서 론

참나무속(Quercus L.)은 너도밤나무과(Fagaceae)에 속 하는 상록성 또는 낙엽성의 교목 및 관목으로, 엽액에 달리 면서 늘어지는 미상화서인 웅화서, 반구형인 각두, 횡단면 이 원형이며 각두 당 1개인 견과 등의 특징에 의해 과내 다른 속 식물들과 구분되며, 북반구 온대지역을 중심으로 약 450종이 널리 분포한다(Prantl, 1889; Camus, 1938- 1954; Melchior, 1964; Hutchinson, 1967; Maleev, 1985; Mabberley, 1987; Kubitzki, 1993; Nixon, 1993, 1997; Huang et al., 1999).

참나무속은 각두에 포린이 비늘 모양으로 덮여 있는 특징 을 갖는 참나무아속(subgen. Quercus)과 각두 포린이 합생 하며 동심원상의 층을 형성하는 가시나무아속[subgen. Cyclobalanopsis (Oerst.) C. K. Schneid.]으로 크게 각두 포린의 형태에 따라 구별된다(Schneider, 1906; Camus, 1938-1954; Kubitzki, 1993; Nixon, 1993; Huang et al., 1999).

참나무속은 속내 종간 잡종교잡이 흔히 일어나는 대표적 인 분류군중의 하나로, 타가수분을 주로 하고 대부분의 종간에 생식적 격리가 거의 일어나지 않아 지역적으로 “syngameon”을 형성하는 대표적인 분류군으로 인식되고 있다(MacDougal, 1907; Trelease, 1917; Nakai, 1926; Uyeki 1932; Camus, 1936-1954; Palmer, 1948; Lee, 1961b; 1961c; 1964; Hardin, 1975; Grant, 1981; Nixon, 1997). 참나무속에 있어 잡종화 현상은 본 속 종들이 x=12, 2n=24로 모두 동일한 염색체수를 가져 핵형적인 장벽이 없 으며, 이들의 개화기가 비슷하고, 풍매화인 점 등에 의해 쉽게 일어나는 것으로 이해되고 있다(Lee 1956, 1961b; Lee and Hashizume, 2004). 본 속은 잡종개체들과 그 부모 종 개체들간에도 교잡이 일어나며, 이러한 교잡이입 (introgressive hybridization)으로 인해 각 분류군의 변이의 폭 및 잡종분류군의 인식에 있어 많은 혼란과 어려움이 있 어 왔다(Palmer, 1948: Lee, 1961a; 1961b; Hardin, 1975). 본 연구 대상인 신갈나무(Q. mongolica Fisch. ex Ledeb.) 와 졸참나무(Q. serrata Murray)는 형태적으로 서로 구분되 는 종으로서, 신갈나무는 잎과 거치의 형태, 크기, 잎 상․하 면의 털의 종류 및 분포 양상, 견과의 크기와 모양, 각두 및 포린의 크기와 모양, 소지의 직경 및 소지의 털 분포에 있어서 졸참나무와 뚜렷이 차이가 난다(Lee, 1961a; 1966; 1980; W. Lee, 1996; Y. Lee, 1996; Park et al., 2005; Park, 2009). 신갈나무는 졸참나무에 비해 잎의 크기 및 거치의 크기가 크고, 소지의 직경이 굵으며, 털의 분포에 있어서도 신갈나무가 잎 상면 및 소지가 무모인 반면 졸참나무는 단 모가 분포하고, 신갈나무의 잎 하면은 단모만 드물게 분포 하거나 무모성인데 비해 졸참나무는 하면에 단모와 성상모 가 높은 밀도로 혼생하는 등 두 분류군은 차이가 난다(Lee, 1961a; Park et al., 2005; Chang, 2007; Park, 2009). 또한, 신갈나무가 잎 상면 및 소지가 무모이고 잎 하면은 단모만 드물게 분포하거나 무모성인데 비해 졸참나무는 잎 상면과 소지에 단모가 분포하고 하면에는 단모와 성상모가 높은 밀도로 분포하는 등이 튀어 나오는 등의 특징을 가져 생식 기관의 형질 특징에 있어서도 졸참나무와 뚜렷이 구분된다 (Lee, 1961a; Park et al., 2005). 한편, 한국산 참나무아속 6종에 대한 수리분류학적 연구(Park et al., 2005)의 주성분 분석에서도 기여율이 가장 높은 주성분 1과 2를 축으로 한 배열에서 두 종은 서로 구분되어 위치한다.

그러나 두 종, 신갈나무와 졸참나무는 같은 절(Section Prinus)에 속하며, 우리나라에 분포하는 신갈나무와 졸참나 무 간에는 교잡에 기원한 잡종분류군(Q. mongolica × Q. serrata)이 생육하는 것으로 보고되어있다(Lee 1961b, 1980; Chang and Lee 1984; Park et al. 2005; Chang 2007; Park, 2009). Lee(1961b, 1980)와 Park et al.(2005)은 두 종간 잡종분류군이 다양한 양상의 중간체로 나타남을 보고하였 으며, Chang and Lee(1984) 및 Chang(2007)은 지리산에서 나타나는 두 종 간의 잡종분류군의 잎 외형은 신갈나무에 가깝고 잎의 털의 특징은 졸참나무에서 발견되는 털의 특징 과 비슷하다고 언급하였다.

한편, Lee, W.(1996) 및 Lee, Y.(1996)는 대체적으로 신 갈나무 엽형을 가지면서 거치가 날카롭고 약간 졸참나무의 털의 특징을 나타내기도 하는 한라산과 지리산의 개체군에 대해 신갈나무(Q. mongolica var. mongolica)와 구분하여 ‘물참나무’로 인식하였다. 두 학자는 상기한 ‘물참나무’에 대해 분류학적으로 독립된 종(Q. crispula Blume = Q. grosseserrata Blume; Y. Lee, 1996) 또는 신갈나무의 변종 [Q. mongolica var. crispula (Blume) Ohashi; W. Lee, 1996]으로 취급하였으나, 이는 물참나무를 Q. mongolica와 Q. serrata의 종간 잡종(Q. ×crispula = Q. ×grosseserrata) 으로 취급한 Lee(1961b, 1980) 및 Chang and Lee(1984)와 는 다른 인식이다.

우리나라의 참나무림은 전 국토의 13.6%(산림면적의 20.3%)로 넓게 분포하며, 참나무림의 물질생산을 바탕으로 산림생태계의 먹이그물이 시작되고 기능이 작동되므로, 참 나무속은 우리나라 생태계에서 매우 중요한 수종이다(Kim et al., 1981; Korea Forest Research Institute, 1988; Lee et al., 2006; Hong et al., 2010). 이 중, 신갈나무의 경우 백두대간의 주요 수종으로 해발고도가 비교적 높은 능선부 주변에서 주로 출현하며, 전국적으로 소나무(36.7%) 다음 으로 큰 면적 비율인 27.4%를 나타내고 있으며(Choung, 1998), 특히, 향로봉~깃대배기봉의 백두대간 핵심․완충지역 에서는 현존식생 중 약 77%를 차지하고 있는 대표 수종이 다(Korea Forest Service, 2012; Jeong and Oh, 2013). 한편, 졸참나무는 우리나라 중부의 저지대와 남부의 전 지역에 걸쳐 널리 퍼져 있는 수종으로(Chung and Lee, 1965), 남부 지방 숲의 우점종(dominant tree species)이자 극상종 (climax species)으로 인식되고 있다(Park, 1984; Kim and Kil, 2000; Sim and Han, 2003; Kim and Lee, 2006; Lee, 2007; Song, 2007; Lee and You, 2012).

본 연구에서는 우리나라에서 널리 분포하며 분류학적, 생 태학적으로 중요한 수종인 신갈나무와 졸참나무를 대상으 로 분포 특성을 파악하고, 두 종 간 잡종화에 의한 교잡이입 가능성을 지리산을 중심으로 고도에 따른 flavonoid compound의 화학조성 변이(phytochemical variation)를 통 해 이해하고도 하였다.

Flavonoid compound는 관속식물에 널리 분포하는 2차 대사산물로서, 다양한 flavonoid compound들의 분포는 관 속식물의 진화 과정과 밀접한 상호관계가 있는 것으로 밝혀 져 있어 분류군간의 분화 정도 및 진화 경로를 규명하는데 있어 매우 유용한 형질로 인식되고 있다(Swain, 1975; Gornall and Bohm, 1978; Markham, 1982). 또한, flavonoid compound는 관속식물의 여러 분류군에 있어 잡종의 기원 을 규명하거나 잡종화 양상을 이해하는데 있어서도 매우 유용한 것으로 밝혀져 있으며, 일반적으로 분류군간 잡종의 flavonoid profile에는 부모분류군들의 flavonoid 조성상의 특징이 모두 나타나는 것으로 보고되어 있다(Alston and Turner, 1963; Levy and Levin, 1971; Wyatt and Hunt, 1991).

연구방법

1.분포조사

본 연구에서는 1999년 9월부터 2009년 8월까지 전국 각 지의 신갈나무와 졸참나무 개체들을 대상으로 고도를 따라 올라가면서 채집조사와 동시에 육안으로 생육 및 분포상황 을 관찰하였다. 조사 기간에 채집된 개체들의 표본은 서울 대학교 자연과학대학 생명과학부 표본관(SNU)에 확증표 본으로 소장하였다.

2.Flavonoid 분석 재료

본 연구에서는 1999년 10월 및 2000년 9~10월에 본 연구 의 주 대상지인 지리산 화엄계곡~코재~노고단~주능선 임 걸령 구간에서 고도별로 채집한 신갈나무, 졸참나무 32개체 와 2000년 9월 설악산 오색~대청봉 구간, 2000년 9월 마니 산, 2002년 10월 소백산에서 채집한 신갈나무, 졸참나무 5 개체 등 2종에 속하는 총 37개체를 재료로 사용하였다. 지 리산 외 지역의 신갈나무 및 졸참나무 개체들은 소수로, 두 종의 종간 변이 및 종내 개체군간 지역적 변이 비교를 위한 것이다. 채집된 개체들의 표본은 서울대학교 자연과학대학 생명과학부 표본관(SNU)에 확증표본으로 소장하였다.

3.Flavonoid 분석

지리산의 저지대와 고지대에 고도 별로 분포하는 신갈나무, 졸참나무 2종 32개체 및 설악산, 소백산, 마니산에 분포하는 신갈나무, 졸참나무 5개체 등 총 37개체에 대해 그 flavonoid 조성을 two-Dimentional Thin Layer Chromatography (2-D TLC)와 paper Chromatography(1-D PC), High Performance Liquid Chromatography(HPLC)를 사용하여 분석하였다 (Figure 1 ). 이들 개체 중 신갈나무 4개체, 졸참나무 2개체 등 6개체의 재료는 flavonoid의 구조 동정을 위해 사용하였 으며(full analysis), 그 나머지 개체들은 2D-TLC와 HPLC profile을 사용하여 그 flavonoid 조성을 확인하였다.

추출 및 일차정제(Extraction and preliminary purification): Flavonoid compound의 추출 및 일차 정제는 Park(1987) 및 Mun and Park(1995)의 방법을 변형하여 사용하였다. 즉, 상온에서 건조시킨 약 5~10 g의 잎을 분쇄하여 이로부 터 85% aqueous methanol(MeOH) 200 ml로 2회, 50% MeOH 200 ml로 1회씩 상온에서 각각 12시간 flavonoid compound를 추출한 뒤, 이를 여과하여 rotary vacuum evaporator로 농축시켰다. 농축된 추출액은 chloroform과 ethyl acetate (EtOAc)를 사용하여 flavonoid compound만 을 추출하였으며, 그 결과 얻어진 flavonoid compound를 포함하는 EtOAc fraction은 다시 rotary vacuum evaporator 를 사용하여 소량으로 농축하여, cellulose thin layer chromatography plate(Merck, thickness 100 μm, 20 cm × 20 cm)에 소량 spotting한 뒤 이를 TBA(tert.-butanolacetic acid-water, 3:1:1, v/v/v)와 15% HOAc(15% acetic acid in water)를 용매로 하여 2차원 전개시켜 UV light 하 에서 각 분류군에 분포하는 flavonoid compound의 profile 을 확인하였다. 이후, 상기한 2-dimensional TLC 상에서 확인된 flavonoid compound를 분리하기 위하여 동일 EtOAc fraction을 Whatman 3MM chromatography paper 위에 가는 band 모양으로 streaking한 후 15% HOAc를 solvent로 하여 1차원으로 전개시켰다. 그 결과 paper chromatogram 상에서 분리된 각 flavonoid band를 가늘게 자른 후 100% MeOH로 elution하여 농축, 여과한 후 이를 high performance liquid chromatography(HPLC)를 사용하 여 포함되어 있는 flavonoid compound들을 완전히 분리, 정제하였다.

High Performance Liquid Chromatography: HPLC는 UV detector가 장착된 Gilson Model 305-306/115UV Dual Pump System을 사용하였으며, column은 reverse phase column인 Waters semi-preparative μBondapak C-18 column(7.8mm × 30㎝)을 사용하였다. 상기한 방법으로 일 차 분리, 농축한 각 flavonoid sample은 2% HOAc에서 acetonitrile의 농도를 15%에서 30%로 27분에 걸쳐 변화시 킨 gradient elution 방법(15~30% acetonitrile in 2% HOAc, flow rate 3㎖/min, 27 min cycle)을 사용하여 순수 분리, 정제하였으며, 분리가 잘 되지 않는 일부 compound의 분 리, 동정을 위해서 gradient elution 방법을 약간 변형 (15~31% acetonitrile in 2% HOAc, flow rate 3㎖/min, 33 min cycle)하거나 isocratic elution을 이용하였다. Flavonoid compound의 검출은 254 nm에서 0.5~1 a.u.f.s. sensitivity 로 수행하였으며, 각 peak의 absolute retention time은 stopwatch를 사용하여 측정하였다. HPLC상에서 분리된 flavonoid peak들은 그 구조 동정을 위해 각각 collection되 었으며, 완전한 구조 동정을 위한 충분한 양을 확보하기 위 하여 각 sample당 6~10회 반복하여 동일한 조건하에서 HPLC를 수행하였다.

구조 동정 (Structural identification): HPLC에서 분리 정 제한 각 flavonoid compound는 UV spectral analysis, acid 및 alkaline hydrolysis, partial hydrolysis, cellulose TLC 상에서의 Rf value, UV light에서의 색깔 및 HPLC 상에서 의 RT(retention time), co-chromatography 등의 방법 (Mabry et al., 1970; Markham, 1982; Park, 1987; Mun and Park, 1995; Kim et al., 2000a; 2000b)을 이용하여 그 구조를 동정하였다. 또한 acylated flavonoid compound의 존 재를 확인하기 위하여 일부 compound에 대한 mild alkaline hydrolysis(Markham, 1982)를 수행하였다. 각 flavonoid compound에 결합되어 있는 sugar를 동정하기 위한 acid hydrolysis는 7% HCl 수용액을 사용하여 100℃의 water bath에서 60분 동안 수행하였으며, diglycoside의 경우 결합 되어 있는 sugar의 순서를 밝히기 위해 partial hydrolysis (Mabry et al., 1970; Markham, 1982)를 병행하였다. 가수 분해한 수용액은 EtOAc로 aglycone을 추출, 제거하였으며, 남은 수용액을 1~2방울 정도로 농축한 뒤 TLC를 사용하여 포함되어 있는 sugar를 동정하였다. Sugar 동정을 위한 TLC는 상기한 방법에 의해 얻어진 농축액을 standard sugar 들과 함께 cellulose TLC plate에 spotting 한 후, n-butanol-ethyl acetate-acetic acid-pyridine-water (35:35:5:25:15, v/v/v/v/v) 로 전개하였다(Park, 1987). 그 결과 분리된 sugar spot들을 aniline hydrogen phthalate 용액으로 발색시켜 standard sugar 와 그 spot위치 및 발색색깔을 비교하여 동정하였다(Markham, 1982). 또한 acylated flavonoid compound의 존재를 확인하 기 위하여 일부 compound에 대한 alkaline hydrolysis(Isobe et al., 1980)를 수행하였다.

2D-TLC와 HPLC profile을 이용한 flavonoid 조성 분석: 다수 개체의 분석을 위해 2D-TLC와 HPLC profile을 이용 하여 flavonoid 조성을 분석하였다. 분석은 건조한 잎 3g 정도를 사용하였으며, 추출용액 양을 건조한 잎의 무게에 비례되게 낮추었을 뿐 추출 및 농축과정은 위의 full analysis와 동일한 방법으로 flavonoid 성분을 추출하였고, 2-D TLC의 spot의 위치, 진하기와 HPLC의 RT(retention time) 및 peak 높이를 이용하여 각 개체의 flavonoid 조성 성분을 정량․정성분석 하였다.

결과 및 고찰

1.분포 특성

우리나라의 신갈나무와 졸참나무의 해발 고도에 따른 분 포는 지역에 따라 차이가 난다(Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.).

중부지방의 경우, 졸참나무는 저지대에서 주로 발견 되고 해발 500 m 이상의 고도에서는 거의 발견되지 않는다(Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.). 졸참나무의 고도에 따른 이러 한 분포 현상은 위도가 높은 곳일수록 두드러져서 북부지방 의 개마고원을 한계로 그 이북의 지역에는 저지대에서도 거의 관찰되지 않는 것으로 알려져 있다(Kim, 1992; Kim, 2013). 신갈나무는 중부지방에서 해발 100 m 정도의 저지 대에서도 관찰되며 해발 600~800 m 이상의 고도에 이르면 다른 참나무류와 거의 혼생하지 않고 산정에서는 대개 신갈 나무가 순림을 이룬다(Kim, 2013; Jeong and Oh, 2013; J. Park, Pers. Observ.).

그러나 남부지방의 경우, 졸참나무는 저지대에서 해발 1000 m에 이르기까지 분포하며 해발 800 m 이상으로 고도 가 높아지면서 밀도가 낮아진다(Kim and Lee, 2006; Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.). 그러나 지리산과 제주도의 경우 해발 1200~1300 m의 높은 고도에서도 드물게 관찰된 다(Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.). 한편, 신갈나무의 경우 해발 1200 m 이상의 고지대에서는 다른 참나무류와 혼생하지 않으며, 이후 점차 고도가 낮아짐에 따라 다른 참 나무류와 혼생하고 빈도가 낮아지다가 해발 300m 이하 저 지대에서는 거의 발견되지 않는다(Kim and Lee, 2006; Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.).신갈나무는 우리나라 낙엽성 참나무 가운데 유일하게 냉 온대 영역에서 해발고도가 높아질수록 그 출현빈도와 피도 가 높아지는 경향을 보인다(Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.). 종합적으로, 신갈나무와 졸참나무는 서로 다른 분 포양상을 보이며 신갈나무가 내륙적이면서 대륙성 기후 입 지의 특성을 갖고 냉온대 산지대를 중심으로 생육하는 입지 특성을 갖는 반면, 졸참나무는 한반도 남부 저산지대의 해 발고도가 낮고 온난하며 상대적으로 해양성 기후를 나타내 는 입지 특성을 갖는다(Kim and Lee, 2006; Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.). 그러나, 두 종은 특정한 높은 고지대 를 제외한 우리나라 전 지역에서 동소적으로 함께 생육하 며, 두 종간 교잡이 일어나는 것으로 알려져 있다(Lee, 1961a; 1961b; Chang and Lee, 1984; Park et al., 2005; Chang, 2007; J. Park, Pers. Observ.). 특히, 지리산의 경우 두 종은 해발 300 m 이상에서부터 해발 1000 m에 이르기까 지 혼생하며 드물게는 1200~1300 m에 이르기까지 동소적 으로 분포하는 것이 관찰되었다(Kim, 2013; J. Park, Pers. Observ.).

2.Flavonoid 분석

지리산과 설악산, 소백산, 마니산에 분포하는 신갈나무 및 졸참나무 2종 37개체의 flavonoid 조성을 분석한 결과, 이 개체들의 잎 추출액으로부터 모두 23가지의 서로 다른 flavonoid compound들이 분리, 동정되었으며, 이들의 화학 구조, UV spectral data 및 2D TLC상에서의 Rf 값, HPLC 상에서의 retention time, UV light 하에서 색깔 등의 화학적 특성은 Figure 2 와 Table 1 및 2에 수록하였다. 또한, 이들 compound들의 2D TLC상에서의 mobility는 Figure 3 에 나 타내었으며, 신갈나무 및 졸참나무 2종 37개체에 있어서의 이들 compound들의 분포는 Table 3에 표시하였다.

지리산과 설악산, 소백산, 마니산에 분포하는 신갈나무 및 졸참나무 개체들에 분포하는 flavonoid compound들은 flavonol인 kaempferol quercetin, isorhamnetin 및 myricetin 에 당이 결합된 flavonol glycoside이었으며, 분리된 compound 중 주요 flavonoid compound는 kaempferol 3-O-galactoside, kaempferol 3-O-glucoside, quercetin 3-O-galactoside, quercetin 3-O-glucoside 및 isorhamnetin 3-O-glucoside(compounds 1-2, 10-11, 18; Figure 2 , Tables 2, 3)로 조사한 37개체 모두에 분포하였다(Table 3). 이들 flavonoid compound에 결합되어 있는 당의 종류는 galactose, glucose, arabinose, rhamnose 등 단당류와 이들 단당류 두 분자가 결합된 이당 류인 arabinosylglucose, rhamnosylglucose이었다(Figure 2 , Table 2). 이들 sugar는 모두 3-OH group에 결합되어 있었으며, 이 중 glucose는 mono- 또는 diglycoside의 형태 로 분석된 모든 개체에서 가장 흔하게 나타났다(Figure 2 , Tables 2, 3). 또한 compound 7은 flavonol glycoside이었으 나 극히 소량 존재하여 결합되어 있는 sugar를 동정하지 못하였다(Table 2).

한편, 두개의 서로 다른 quercetin 3-O-arabinoside I, II(compounds 12, 13)가 검출되었으며, 이들 compound들 은 전에 닭의덩굴속(Genus Fallopia)의 여러 분류군들에서 보고 된 바 있다(Kim et al., 2000a; 2000b). Arabinose는 pyranose와 furanose의 두가지 고리형(ring form)이 있으며 (Williams and Harborne, 1994), Rf값 등 화학적 성질이 서로 다른 4가지 형의 quercetin 3-O-arabinoside가 있는 것이 보고되어 있다(Hattori, 1962). 또한 quercetin 3-O-arabinoside I, II 외에도 본 연구 결과에서는 신갈나무, 졸참나무 두 종 의 개체들로부터 서로 다른 Rf값을 갖는 kaempferol 3-O-arabinoside I, II, III(compounds 4-6)가 검출되었다.

이들 compound들에 대해 Mild alkaline hydrolysis(Markham, 1982)를 수행한 결과, 이들은 Rf값의 변화가 없었으며, H2O2 oxidation을 수행한 결과 arabinose가 검출되었다. 이 로 볼 때 compound 4-6은 서로 다른 arabinose형을 갖는 이성질체인 것으로 판단되었으며, 다만 이들의 정확한 고리 형의 형태는 동정하지 못하였다.

또한, 지리산 및 기타지역에서 분포하는 신갈나무 및 졸참 나무 2종 37개체로부터 서로 다른 4 종류의 acylated flavonoid compound(compounds 9, 16-17, 23)가 분리 동정되었다 (Tables 2, 3). 이들 compound에 대해 alkaline hydrolysis (Markham, 1982)를 수행한 결과, compound 9는 kaempferol 3-O-glucoside로, compound 16과 17은 각각 quercetin 3-O-galactoside, quercetin 3-O-glucoside로 변화하였으며, 또 한 compound 23은 myricetin 3-O-glucoside로 각각 변화하였 다. 그러나, 이들 compound에 결합되어 있는 acyl group의 종류와 결합 위치는 동정하지 못하였다.

Flavonoid 분석 결과, 한국산 신갈나무와 졸참나무는 flavonoid 조성에 있어 차이가 있는 것으로 밝혀졌으며, 각 종은 종내 변이가 존재하는 것으로 나타났다(Table 3). 신갈나 무의 flavonoid 조성은 acylated flavonol인 acylated kaempferol 3-O-glucoside(compound 9), acylated quercetin 3-O-galactoside 및 acylated quercetin 3-O-glucoside (compounds 16-17)가 다 량 나타나며, diglycoside인 quercetin 3-O-arabinosylglucoside (compound 15)가 분포한다는 점에서 졸참나무의 flavonoid 조성과 구분된다(Tables 2, 3). 이들(compounds 9, 16-17)은 kaempferol 3-O-glucoside (compound 2), quercetin 3-O-galactoside 및 quercetin 3-O-glucoside(compounds 10-11)와 더불어 신갈 나무의 주요 flavonoid compound인 것으로 나타났다(Table 3). 한편, 같은 절(Section Prinus)에 속하는 졸참나무의 flavonoid 조성은 rhamnosyl flavonol compound(compounds 6, 14, 22)가 전 개체에 걸쳐서 나타나고 또한 신갈나무에 비해 다량으로 나타나는 특징을 가지며, 한편 acylated flavonol compound(compounds 9, 16, 17)sms 적게 나타나는 특징으로 신갈나무의 flavonoid 조성과 구분된다. 또한 정성적으로 diglycoside인 kaempferol 3-O-rhamnosylglucoside (compound 8)가 분포한다는 점에서도 신갈나무와 차이가 난다.

본 연구의 한국산 신갈나무와 졸참나무 2종은 flavonoid 조성은 적은 수의 compound(compounds 5, 7, 15, 22)에 있어 서 정성적인 차이(드물게 예외적인 개체가 있으나)와 함께 상기한 바와 같이 정량적인 차이가 나며, 종내 개체 간에는 고도에 따라서 정량적 또는 정성적인 조성 변이가 관찰되었 다(Table 3).

Compound 3(Kaempferol 3-O-arabinoside I)의 경우 신갈나무 잎에는 ‘+’의 량으로 함유되어 있으나 졸참나무의 잎에는 개체 에 따라 ‘+’ 또는 ‘tr’로 상대적으로 적은 량이 함유되어 있는 것으로 나타났으며, 이러한 것은 지리산 외 지역의 신갈나무와 졸참나무의 종간 차이에서 잘 확인된다(Table 3). 대부분의 지 리산 신갈나무 개체들은 ‘+’의 량을 함유하나 저지대의 일부 신갈나무 개체(Q14)는 ‘tr’로 극소량을 가지며, 반면 지리산 저 지대 졸참나무 개체들은 ‘tr’로 극소량을 함유하나 신갈나무와 동소적으로 위치하며 상대적으로 높은 고도에서 생육하는 많 은 졸참나무 개체들(코재 12-15, 31, Q13, Q22-24)은 ‘+’의 량을 함유한다. 이는 단순한 개체변이라기보다는 이들 두 종이 서로 동소적으로 분포하여 교잡이입 중이거나 교잡이입된 개체여 서 나타났을 가능성이 높다고 사료된다.

Compound 4(Kaempferol 3-O-arabinoside II)의 경우도 신갈 나무 개체들 잎에는 대체로 소량(‘+’) 또는 극소량(‘tr’) 함유되 어 있으나, 신갈나무가 거의 분포하지 않는 해발 400 m 이하의 졸참나무 개체들에서는 거의 나타나지 않는 flavonoid compound로서, 이 또한 지리산 외 지역의 신갈나무와 졸참나 무의 종간 차이에서도 확인되는 사실이다(Table 3). 지리산 고지대의 신갈나무 개체들은 compound 4를 함유하나 고도가 낮아지면서 이들 신갈나무 개체들은 졸참나무처럼 compound 4를 함유하고 있지 않거나 소량 함유하며, 반면 신갈나무와 동소적으로 생육하는 졸참나무 개체들 중 일부는 소량(‘+’) 또 는 극소량(‘tr’)을 함유하는 것으로 나타났다(Table 3). 동소적 으로 분포하는 두 종의 개체들이 상대 종(신갈나무↔졸참나무) 과 유사한 flavonoid compound 조성을 갖는 경향을 보이는 이 러한 양상은 compound 3에서와 비슷하다(Table 3).

Compound 6(Kaempferol 3-O-rhamnoside)은 신갈나무에 비해 rhamnosyl flavonol compound가 다량 나타나는 졸참나무 의 flavonoid 조성 특징을 잘 드러내는 compound들(compounds 6, 14, 22) 중의 하나이다. compound 6은 지리산 지역의 지리 산 신갈나무 개체들에는 소량, 극소량 함유되어 있거나 또는 전무하나, 졸참나무의 경우 전 개체에서 나타나며, 이 또한 지리산 외 지역의 신갈나무와 졸참나무의 종간 차이에서도 확인된다(Table 3). 지리산 신갈나무 개체들은 compound 6을 함유함에 있어서 개체 간 변이를 나타내나며 졸참나무와 동 소적으로 분포하는 신갈나무 개체들(해발 400~1200 m)은 대 체로 compound 6을 함유하나 고지대(해발 1200 m 이상; 노고 단-임걸령의 졸참나무가 생육하지 않는 고산지대)의 신갈나 무는 거의 함유하지 않는 것으로 확인되었다(Table 3). 동소적 으로 분포하는 두 종의 개체들이 상대 종(신갈나무↔졸참나 무)과 유사한 flavonoid compound 조성을 갖는 경향을 보이는 이러한 양상은 compounds 3, 4에서와 비슷하다(Table 3). 이는 단순한 개체변이라기보다는 이들 두 종이 서로 동소적으로 분포하여 교잡이입 중이거나 교잡이입 된 개체여서 나타났을 가능성이 높다고 사료된다.

Compound 14(Quercetin 3-O-rhamnoside)도 상기의 compound 6처럼 신갈나무에 비해 rhamnosyl flavonol compound가 다량 나 타나는 졸참나무의 flavonoid 조성 특징을 잘 드러내는 compound들(compounds 6, 14, 23) 중의 하나로, 신갈나무 개체 들은 compound 14를 소량 함유하나 졸참나무의 경우 대부분의 개체에서 다량으로 나타나며, 이 또한 지리산 외 지역의 신갈나 무와 졸참나무의 종간 차이에서도 확인되는 사실이다(Table 3). 지리산 졸참나무 개체들은 compound 14를 함유함에 있어서 고도별 변이를 나타내며 신갈나무와 동소적으로 분포하는 고 지대 졸참나무의 일부 개체들(‘코재 12, 14, 15, 17졸참’)은 신갈나무처럼 소량 함유하는 것으로 확인되었다(Table 3). 이 또한 동소적으로 분포하는 두 종의 개체들이 상대 종(신갈나 무↔졸참나무)과 유사한 flavonoid compound 조성을 갖는 경 향을 보이는 것으로 이러한 양상은 compound 3, 4, 6에서의 양상과 비슷하다(Table 3).Compound 22(Myricetin 3-O-rhamnoside)도 상기의 compound 6, 14처럼 신갈나무에 비해 rhamnosyl flavonol compound가 다량 나타나는 졸참나무의 flavonoid 조성 특징을 잘 드러내는 compound들(compounds 6, 14, 22) 중의 하나이다. compound 22 는 신갈나무 개체들에 소량, 극소량 함유되어 있거나 또는 전무하기도 하는 등 개체 간에 변이가 있으나, 졸참나무의 경우 거의 전 개체에서 다량으로 나타나며, 이러한 두 종간 조성의 차이는 지리산 외 지역에서도 확인된다(Table 3). Compound 22의 경우에도 compounds 6, 14의 함유 양상과 유사하였는데, 졸참나무와 동소적으로 분포하는 신갈나무 개체들 중 여러 개체가 compound 22를 함유하였으며, 반대 로 졸참나무와 동소적이지 않은 고지대 신갈나무 개체들은 거의 compound 22를 함유하지 않는 것으로 나타났다(Table 3). 이 역시 동소적으로 분포하는 두 종의 개체들이 상대 종 (신갈나무↔졸참나무)과 유사한 flavonoid compound 조성을 갖는 경향을 보이는 것으로 이러한 양상은 compounds 3, 4, 6, 14에서의 양상과 비슷하다(Table 3).

이와 같이, 지리산에서 동소적으로 분포하는 신갈나무, 졸참나무 두 종의 개체들이 상대 종과 유사한 flavonoid 조성 갖는 경향을 보이며 고도에 따른 변이를 나타내는 것은 두 종간에 유전자 교류(gene exchange) 혹은 이동(gene flow)이 일어나고 있음을 강하게 암시한다고 사료된다. 이는 다시 말해서 두 종 간에 교잡이 일어나며 동시에 어느 쪽이든 부 모종 개체로의 계속적인 역교배를 거쳐 교잡 이입 현상이 일어나고 있음을 뜻한다. 참나무속에 있어서 이러한 유전자 교류는 북미와 유럽 및 이론에서도 보고 된 바가 있다 (Hardin, 1975; Whittemore and Schaal, 1991; Ducousso et al., 1993; Bacilieri et al., 1996; Ishida et al., 2003; Chybicki and Burczyk, 2010).

Chang and Lee(1984) 및 Chang(2007)은 잎의 형태에 있어 신갈나무와 비슷하나 털의 형태는 졸참나무와 비슷한 개체군이 지리산에 생육한다고 보고한 바 있으며, 이는 물 참나무(Q. × crispula = Q. × grosseserrata)를 지칭한다. 본 연구에서 사용된 신갈나무의 대부분 개체는 전형적인 신갈나무이지만, 극히 일부 개체의 경우 잎과 열매의 형태 나 생육형은 거의 신갈나무와 동일하나 잎 상․하면의 기부 일부분에 졸참나무의 성모 및 단모가 드물게 나타나거나 소지에 아주 드물게 단모가 나타난다. 이러한 신갈나무 개 체들은 앞서 Chang and Lee(1984) 및 Chang(2007)이 언급 한 “잎의 형태에 있어 신갈나무와 비슷하나 털의 형태는 졸참나무와 비슷한 개체군”으로 기술된 것과 같은 두 종 사이의 중간형이 아니며 이들은 털의 분포에 있어 잎 하부 일부분에 졸참나무의 성모가 드물게 발견되거나 잎 상면에 드물게 단모가 분포하는 등 졸참나무의 털의 특성을 극히 미세하게 나타낼 뿐이다. 이러한 신갈나무 개체들은 전체적 인 형태가 전형적인 신갈나무와 거의 차이가 없는, 교잡이 입에 의해 생겼을 것으로 추정되는(putatively introgressed) 개체들이다.

신갈나무와 졸참나무 간에 서로 교잡이 일어나며 상기한 바와 같이 두 종간 유전자 교류와 함께 교잡 이입현상이 빈번이 일어나고 있음을 암시하는 본 연구결과로 볼 때, 형 태적으로 신갈나무와 졸참나무의 중간적인 특징을 나타내 며 다양한 형태 변이를 나타내는 물참나무는 신갈나무와 졸참나무 두 종을 부모종으로 하는 교잡에 의해 생겼을 가 능성이 높은 것으로 판단된다. 그러므로 본 연구 결과는 물 참나무를 독립된 종(Q. crispula Blume = Q. grosseserrata Blume) 또는 신갈나무의 변종(Q. mongolica var. crispula = Q. mongolica var. grosseserrata)으로 인식한 Chung (1957), Y. Lee(1996) 및 W. Lee(1996)의 견해보다는 신갈 나무와 졸참나무 간의 잡종분류군(Q. mongolica × Q. serrata = Q. × crispula = Q. × grosseserrata)으로 인식한 T. Lee(1961b, 1980, 2003), Park et al.(2005), Chang(2007) 및 Park(2009)의 견해에 부합된다.