Korean Journal of Medicinal Crop Science
[ Article ]
Korean Journal of Medicinal Crop Science - Vol. 31, No. 4, pp.222-234
ISSN: 1225-9306 (Print) 2288-0186 (Online)
Print publication date 31 Aug 2023
Received 16 May 2023 Revised 10 Jul 2023 Accepted 10 Jul 2023
DOI: https://doi.org/10.7783/KJMCS.2023.31.4.222

들깨 잎 이용성 평가를 위한 유전자원 형질의 다변량 통계분석 적용

이명희1, # ; 이은수2, # ; 김정인3, ; 유은애4 ; 김상우5 ; 김성업6 ; 오은영7 ; 김민영8 ; 이정은9 ; 성정숙10 ; 조광수11 ; 김춘송12
1농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구관
2농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구사
3농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구사
4농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터 연구사
5농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구사
6농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구사
7농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구사
8농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구사
9농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구사
10농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터 연구관
11농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구관
12농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 연구관
Applying Multivariate Statistical Analysis for Agronomic Characteristics to Evaluate Leaf Availability in Perilla Germplasms
Myoung Hee Lee1, # ; Eun Soo Lee2, # ; Jung In Kim3, ; Eun Ae Yoo4 ; Sang Woo Kim5 ; Sung Up Kim6 ; Eun Young Oh7 ; Min Young Kim8 ; Jung Eun Lee9 ; Jung Sook Sung10 ; Kwang Soo Cho11 ; Chun Song Kim12
1Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
2Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
3Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
4Researcher, National Agrobiodiversity Center, NIAS, RDA, Jeonju 54874, Korea
5Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
6Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
7Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
8Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
9Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424., Korea
10Researcher, National Agrobiodiversity Center, NIAS, RDA, Jeonju 54874, Korea
11Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
12Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea

Correspondence to: (Phone) +82-55-350-1228 (E-mail) kji1204@korea.kr Contributed by footnote: #Myoung Hee Lee and Eun Soo Lee are contributed equally to this paper


This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Background

This study was performed to analyze the agronomic characteristics of 300 perilla germplasms to develop a perilla cultivar for leaves using principal component (PC) and cluster analyses.

Methods and Results

In total, 300 perilla germplasms were analyzed in this study. The morphological diversity and relationships among 300 perilla germplasms were assessed using principal component and cluster analyses. The perilla cultivar for leaf use requires resources with a flowering date later than 105 days and a short node length; we selected 74 resources with a flowering date later than 105 days and a length of less than l00 ㎝. The coefficients of variation of the perilla germplasms were the highest for the days to flowering and days to maturation, whereas they were the lowest for the stem and flower colors. PC analysis revealed the eigenvalues and contributions respective to each PC as follows: PC1, 4.592 and 41.75%; PC2, 1.774 and 16.13%; and PC3, 1.280 and 11.64%. According to cluster analysis, the genetic resources were divided into four groups, comprising 118, 110, 69, and 3 resources, respectively.

Conclusions

Clusters I and Ⅱ were found the most suitable for breeding materials, considering flowering days, initial shape, and leaf size, which are relevant traits for developing leaf-only varieties.

Keywords:

Perilla frutescens (L.) Britt, Cluster Analysis, Germplasm, Multivariate Analysis

서 언

들깨 [Perilla frutescens (L.) Britt]는 꿀풀과 (Lamiaceae)에 속하는 1년생 초본으로 인도, 중국, 러시아 등 동북아시아를 중심으로 다양한 지역에 분포하고 있으며 이용 방법에는 나라별로 차이가 있다. 인도와 중국에서는 우리나라와 마찬가지로 종자를 기름으로 짜거나 분말로 만들어 요리에 이용하였으며 (Pandey and Bhatt, 2008; Hou et al., 2022), 일본에서는 들깨가루로 주먹밥을 만들어 먹었으며 들기름은 건조유의 특성을 살려 칠을 하거나 종이우산을 만드는 데 이용하는 등 공업용으로 쓰기도 하였다 (Nitta et al., 2003).

우리나라에서는 이용 부위에 따라 종실용과 깻잎용으로 크게 용도를 나눌 수 있으며 종실용은 재배면적이 2021년 기준 37,406 ㏊로 보리, 양파, 마늘 등 다양한 작부체계 후작으로 재배되고 있으며, 주로 들기름과 들깨가루로 가공되어 이용된다 (MAFRA, 2022). 들기름 내에는 식물성 오메가-3 지방산 계열인 알파-리놀렌산이 약 60% 수준으로 구성되어 있어 학습 능력 개선, 고혈압 예방 효과 등 건강 기능성 소재, 비건 흐름에 따른 동물성 오메가-3 대체 소재 등으로 국내외 수요가 증가하고 있다 (Lee et al., 2017; Kim et al., 2019; Zhen et al., 2023).

깻잎용은 경남 밀양시와 충남 금산군이 주산지로 시설 하우스 중심으로 약 1,100 ㏊ 재배되고 있다 (MAFRA, 2021). 깻잎을 식용하는 곳은 우리나라가 유일하다고 볼 수 있으며, 10 a 당 소득이 약 1,800 만 원인 고소득 작물로 농업적 가치가 매우 크다 (RDA, 2021).

깻잎은 신선 잎채소 용도 이외에 특유의 정유 성분인 perillaketone이 함유되어 있어 비린 맛을 줄이는 요리에 양념으로 많이 쓰이고 있으며 식중독균 저해 등 항균 효과와 항염증 효과가 있는 것으로 알려져 있다 (Ha et al., 2015; Verma et al., 2015; Lin et al., 2016; Lee et al., 2017). 깻잎 추출물이 자외선으로 인한 피부 세포의 손상으로부터 세포 보호와 DNA 손상 복구 효과가 있음이 연구된 바 있으며 (Lee, 2017), 고지방 식이 동물 모델에서 깻잎 추출물이 지방세포 생성 관련 유전인자를 하향 조절하여 체중과 지방 조직 중량, LDL 콜레스테롤 수치를 낮추어 비만을 억제하고 고지혈증 개선 효과가 높아 항비만 기능성 식품 소재로 가능성이 높다는 연구가 보고되기도 하였다 (Kim and Kim, 2009).

들깨 유전자원의 로즈마린산, 카페익산 등 잎 유래 주요 기능성 성분의 함량과 항산화 활성 등 여러 효능에 관한 연구는 여러 연구자에 의해 보고된 바 있다 (Lee et al., 2009; Seong et al., 2015; Yoo et al., 2017; Kim et al., 2019; Assefa et al., 2020; Kim et al., 2022). 특히 로즈마린산은 들깨 잎의 주요 폴리페놀 성분 중 하나로 우울증 동물 모델에서 항우울 효과가 있으며 (Ito et al., 2008), 베타 아밀로이드 분비를 억제하여 기억력 손상 저해 및 신경세포 보호 효과도 보고되었다 (Alkam et al., 2007; Lee et al., 2016). 최근 일본에서 한국산 깻잎의 주요 항산화 성분인 로즈마린산의 눈의 불쾌감을 완화해주는 기능 (Osakabe et al., 2004; Kim et al., 2017)이 인정되어 ‘기능성 표시 식품’으로 등록이 되는 등 건강 기능성 식품 소재로 깻잎에 관한 관심이 증가하고 있다.

들깨 연구는 산업 소재 분야와 마찬가지로 종실용과 깻잎용 등의 용도별로 이루어지고 있다. 들깨 품종개발 시 종실용의 경우 종자 수량성과 우수한 품질 그리고 깻잎용은 잎의 수량성, 품질과 잎 수확 효율 증진을 육종목표로 품종을 개발하고 있다.

잎 전용 들깨 품종을 개발하기 위한 요건으로 개화기, 잎의 크기, 잎 모양 등이 있다. 특히 개화기는 매우 중요한 형질인데, 들깨를 노지에 재배하였을 때 6월 상·중순 파종 기준으로 9월 25일보다 개화기가 빠른 품종이나 유전자원은 일장에 민감하여 동계 재배 시 불시에 개화하는 현상이 나타나서 상품성과 수량성을 떨어뜨리기 때문이다 (Chung and Woo, 1988; Oh et al., 1995). 잎 품질의 가장 크게 좌우하는 것이 잎 크기와 잎 모양인데, 잎의 길이가 14 ㎝ - 16 ㎝이고 둥근 심장형 잎 모양이 상품성이 높으며 속잎이 잘 자라야 잎 수확 효율이 높고 노동력도 절감할 수 있다 (Lee et al., 2014).

농촌진흥청 국립식량과학원에서는 개화기가 늦고 잎의 수량이 많으며 상품성이 우수한 ‘남천’, ‘소임’, ‘새봄’ 등 잎 들깨 전용 15 품종을 육성하여 보급하고 있다. 그러나 잎 전용 품종개발에 있어 국내·외 수집 유전자원의 잎 이용성 농업 형질에 대한 평가와 형질 간 유연관계 분석이 미흡한 실정이다.

본 연구에서는 국내외 수집 들깨 유전자원의 잎 관련 농업 형질을 평가, 비교·분석하고, 다변량 분석을 통해 자원을 구분하여 육종목표에 맞는 자원을 선발하고 고품질 잎 전용 들깨 품종 육성의 기초자료로 활용하고자 수행하였다.


재료 및 방법

1. 실험재료

실험재료로는 농촌진흥청 농업유전자원센터에서 분양받은 300 점의 들깨 [Perilla frutescens (L.) Britt] 유전자원을 이용하였으며 시험에 사용한 유전자원은 국가등록 유전자원 목록에 부여된 번호로 표기하였고 각 유전자원의 국가별 분포를 나타내었다. (Table 1). 국내 육성계통이 33 자원 (11.0%)을 포함한 국내 수집종은 139 자원 (46.3%)이며, 러시아 45 자원(15.0%), 중국 22 자원 (7.3%), 일본 18 자원 (6.0%), 원산지 미상 25 자원 (8.3%) 등 국외 도입종이 총 161 자원(53.7%)이었다.

Information of the 300 perilla germplasms analyzed in this study.

2. 재배방법 및 농업형질 평가

농촌진흥청 농업유전자원센터로부터 자원별 100 립씩 분양받은 종자의 발아율을 높이기 위하여 지베레린 (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 100 ppm 농도로 24 시간 침지시킨 후 128 공 트레이 (Gumok Co., Gyeongju, Korea)에 파종하여 20 일 이후 시험포장에 이식하였다. 이후 재배는 들깨 표준재배법에 준하여 실시하였다.

주요 특성 조사는 농촌진흥청 표준조사방법 (RDA, 2012)에 따라 주요 잎과 관련한 형질 (경장, 마디 수, 마디 간 길이, 잎 길이, 잎 넓이)을 조사하였으며, 개화일수, 성숙일수, 줄기색, 꽃색, 잎모양은 달관으로 평가하였다. 경장은 성숙기에 지제부에서 원줄기 선단부까지 길이를 자를 이용하여 측정 (2 m, Stabila, Annweiler am Trifels, Annweiler, Rheinland-Pfalz, Germany)하였으며, 마디 수 또한 성숙기에 측정하였다.

잎 길이와 잎 넓이는 생육 중기 시기 (정식 후 20 일 - 30일)에 원줄기 최정단에서 3 번째 마디의 잎을 자를 이용하여 측정 (30 ㎝, Songhwa, Kimpo, Korea)하였으며 잎모양은 달관으로 평가하였다. 줄기색, 꽃색은 개화기에 달관으로 평가하였다.

3. 통계분석

시험 결과의 통계분석은 SAS 9.2 (Statistical analysis systems Inc., Cary, NC, USA)와 R software (www.r-project.org, v.4.2.0, Vienna, Austria)을 이용하였다. 특성들 사이 상관관계 분석을 위하여 줄기색 (녹색; 0, 자주색; 2), 꽃색(흰색; 0, 자주색; 2), 잎모양 (심장형; 0, 피침형; 2)은 수치로 전환하였으며, Pearson 상관계수를 계산하여 유의성을 확인하였다.

들깨 유전자원의 특성과 분포를 설명하기 위해 수치 간 표준화를 통하여 변수들의 분산을 비교한 후 요인과 요인별 기여도를 기반으로 주성분의 개수를 결정하는 주성분 분석(Principal Component Analysis, PCA)을 수행하였다.

성분들의 기여도 및 개체별 분포의 시각화는 ‘devtools’ 라이브러리 (library)를 이용하여 나타내었다. 군집 분석은 유클리디안 거리 (euclidean distance)를 기반으로 개체들 사이의 유사성을 계산한 후에 최장 연결법 (Complete linkage method)을 적용하여 군집화하였다. 군집화 결과는 ‘dendextend’ 라이브러리를 이용하여 시각화하였다.


결과 및 고찰

1. 들깨 유전자원의 생육 특성 변이

300 개의 들깨 [Perilla frutescens (L.) Britt] 유전자원에 대한 생육 특성의 최소, 최대, 평균, 표준편차 및 변이 계수를 확인하였으며 (Table 2), 유전자원 중 최솟값과 최댓값을 나타내는 자원은 확인하였다 (Table 3).

Basic statistical information for agronomic traits of leaf in 300 perilla germplasms.

Accessions with minimum and maximum values of agronomic traits of leaf in 300 perilla germplasms.

개화일수는 26 일에서 114 일까지 분포하였으며 평균 88일을 나타내었고, 성숙일수는 55 일에서 147 일까지 분포하고 평균 118 일을 나타내었다. 개화기에서 성숙기까지 걸리는 기간은 평균 30 일이었으며 28 일에서 40 일까지 분포하였다.

깻잎의 작형 중 가장 많은 재배양식으로 ‘촉성재배’가 있는데 시설 하우스에서 7월 - 9월에 파종하여 이듬해 4월 - 6월까지 잎을 수확하는 방식이다. 들깨는 단일 조건에서 화아분화가 촉진되는 전형적인 단일성 작물로 일장 반응에 매우 예민하며 품종의 일장 감응 민감도와 일장의 변화에 따라 개화반응이 달라진다 (Chung et al., 1988; Oh et al., 1995; Jung et al., 2003).

일장이 짧아지는 촉성재배 시기에 화아분화를 억제하고 품질이 우수한 깻잎을 생산하기 위하여 야간에 2 시간 이상 조명을 처리해 준다. 그러나 유전자원이나 육성계통의 개화일수가 노지 재배 시 6월 10일 파종을 기준으로 105 일보다 빠르면 동계 촉성재배 시 야간조명을 처리해 주더라도 화아분화가 일어나 더 이상 잎을 수확하지 못하게 된다.

따라서 깻잎 전용 품종개발에서 개화기는 가장 중요한 형질이자 선발 지표 중 하나이며 개화일수가 105 일보다 늦은 자원을 활용해야 하며 개화일수 105 일은 계통 선발 시 기준이 된다. 들깨 300 자원 중 개화일수가 105 일보다 긴 자원은 78 자원으로 조사되었다.

들깨 유전자원의 경장은 12.6 ㎝ - 118.9 ㎝로 평균 64.9 ㎝, 마디 간 길이는 3.2 ㎝ - 9.5 ㎝로 평균 5.9 ㎝, 마디 수 평균은 11 개로 나타났다. 개화일수와 성숙일수가 가장 짧은 IT178649가 경장, 마디 수, 마디 간 길이에서도 최솟값을 나타내었다. 들깨의 형태적으로 경장이 너무 크거나 마디 간 길이가 길면 식물체가 너무 커서 쓰러지거나 잎을 수확할 때 효율이 떨어지므로 개화일수가 늦으면서 경장과 마디 간 길이가 짧은 자원이 필요하다. 깻잎 시설재배 시 중요한 형질인 개화기와 경장을 바탕으로 개화일수가 105 일보다 늦으면서 경장이 100 ㎝ 이하인 74 자원을 선발하였다.

잎 길이는 7.9 ㎝ - 16.1 ㎝로 평균 11.5 ㎝, 잎 넓이는 5.9 ㎝ - 14.5 ㎝로 평균 9.0 ㎝로 나타났으며, 장폭비는 1.03 - 1.59이며 평균이 1.28로 분포하였다. 깻잎전용 품종은 잎 길이가 긴 피침형보다 둥근 심장형이 상품성이 더 우수하므로 장폭비가 중요한 특성으로 1.1 - 1.2가 적당하다.

경색은 자주색이 156 자원 (52%), 녹색이 144 자원 (48%), 꽃색은 흰색 268 자원 (89.3%), 자주색 28 자원 (9.3%), 분홍색 4 자원 (1.3%)이었으며, 잎모양은 피침형 237 자원 (79.0%), 심장형 63 자원 (14.4%), 기타 잎모양으로 20 자원 (6.7%)이 분포하였다 (Fig. 1).

Fig. 1.

Distribution of stem color (A), flower color (B) and leaf shape (C) in 300 perilla germplsms.

9 개의 조사 형질에 대한 변이 계수는 5.0% - 34.6%이며 개화-성숙 기간이 5.0%로 상대적으로 가장 낮았으며, 경장이 34.6%로 가장 높은 변이를 보였다.

2. 주요 특성 간 상관분석

들깨 유전자원의 주요 형질 간 상관관계를 조사한 결과, 대부분의 형질 간 상관관계는 유의성이 인정되었으며 개화일수와 성숙일수는 경장과 마디 수와 고도의 유의한 정의 상관을 보였으며, 잎 넓이와도 정의 상관을 보였다. 특히, 개화일수와 성숙일수는 r = 1 수준으로 높은 정의 상관을 보였는데(Table 4), 대부분의 들깨는 다양성과 별개로 개화로부터 약 30 일 이후 성숙이 되는 것을 관찰하였다. 다른 조사 형질들과 비교하여 개화기-성숙기 기간의 자원 간 변이 (5%)가 다른 형질에 비해 작게 나타나는 것을 볼 수 있었으며 (Table 2), 이는 높은 상관계수와 관찰과의 결과와도 일치하는 것 알 수 있다.

Result of correlation coefficient between 12 agricultural traits of 300 perilla germplasms.

경장은 개화일수, 성숙일수, 마디 수, 마디 간 길이, 잎 크기 (잎 길이, 잎 넓이)와 고도로 유의한 정의 상관을 보였는데, 개화기와 성숙기가 늦어짐에 따라 영양 생장이 길어짐에 따른 경장, 마디 수, 잎 크기 등 증가 추세에 따른 결과이며 기존 들깨 RIL (recombinant inbred lines) 집단에서 작물학적 특성에 대한 상관관계 분석 결과 (Lee et al., 2018; Park et al., 2021)의 보고와 일치하였다.

질적 형질인 경색이나 꽃색은 다른 형질과 유의하지만 낮은 수준의 상관을 보였으며, 특히 꽃색은 개화일수 및 성숙일수와 유의하지 않은 상관을 보였다. 앞서 들깨 유전자원의 생육 특성 변이에서 개화일수와 경장은 고도의 정의 상관을 보였으나, 잎 수확 효율을 위하여 개화일수가 늦으면서 경장과 마디 간 길이는 짧은 자원의 선발이 필요하므로 개화일수가 105 일 이후인 78 자원 중 경장이 90 ㎝ 이하인 67 자원을 유망한 육종 소재로 선발하였다.

3. 주성분 분석

주성분 분석은 여러 변수 사이의 상관관계를 고려하여 서로 유사한 변수들끼리 묶어 데이터가 몇 개의 요인에 의해 주로 영향을 받는지와 변수 간의 상호 의존도를 해석하는데 유용한 통계 방법이다 (Kim et al., 2020).

최근 쓴메밀 유전자원의 종자 특성과 유용성분 변이 정보 구축 (Kim et al.. 2020), 마늘 유전자원의 작물학적 특성을 통한 품종군 분석 (Lee et al., 2021), 유색미 도입 유전자원의 생육과 품질특성 변이에 관한 분석 (Park et al., 2018), 멜론 유전자원의 형태적 특성 및 유전적 구성평가 (Lee et al., 2020), 다변량 분석에 의한 둥굴레속 식물의 분류에서도 (Yun et al., 2002) 유전자원 내 다변량 변수들 사이 구조를 파악하고 차원을 축소하여 군집별 특징을 효율적으로 추출하고 유전자원을 평가하는 데 활용하였다.

본 연구에서도 들깨 유전자원 변수 간의 상호 유사관계를 파악하고자 다변량 분석을 수행하였다. 이때, 분석에 쓰이는 독립 변수들 사이에서 높은 선형 상관 관계가 있는 변수를 제거하여 다중 공선성의 발생을 방지하는 것이 중요한데, 앞서 상관분석을 통해 변수 사이 상호관계가 높은 것으로 나타난 개화일수와 성숙일수는 다변량 분석 시 해석의 오류를 발생하게 할 수 있어, 성숙일수 변수를 제외한 11 개의 농업 형질에 대한 주성분 분석을 수행하였다. 그 결과, 고유값과 각각의 주 성분 기여도를 확인하였다 (Table 5).

Summary of statistics of principal component analysis (PCA) for 11 agricultural traits in 300 perilla germplasms.

그 결과 제1주성분은 고유값으로 볼 때 11 개 형질 중에서 4.592 개를 포함하고 있으며, 전체 변이의 41.75%를 설명할 수 있다. 제2주성분은 1.774 개를 포함하고 16.13%를 제3주성분은 1.280 개를 포함하고 11.64%를 각각 설명하였다. 각 주성분의 전체 누적 기여율은 제1주성분은 41.75%, 제2주성분은 57.88%, 제3주성분은 69.52%였고, 제4주성분은 78.01%, 제5성분은 85.26%이며, 제11성분에서 100%로 나타났다. 최종 주성분의 개수는 주로 성분별 고유값이 1 이상이 되거나 누적 분산비율이 80% 이상을 충족할 때의 성분으로 결정하곤 하는데 (Janmohammadi et al., 2014), 본 연구에서는 주성분의 고유값이 1 이상은 제3성분까지 전체 분산의 69.52%를 설명하였으며, 누적분산비율은 제5성분에서 85.26%를 설명하는 것으로 나타났다.

주성분 분석 결과 고유값이 1 이상인 제1주성분부터 제3주 성분까지 특성 간 상관관계를 분석한 결과 (Table 5), 제1주성분은 개화일수, 경장, 마디 수 등의 요인에 높게 편중되어 있었다. 제2주성분은 꽃색이 높은 정의 상관관계를, 마디 간 길이가 높은 부의 상관관계를 나타내고 있었다. 제3주성분에서는 경색과 잎 모양이 가장 높은 부의 상관계수를 나타내었다.

제1주성분과 제2주성분값을 x축과 y축의 2 차원 공간으로 배열하여 주어진 주성분에서 변동성을 설명하는데 있어 각 변수의 기여도를 백분율로 나타내었다 (Fig. 2). 제1주성분 (x축)에 높게 기여하는 변수로는 오른쪽 영역에 위치한 경장, 개화일수, 성숙일수, 잎 폭, 마디 수의 순서대로 높은 기여도를 보였다. 제2주성분 (y축)에 기여하는 변수로는 꽃색이 가장 높은 기여도를 보였으며 마디 간 길이가 다음으로 높은 기여도를 보였다. 상대적으로 경색, 잎모양, 개화기 - 성숙기 기간, 장폭비는 주요 주성분에 낮은 기여율을 나타냈다. 들깨 유전자원 주성분 점수에 따른 개체별 분포는 그림 3에 나타내었으며, 각 자원이 어떤 변수에 의해 영향을 많이 받는지 추정할 수 있다.

Fig. 2.

Principal component analysis (PCA) variables plot for 300 perilla germplasms.Plot based on variables that contribute to the two-dimensional space. The relative position of traits reflect their relationship (positive correlated variables point to the same side of the plot; negative correlated variables point to opposite side of the plot). The length and color of the arrow are proportional to their contribution to the principal components.

Fig. 3.

Principal component analysis (PCA) individuals plot.Plot based on individuals clustered by 11 agricultural traits. The percentage of variance explained is indicated for both axes (Dim1 explained 41.7% of total variation, while Dim2 explained 16.1% of the variance). Individuals are color-coded by the cluster they belong to red (I), green (II), blue (III), and yellow (IV).

4. 군집 분석

들깨 300 자원의 개화일수, 성숙일수, 개화기에서 성숙기까지의 기간, 경장, 마디 수, 마디 간 길이, 잎 길이, 잎 넓이, 장폭비 총 9 가지 양적 형질을 이용하여 군집 분석을 수행한 결과 4 개의 그룹으로 나뉘었다 (Fig. 4).

Fig. 4.

Cluster analysis of 300 perilla germplasms for agricultural traits.Dendrogram is represented and classified by complete linkage using Euclidean distance metric between pairs of points based on scaled scores of traits. Each cluster is colored red (I), green (II), blue (III), and yellow (IV).

군집 Ⅰ은 118 자원으로 전체의 39.3%를 차지하였고, 군집 Ⅱ는 110 자원이 포함되어 전체 유전자원의 36.7%를 차지하는 가장 큰 군집이었다. 군집 Ⅲ는 69 자원이 포함되어 전체의 23.7%를 차지하였으며 Ⅳ군집은 전체의 1%로 IT261882, K262415, K263592 3 자원이 분포하는 가장 작은 군집이었다.

군집 별 양적 형질을 항목별 평균값을 나타낸 결과는 Table 6과 같다.

Statistical information for agronomic traits of each cluster by average linkage.

군집 별 개화일수가 군집 Ⅰ은 102 일, 군집 Ⅱ는 95 일로 길었으며 군집 Ⅲ은 55 일, 군집 Ⅳ는 71 일로 군집 Ⅰ, Ⅱ와 크게 차이를 보였다. 유전자원 중 개화기를 우선으로 선발 할 때 군집 Ⅰ, Ⅱ이 다른 군집 Ⅲ, Ⅳ보다 유용할 것으로 판단되어 진다.

군집 Ⅰ과 군집 Ⅱ는 개화일수가 비슷하나 다른 형질에서 차이를 보였는데 군집 Ⅰ은 군집 Ⅱ에 비해 경장이 크고 마디 간 길이가 길고 잎 크기가 큰 자원이 해당하였다. 반면 군집 Ⅱ는 경장이 작고 마디 간 길이가 짧고 잎 크기가 작은 자원이 해당하였다. 군집 Ⅱ에 잎들깨 육성계통 33 자원이 주로 분포되어 있어 나타난 결과로 추정된다. 군집 Ⅲ은 군집 Ⅰ, Ⅱ과 달리 개화일수 평균이 55 일로 개화기가 빨라 경장이 작고 마디 수가 적으며 마디 간 길이가 짧고 장폭비가 큰 피침형 자원의 분포가 많아 조숙 자원이 주로 포함되어 잎들깨 품종 육성 시 자원 활용으로는 불리하다. 군집 Ⅳ에는 세 개 자원이 속해 있었는데, 다른 군집 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 비해 개화기에서 성숙기까지의 기간이 평균 39 일로 가장 긴 경향을 나타내었다. 그 외 경장, 마디 간 길이, 잎 크기 등은 군집 Ⅰ과 비슷한 경향치를 나타내었다.

잎 전용 품종개발에서 가장 우선 선발되는 형질은 개화일수이다. 서두에서 언급한 대로 동계 시설재배에서 불시에 개화되지 않고 잎을 안정적으로 수확하기 위해서는 개화일수가 105 일 이상이어야 한다. 또한 잎 수확 노동력 절감을 위하여 경장과 마디 간 길이가 짧고 잎 크기가 작은 계통이 유리하며, 상품성에도 영향을 미치게 된다. 결론적으로 잎 전용 품종개발을 위한 자원 선발 시 개화일수 특성을 고려했을 때 군집 Ⅰ이 가장 유리하나 경장, 마디 간 길이, 잎 크기 등은 군집 Ⅱ 내의 자원이 가장 효과적으로 활용될 가능성이 있을 것으로 생각되어 군집 Ⅰ과 Ⅱ 내 자원의 교배를 통한 품종개발이 유용할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 들깨 유전자원 300 자원을 잎 전용 육종 소재로 활용하기 위하여 개화기, 경장, 잎 크기 등을 중점적으로 평가하고 형질별 통계분석을 통하여 자원의 분포를 확인하고 자원에 대한 기초정보를 확보하였다. 이러한 정보와 통계분석 결과는 새로운 잎 전용 들깨 육종 소재 개발에 유용하게 이용될 것이며, 추후 더 많은 자원의 분석에 활용될 것이다.

Acknowledgments

본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호: RS-2019-RD008643)의 지원에 의해 수행된 결과로 이에 감사드립니다.

References

  • Alkam T, Nitta A, Mizoguchi H, Itoh A and Nabeshima T. (2007). A natural scavenger of peroxynitrites, rosmarinic acid, protects against impairment of memory induced by Aβ25–35. Behavioural Brain Research 180:139-145. [https://doi.org/10.1016/j.bbr.2007.03.001]
  • Assefa DA, Jeong YJ, Rhee JH, Lee HS, Hur OS, Noh JJ, Ro NY, Hwan AJ, Sung JS and Lee JE. (2020). Using phenolic compounds and some morphological characters as distinguishing factors to evaluate the diversity of perilla genetic resources. Korean Journal Plant Resources. 3:40-49.
  • Chung HD and Woo WY. (1988). Effect of day length and night interruption on flowering and chloroplast development of Perilla frutescens. Journal of Korean Society Horticultural Science. 29:283-290.
  • Ha TJ, Lee MH and Lee JH. (2015). Comparison of antioxidant activities and volatile components using GC/MS from leaves of Korean purple perilla(Perilla frutescens) grown in a greenhouse. Food Science and Biotechnology. 24:1979-1986. [https://doi.org/10.1007/s10068-015-0261-2]
  • Hou T, Netala VR, Zhang H, Xing Y, Li H and Zhang Z. (2022). Perilla frutescens: A rich source of pharmacological active compounds. Molecules. 27:3578. https://www.mdpi.com/1420-3049/27/11/3578, (cited by 2023 April 5). [https://doi.org/10.3390/molecules27113578]
  • Ito N, Yabe T, Gamo Y, Nagai T, Oikawa T, Yamada H and Hanawa T. (2008). Rosmarinic acid from Perillae herba produces an antidepressant-like effect in mice through cell proliferation in the hippocampus. Biological Pharmaceutical Bulletin. 31:1376-1380. [https://doi.org/10.1248/bpb.31.1376]
  • Janmohammadi M, Movahedi Z and Sabaghnia N. (2014). Multivariate statistical analysis of some traits of bread wheat for breeding under rainfed conditions. Journal of Agricultural Sciences. 59:1-14. [https://doi.org/10.2298/JAS1401001J]
  • Jung CS, Oh KW, Kim HK, Kwon YC, Pae SB, Park CB and Kwack YH. (2003). Flowering response according to different seeding dates and day-length treatment in perilla. Korean Journal of Crop Science. 48:490-494.
  • Kim DJ, Assefa DA, Jeong YJ, Jeon YA, Lee JE, Lee MC, Lee HS, Rhee JH and Sung JS. (2019). Variation in fatty acid composition, caffeic and rosmarinic acid content, and antioxidant activity of perilla accessions. Korean Journal Medicinal Crop Science. 27:96-107. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2019.27.2.96]
  • Kim JY, Choi HJ, Kim MR, Oh DR, Kim YJ, Kang HW, Jeong KI, Ryu GC, Pan SO and Choi CY. (2017). Amelioration of visual display terminal-induced ocular fatigue by aqueous extracts of Perilla frutescens var. acuta. Journal of Food and Nutrition Research. 5:553-561. [https://doi.org/10.12691/jfnr-5-8-4]
  • Kim MJ and Kim HK. (2009). Perilla leaf extract ameliorates obesity and dyslipidemia induced by high-fat diet. Phytotherapy Research. 23:1685-1690. [https://doi.org/10.1002/ptr.2811]
  • Kim SJ, Sohn HB, Hong SY, Lee JN, Kim KD, Suh JT, Nam JH, Chang DC, Park MW and Kim YH. (2020). Construction of data system on seed morphological traits and functional component in Tartary Buckwheat germplasms. Korean Journal Plant Resources. 33:446-459.
  • Kim YJ, Lee JE, Yoo EA, Lee SK, Wang X, Awraris DA and Noh HJ. (2022). Selection of excellent genetic resources based on comparison of caffeic and rosmarinic acid contents and antioxidant activity in perilla accessions. Korean Journal Plant Resources. 35:1-9.
  • Lee AY, Lee MH, Lee SH and Cho EJ. (2017). Alpha-linolenic acid from Perilla frutescens var. japonica oil protects Aβ-induced cognitive impairment through regulation of APP processing and Aβ degradation. Journal Agricultural and Food Chemistry. 65:10719-10729. [https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b03941]
  • Lee EK, Shin MC and Jung SH. (2017). Volatile compound analysis and anti-oxidant and anti-inflammatory effects of Oenanthe javanica, Perilla frutescens, and Zanthoxylum piperitum essential oils. Asian Journal of Beauty and Cosmetology. 15:355-366. [https://doi.org/10.20402/ajbc.2016.0142]
  • Lee HA. (2017). Effects of perilla leaf-induced callus and perilla leaf extract on DNA damage and repair response in the UV-induced mouse skin. Master Thesis. University of Hannam. p.1-79.
  • Lee JS, Park YU, Jeong JH, Kwon YH, Chang WB and Lee HD. (2021). Classification of garlic germplasms based on agronomic characteristics and multivariative analysis. Korean Journal Plant Resources. 34:79-88.
  • Lee MH, Jung CS, Bae SG, Hwang CD, Park JH, Shim KB, Park KY, Kim HK, Park SK and Ha TJ. (2009). Variation of caffeic acid, rosmarinic acid, luteolin and apigenin contents in perilla germplasm. Korean Journal of Breeding Science. 41:391-396.
  • Lee MH, Jung CS, Ha TJ, Pae SB, Hwang JD, Park CH, Shim KB, Park KY and Ahn JG. (2014). ‘Soim’ a high yielding edible tender leaves producing perilla cultivar. Korean Journal of Breeding Science. 46:178-182. [https://doi.org/10.9787/KJBS.2014.46.2.178]
  • Lee MH, Oh KW, Kim MS, Kim SU, Kim JI, Oh EY, Pae SB, Yeo US, Kim TH, Lee JH, Jung CS, Kwak DY and Kim YC. (2018). Detection of QTLs in an interspecific cross between Perilla citriodora × P. hirtella mapping population. Korean Journal of Breeding Science. 50:13-20. [https://doi.org/10.9787/KJBS.2018.50.1.13]
  • Lee SB, Jang I, Hyun DY, Lee JR, Kim SH, Yoo EA, Lee SK, Cho GT and Lee KJ. (2020). Evaluation of morphological traits and genetic composition in melon germplasm. Korean Journal of Crop Science. 65:485-495.
  • Lin LY, Peng CC, Wang HE, Liu YW, Shen KH, Chen KC and Peng RY. (2016). Active volatile constituents in Perilla frutescens essential oils and improvement of antimicrobial and anti-Inflammatory bioactivity by fractionation. Journal of Essential Oil Bearing Plants. 19:1957-1983. [https://doi.org/10.1080/0972060X.2016.1226962]
  • Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA). (2022). Production statistics of special crops. Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs. Sejong, Korea. p.20.
  • Ministry of Agricuture Food and Rural Affairs(MAFRA). (2021). Statistic of agricultural management. https://uni.agrix.go.kr/webportal/main/portalIndex.do?web=in, (cited by 2023 April 5).
  • Nitta M, Lee JK and Ohnishi O. (2003). Asian perilla crops and their weedy forms: Their cultivation, utilization and genetic relationships. Economic Botany. 57:245-253. [https://doi.org/10.1663/0013-0001(2003)057[0245:APCATW]2.0.CO;2]
  • Oh MK, Yu SJ, Kim JT, Oh YS, Cheong YK, Jang YS, Park IJ and Park KY. (1995). Flowering response to light intensity and night interruption in perilla. Journal of Korean Society Horticultural Science. 29:283-290.
  • Osakabe N, Hirohisa T, Chiaki S, Akiko Y, Rie Y, Ken-ichiro I and Toshikazu Y. (2004). Anti-inflammatory and anti-allergic effect of rosmarinic acid(RA); Inhibition of seasonal allergic rhinoconjunctivitis(SAR) and its mechanism. BioFactors. 21:127-131. [https://doi.org/10.1002/biof.552210125]
  • Pandey A and Bhatt KC. (2008). Diversity distribution and collection of genetic resources of cultivated and weedy type in Perilla frutescens(L.) Britton var. frutescens and their uses in Indian Himalaya. Genetic Resources and Crop Evolution. 55:883-892. [https://doi.org/10.1007/s10722-007-9293-7]
  • Park JE, Lee MH, Oh KW, Kim SU, Oh EY, Ha TJ, Cho KS, Jung CS and Kim JI. (2021). Agricultural and quality characteristics in recombinant inbred lines(RILs) population in perilla(Perilla frutescens). Korean Journal of Crop Science. 63:248-255.
  • Park JH, Lee JY, Chun JB, You OJ and Son EH. (2018). Multivariate analysis of variation of growth and quality characteristics in colored rice germplasm. Korean Journal of Crop Science. 63:175-185.
  • Rural Development Administration(RDA). (2012). Agricultural science and technology research, analysis criteria. Rural Development Administration. Suwon, Korea. p.453-454
  • Rural Development Administration(RDA). (2021). Information of agricultural income data. http://www.nongsaro.go.kr/portal/portalMain.ps?menuId=PS00001, . (cited by 2023 April 5).
  • Seong ES, Seo EW, Chung IM, Kim MJ, Kim HY, Yoo JH, Choi JH, Kime NJ and Yu CY. (2015). Growth characteristics and phenol compounds analysis of collected Perilla frutescens resources from China and Japan. Korean Journal of Medicinal Crop Science. 23:132-137. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2015.23.2.132]
  • Verma RS, Padalia RC, Verma SK, Chauhan A and Darokar MP. (2015). Chemical composition and antibacterial activity of the essential oils of Laggera crispata(Vahl) Hepper & Wood, Cyclospermum leptophyllum(Pers.) Eichler and Perilla frutescens(L.) Britton. Analytical Chemistry Letters. 5:162-171. [https://doi.org/10.1080/22297928.2015.1090330]
  • Yoo JH, Choi JH, Kang BJ, Jeon MR, Lee CO, Kim CH, Seong ES, Heo K, Yu CY and Choi SK. (2017). Antioxidant and tyrosinase inhibition activity promoting effects of perilla by the light emitting plasma. Korean Journal of Medicinal Crop Science. 25:37-44. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2017.25.1.37]
  • Yun JS, Son SY, Kim IH, Hong EY, Yun T, Lee CH, Jong SK and Park SI. (2002). Classification of Polygonatum spp. collections based on multivariate analysis. Korean Journal of Medicinal Crop Science. 10:333-339.
  • Zhen YF, Sa KJ, Lee SK and Lee JK. (2023). Morphological variation of cultivated and weedy types in perilla crop collected from South Korea. Korean Journal of Medicinal Crop Science. 31:1-11. [https://doi.org/10.7783/KJMCS.2023.31.1.1]

Fig. 1.

Fig. 1.
Distribution of stem color (A), flower color (B) and leaf shape (C) in 300 perilla germplsms.

Fig. 2.

Fig. 2.
Principal component analysis (PCA) variables plot for 300 perilla germplasms.Plot based on variables that contribute to the two-dimensional space. The relative position of traits reflect their relationship (positive correlated variables point to the same side of the plot; negative correlated variables point to opposite side of the plot). The length and color of the arrow are proportional to their contribution to the principal components.

Fig. 3.

Fig. 3.
Principal component analysis (PCA) individuals plot.Plot based on individuals clustered by 11 agricultural traits. The percentage of variance explained is indicated for both axes (Dim1 explained 41.7% of total variation, while Dim2 explained 16.1% of the variance). Individuals are color-coded by the cluster they belong to red (I), green (II), blue (III), and yellow (IV).

Fig. 4.

Fig. 4.
Cluster analysis of 300 perilla germplasms for agricultural traits.Dendrogram is represented and classified by complete linkage using Euclidean distance metric between pairs of points based on scaled scores of traits. Each cluster is colored red (I), green (II), blue (III), and yellow (IV).

Table 1.

Information of the 300 perilla germplasms analyzed in this study.

IT(K) No. Name Origin IT(K) No. Name Origin
1)USA; United States of America, 2)DPRK; Democratic People's Republic of Korea.
113193 Ipdeulkkae Korea 220385 LYANCHIHE Russia
117141 Ganumawase-3 Japan 220387 K-139 Russia
117143 Daegu-39-B-2 Korea 220388 0106 RANNYAYA Russia
117144 Daegu-48-B-1 Korea 220389 N 177 R.16 Russia
117145 Daegu-48-B-2 Korea 220390 N 221 R.17 Russia
117147 Dongmyung II-36-B-1 Korea 220392 N 231 R.42 Russia
185665 Ip-uesd-deulkkae Korea 220393 K-283 Russia
196398 NOVINKA Russia 220394 N 147 Russia
201761 Juune Japan 220395 UKRAINSKAYA 30 Russia
201762 Mochijuune Japan 220397 VNIIMK 358 Russia
201768 Ikusa Japan 220398 VNIIMK 208 Russia
201769 Juunen Japan 220659 China-LJR-2007-9 China
201770 Juunen Japan 223670 KJA 24 China
201780 Juune Japan 226451 PI248665-1 USA
210184 NAC-1999-981118 unknown 226452 PW-11 unknown
210186 NAC-1999-981053 unknown 226453 PW-18 unknown
210187 NAC-1999-981060 unknown 226454 SP3-9 unknown
210189 NAC-1999-981072 unknown 226455 SP13-5 unknown
210191 NAC-1999-981119 unknown 226457 SP16-18 unknown
210192 NAC-1999-981120 unknown 226486 Japan-2002-deulkkae14 Japan
213778 Gupo-Ipdeulkkae Korea 226574 Population 101, Individual 77-3 Japan
213786 PI248667 USA1) 226575 Population 102, Individual 79-1 Japan
213787 PI248664-1 unknown 226576 Population 102, Individual 79-2 Japan
213788 PW-10 unknown 226577 Population 102, Individual 79-3 Japan
213789 Yeopsildeulkkaemutant-7 unknown 226578 Population 103, Individual 81-1 Japan
213790 SP7-2 unknown 226579 Population 103, Individual 81-2 Japan
214469 Kwangyang-Ipdeulkkae Korea 226580 Population 103, Individual 81-3 Japan
214472 Okcheon-1 Korea 226731 UROZHAINYI Russia
214473 Okcheon-3 Korea 226732 N 73 Russia
214474 Yangmyeonjaju unknown 226733 K-140 Russia
214478 Chubujong Korea 226735 N 27 Russia
214480 PI248664-3 unknown 226737 N 222 R.19 Russia
214486 SP10-18 unknown 226738 N 0283 Russia
214489 NAC-1999-981089 unknown 226739 UKRAINSKAYA 3 Russia
216278 KWUNIV.-2002-160 Japan 226740 K-303 Romania
217415 Okcheon-2 Korea 226741 K-319 China
217421 Chilgokjong Korea 226742 AMURSKAYA 12 Russia
217422 Daeyungjong unknown 226743 KOLLEKTIVNAYA Russia
217426 Ilbonjong(Japan) unknown 226744 K-326 Russia
226746 BOROWSKA IHAR Poland 261883 Olkkae Korea
227020 Kanghwa-2008-299 Korea 264171 Chungdo-2010-duelkkae1 Korea
227021 Kanghwa-2008-274 Korea 267732 Goksung-2011-297 Korea
227022 Kanghwa-2008-219 Korea 271260 K-311a China
227023 Kanghwa-2008-300 Korea 271262 N 242 Russia
227024 Jeju-2008-460 Korea 271263 N99-11-11 Nepal
227025 Kanghwa-2008-7 Korea 271301 heundeulkkae Korea
227026 Kanghwa-2008-58 Korea 273594 PI248666 USA
227027 Kanghwa-2008-305 Korea 273794 China-LJR-2000-41 China
227028 Kanghwa-2008-285 Korea 273818 China-MKH-2001-29 unknown
227029 Kanghwa-2008-113 Korea 274282 N 477 Russia
227030 Jeju-2008-439 Korea 274283 N 213 Russia
227031 Jeju-2008-402 Korea 274284 N 194 Russia
229042 PF 08124 Korea 274285 N 192 R.21 Russia
234965 K-306a Romania 274286 K-261 Russia
235818 N 71 Russia 274287 N 234 R.47 Russia
235819 SERAYA HOZYAISTVENNAYA Russia 274289 VIR267 Russia
235840 P07-62 Korea 274290 N 243 R.72 Russia
235841 P07-63 Korea 274291 N 247 Russia
235842 P07-88 Korea 274292 N 249 Russia
235843 P07-90 Korea 274293 VIR300 Russia
235844 P07-113 Korea 274294 K-303a Romania
235845 P07-118 Korea 274295 K-305 Romania
235846 P07-128 Korea 274296 KRASNOLISINSKAYA Russia
237074 P07-169 Korea 274297 VIR310 China
239884 Jeju-1997-J29 Korea 274298 Hotu-si China
239921 PI248668-2 unknown 274299 VNIIMK 1120 Russia
239922 PI248668-3 unknown 274300 VNIIMK 414 Russia
242445 PER 11 DPRK 274301 VNIIMK 380 Russia
242447 PER 20 DPRK 274644 JP 200670 Korea
242448 PER 21 DPRK 274645 JP 200672 Korea
242451 PER 25 DPRK 274646 JP 200679 Korea
246851 K-145 Russia 274674 JP 213347 Korea
246852 K-145a Russia 274649 Japan-NIAS-2008-120 Korea
246853 K-308 China 274802 PER 26 DPRK
247961 Population 31 Korea 275746 China-SSB-2013-K222475 China
260616 K-234 Russia 277881 Hui su zi China
260856 Neutduelkkae Korea 286188 PF 11110 Korea
261882 Goksung-LGA-2012-341 Korea 286195 PF 12026 Korea
286196 PF 12027 Korea 286240 PF 12091 Korea
286197 PF 12028 Korea 286241 PF 12092 Korea
286198 PF 12029 Korea 286242 PF 12093 Korea
286199 PF 12030 Korea 286243 PF 12096 Korea
286200 PF 12031 Korea 286244 PF 12097 Korea
286201 PF 12032 Korea 305388 PER 19 DPRK
286202 PF 12033 Korea 318085 SD 4416 Korea
286203 PF 12034 Korea 328805 K-318 China
286204 PF 12035 Korea 331855 KSL 170146 Korea
286205 PF 12036 Korea 333141 KSL 180873 Korea
286206 PF 12037 Korea 201767 Igusa Japan
286207 PF 12038 Korea 214487 SP6-42 unknown
286208 PF 12041 Korea 217568 Yeonbeondeulkkae China
286209 PF 12042 Korea 226734 VNIIMK 1731 Russia
286210 PF 12043 Korea K021792 Japan-2002-deulkkae13 Japan
286211 PF 12044 Korea K131125 N 724 Russia
286212 PF 12045 Korea K153695 PER 16 DPRK
286214 PF 12049 Korea K158898 PF 09160 China
286215 PF 12050 Korea K222994 China-KHC-2013-56 China
286216 PF 12051 Korea K227358 PF 12001 China
286217 PF 12052 Korea K227359 PF 12005 China
286218 PF 12054 Korea K227360 PF 12006 China
286219 PF 12061 Korea K227361 PF 12007 China
286220 PF 12063 Korea K228457 KJ 201335 China
286221 PF 12064 Korea K246286 China-KHC-2014-23 China
286222 PF 12065 Korea K248224 PF 12016 China
286223 PF 12066 Korea K251312 China-GJG-2015-16 China
286224 PF 12067 Korea K262415 LAO-JMC-2017-15 Laos
286225 PF 12068 Korea K263592 HS 2016012BT16002 Bhutan
286226 PF 12069 Korea 178625 collection Korea
286227 PF 12071 Korea 178637 collection Korea
286228 PF 12072 Korea 178649 collection Korea
286229 PF 12073 Korea 178692 collection Korea
286230 PF 12074 Korea 178770 collection Korea
286231 PF 12075 Korea 213780 Heungnong Korea
286232 PF 12076 Korea 217407 Kyungshin Korea
286233 PF 12077 Korea 220421 milyang1 Korea
286234 PF 12081 Korea 220422 milyang3-2 Korea
286235 PF 12082 Korea 226693 YPL36-2B-4-1-3-1-1 Korea
286236 PF 12083 Korea 226694 YPL36-2B-28-5-4-2-1 Korea
286237 PF 12084 Korea 226695 milyang33 Korea
286238 PF 12085 Korea 226696 milyang34 Korea
286239 PF 12087 Korea 226697 milyang35 Korea
226698 milyang39 Korea 274242 YPL5-2B-16-3-1-1-1 Korea
226700 milyang42 Korea 274243 YPL12-2B-6-1 Korea
226701 milyang43 Korea 274244 YPL15-2B-46-2 Korea
226702 milyang44 Korea 274245 YPL12-2B-16-4-4 Korea
226708 YCPL 419 Korea 274246 YPL12-2B-17-3-1 Korea
226709 YCPL 421 Korea 274247 YPL15-2B-43-5-1 Korea
234960 YCPL 684 Korea 274249 YPL12-2B-16-2-3-1 Korea
234961 YCPL 696 Korea 274251 YPL12-2B-17-3-2-5 Korea
234964 YCPL 719 Korea 274252 YPL12-2B-16-4-2-1 Korea
242086 YCPL 507 Korea 274253 YPL12-2B-16-4-5-1 Korea
242087 YCPL 673 Korea 274255 YPL15-2B-46-1-1-1 Korea
242089 YCPL 686 Korea 274256 YPL12-2B-17-3-3-4-1 Korea
242090 YCPL 688 Korea 274260 YPL27-2B-3-3-4-1-1 Korea
242091 YCPL 689 Korea 274261 YPL17-2B-18-4-1-3-2-1 Korea
242092 YCPL 697 Korea 274272 YPL29-2B-1-4-4-2-3 Korea
242093 YCPL 705 Korea 274273 YPL30-2B-18-2-2-3 Korea
242094 YCPL 707 Korea 274274 YPL34-2B-27-1-2-1-2 Korea
242095 YCPL 710 Korea 274275 YPL35-2B-4-3-1-1 Korea
242096 YCPL 722 Korea 274276 YPL36-2B-2-2-2-2-1 Korea
242097 YCPL 723 Korea 274279 YCPL 476 Korea
242098 YCPL 727 Korea 274280 YCPL 483 Korea
242099 YCPL 733 Korea 274281 YCPL 765 Korea
242100 YCPL 735 Korea 283646 YCPL 672 Korea
242101 YCPL 738 Korea 283647 YCPL 701 Korea
242102 YCPL 755 Korea 283648 YCPL 704 Korea
242103 YCPL 762 Korea 293407 YCPL 498 Korea
274239 YPL5-2B-9-5-1-1 Korea 333140 KSL 180866 Korea
274240 YPL5-2B-10-3-1-1 Korea 333143 KSL 180997 Korea
274241 YPL5-2B-10-4-1-1 Korea 333144 KSL 181016 Korea

Table 2.

Basic statistical information for agronomic traits of leaf in 300 perilla germplasms.

Statistics DtoF1) DtoM2) FM Period3) SL4) NN5) IL6) LL7)A LW8)B LW ratio9)
(A/B)
(Days) (Days) (Days) (㎝) (no.) (㎝) (㎝) (㎝)
1)DtoF; days to flowering, 2)DtoM; days to maturity, 3)FM Period; days from flowering to maturity, 4)SL; stem length, 5)NN: number of node, 6)IL; internode length, 7)LL; leaf length, 8)LW; leaf width, 9)LW ratio; ratio of leaf length and width, 10)SD; standard deviation, 11)CV; coefficient of variation.
Min 26 55 28 12.6 4 3.2 7.9 5.9 1.03
Max 114 147 40 118.9 16 9.5 16.1 14.5 1.59
Mean 88 118 30 64.9 11 5.9 11.5 9.0 1.28
SD10) 20.6 20.2 1.5 22.5 2.8 1.1 1.5 1.6 0.1
CV11)(%) 23.4 17.1 5.0 34.6 25.9 18.0 12.8 17.2 9.4

Table 3.

Accessions with minimum and maximum values of agronomic traits of leaf in 300 perilla germplasms.

Traits Minimum Maximum
Accessions Origin Accessions Origin
1)DtoF; days to flowering, 2)DtoM; days to maturity, 3)FM Period; days from flowering to maturity, 4)SL; stem length, 5)NN: number of node, 6)IL; internode length, 7)LL; leaf length, 8)LW; leaf width, 9)LW ratio; ratio of leaf length and width
DtoF1) (days) IT178649 Korea IT217407 Korea
DtoM2) (days) IT178649 Korea IT261882 Korea
FM Period3) (days) IT201761 Japan IT261882 Korea
SL4) (㎝) IT178649 Korea IT247961 Korea
NN5) (number) IT178649 Korea IT261882 Korea
IL6) (㎝) IT178649 Korea IT247961 Korea
LL7)A (㎝) IT286199 Korea IT214474 Unknown
LW8)B (㎝) IT226740 Romania IT217407 Korea
LW ratio9)(A/B) K263592 Bhutan IT274296 Russia

Table 4.

Result of correlation coefficient between 12 agricultural traits of 300 perilla germplasms.

Traits FC2) LS3) DtoF4) DtoM5) FM
period6)
SL7) NN8) IL9) LL10) LW11) LW ratio12)
1)SC; stem color, 2)FC; flower color, 3)LS; leaf shape, 4)DtoF; days to flowering, 5)DtoM; days to maturity, 6)FM Period; days from flowering to maturity, 7)SL; stem length, 8)NN; number of node, 9)IL; internode length, 10)LL; leaf length, 11)LW; leaf width, 12)LW ratio; ratio of leaf length and width. Significant at the level of 5%, 0.5%, and 0.1% probability, respectively (*p < 0.05, **p < 0.005 and ***p < 0.001)
SC1) 0.31*** 0.27*** -0.26 -0.26*** -0.05 -0.32*** -0.23*** -0.24*** -0.35*** -0.39*** 0.22***
FC   -0.15** 0.08 0.07 -0.09 -0.19** 0.04 -0.40*** -0.22*** -0.26*** 0.20***
LS     -0.41*** -0.42*** 0.01 -0.09 -0.20*** 0.09 -0.18** -0.31*** 0.28***
DtoF       1.00*** -0.33*** 0.69*** 0.84*** 0.19*** 0.32*** 0.56*** -0.59***
DtoM         -0.26*** 0.69*** 0.84*** 0.19** 0.32*** 0.56*** -0.59***
FM Period           -0.21*** -0.23*** -0.12* -0.10 -0.11 0.09
SL             0.86*** 0.72*** 0.59*** 0.66*** -0.41***
NN               0.28*** 0.34*** 0.50*** -0.47***
IL                 0.65*** 0.56*** -0.15**
LL                   0.83*** -0.14*
LW                     -0.65***

Table 5.

Summary of statistics of principal component analysis (PCA) for 11 agricultural traits in 300 perilla germplasms.

Trait Principal component
PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 PC8 PC9 PC10 PC11
1)SC; stem color, 2)FC; flower color, 3)LS; leaf shape, 4)DtoF; days to flowering, 5)FM Period; days from flowering to maturity, 6)SL; stem length, 7)NN; number of node, 8)IL; internode length, 9)LL; leaf length, 10)LW; leaf width, 11)LW ratio; ratio of leaf length and width.
SC1) −0.221 0.157 −0.451 0.036 −0.222 0.696 −0.385 0.198 −0.018 0.001 −0.019
FC2) −0.119 0.510 −0.152 −0.504 −0.285 0.045 0.438 −0.417 0.009 0.003 0.002
LS3) −0.152 −0.333 −0.531 0.384 −0.185 −0.094 0.592 0.106 0.176 −0.013 0.003
DtoF4) 0.366 0.392 −0.038 0.102 −0.039 −0.102 −0.088 0.205 0.799 0.007 −0.032
FM Period5) −0.115 −0.221 0.492 0.064 −0.819 0.039 −0.046 0.024 0.129 0.009 0.003
SL6) 0.419 −0.033 −0.259 0.028 −0.249 −0.189 −0.171 −0.139 −0.240 −0.111 −0.734
NN7) 0.365 0.287 −0.194 0.142 −0.302 −0.281 −0.066 0.245 −0.435 0.058 0.546
IL8) 0.299 −0.431 −0.256 −0.131 −0.053 0.052 −0.277 −0.604 0.223 0.047 0.378
LL9)A 0.337 −0.289 −0.007 −0.495 0 0.195 0.214 0.399 −0.011 0.557 −0.067
LW10)B 0.412 −0.109 0.147 −0.094 0.043 0.398 0.291 0.125 −0.052 −0.717 0.101
LW ratio11)A/B −0.292 −0.193 −0.237 −0.539 −0.073 −0.423 −0.241 0.337 0.121 −0.397 0.052
Eigenvalues 4.592 1.774 1.280 0.934 0.797 0.725 0.448 0.315 0.119 0.008 0.006
Proportion of Variance (%) 41.75 16.13 11.64 8.49 7.25 6.6 4.07 2.86 1.08 0.08 0.06
Cumulative Proportion (%) 41.75 57.88 69.52 78.01 85.26 91.85 95.92 98.78 99.87 99.94 100

Table 6.

Statistical information for agronomic traits of each cluster by average linkage.

Clsuter DtoF1) FM period2) SL3) NN4) IL5) LL6)A LW7)B LW ratio8)A/B
1)DtoF; days to flowering, 2)FM Period; days from flowering to maturity, 3)SL; stem length, 4)NN: number of node, 5)IL; internode length, 6)LL; leaf length, 7)LW; leaf width, 8)LW ratio; ratio of leaf length and width.
Ⅰ(n = 118) 101.9±9.2 29.6±1.0 81.4±15.1 12.3±1.4 6.6±0.9 12.6±1.2 10.5±1.2 1.2±0.1
Ⅱ(n = 110) 94.5±9.3 29.6±0.9 65.5±14.3 12.2±1.4 5.4±0.9 10.7±1.1 8.3±0.8 1.3±0.1
Ⅲ(n = 69) 55.2±7.4 30.7±1.5 34.5± 7.6 6.3±1.0 5.4±0.8 10.7±1.1 7.6±0.9 1.4±0.1
Ⅳ(n = 3) 71.7±30.6 39.0±1.0 84.7±20.9 13.5±2.0 6.3±0.7 11.7±1.8 10.1±1.7 1.2±0.2