평가하는데 매우 필요한 자료임에도 불구하고, 산림 자원에 대한 화분매개의 존도 자료는 매우 부족하다 본 연구는 국내 중부지방에 분포하는 밀원수를 대상으로 화분매개의존도, 화밀/화분 생산량 및 꽃의 형태학적 특징을 규명을 목적으로 하였다. 화분매개의존도는 개화 전 꽃봉오리를 망사를 씌워 화분매개자의 출입을 제한 후, 결실률을 조사하여 평가했다. 화밀은 모세관 튜브를 이용하여 조사하며, 화분은 꽃가루의 수와 무게 측정을 통해 생산량을 추정하였다. 식물의 특징으로는 각 식물의 본 당 꽃 수, 개화시기, 화관 및 화서의 형태 등 형태적 특징을 조사하였다. 65종 평균 화분매개자 의존도는 평균 56±3.12%로 나타났고, 최대 100%(산수유), 최소 0%(상수리)로 나타났다. 45종의 화밀 및 화분량을 추정한 결과, 꽃 당 평균 화밀의 분비량은 인동 3.56±0.33㎕으로 가장 높았으나, 본 당 평균 화밀 분비량은 피나무 212.7㎖로 가장 높았다. 평균 화분의 무게는 피나무가 141.75g로 가장 많았다. 꽃 당 화밀량은 밀원수의 개화하는 시기가 봄에서 여름이 가까워질수록 적어졌 으나, 7, 8월에는 본 당 꽃의 수가 증가하여 여름에 개화하는 식물들이 본 당 화밀의 양을 더 많이 분비하는 경향을 확인하였다. 이는 산림 생태계의 밀원가치를 평가하는데 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 2년동안 한국에서 꿀벌의 소실현상으로 식량난이 벌어질 것이라는 우려가 있다. 2020년 기준 국내 12개 과채류에서 화분매개벌의 의존도는 67.2%로 농업에서 화분매개벌은 중요한 위치를 차지한다. 이번 꿀벌 소실로 인해 딸기, 수박, 참외에서 화분매개용 꿀벌의 수요공급 불균형 문제가 발생하였다. 딸기에서는 12월 중 꿀벌 조기소실 문제, 수박과 참외에서는 벌의 임대가격이 30-50% 상승과 더불어 벌을 구하지 못해 인력수급의 어려움 등 작물재배 농가에 큰 부담이 되었다. 꿀벌의 소실은 전세계적인 문제이며 복합적인 원인에 의해 발생하므로 단기간에 해결되기 어렵다. 따라서 꿀벌에 소실에 대비하여 안정적인 작물 생산을 위한 종합적인 화분매개 관리 가 반드시 필요하다. 첫째 화분매개용 꿀벌의 사양기술의 표준화를 통하여 기존 채밀위주의 사양기술보다 더 안정적으로 벌을 생산할 수 있는 기술이 개발되어야 한다. 둘째 작물에서 더욱 효과적으로 벌을 이용하고 관리할 수 있는 기술이 확립 보급되어야 한다. 셋째는 꿀벌을 대체할 수 있는 곤충자원(뒤영벌, 토종벌)을 이용한 화분매 개 기술을 개발해야 한다. 아울러 기후변화에 대응하여 장기적인 기상변동 데이터 확보와 더불어 야생 화분매개 자원의 보호 보존을 위한 연구가 수행되어야 할 것이다.

동물 화분매개는 대부분 벌과 파리 등의 곤충에 의해서 이루어지는 매우 중요한 생태계 서비스 중 하나이다. 농업생산성의 유지와 영양분의 안정적 공급은 인류 복지의 근간이 된다. 이 연구는 한국 농업에서 화분매개가 식량 생산 증진에 미치는 기능을 평가하였다. 2015년 농업총조사, 농촌진흥청 농업 소득자료집, 기타 시장가격 자료 등의 농작물 재배와 생산액에 대한 자료에 화분매개 의존도를 반영하였다. 12개의 식량작물, 19개 과수, 18개 노지 채소와 13개 시설 채소 그리고 9개의 특용작물 등 71개 작물을 대상으로 한 분석에서, 전체 작물의 화분매개 의존도는 평균 29.2%이었으며, 식량작물이 가장 낮은 7.5%로 나타났다. 화분매개 의존량은 전체 농작물의 17.8%이었으며 그 경제적 가치는 6조 8.5천억원 (65.1-71.9천억원)으로 추정되었다. 화분매개 의존 생산량은 시설 과채류에서 49.2%로 가장 높았고 과수가 42%, 특용작물이 35.9%를 차지하 였다. 본 연구를 통해 곤충 화분매개는 한국 농업 생산에서 핵심적 과정이며 식량-영양안보적 관점에서 보호증진해야 하는 과정임이 분명해졌다. 농업에서 화분매개자를 보호하고 화분매개서비스를 강화할 수 있는 관리 전략으로 병해충-화분매개 통합관리(IPPM)개념과 추진 전략에 대하여 추가적으로 논의하였다.

머리뿔가위벌을 사과에 더욱 효과적으로 사용하기 위하여 중생종 ‘홍로’와 만생종 ‘후지’에서 머리뿔가위벌의 영소활동과 화분매개효과를 조사하였다. 그 결과, ‘후지’에서의 영소활동이 ‘홍로’보다 2.5배 많았다. 영소율과 증식률에서 ‘후지’가 ‘홍로’ 보다 각각 1.5배, 3.8배 높았다. 품종 에 따른 화분매개효과를 조사한 결과, 중심화결실률에서 ‘후지’가 ‘홍로’보다 1.6배 높았다. 과실의 품질에서 사축과율은 ‘후지’가 ‘홍로’보다 2.5배 낮았고, 사과종자의 수는 1.9배 많았다. 이에 대한 원인을 밝히기 위해 개화기 기상환경과 머리뿔가위벌의 활동량에 대한 상관관계를 분석한 결과, 머리뿔가위벌의 활동에 영향을 미치는 주된 요소는 온도로 나타났다 (R2 = 0.578). ‘후지’(평균 17.4 ~ 최고 24.1°C)의 개화기 기온은 ‘홍로’(평균 12.5 ~ 최고 20.2°C)보다 4 ~ 5°C 높았기 때문에 ‘후지’에서 영소활동과 화분매개효과가 ‘홍로’보다 큰 것으로 생각된다. 따라서 조생종 ‘홍로’에서는 머리뿔가위벌보다 기상환경에 영향을 적게받는 뒤영벌과 같은 화분매개곤충을 사용하는 것이 권장되며, 만생종 ‘후지’에서는 머리뿔가위벌의 사용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구는 사과 재배 농가에게 사과의 안정적인 생산을 위한 중요한 정보로 사용될 수 있다. 아울러 기후변화에 인하여 머리뿔가위벌의 화분매개활동이나 증식률이 변할 수 있다는 결론은 식생과 곤충상에 변화에 대한 근거로 활용할 수 있을 것이다.

최근에 감에서 떫은맛을 조절하는 AST에 연관된 지역에서 분자 표지들이 개발되었다. 이중에서 sequence characterized amplified region (SCAR) marker는 5R region에 인접한 지역에서 개발되었다. 하지만 이 SCAR마커는 분석 방법이 다소 복잡하고 해석이 어려워 많은 교배실생을 분석할 경우에는 적합하지 않다. 우리는 5R 지역의 sequences에 기반하여 high-resolution melting (HRM)-based 분자 표지를 개발하였다. 개발된 HRM preimer set을 8개 품종의 단감 및 떫은감에 대해 적용한 결과 단감 품종에서는 직선을 나타낸 반면 떫은감 품종에서는 다양한 크기의 곡선으로 나타나서 차이를 확인할 수 있었다. 결과적으로 이번 연구에서 개발된 HRM primer set은 분자 표지를 활용한 감 품종 육성 연구에 매우 효율적으 로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.