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말루스 시에베르시

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목차

1. 개요

말루스 시에베르시는 낙엽성 활엽수로, 재배 사과와 유사한 외형을 가지며, 재배 사과의 주요 조상으로 여겨진다. 이 종은 카자흐스탄 남부 일리 계곡을 중심으로 분포하며, 최대 7cm 크기의 열매를 맺는다. 자가 불화합성 유전학 연구가 진행되었으며, 근경이나 기저 맹아를 통해 영양 번식이 가능하다. 멸종 위기에 놓여 보존 노력이 이루어지고 있으며, 유전적 다양성을 활용하여 혹독한 기후에 적합한 사과 품종 개발에 기여한다. 카자흐스탄의 도시 알마티는 "사과"를 뜻하는 단어에서 유래되었다.

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말루스 시에베르시 - [생물]에 관한 문서
식물 정보
말루스 시에베르시
말루스 시에베르시
보전 상태취약종
보전 상태 기준IUCN 3.1
속사과나무속 (Malus)
종말루스 시에베르시 (M. sieversii)
학명(Ledeb.) M.Roem.
이명말루스 투르크메노룸 (Malus turkmenorum) Juz. & Popov
피루스 시에베르시 (Pyrus sieversii) Ledeb. (기본명칭)

2. 식물학적 특징

말루스 시에베르시는 형태학적, 분자생물학, 역사적 증거를 바탕으로 재배 사과(''말루스 도메스티카'') 유전체에 주요 기여를 한 것으로 확인되었다.[10] 바삭함, 더 강한 풍미, 과일 무게와 같은 과일 특성은 오늘날과 같은 ''말루스 도메스티카''를 생산하기 위해 인간이 선택적으로 재배하면서 나타났다.[11] 역사적으로 ''M. sieversii''와 그 자손의 확산은 실크로드를 통해 이루어졌다고 추정된다.[12] 2010년 DNA 분석 결과, ''M. sieversii''가 재배 사과의 조상임이 확인되었다.[13] ''M. sieversii''는 매우 다양한 유전적 다양성을 가지고 있어 무생물적, 생물적 스트레스에 대한 내성, 질병 저항성, 독특한 과일 특성을 위한 유전적 자원으로 활용된다.[14]

재배 사과 품종을 야생 숲 가까이에 심으면 교배가 일어날 수 있다.[15]

2. 1. 형태

낙엽성 활엽수로, 5m에서 12m까지 자라며 외관이 재배 사과와 매우 유사하다. 꽃가루의 크기는 다양하며 건조할 때는 타원형, 물에 불으면 구형으로 보인다.[5] 이 열매는 ''domestica''를 제외한 모든 ''Malus'' 종 중에서 가장 크며, 지름이 최대 7cm로, 많은 현대 사과 품종과 크기가 같다. 재배 품종과 달리 잎은 가을에 붉게 변하는데, 야생 나무의 62%에서 이러한 현상이 나타난다. 일반 사과나무 또는 2,170개의 영국 재배 품종에서는 2.8%에 불과하다.[6]

말루스 시에베르시는 근경이나 기저 맹아를 형성하여 영양 번식이 가능하다.[7] 클론 개체는 뿌리에서 발생된 싹에서 자라며, 모체와 동일한 유전 물질을 가지고 있다.[7] 원래 야생 사과는 윗부분이 손상될 때만 근경을 생산하는 것으로 여겨졌지만, 추가 증거에 따르면 건강한 식물에서도 분산 보조 수단으로 근경 성장이 발생한다.[7] 야생 사과의 경우, 근경이 제대로 발달하려면 어미 뿌리가 있는 표토에서 특정 습도와 통기 수준이 필요하다. 근경의 성공적인 성장은 싹 배열, 성장 시기 및 모체의 건강 상태에 따라 달라진다.[7]

자가 불화합성 유전학(피자식물에서 자가 수정을 방지하는 시스템)에 대한 연구도 말루스 시에베르시에 대해 수행되었다.[8] 자가 불화합성과 관련된 유전적 다양성은 가까운 친척인 M. sylvestris에 비해 실질적으로 적다.[8] 말루스 시에베르시는 이러한 다양성이 부족하지만 더 이상의 다양성 손실이 발생하지 않는 한 개입 없이 야생에서 생존할 수 있다.[8] 이러한 다양성 부족의 주요 이론은 최후 빙기 동안의 주요 개체수 병목 현상으로 인해 야생 말루스 시에베르시 개체군이 일리강 계곡 내의 더 작은 지역으로 축소되었기 때문이다.[8][9]

2. 2. 생장 주기

''말루스 시에베르시''의 생장 주기는 발아, 결실, 노쇠, 고사의 단계로 나뉜다.[7]

  • 1기: 종자 발아부터 첫 결실까지로, 보통 6~8년이 걸린다. 이 기간에는 1차 성장과 뿌리 맹아 성장이 활발하다.[7]
  • 2기: 성장과 결실량이 증가하는 시기로, 10~12년생에 해당한다. 2차 성장과 분지가 일어나며 열매 수가 크게 늘어난다.[7]
  • 3기: 최대 결실기에 도달하는 시기로, 25~30년생에 해당한다. 분지율과 수관 주변부 성장은 감소하지만, 기저부 싹(뿌리 맹아)이 영양 성장에 기여한다.[7]
  • 4기: 완전 결실 단계로, 60~70년생에 해당한다. 나무의 발달이 멈추고 가지가 기부에서 주변부로 서서히 죽어가며 분지가 감소한다. 이후 가지가 급격히 건조해지며 고사한다.[7]

3. 분류

이 종은 1833년 칼 프리드리히 폰 레데부어에 의해 배와 유사하다는 점 때문에 처음에는 '''''Pyrus sieversii'''''로 기술되었는데, 그는 알타이 산맥에서 이 종이 자라는 것을 관찰한 독일의 박물학자였다.[7]

4. 재배 사과의 조상

형태학적, 분자생물학적, 역사적 증거에 따르면 ''말루스 시에베르시''는 재배 사과(''말루스 도메스티카'') 유전체의 주요 기여자이다.[10] 바삭함, 더 강한 풍미, 과일 무게와 같은 과일 특성은 오늘날과 같은 ''말루스 도메스티카''를 만들기 위해 인간이 선택적으로 재배하면서 나타났다.[11] 실크로드를 통해 ''M. sieversii''와 그 자손이 확산되었다고 볼 수 있다.[12] 2010년 DNA 분석 결과 ''M. sieversii''가 재배 사과의 조상임이 확인되었다.[13] ''말루스 시에베르시''는 유전적 다양성이 매우 높아 무생물적, 생물적 스트레스에 대한 내성과 여러 질병에 대한 저항성, 독특한 과일 특성을 갖게 하는 유전적 원천이 된다.[14] 재배 사과 품종을 야생 숲 가까이에 심으면 교배가 일어날 수 있다.[15]

4. 1. 유전적 다양성과 육종

말루스 시에베르시는 유전적 다양성이 높아 붉은 과육 사과 품종 개량에 중요한 자원으로 활용되며, 재배 사과 품종의 가뭄, 추위, 해충 저항성을 개선하는 데 사용된다.[26] 특히 높은 안토시아닌 함량과 짧은 유년기는 붉은 과육 사과 품종 개량에 유용하다.[26] 안토시아닌은 심혈관 질환 예방 및 간 손상 보호에 도움을 줄 수 있다.[27]

''말루스 시에베르시''의 변종인 ''말루스 시에베르시 f. 니에즈베츠키아나''는 붉은 꽃, 과피, 과육을 가지며 높은 안토시아닌 함량을 지녀 붉은 과육 사과 품종 개량에 사용된다.[28][27] 빛은 ''말루스 시에베르시 f. 니에즈베츠키아나''의 안토시아닌 생산을 촉진한다.[27] ''말루스 시에베르시'' 잡종 또한 붉은 과육 사과 품종 개량에 활용된다.[29]

''말루스 시에베르시''를 포함한 여러 ''말루스'' 종들은 혹독한 기후에 적합한 사과 개발에 사용되며, 특히 내한성 증진에 중점을 둔다.[21] 야생 사과에서는 열 충격 단백질과 같은 휴면 및 내한성 관련 유전자가 발견되었다.[14] 늦은 개화, 이른 과실 성숙, 짧은 유년기, 근주 형성 능력 등도 육종 프로그램에서 연구되는 특성이다.[22]

미국 농업 연구청은 ''말루스 시에베르시''를 통해 현대 사과 품종 육종에 유용한 유전 정보를 찾고 있다. 일부 ''말루스 시에베르시'' 나무는 특이한 질병 저항성을 보이며, 이는 유전적 다양성에서 기인한다. 야생 사과는 ''Penicillium expansum''에 대한 푸른 곰팡이 저항성 유전자를 가진 것으로 밝혀졌다.[23] 미국 농무부(USDA)는 ''말루스 시에베르시'' 묘목의 표현형 분석을 통해 사과 겹무늬병, 화상병, 노간주 사과 녹병 등 다양한 병원균 저항성을 확인했다.[24] ''말루스 시에베르시''는 사과 애벌레, 사과 잎말이 날벌레 등 곤충 저항성도 보인다.[12] 또한, ''말루스 시에베르시''는 뜨겁고 건조한 지역에서 가뭄 내성과 햇볕에 타는 것에 대한 저항성을 나타냈다.[12][25]

5. 분포 및 서식지

''말루스 시에베르시''는 주로 카자흐스탄 남부의 일리 계곡에 분포하며, 습한 기후가 생장에 적합하다.[16][5] 다양한 서식지에서 나타난다.[7] 이 종은 고온과 짧은 겨울을 선호하지만, 길고 혹독한 겨울을 가진 톈산산맥에서도 발견된다.[7]

6. 보존

''말루스 시에베르시''는 중국 식물 적색 자료집에서 두 번째 보존 우선순위로 지정되었다.[17] 1800년대 카자흐스탄 산악 지역에서 경제적 및 농업적 용도로 야생 사과 나무가 대량 벌채되었다.[7] 야생 사과 숲은 목초지로 바뀌어 토양 피복을 크게 변화시키고 어린 묘목과 뿌리에 피해를 입혔다.[7] 또한, 포식자로부터 야생 사과를 보호하여 공생 관계를 보이는 찔레꽃과 매자나무와 같은 가시 덤불도 잘려나가, 기저 맹아와 그로 인한 영양 번식을 심각하게 약화시키는 등 야생 사과의 생장 조건이 더욱 악화되었다.[7]

6. 1. 위협 요인

소련 붕괴와 원예 개발 프로그램 폐지 이후, 현지 주민들은 자일리스키 알라타우에서 야생 정원을 적극적으로 베어내기 시작했다. 비워진 지역은 주택 건설과 가축 방목에 사용되고 있다.

인간 활동과 자연 재해는 ''말루스 시에베르시'' 자연 개체수 감소의 주요 원인이다.[7] ''Phytophthora plurivora'' 및 ''Alternaria alternata''와 같은 진균 병원체는 미세 뿌리 시스템과 같은 영양 부분을 손상시켜 ''말루스 시에베르시'' 개체수 감소에 중요한 역할을 한다.[18][19] 이러한 면역 취약성은 ''말루스 시에베르시''를 ''Agrilus mali''와 같은 병원성 곤충 등 더 많은 기생충에 취약하게 만들어 개체수를 더욱 파괴시킨다.[18][20]

6. 2. 보존 노력

''말루스 시에베르시''는 국제 자연 보전 연맹(IUCN)에 의해 취약종으로 분류되었다.[17]

인간의 활동과 자연재해는 ''M. 시에베르시'' 자연 개체 수 감소의 주요 원인이다.[7] ''Phytophthora plurivora'' 및 ''Alternaria alternata''와 같은 진균 병원체는 미세 뿌리 시스템과 같은 영양 부분을 손상시켜 ''M. 시에베르시'' 개체 수 감소에 중요한 역할을 한다.[18][19] 이러한 면역 취약성은 ''M. 시에베르시''를 ''Agrilus mali''와 같은 병원성 곤충을 포함한 더 많은 기생충에 취약하게 만들어 개체 수를 더욱 파괴시킨다.[18][20]

현지외 보존(종자 은행)은 유전적 다양성을 보호하기 위한 실행 가능한 장기 해결책으로 여겨지며, 카자흐스탄과 키르기스 공화국에서 수집한 종자를 사용하여 미국에서 확인되었다.[5][24] 현지 보존은 중국 신위안 지역에서 볼 수 있듯이 ''M. 시에베르시''가 분포된 지역 주변에 철조망 울타리를 설치하여 이루어졌다.[5] 2016년의 연구는 층화 및 종자 껍질 제거를 통해 현지에서 ''M. 시에베르시'' 개체군을 보호하는 효과를 보여주었다.[5] 또한, 현지 울타리는 인간과 곤충의 피해를 덜 받기 때문에 고지대에서 더 효과적이다.[5]

전통적인 보존 방법 외에도, 생물 비료는 야생 사과나무에서 진균 병원체인 ''Alternaria alternata''를 억제하는 효과적인 결과를 보여주었다. 이는 감염 후 야생 사과나무의 항산화 능력을 개선하고, 뿌리 성장을 촉진하며, 토양 대사를 향상하는 방식으로 이루어진다.[19] 최근에는 클로닝과 식물 호르몬 처리를 포함한 혁신적인 방법의 조합 또한 야생 사과 개체군을 재생하는 데 효과적인 결과를 보여주었다.[20]

7. 문화

카자흐스탄에서 가장 큰 도시이자 이전 수도였던 알마티는 "사과"를 뜻하는 카자흐어 단어(Alma)에서 이름을 따왔으며, 종종 "사과로 가득 찬 곳"으로 번역되기도 한다. 알마티 주변 지역은 ''말루스 시에베르시'' 숲의 고향이다.[1]

참조

[1] 간행물 "''Malus sieversii''" 2007
[2] 웹사이트 2018-08-17
[3] 웹사이트 2018-08-17
[4] 웹사이트
[5] 논문 Ecological Distribution, Reproductive Characteristics, and In Situ Conservation of ''Malus sieversii'' in Xinjiang, China 2016-09
[6] 논문 Evidence from the domestication of apple for the maintenance of autumn colours by coevolution
[7] 서적 The Wild Apple Tree of Kazakhstan http://dx.doi.org/10[...] John Wiley & Sons, Inc. 2021-12-04
[8] 논문 Identification, genealogical structure and population genetics of S-alleles in ''Malus sieversii'', the wild ancestor of domesticated apple http://dx.doi.org/10[...] 2017-06-21
[9] 논문 Genetic structure and historical demography of ''Malus sieversii'' in the Yili Valley and the western mountains of the Junggar Basin, Xinjiang, China 2014-11-15
[10] 논문 New Insight into the History of Domesticated Apple: Secondary Contribution of the European Wild Apple to the Genome of Cultivated Varieties
[11] 논문 Molecular-level and trait-level differentiation between the cultivated apple (''Malus'' × ''domestica'' Borkh.) and its main progenitor ''Malus sieversii'' http://dx.doi.org/10[...] 2014-03-25
[12] 논문 Silk Road Apples—Collection, Evaluation, and Utilization of ''Malus sieversii'' from Central Asia 2001-04
[13] 논문 The genome of the domesticated apple (''Malus'' x ''domestica'' Borkh.)
[14] 논문 Fox Hunting in Wild Apples: Searching for Novel Genes in ''Malus sieversii'' 2020-12-14
[15] 웹사이트 Верните сады "Эдема" https://zonakz.net/2[...] 2021-12-19
[16] 논문 Do Extreme Climate Events Cause the Degradation of ''Malus sieversii'' Forests in China? 2021-06-16
[17] 논문 Identifying evolutionarily significant units for conservation of the endangered ''Malus sieversii'' using genome-wide RADseq data http://dx.doi.org/10[...] 2018-07
[18] 논문 Canker and fine-root loss of ''Malus sieversii'' (Ldb.) Roem. caused by ''Phytophthora plurivora'' in Xinjiang Province in China https://onlinelibrar[...] 2018
[19] 논문 "''Trichoderma'' biofertilizer (mixTroTha) mediates ''Malus sieversii'' resistance to ''Alternaria alternata''" http://dx.doi.org/10[...] 2021-05
[20] 논문 An efficient in vitro regeneration system from different wild apple (''Malus sieversii'') explants 2020-04-21
[21] 서적 Historical Geography of Crop Plants: A Select Roster CRC Press
[22] 논문 "''Malus sieversii'': A Diverse Central Asian Apple Species in the USDA-ARS National Plant Germplasm System" 2013-12
[23] 논문 Genotyping-by-sequencing markers facilitate the identification of quantitative trait loci controlling resistance to ''Penicillium expansum'' in ''Malus sieversii'' 2017-03-03
[24] 논문 Ex Situ Conservation of Vegetatively Propagated Species: Development of a Seed-based Core Collection for ''Malus sieversii'' 2005-03
[25] 뉴스 Kazakhstan's treasure trove of wildly-flavoured apples https://www.bbc.com/[...] "[[BBC]]" 2016-05-24
[26] 논문 "''Malus sieversii'': the origin, flavonoid synthesis mechanism, and breeding of red-skinned and red-fleshed apples" 2018-10-15
[27] 논문 Synergistic effects of light and temperature on anthocyanin biosynthesis in callus cultures of red-fleshed apple (''Malus sieversii'' f. ''niedzwetzkyana'') 2016-10-01
[28] 논문 MYB12 and MYB22 play essential roles in proanthocyanidin and flavonol synthesis in red-fleshed apple (''Malus sieversii'' f. ''niedzwetzkyana'') 2017
[29] 논문 MdMYBL2 helps regulate cytokinin-induced anthocyanin biosynthesis in red-fleshed apple (''Malus sieversii'' f. ''niedzwetzkyana'') callus https://www.publish.[...] 2018-10-18
[30] 저널 인용 "''Malus sieversii''" http://www.iucnredli[...] "[[IUCN]]" 2007


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