Agronomic Performance and Genotype by Environment Interaction of Hybrid Maize Across Different Land Typologies in South Sulawesi

기술 요약: 남부 술라웨시의 서로 다른 토지 유형에 따른 하이브리드 옥수수의 농학적 성능 및 유전자형-환경 상호작용

문제 제기
인도네시아의 하이브리드 옥수수(*Zea mays L.) 생산은 지역별 농업 생태학적 조건의 가변성으로 인해 상당한 제약에 직면해 있다. 유전자형 × 환경(G×E) 상호작용은 다양한 토지 유형에서 재배될 때 유전자형의 농학적 성능에 상당한 차이를 야기한다. 이러한 현상은 종종 국가적으로 우수한 품종들이 선택된 환경과 다른 환경(비생물적 스트레스(가뭄, 토양 산도) 및 생물적 스트레스와의 불일치로 인한 환경적 압력)에 심겨졌을 때 그 수확 잠재력에 도달하지 못하는 결과를 초ら한다. 결과적으로, 비옥한 중고도 지대부터 건조하고 산성인 건조 지대에 이르기까지 대조적인 토지 유형을 보유한 남부 술라웨시와 같은 특정 구역에 적합한 안정적이고 적응력이 높은 유전자형을 식별하는 것이 매우 중요하다.

연구 방법
본 연구는 2025년 7월부터 9월까지 남부 술라웨시의 대조적인 두 지역에서 수행되었다:

1. 시노아 (반텐 지역): 비교적 습윤한 기후와 양호한 토양 비옥도를 가진 비옥한 중고도 농업 기후대.
2. 몽콩로 (마로스 지역): 산성 건조 지대 토양 질감, 낮은 토양 수분, 빠른 배수를 특징으로 하는 건조 기후대.

실험 설계는 10개의 처리구(7개의 후보 하이브리드 품종: JH MAS 01–07, 그리고 3개의 대조 품종: ADV777, NK306, NK212)를 3회 반복한 난괴법(Randomised Complete Block Design, RCBD)으로 진행되었으며, 각 위치당 총 30개의 구획(plot)이 생성되었다. 각 구획은 2.8 m × 5 m 크기이며 식재 간격은 70 cm × 20 cm이다.

평가된 농학적 파라미터에는 초장(plant height), 엽장(leaf length), 엽폭(leaf width), 엽각(leaf angle), 줄기 직경(stem diameter), 이삭 높이(ear height), 이삭 줄 수(number of ear rows)가 포함된다. 데이터는 5% 유의 수준에서 분산 분석(ANOVA)을 통해 분석되었다. 유의미한 차이가 발견된 경우, 최소유의차(LSD) 검정을 사용하여 평균을 비교하였다. 또한 농학적 특성이 수량에 미치는 직접적 및 간접적 영향을 결정하기 위해 경로 분석(Path analysis)을 실시하였다.

주요 결과
분산 분석(ANOVA) 결과, 환경 요인(반복/위치)이 농학적 특성 발현의 지배적인 결정 요인임이 밝혀졌으며, 몇몇 주요 형질에 대해 유전자형 요인을 크게 상회하는 유의성을 보였다:

• 유의미한 환경 효과: 환경 요인은 초장($p=0.001$), 줄기 직경($p=0.000$), 이삭 높이($p=0.007$)에 대해 매우 유의미한 영향을 미쳤다.
• 비유의적인 유전자형 효과: 유전자형 요인은 테스트된 모든 파라미터에 유의미한 영향을 미치지 않았다($모든 형질에 대해$p > 0.05$). 이는 테스트된 하이브리드 간의 유전적 차이가 주어진 조건 하에서 이러한 특정 농학적 형질에 대해 통계적으로 구별되는 변이를 생성하지 못했음을 나타낸다.
• 안정적 형질: 엽각, 엽장, 엽폭 및 이삭 줄 수는 변동성이 낮았으며 유전자형이나 환경에 의해 유의미한 영향을 받지 않았는데, 이는 이들이 정형화된(canalized) 안정적 형질임을 시사한다.

특정 유전자형의 성능:

• NK212: 가장 높은 평균 초장(214.73 cm)과 가장 큰 줄기 직경(19.55 mm)을 기록했다.
• NK306: 두 번째로 큰 줄기 직경(17.97 mm)을 나타냈다.
• JH MAS 03: 가장 낮은 초장(186.53 cm)을 보였다.

의의 및 주장
본 논문은 남부 술라웨시에서 테스트된 하이브리드 옥수수 유전자형의 경우, 유전적 잠재력보다는 환경 조건이 영양 및 생식 구조 형질의 표현형 발현을 결정하는 주요 동력이라고 결론짓는다. 유의미한 유전자형 효과의 부재는 테스트된 후보 하이브리드들이 상대적으로 좁은 유전적 기반을 가지고 있거나, 테스트된 특정 환경 범위 하에서 그 반응이 유의미하게 갈라지지 않았음을 시사한다.

본 연구는 남부 술라웨시의 품종 권장 및 구역 기반 재배 전략을 위한 과학적 근의를 제공한다. 또한 광범위한 적응성 또는 특정 안정성을 가진 유전자형을 식별하기 위해 다지역 및 다환경 테스트가 필수적임을 강조한다. 저자들은 현재의 데이터가 농학적 특성에 대한 귀중한 기초 정보를 제공하지만, 다양한 농업 생태계에서의 정밀 농업 전략을 위한 특정 유전자형 적응을 완전히 규명하기 위해서는 AMMI 또는 GGE Biplot과 같은 종합적인 G×E 안정성 분석이 필요하다고 주장한다.