• 제목/요약/키워드: 전통 육종

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채소 품종 개량에 있어서 전통기술의 한계 극복을 위한 분자유전학의 역할 기대 (Bottlenecks of conventional approaches and complemental expectations of molecular biology in variental improvement of vegetable crops)

  • 윤진영;오대근
    • 한국식물학회:학술대회논문집
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    • 한국식물학회 1995년도 제9회 식물생명공학 심포지움 식물육종과 분자생물학의 만남 The 9th Plant Biotechnology Symposium -Breeding and Molecular Biology-
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    • pp.109-130
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    • 1995
  • 지난 반세기간에 우리나라에 채소 육종은 주요 채소의 주년공급을 가능하게 하였으며, 토지 생산성의 향상, 상품화율의 증대, 품질의 향상 등의 면에서도 괄목할 만한 성과를 거두었고 인공교잡은 물론이고 웅성불임성과 자가불화합성의 활용에 의한 1대잡종 품종의 일반화로 채소 산업의 발전에 크게 기여하였다. 앞으로는 기왕의 업적을 심화시키는 한편, 생산비를 절감하기 위한 생력화, 기계화 재배용 품종 및 내제초제성 품종의 개발 환경보호 및 식품안정성의 확보를 위한 내병층성 품종 개발, 수출시장과 다양화하는 국내의 시장기호에 대응하고 가공 식품의 표준화된 품질관리를 지원할 수 있도록 품질 면에서의 개량과 신작물 또는 신생태형 품종의 개발에도 더욱 노력이 필요하다. 이러한 육종목표를 달성하기 위한 유전자원의 확보는 더욱 어려워질 것이며 유전 양식이 복잡하고, 환경요인의 작용이 상대적으로 크기 때문에 전통적인 육종 방법만으로는 목표달성에 필요한 인적, 물적, 시간적 소요가 훨씬 증가될 전망이다. 유전변이의 창성 및 확대, 유용 대립인자의 도입, 동정 및 선발, 그리고 종자생산을 위한 자가 불화합성 및 웅성불임성과 개화·수정 관련 유전인자의 발현 조절에 분자유전학의 보완적 역할이 기대되며 이렇게 되면 전통육종과 분자유전학간의 잡종강세로 품종 개량의 효율은 크게 높아질 것이다.

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배추의 분자 마커 개발 및 육종적 활용 (Development of Molecular Markers and Application for Breeding in Chinese Cabbage)

  • 김호일;홍창표;임수빈;최수련;임용표
    • 원예과학기술지
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    • 제32권6호
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    • pp.745-752
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    • 2014
  • 배추(Brassica rapa L. ssp. pekinensis)는 경제적으로 매우 중요한 채소 작물로 한국 고유 음식인 김치의 주재료로 쓰인다. 비록 전통적인 선발을 이용한 육종을 통해 농업적 유용 형질을 갖는 많은 품종들이 개발되었지만, 특별한 병해충 또는 기상재해 등 생물적, 비생물적 환경 스트레스 저항성을 증대시키는 육종에 관하여는 오랜 시간이 필요하다. 이러한 저항성 육종은 분자 마커 시스템에 기반하여 다양한, 급격히 진화된 유전 자원의 효율적인 선발에 이용될 수 있다. 특히 배추 전체 유전체 염기서열의 발표로 인해 유전체 수준에서 농업적 유용 형질 유전자 또는 유전 자원의 탐색이 가능하게 되었다. 이 연구에서 분자 마커를 활용한 배추 육종의 최근의 진전에 대하여 논의하고자 하였다.

포도 유전체 연구현황 및 전망 (Current status and prospects of genomics and bioinformatics in grapes)

  • 허윤영;정성민;윤해근
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제42권4호
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    • pp.298-311
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    • 2015
  • 포도는 전 세계적으로 가장 많이 재배되는 과수 작물 중의 하나로서 재배과정에서 많은 병해충이나 기상재해와 같은 스트레스에 직면한다. 과실의 고품질과 더불어 병충해 저항성인 품종 또는 내재해성 품종을 육성하는 것은 포도 생산에서 매우 중요한 과정이다. 고전적인 교배 육종을 이용한 신품종의 개발은 포장을 관리하는 데에 많은 노동력과 비용이 요구되며 오랜 시간이 소요되는 단점이 있다. 유용형질을 지닌 새로운 품종의 개발에 이용할 분자육종기술은 포도 육종프로램에서 전통적인 교배육종효율을 증진시킬 수 있는 매우 유용한 기술로 여겨진다. 포도의 유전체 해독을 완성함으로써 신품종육성에 활용될 유용유전자를 대량으로 발굴할 수 있고, 기능을 분석하는데 큰 도움을 주고 있다. 포도의 비교유전체, 전사체, 후성유전체, 유전체에 근거한 유전자 발굴, 분자마커 개발 등의 연구는 과실의 품질, 병해와 스트레스에 대한 저항성 기작을 구명하는데 중요한 단서를 제공하고 포도 육종에 유용하게 활용될 것이다.

옥수수 한발 내성에 관한 연구 현황 (Research Status for Drought Tolerance in Maize)

  • 김경희;문준철;김재윤;김효철;신승호;송기태;이병무
    • 한국작물학회지
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    • 제60권4호
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    • pp.401-411
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    • 2015
  • 한발은 환경 스트레스에 미치는 자연재해로서, 장기간에 걸쳐 강수량 및 수분공급이 저하되면 수분이 결핍되어 작물이 정상적인 생리활동을 할 수 없고, 생육 또한 불량하여 수량감소에 큰 영향을 미친다. 모든 작물들이 한발의 영향을 크게 받지만 어느 생육 단계에서 한발 스트레스를 받느냐에 따라서 피해가 달라진다. 일반적으로 옥수수는 한발 스트레스를 받으면 유묘기 형성, 영양 생장, 뿌리 발달, 광합성, 개화기, ASI, 종실 형성, 수량 등에 심각한 영향을 미치게 된다. 특히 영양생장에서 생식생장으로 전환되는 단계에 한발 스트헤스를 받으면 수꽃 및 화분 방출이 늦어지고, 출사기 및 옥수수 수염 발생도 늦어져 ASI가 증가하여 수정이 불가능 하거나 수정이 되더라도 배 발생 억제 및 방해를 받아 수량 감소의 큰 원인이 된다. 이러한 한발에 대한 피해를 줄이기 위해서 1980년대부터 최근까지 마커와 표현형이 연관된 유전체를 바탕으로 다량의 분자적 데이터 분석을 통한 옥수수 한발 내성 품종 선별 및 육종에 대한 많은 연구들이 진행되고 있다. 또한 최근에는 수량 등 다양한 유전자들이 관여하고 환경 스트레스에 영향을 받는 양적형질 QTL에 관한 많은 연구들이 수행되고 있으며, genomics 분야에서 신기술인 MAS를 이용하여 목표유전자 이입 및 선발을 통해 또 다른 육종 선발 도구로 활용되고 있다. 뿐만 아니라 유전자 조작기술을 이용한 한발 내성 특징을 가진 옥수수를 개발하여 제품으로 생산 및 판매되고 있다. 과거 전통적인 육종 방법은 자식계통의 표현형 분석과 특별 조합을 통한 계통으로부터 데이터를 분석하여 품종을 육성하였으나, 현재는 모든 작물의 유전체 전체를 이용한 데이터 베이스와 분자 마커 기술을 한발 내성 육종에 활용하여 다양한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 분자적 육종 기술의 발달은 우수한 연구 결과를 도출 및 확보할 수 있으며, 옥수수 한발 내성 신품종 개발에 있어서 새로운 육종 기술로 적용할 수 있을 것이다.

유전자 전환작물 개발 연구 현황과 과제 (Development of Transgenic Crops and Research Projects for Biotechnology Application)

  • 정태영
    • 식물조직배양학회지
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    • 제28권5호
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    • pp.289-296
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    • 2001
  • 유전공학 기술은 지금까지 발전 유지하여 온 전통 육종기술의 약점을 보완하고 연계할 때만이 무한한 잠재력을 발휘할 수 있기 때문에 농업생산에서 새로운 전기를 마련할 수 있는 품종개발을 전제로 연구 방향을 설정하는 것이 바람직하다. 따라서 우리나라의 품종 보급의 양대 축인 정부 주도의 식량작물 육종사업과 개인 종묘회사가 주도하는 원예작물 육종사업에 필요한 유전공학연구를 수행해야 할 것이며 철저한 현황파악과 성공가능성을 세계 경쟁의 입장에서 분석하여 연구의 우선 순위를 정하고 집중적인 인력 양성과 연구투자를 지속하여야 결실을 얻을 것으로 본다. 유전공학연구의 기본 방향으로는 실용화 촉진을 위한 연구와 원천기술확보를 위한 기초 연구로 대별하여 농가 또는 작물 육종기관에 필요한 연구는 농림부에서 주관하고 원천 기술 확보를 위한 기초연구는 과학기술부에서 주도하여 구체적이고 실현 가능한 정책을 수립 추진하여야 할 것이다. 구체적으로 실용화 촉진연구는 전통 육종 기술의 목표인 획기적 수량증대, 작물의 재배안정성 향상 및 품질 개량범주에 속하는 유전자 전환작물 개발 및 생리활성물질 생산 작물의 개발로 볼 수 있으며 기초 연구로서는 각 작물의 유전체 연구개발과제라고 생각된다. 이미 선진국에서는 몬산토 등 대기업을 중심으로 대두, 옥수수, 감자, 유채 등 주요 작물에서 제초제 저항성, 내충성, 내병성 등 유전자 전환작물을 상용화하여 농업 생산비를 절감하고 수량성을 향상시키는 등 기술 부가가치를 높이고 있으며, 이들 수확물을 수출하거나 또는 종자로 수출하여 농업의 상업화와 국제화를 추진하고 있는 동시에 지적소유권을 선점하고 그 기술까지 수출하고 있는 실정이다. 국내에서도 유전공학 연구가 어느 정도 수행되어 벼를 비롯한 주요 농작물의 형질 전환 기술이 정립되었고 다양한 소재로부터 개발된 신기능성 형질전환작물이 개발되고 있으나 아직은 농가 및 농장에 보급되지 못하고 연구소나 대학 실험포장에 격리 실험을 실시 중에 있다. 또한 기초 연구인 유전체 연구로 국, 공립연구소 및 대학 실험실에서 벼, 배추, 고추 등 일부 작물에서 산발적으로 시작되어 유전자 지도 작성 및 유용 유전자 개발 등 필수적인 연구를 시작하고 있으나 연구비와 인력 부족으로 국제 경쟁력을 갖추지 못하고 있다. 그러므로 앞으로의 과제는 연구 중에 있는 과제들을 보다 활성화하여 연구결과를 조속히 얻도록 노력해야 하며 새로 시작하는 과제는 연구기관의 능력과 연구 후의 실용화를 촉진할 수 있도록 일괄 system 확립을 전제로 하는 협동연구체제로 수행하는 것이 바람직하다. 그 동안 식량작물의 종자개량 및 보급사업은 정부주도로 국공립 연구소를 중심으로 수행되어 왔으나 앞으로는 민영화 및 기업화를 촉진하는 정책을 추진하여야 외국의 종자회사 또는 농업 생산자와 경쟁할 수 있는 농기업 체제가 탄생될 것이다. 또한 국공립 연구 기관은 대학 및 개인회사연구소의 농업 연구를 지원하는 Infra system 확충을 목표로 연구 방향을 수정해야 할 것이며 유전 자원 연구, 작물 유전체 연구 등 직접적으로 수익성이 없는 기초적 연구에 치중하여 나라 전체의 연구 수준을 향상시키도록 노력해야 21세기에 농업에서 국제 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 보여진다.

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감귤 유전체 연구 동향 및 전망 (Current status and prospects of citrus genomics)

  • 김호방;임상현;김재준;박영철;윤수현;송관정
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제42권4호
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    • pp.326-335
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    • 2015
  • 감귤은 전 세계적으로 가장 많이 생산되는 주요 과수작물이고 비타민 C와 구연산 및 감귤 고유의 플라보노이드를 비롯한 다양한 기능성 성분으로 인해 건강 기능성 식품 소재로도 각광받고 있다. 그러나 긴 유년기와 배우체 불임, 주심배 발생 및 고도의 유전적 잡종성 등 감귤 특유의 생식생물학적 특성으로 인해 교배를 통한 전통 육종의 품종개발에 있어서는 가장 어려운 작물에 속한다. 지구 온난화, 소비자 욕구 변화 등으로 인해 고품질 감귤의 안정적 생산과 품종 다양화를 위한 체계적 육종 프로그램의 도입이 시급한 실정이다. 감귤에서도 분자 육종 프로그램을 통한 품종 육성을 위해 세계적으로 가장 많이 재배되는 스위트 오렌지와 클레멘타인 만다린에 대한 고품질 표준 유전체 정보가 최근에 확보되었다. 표준유전체 서열을 기반으로 다양한 품종 및 교배집단들에 대한 유전체 해독, 비교유전체 분석, GBS 등을 통해 형질연관 마커 발굴, 유전자 기능 연구 등이 이루어질 것으로 전망된다. 아울러 다양한 전사체 분석이 이루어지고 있으며, 유전자 기능 및 유전자 co-expression 네트워크의 이해를 증진할 수 있을 것이다. 유전체 및 전사체 분석을 통해 확보한 대규모 SNP, InDel 및 SSR의 다형성 분자마커 big data를 이용한 고밀도 연관 및 물리 지도 작성이 이루어지고 있고, 궁극적으로 통합지도 작성이 이루어지게 될 것이다. 이를 통해 가까운 장래에 감귤 특이 주요 농업형질 연관 유전자의 정확도 높은 map-based 클로닝 및 빠르고 효율적인 분자표지 선발육종이 이루어질 것이다.

한국의 BT 시대 열리다

  • 한국과학기술단체총연합회
    • 과학과기술
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    • 제35권4호통권395호
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    • pp.43-70
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    • 2002
  • BT산업의 새시대 - BT산업은 21세기 국가성장 동력, IT와 같이 경쟁력 확보 전망 밝아/우리나라 BT산업현황[의약분야] - 신약 연구와 결과 내용 아직 걸음마 단계, 기반시설 확충ㆍ투자ㆍ우수인력 확보 시급/우리나라 BT산업현황[미생물 분야] - 생물정보학 전문가ㆍ전산시스템 취약, 유전체 정보관련 산업 활로 모색 활발/우리나라 BT산업현황[농업분야] - 지원 취약, 소비자 거부감 겹쳐 발전 애로/우리나라 BT산업현황[축산분야] - 전통육종기술 접목 가축개량 극대화/우리나라 BT산업현황[생물정보(BT+IT) 분야] - 인프라구축단계, 벤처중심 연구 활기/BT와 윤리 - 의식없이 문제제기 불안감 조성은 곤란, BT시대 맞는 새로운 윤리관 확립 필요/선진국의 BT산업 - 의약품 제조분야 치열한 연구개발 경쟁, 대형 제약회사 앞다퉈 BT기업과 연대

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감귤 분자육종을 위한 분자표지 개발 현황 및 전망 (Current status and prospects of molecular marker development for systematic breeding program in citrus)

  • 김호방;김재준;오창재;윤수현;송관정
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제43권3호
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    • pp.261-271
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    • 2016
  • 세계적인 과수작물로서의 경제적 중요성에도 불구하고, 감귤 생산은 주로 자연교잡 실생이나 눈 돌연변이로부터의 선발 또는 단순 품종 도입 등을 통해 이루어지고 있는 실정이다. 긴 유년기, 다배성, 자가불화합성과 같은 감귤 고유의 식물학적 특성, 주요 형질들(병저항성, 수량성, 품질 등)의 QTL에 의한 조절 등은 전통 육종을 통한 우수 품종의 개발을 어렵게 하는 요인이다. 지구 온난화에 의한 생산 여건의 급격한 변화, 소비자 요구 다양화 등은 고품질 감귤의 조기 선발과 안정적 생산, 품종 다양화, 육종 비용 절감 등을 위한 체계적인 감귤 분자육종 프로그램의 도입을 요구하고 있다. 동위효소를 이용한 최초의 감귤 연관지도 작성이 이루어진 이래, 다양한 분자표지를 이용한 연관지도 작성, 생물(CTV, CiLV, ABS, 선충] 및 비생물적(염분, 저온) 스트레스, 아포믹시스, 다배성, 과실착색(카로티노이드, 안토시아닌), 무종자, 웅성불임, 신맛 적음, 생식, 형태(나무, 잎, 꽃, 열매 등), 과실 품질, 종자수, 수량성, 조기 착과 등과 연관된 분자표지 발굴, QTL 맵핑 등이 이루어졌다. CTV 저항성과 적육(안토시아닌 축적) 형질에 대해서는 유전자 클로닝이 이루어졌고, 교배 육종 효율 증대 및 비용 절감을 위해 교잡배와 주심배를 구분하기 위한 다수의 simple sequence repeat (SSR) 분자표지가 개발되었다. 최근, 스위트오렌지와 '클레멘타인' 만다린에 대한 고품질의 표준 유전체가 완성되어 유전체 기반 감귤 분자육종을 위한 토대가 마련되었다. 표준 유전체 정보를 토대로 대규모 분자표지(SNP, SSR, InDel) 기반의 표준 연관 및 물리지도 작성, 비교 유전체 지도 작성, gene annotation, 전사체 분석 등이 활발히 이루어지고 있다. 감귤 유전자원 및 핵심집단에 대해 표준 유전체 기반 비교 유전체 분석, GBS (genotyping-by-sequencing), GWAS (genome wide association study) 등을 통해 감귤의 다양한 형질과 연관된 분자마커 발굴 및 개발, 유용/변이 유전자 클로닝 등에 관한 연구가 가속화될 것으로 전망된다. 또한 표적 유전체 교정 및 VIGS (virus-induced gene silencing) 기술도 유전자 마커의 검증을 비롯한 감귤 분자육종 프로그램에 활발히 이용될 것이다.

토마토 MABC 육종에서 GBS(genotyping-by-sequencing)에 의한 RPG(recurrent parent genome) 회복률 분석 (Recurrent parent genome (RPG) recovery analysis in a marker-assisted backcross breeding based on the genotyping-by-sequencing in tomato (Solanum lycopersicum L.))

  • 김종희;정유진;서훈교;김명권;노일섭;강권규
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제46권3호
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    • pp.165-171
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    • 2019
  • Marker-assisted backcrossing (MABC)은 marker-assisted selection (MAS)와 함께 다양한 작물에서 여교배 초기세대에서 반복친 게놈의 회복률이 높은 개체선발을 위한 분자육종 기술로 매우 유용하게 사용하고 있다. 본 연구에서는 토마토 MABC 육종 프로그램의 일환으로 저장성이 강한 rin유전자를 주)토마토연구소에서 육성한 핑크계 엘리트 토마토계통에 도입하고자 수행하였다. foreground 선발은 RIN SCAR 분자 마커를 이용하여 100개 $BC_1F_1$ 식물체에서 Rr 유전자형 가진 42개체를 선발하였다. 그리고 이를 이용하여 GBS 분석을 이용하여 background 선발을 하였다. 총 3,086개 SNP를 대상으로 반복친 HK13-1151과 게놈 회복률을 조사한 결과, 56.7%에서 84.5%를 보여 평균 70.5%로 나타났다. 이 중 87.2%을 보인 $BC_1F_1$개체를 이용하여 192개 $BC_2F_1$ 식물체를 육성하여 foreground 선발을 하였다. 선발된 102개 중 88개 식물체를 이용하여 GBS 분석을 수행한 결과 4,868개의 다형 SNP 마커를 얻었으며, 이를 이용하여 RPG 회복률을 조사하였다. $BC_2F_1$ 식물체들에서 HK13-1151 반복친 게놈과 87.8%에서 97.8% 유사하였다. 본 연구에서 $BC_2F_1$ 식물 중 RPG 회복률이 97.8%인 5-1 개체는 반복친인 HK13-1151과 과일특성에서 매우 유사하였다. 따라서 선발된 5-1 개체는 $BC_2F_2$ 세대를 육성하여 계통화 하고자 한다. 본 연구를 통해 MABC는 전통 여교배 육종에 비해 육종연한을 획기적으로 줄일 수 있으며, 원하는 육종모델을 완수할 수 있는 첨단육종 기술로 평가 할 수 있다.

재식설계의 관점에서 본 칼 푀르스터(Karl Foerster)의 정원 연구 (A Study on Karl Foerster's Garden from the Viewpoint of Planting Design)

  • 박은영
    • 한국전통조경학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.38-44
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    • 2013
  • 칼 푀르스터(Karl Foerster)는 독일 정원문화 형성에 가장 큰 영향을 미친 인물로서, 새로운 소재의 선정과 정원을 보급하는데 크게 기여하였다. 특히, 재식설계의 관점으로 볼 때 최근 들어 유행하고 있는 자연식재의 계기를 만들었고, 현대에 사용되고 있는 그라스류를 이미 사용하여 디자인한 점 등 현시점에서 재조명해 볼 필요가 있다. 본 연구는 칼 푀르스터의 정원을 통해서 그의 재식설계방법과 역사적인 의의를 찾고자 하는 것이다. 연구의 결과를 요약하면, 첫째, 공간의 형식면에서는 기후와 시대적인 영향에 의해 선큰가든 스타일로 조성하였고, 자연스럽게 개방된 목초지와 양치류, 그라스류의 사용으로 자연식재의 유행을 선도하였다. 둘째, 소재의 사용은 다년초의 필요성을 주장함과 동시에 일반인들이 쉽게 재배할 수 있고, 추위에 잘 견디는 강한 식물의 다년초를 직접 육종하였다. 또한, 식물의 특징과 결합방식을 전시용 정원으로 조성하여 대중에게 알려주는 실험적인 방법을 사용하였다. 셋째, 재식설계의 미적 원칙은 색상과 계절에 집중하고, 파란색, 노란색, 흰색을 선호하여 델피니움, 루드베키아, 플록스 등의 신품종 개발을 하였다. 계절을 세분한 7계절에 대한 생각은 지금의 윈터가든을 조성하는 효시가 되었다.