Dry matter yield and interaction stability of forage barley across ten environments in Yunnan, China
본 연구는 중국 윈난의 10개 환경에서 10종의 사료용 보리 유전자형을 평가하였으며, 우수한 건물 생산량과 상호작용 안정성 덕분에 추가 시험을 위한 가장 유망한 후보로 G6와 G1 유전자형을 선정하였다.
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중국 남서부의 고원 지대에서 농부들은 독특한 과제에 직면해 있습니다. 바로 기후, 토양, 고도가 조각보처럼 얽힌 환경 속에서도 일정한 수확량을 제공하며 자라나야 하는 작물을 재배하는 것입니다. 축산 농가들의 목표는 종종 전식물체(whole-crop) 보리인 경우가 많은데, 이는 곡물뿐만 아니라 줄기, 잎, 이삭까지 통째로 수확하여 소와 양의 사료로 사용하는 식물입니다. 이 사료의 가치는 두 가지 요소에 달려 있는데, 이 둘은 항상 함께 움직이지는 않습니다. 바로 식물이 생산하는 건물의 총량(dry matter)과, 어디서 언제 재배하더라도 그 양을 얼마나 신뢰성 있게 생산하느냐 하는 점입니다. 한 계곡에서는 엄청난 수확량을 내는 품종이 다른 계곡이나 다른 해에는 실패할 수도 있습니다. 이러한 예측 불가능성을 식물의 유전형과 환경 사이의 상호작용이라고 합니다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 단순히 성능이 뛰어난 것뿐만 아니라, 완벽한 날씨나 토양 없이도 넓은 범위의 조건에서 강한 작물을 낼 수 있는 안정적인 품종을 찾아내야 합니다.
운남 농업과학원과 운남 농업대학교의 연구진은 운남성의 다양한 지형 전역에서 이러한 신뢰할 수 있는 보리 품종을 찾기 위해 나섰습니다. 이들은 출시된 재배 품종과 실험적 육종 계통이 혼합된 10가지 서로 다른 보리 입종을 두 번의 연속된 겨울 재배 시즌 동안 5개의 서로 다른 지역에서 테스트했습니다. 이 지역들은 해발 1,543미터에서 2,410미터에 이르렀으며, 이는 장소와 시간의 10가지 고유한 조합을 만들어냈습니다. 각 환경에서 연구팀은 보리 품종마다 3개의 소규모 구획을 심었으며, 총 300개의 구획을 조성했습니다. 그들은 지역마다 다른 현지 농법을 사용하여 작물을 관리했으며, 식물이 영양분은 가득하지만 알곡은 아직 딱딱해지지 않은 단계인 유숙기(milk stage)에 모두 수확했습니다. 주요 성공 척도는 건물의 수확량(dry matter yield)이었는데, 이는 물을 모두 제거한 후의 실제 식물체 무게를 나타내며, 농부가 얼마나 많은 사료를 저장하고 사용할 수 있는지를 결정하는 중요한 수치입니다.
이 광범위한 시험 결과, 환경 자체가 수확을 결정하는 가장 강력한 힘이라는 사실이 밝혀졌습니다. 지역과 계절의 차이는 보리 생산량 변동의 거의 88%를 차지하며, 식물 자체의 유전적 차이를 압도했습니다. 이 발견은 단일 보리 품종을 독립적으로 평가할 수 없음을 강조합니다. 즉, 품종의 성과는 어디서 언제 재배되느냐와 불가분하게 연결되어 있습니다. 이러한 압도적인 환경의 영향에도 불구하고, 연구진은 눈에 띄는 특정 품종들을 식별해 냈습니다. G6라고 명명된 한 품종은 10개 환경 전체에서 평균 건물의 수확량이 가장 높았으며, 헥타르당 17.81톤에 달했습니다. 그 뒤를 G1(16.75톤/ha)과 G8(16.43톤/ha)이 바짝 뒤쫓았습니다. 그러나 통계적 분석 결과, G6가 가장 높은 평균치를 기록했음에도 불구하고, 이 품종과 그다음 두 품종 간의 차이는 모든 개별 비교에서 결정적인 승리로 간주될 만큼 크지는 않았습니다.
단순한 생산량을 넘어, 연구는 변동성이 생길 때 품종의 성과가 얼마나 적게 흔들리는지를 나타내는 안정성을 조사했습니다. 식물의 평균 성과와 특정 환경에 대한 반응을 분리하는 방법을 사용하여, 연구진은 G10이라는 품종이 가장 안정적이며 다양한 지점에서 가장 적은 변동을 보였다는 것을 발견했습니다. 하지만 이러한 안정성에는 대가가 따랐습니다. G10은 상위 성과 품종들에 비해 현저히 적은 총 사료량을 생산했습니다. 이에 연구진은 높은 수확량과 수용 가능한 안정성을 모두 갖춘 품able한 품종을 찾기 위해 균형점을 모색했습니다. 이 두 요소를 동일한 비중으로 고려했을 때, G6와 G1이 최우선 후보로 떠올랐습니다. G6는 데이터를 한 번에 한 곳씩 제외하거나 5개 지역의 수천 가지 조합을 시뮬레이션했을 때도 선두를 유지하며, 91% 이상의 시나리오에서 1위를 차지했습니다. G1은 강력한 생산력과 매우 안정적인 성과 프로필을 결다하며 꾸준히 2위를 지켰습니다.
연구는 또한 식물의 키, 줄기 수, 녹색 잎의 양과 같은 물리적 특성을 조사했습니다. 가장 생산성이 높은 품종들, 특히 G6는 줄기가 가장 많고 녹색 잎이 가장 많았으며, 이는 탄탄하고 높은 생물량(biomass)을 가진 식물의 모습을 명확히 보여주었습니다. 그러나 연구진은 본 연구가 운남의 특정 조건과 수집된 2년간의 데이터로 제한된다는 점을 주의 깊게 언급했습니다. 그들은 단백질 함량이나 소화율과 같은 사료의 영양적 품질을 측정하지 않았으며, 보리가 사일리지(silage)로 얼마나 잘 발효되는지도 테스트하지 않았습니다. 이 연구 결과는 G6와 G1이 더 큰 규모의 추가 테스트를 위한 훌륭한 후보임을 시사하지만, 이들이 아직 지역의 모든 농부에게 완벽한 해결책이 될 수 있는지는 검증되지 않았습니다. 이 작업은 적절한 작물을 선택하는 것이 매우 복잡한 균형 잡기임을 보여줍니다. 즉, 가장 높은 수확량은 예측 불가능한 날씨에 따른 실패의 위험과 저울질되어야 하며, 최선의 선택은 농부가 무엇을 가장 가치 있게 여기느냐, 즉 최대 생산량인가 아니면 일관된 신뢰성인가에 따라 달라진다는 것입니다.
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