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문제 정의
- 최근에 노란색 대륜이 육성되기 시작하여 새로운 품종들이 만들어졌지만 이들 또한 노란색의 탈색 정도가 심하다. 그러므로 화색이 개화기 내내 진한 노란색으로 유지되는 신품종 육성이 필요하며 아울러 향기를 가진다면 시장성이 높을 것으로 예상되어 본 실험에서는 새로운 유향성 황색계 품종을 육성하기 위해 교잡육종을 진행하였다. 유향성 호접란 육종을 위해 향기성분에 대한 분석 기초자료가 육종의 응용부분에 도움이 되며 향기식별방식으로는 정량적 분석이 체계화된 GC/MS 방법과 훈련된 관능검사 요원을 이용한 관능검사가 있다.
- 본 실험에서는 우수한 유향성 황색계 호접란 신품종을 육성하기 위하여 임성이 높은 황색계 모본과 부본을 선정하여 교잡을 실시하여 선발육종을 진행하였다. 또한 노란색 계통들에서 발현되는 향기패턴을 전자코시스템을 이용하여 비교 분석하고 노란색계통에서만 특징적으로 발현되는 특정 향기의 피크패턴을 선발함으로써 향후 유향성 황색계 육종 선발에 응용하고자 하였다.
- schilleriana 향기에서만 나타나는 특정 피크를 찾아내고 이 피크패턴을 이용하여 유향성 육종 선발마크로 활용할 수 있다는 연구가 수행된바 있다(Been과 Kim, 2003). 본 실험에서는 우수한 유향성 황색계 호접란 신품종을 육성하기 위하여 임성이 높은 황색계 모본과 부본을 선정하여 교잡을 실시하여 선발육종을 진행하였다. 또한 노란색 계통들에서 발현되는 향기패턴을 전자코시스템을 이용하여 비교 분석하고 노란색계통에서만 특징적으로 발현되는 특정 향기의 피크패턴을 선발함으로써 향후 유향성 황색계 육종 선발에 응용하고자 하였다.
제안 방법
- Brother saragold를 화분친으로 한 교배조합에서 모두 정상적인 꼬투리와 종자가 형성되었다. 교배 후 5개월 뒤 성숙한 종자를 감자 50g･L-1가 첨가된 Hyponex 배지에 무균파종 하였고 발아된 원괴체는 감자 30g･L-1 바나나 30g･L-1가 첨가된 Hyponex 배지에 기내 1차 이식하였다. 뿌리와 신초가 발달된 유식물들을 1차 이식과 같은 배지에 정식하여 2003년 봄에 약 500 여 개체의 실생 배양묘를 만들었으며 온실에서 2주간 순화한 뒤 수태에 심어 재배하였다.
- 그리고 노란색 유향성계 호접란의 꽃을 구성하고 있는 기관 중에서 어느 기관의 조직에서 향기발산이 많은지를 알아보기 위해 향기피크가 가장 강하게 나타난 선발계통 Y-23에서 각각 꽃의 기관을 분리한 뒤 전자코에 의한 Gas chromatogram과 Polar derivative pattern 분석을 시도하였다. 꽃잎, 꽃받침, 립, 그리고 암술과 수술부위를 나누어 향기패턴분석을 하여 나타난 피크의 강도와 종류를 비교한 결과, 모든 꽃 기관에서 retention time 7s와 9s사이에서 하나의 강한 피크와 retention time 20s과 25s사이에서 두 개의 피크들이 나타났다.
- 교배 후 5개월 뒤 성숙한 종자를 감자 50g･L-1가 첨가된 Hyponex 배지에 무균파종 하였고 발아된 원괴체는 감자 30g･L-1 바나나 30g･L-1가 첨가된 Hyponex 배지에 기내 1차 이식하였다. 뿌리와 신초가 발달된 유식물들을 1차 이식과 같은 배지에 정식하여 2003년 봄에 약 500 여 개체의 실생 배양묘를 만들었으며 온실에서 2주간 순화한 뒤 수태에 심어 재배하였다. 2004년 12월부터 2005년 3월까지 개화한 실생 후대 개체에서 화색과 화형이 우수하고 유향성을 지닌 약 60 개체를 1차 선발 하였다.
- 1차 선발된 개체 중에 2005년 겨울과 2006년 봄에 걸쳐 재배특성이 우수한 15개체를 2차 선발하였고 2007-2008년 개화기에 향기가 비교적 강하고 상품성이 높을 것으로 예상되는 유향성 노란색 호접란 6계통을 최종 선발 하였다. 선발된 계통의 대량증식을 위해 액아가 포함된 화경마디를 잘라내 1mg･L-1의 BA 가 첨가된 1/2 MS 배지에 치상하여 유식물체를 유기하였고 유기된 식물체에서 잎을 제거하고 줄기기저부 만을 절취하여 2.5mg･L-1의 BA 가 첨가된 1/2 MS 배지에 치상하여 다신 초를 유도하였다.
- 향기 패턴분석에는 GC/SAW 전자코(M4200, Electronic Sense Technology, California, USA) 기기로 시료 포집 시간(sampling time)은 10초, 데이터 수집 시간은 50초, oven 온도는 30℃에서 120℃까지 설정하였고, 온도상승 속도(ramp time)는 초당 3℃로 하였으며, carrier gas는 He으로 하였다. 센서에 흡착되었을 가능성이 있는 이물질과 시료 측정 후 튜브에 잔류하는 향의 제거를 위해 sensor cleaning time(sensor auto bake time)은 20초로 하였고 전자코로 측정하여 저항비율 값이 0.90 이상 될 때까지 세척하였다. 또한, 시료 채취 방법은 향기를 센서 표면까지 펌프하는 dynamic head space 방법을 취하였다(Fukai와 Abe, 2000).
- 시료의 분석에 사용된 꽃은 모두 개화한 신선한 꽃 전체를 사용하였고 각각의 시료는 50mL 시료병에 담아 뚜껑을 완전히 밀봉한 후 5분정도 실온에 두어 향을 포집하였다. 향기 패턴분석에는 GC/SAW 전자코(M4200, Electronic Sense Technology, California, USA) 기기로 시료 포집 시간(sampling time)은 10초, 데이터 수집 시간은 50초, oven 온도는 30℃에서 120℃까지 설정하였고, 온도상승 속도(ramp time)는 초당 3℃로 하였으며, carrier gas는 He으로 하였다.
- 1). 이 두 품종간 교배로부터 얻어진 꼬투리를 사용하여 종자는 무균 파종방법으로 발아시키고 조직배양을 통해 플라스크묘를 다량 획득하였다. 플라스크묘들은 순화과정을 거쳐 온실에 이식되어 500 개체 정도가 교잡후대로 육성되었 으며(Table 1) 영양생장 동안에 생장속도와 병충해 저항성 정도 등 여러 영양생장 특성이 조사되었다.
- 시료의 분석에 사용된 꽃은 모두 개화한 신선한 꽃 전체를 사용하였고 각각의 시료는 50mL 시료병에 담아 뚜껑을 완전히 밀봉한 후 5분정도 실온에 두어 향을 포집하였다. 향기 패턴분석에는 GC/SAW 전자코(M4200, Electronic Sense Technology, California, USA) 기기로 시료 포집 시간(sampling time)은 10초, 데이터 수집 시간은 50초, oven 온도는 30℃에서 120℃까지 설정하였고, 온도상승 속도(ramp time)는 초당 3℃로 하였으며, carrier gas는 He으로 하였다. 센서에 흡착되었을 가능성이 있는 이물질과 시료 측정 후 튜브에 잔류하는 향의 제거를 위해 sensor cleaning time(sensor auto bake time)은 20초로 하였고 전자코로 측정하여 저항비율 값이 0.
대상 데이터
- 2004년 12월부터 2005년 3월까지 개화한 실생 후대 개체에서 화색과 화형이 우수하고 유향성을 지닌 약 60 개체를 1차 선발 하였다. 1차 선발된 개체 중에 2005년 겨울과 2006년 봄에 걸쳐 재배특성이 우수한 15개체를 2차 선발하였고 2007-2008년 개화기에 향기가 비교적 강하고 상품성이 높을 것으로 예상되는 유향성 노란색 호접란 6계통을 최종 선발 하였다. 선발된 계통의 대량증식을 위해 액아가 포함된 화경마디를 잘라내 1mg･L-1의 BA 가 첨가된 1/2 MS 배지에 치상하여 유식물체를 유기하였고 유기된 식물체에서 잎을 제거하고 줄기기저부 만을 절취하여 2.
- 잡종후대에서 나타난 화색은 밝은 노란색 꽃, 밝은 노란색 바탕에 스트라이프 무늬가 있는 꽃, 그리고 노란색바탕에 갈색점이 들어간 꽃 등 크게 세가지 그룹으로 나누어졌다. 1차 선발된 개체를 대상으로 화수와 생육속도, 화경 길이, 병충해 저항성 등을 고려하여 2차 선발을 진행하였고 1차 선발된 60개체 중 18계통이 2차 선발되었다. 다시 그 다음 개화기에 향기가 진하고 꽃 수명이 오래가며 시장성이 높다고 판단되는 6계통을 최종 선발하였다.
- 뿌리와 신초가 발달된 유식물들을 1차 이식과 같은 배지에 정식하여 2003년 봄에 약 500 여 개체의 실생 배양묘를 만들었으며 온실에서 2주간 순화한 뒤 수태에 심어 재배하였다. 2004년 12월부터 2005년 3월까지 개화한 실생 후대 개체에서 화색과 화형이 우수하고 유향성을 지닌 약 60 개체를 1차 선발 하였다. 1차 선발된 개체 중에 2005년 겨울과 2006년 봄에 걸쳐 재배특성이 우수한 15개체를 2차 선발하였고 2007-2008년 개화기에 향기가 비교적 강하고 상품성이 높을 것으로 예상되는 유향성 노란색 호접란 6계통을 최종 선발 하였다.
- Brother lawrence와 화분친인 Phal. Brother saragold, 그리고 이들간의 교잡후대 6계통(Y-7, Y-12, Y-23, Y-24, Y-37, Y-82)을 전자코에 의한 향기분석에 사용하였다.
- Tasuei you beauty, Phal. Cheetah 등 6종이 사용되었으며 이들은 Brother Orchid 등 대만육종 농장에서 메리클론 개화주를 구입하였다.
- Y-24계통은 노란색에 갈색 스트라이프가 들어간 계통으로 가운데 립 부분은 핑크색이 들어가 꽃잎 색과 색의 대비가 잘 이루어져 기호도가 높을 것으로 판단되었다. Y-37계통은 향기가 진하며 Multi-branching 특성을 가지고 있으며 화수가 많아 최종 선발하였다. Y-82는 노란색 스트라이프 계통으로 꽃잎이 매우 두꺼워 꽃 수명이 60일 이상 이며 화형 또한 우수하였다(Fig.
- 1차 선발된 개체를 대상으로 화수와 생육속도, 화경 길이, 병충해 저항성 등을 고려하여 2차 선발을 진행하였고 1차 선발된 60개체 중 18계통이 2차 선발되었다. 다시 그 다음 개화기에 향기가 진하고 꽃 수명이 오래가며 시장성이 높다고 판단되는 6계통을 최종 선발하였다.
- 플라스크묘들은 순화과정을 거쳐 온실에 이식되어 500 개체 정도가 교잡후대로 육성되었 으며(Table 1) 영양생장 동안에 생장속도와 병충해 저항성 정도 등 여러 영양생장 특성이 조사되었다. 첫 개화시기에 화색과 화형중심으로 60여 우수개체를 1차 선발하였다. 잡종후대에서 나타난 화색은 밝은 노란색 꽃, 밝은 노란색 바탕에 스트라이프 무늬가 있는 꽃, 그리고 노란색바탕에 갈색점이 들어간 꽃 등 크게 세가지 그룹으로 나누어졌다.
성능/효과
- Phal. Brother lawrence 의 꽃 향기를 전자코를 통한 gas chromatogram 피크와 retention time에 따른 polar derivative pattern을 얻어낸 결과 retention time 0s와 5s사이에 5개의 약한 피크가 나타났으며 retention time 7s 와 9s 사이에 2개의 강한 피크, 그리고 20s와 25s 사이에서도 약한 피크 두 개가 나타났다(Fig. 3). 화분친으로 사용된 Phal.
- 화분친으로 사용된 Phal. Brother saragold의 전자코 분석에서는 retention time 0s와 5s사이에 5개의 약한 피크가 나타났으며 retention time 5s와 10s 사이에 1개의 강한 피크가 두드러지게 나타났고 20s와 25s 사이에서는 약한 피크 두 개가 나타났다(Fig. 4) 이들간의 향기패턴 분석비교에서 향기패턴이 세부적으로는 다르기도 하지만 서로간에 공통되는 피크가 존재하는 것으로 나타났으며 특히 retention time 7s와 9s사이에서 즉 8s 근처에 공통적으로 나타나는 강한 피크는 주목할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 교배양친 Brother lawrence와 P.
- Taipei gold Х Phal. Golden emperor의 교배조합에서 하나의 작은 꼬투리를 수확할 수 있었지만 꼬투리를 절개했을 때 종자는 거의 없었고 그 종자 조차도 발아율이 매우 낮아 최종적으로 60개체 만을 얻을 수 있었다. 교배조합 중 Phal.
- 6). VaporPrintTM 이미지 분석결과를 비교해보면 노란색 유향성계 교잡양친과 그들의 후대의 꽃 향기 패턴은 서로 유사성이 매우 많으며 특정피크의 강약은 품종과 계통별로 특정향기성분의 발현 정도의 강약에 의해 달라진다는 것을 알 수 있었다. 세부적으로 특정피크가 강하게 나타나는 것은 교잡에서 얻어지는 특정향기성분의 부가적 집적이 원인이라고 판단된다.
- 최종 선발된 개체 중 Y-7계통은 노란색바탕에 꽃잎 가운데 흰색이 넓게 퍼져 있고 다른 계통과 달리 화형이 원종인 Phal. violecea 화형을 닮아 전체적으로 편안한 느낌을 주었으며 Y-12 계통은 꽃잎에 밝은 노란색바탕에 연한 분홍색이 함입 되어있으며 화수가 25개 이상이고 화경 곁가지가 발생함으로써 전체적으로 꽃의 볼륨감을 높여 향후 시장성이 있을 것으로 생각되었다. Y-23계통은 밝은 노란색을 가지고 있으며 화형도 우수하고 꽃 배열이 카스케이드 형태로 조화가 잘 이루어져 시장성이 유망한 계통으로 판단되었다.
- 4) 이들간의 향기패턴 분석비교에서 향기패턴이 세부적으로는 다르기도 하지만 서로간에 공통되는 피크가 존재하는 것으로 나타났으며 특히 retention time 7s와 9s사이에서 즉 8s 근처에 공통적으로 나타나는 강한 피크는 주목할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 교배양친 Brother lawrence와 P. Brother saragold사이에서 얻어진 교잡후대에서 선발된 노란색 유향성계 6계통들의 향기패턴을 양친과 같이 비교 분석한 결과 개별적으로 조금씩 향기패턴이 달랐지만 전체적으로 유사성이 더 많은 것으로 나타났다. 특히 교배양친에서도 공통적으로 나타났던 retention time 8s 근처의 강한 피크가 교잡후대 6계통 모두에서 나타났으며 이 피크는 노란색 유향성계 호접란에서만 나타나는 특정 향기성분 물질에 대한 마커로서의 사용가능성이 있다고 판단되었다.
- 특히 교배양친에서도 공통적으로 나타났던 retention time 8s 근처의 강한 피크가 교잡후대 6계통 모두에서 나타났으며 이 피크는 노란색 유향성계 호접란에서만 나타나는 특정 향기성분 물질에 대한 마커로서의 사용가능성이 있다고 판단되었다. 그리고 교잡 양친의 꽃향기 패턴에서 retention time 20s와 25s사이에 나타난 두 개의 피크들이 교잡후대 계통 Y-23과 Y-24에서는 매우 강하게 나타났으며 Y-82와 Y-12에서도 어느 정도 강하게 나타났으나 Y-7와 Y-37에서는 거의 나타나지 않았다(Fig. 5). 전자코 분석에서 피크가 강하다는 것은 그 향기성분이 강하게 발현된다는 것을 의미한다고 볼 수가 있다.
- 그리고 노란색 유향성계 호접란의 꽃을 구성하고 있는 기관 중에서 어느 기관의 조직에서 향기발산이 많은지를 알아보기 위해 향기피크가 가장 강하게 나타난 선발계통 Y-23에서 각각 꽃의 기관을 분리한 뒤 전자코에 의한 Gas chromatogram과 Polar derivative pattern 분석을 시도하였다. 꽃잎, 꽃받침, 립, 그리고 암술과 수술부위를 나누어 향기패턴분석을 하여 나타난 피크의 강도와 종류를 비교한 결과, 모든 꽃 기관에서 retention time 7s와 9s사이에서 하나의 강한 피크와 retention time 20s과 25s사이에서 두 개의 피크들이 나타났다. 피크강도로 볼 때 꽃잎과 꽃받침에서 가장 강하게 발현되는 것으로 추정되었고 립, 그리고 암술과 수술부위에서도 약하기는 하지만 향기발현이 어느 정도 일어나는 것으로 판단되었다.
- Brother lawrence는 호접란의 세계적 육종회사인 대만 Brother orchid 에서 육성된 품종으로 밝은 노란색 중륜의 꽃을 가지고 있으며 꽃잎부분에 연한 스트라이프 무늬가 들어가 있다. 이 품종은 다른 노란색 품종과는 달리 임성이 높아 교배육종 모본으로 널리 이용 되었으며 노란색 품종의 다양성을 창출할 수 있는 중요한 모본으로 평가되었다. 그리고 교잡 화분친으로 사용된 호접란은 Phal.
- 이상의 결과에서 전자코에 의한 향기패턴분석 결과는 재현성이 있으며 유용한 향기성분의 패턴을 간단하게 이미지화하여 비교 검정할 수 있었다. 특히 본 실험에 사용된 모든 노란색 유향성계 품종과 계통에서 나타난 공통의 피크, 즉 retention time 7s와 9s 사이 즉 8s 근처에 나타난 강한 피크는 노란색 유향성계 향기성분의 특정 마커로 사용될 수 있으며 향후 노란색 유향성계 육종선발 과정에 유용하게 사용할 수 있으리라 판단된다.
- 2, Table 2). 최종 선발된 개체의 향기는 관능적 테스트를 한 결과 대체적으로 유사한 향기가 감지되었지만 향기의 강약과 느낌 부분에서는 각각 향내가 다른 것으로 판단되었다.
- 꽃잎, 꽃받침, 립, 그리고 암술과 수술부위를 나누어 향기패턴분석을 하여 나타난 피크의 강도와 종류를 비교한 결과, 모든 꽃 기관에서 retention time 7s와 9s사이에서 하나의 강한 피크와 retention time 20s과 25s사이에서 두 개의 피크들이 나타났다. 피크강도로 볼 때 꽃잎과 꽃받침에서 가장 강하게 발현되는 것으로 추정되었고 립, 그리고 암술과 수술부위에서도 약하기는 하지만 향기발현이 어느 정도 일어나는 것으로 판단되었다. 이는 Phal.
후속연구
- venosa의 향기성분의 피크일 가능성도 있다. 그러므로 향 후 노란색 품종의 유전형질을 구성하고 있는 원종들의 향기패턴을 분석하여 비교하면 retention time 7s와 9s사이에 나타난 강한 피크가 어떤 원종에서 유래된 향기성분인지 알 수 있을 것으로 판단된다.
- 이상의 결과에서 전자코에 의한 향기패턴분석 결과는 재현성이 있으며 유용한 향기성분의 패턴을 간단하게 이미지화하여 비교 검정할 수 있었다. 특히 본 실험에 사용된 모든 노란색 유향성계 품종과 계통에서 나타난 공통의 피크, 즉 retention time 7s와 9s 사이 즉 8s 근처에 나타난 강한 피크는 노란색 유향성계 향기성분의 특정 마커로 사용될 수 있으며 향후 노란색 유향성계 육종선발 과정에 유용하게 사용할 수 있으리라 판단된다.
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