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문제 정의
- 본 연구는 감마선 처리에 의한 효율적인 장미 신품종 육성 체계를 확립하기 위해 수행하였다. 돌연변이 유기를 위해 삽목묘에 다양한 선량의 감마선을 처리하여 비닐온실에서 재배하면서 식물체의 생육과 화색 및 화형 변이를 조사하여 그 결과를 여기에 보고하고자 한다.
- 본 연구는 감마선 처리에 의한 효율적인 장미 신품종 육성 체계를 확립하기 위해 수행하였다. 돌연변이 유기를 위해 삽목묘에 다양한 선량의 감마선을 처리하여 비닐온실에서 재배하면서 식물체의 생육과 화색 및 화형 변이를 조사하여 그 결과를 여기에 보고하고자 한다.
제안 방법
- 시험구 배치는 완전임의 배치로 20주씩 재식하였다. 4월 5일에 정식하여 6월 초부터 개화가 시작되면 매주 1회 화색, 화형 등의 변이 발생을 조사하였다. 개화가 끝나 신초는 기부에서 잘라내고 다시 신초를 받아 개화시키면서 변이 발생을 2년간 조사하였다.
- 장미 묘의 감마선 처리는 2008년 4월 3일 한국원자력연구소 감마선 조사실에서 하였다. 60Co 감마선 조사실 안에 선량계산에 따른 거리별로 삽목묘를 담은 용기를 수직으로 세워 신초의 상단이 감마선 선원을 향하고 뿌리 방향은 선원의 반대 방향에 위치하도록 놓고 처리하였다. 선량은 각각 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170Gy로 24시간 동안 각 선량별로 20주씩 처리하였다.
- 감마선을 처리한 삽목묘는 비닐온실 내에 10a 당 약 10톤의 퇴비를 첨가한 토양에 1m 넓이의 재배상을 조성하여 25cm × 40cm 간격으로 정식하였다.
- 4월 5일에 정식하여 6월 초부터 개화가 시작되면 매주 1회 화색, 화형 등의 변이 발생을 조사하였다. 개화가 끝나 신초는 기부에서 잘라내고 다시 신초를 받아 개화시키면서 변이 발생을 2년간 조사하였다. 생육상태 조사는 정식 후 3개월 정도 지난 뒤에 신초장, 신초수, 잎의 형태, 그리고 고사율 등을 1회에 걸쳐 조사하였다.
- )는 hybrid tea (H･T)계 분홍색 꽃 ‘스피델라’(Spidella)와 적색 꽃 ‘커버넷’(Cabernet)이었다. 삽목 후 6주 정도 지나 발근이 완성되고액아에서 생장한 신초의 길이가 10-15cm 정도로 자란 묘를 감마선 처리에 사용하였다. 장미 묘의 감마선 처리는 2008년 4월 3일 한국원자력연구소 감마선 조사실에서 하였다.
- 개화가 끝나 신초는 기부에서 잘라내고 다시 신초를 받아 개화시키면서 변이 발생을 2년간 조사하였다. 생육상태 조사는 정식 후 3개월 정도 지난 뒤에 신초장, 신초수, 잎의 형태, 그리고 고사율 등을 1회에 걸쳐 조사하였다.
- 60Co 감마선 조사실 안에 선량계산에 따른 거리별로 삽목묘를 담은 용기를 수직으로 세워 신초의 상단이 감마선 선원을 향하고 뿌리 방향은 선원의 반대 방향에 위치하도록 놓고 처리하였다. 선량은 각각 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170Gy로 24시간 동안 각 선량별로 20주씩 처리하였다. ‘커버넷’은 70, 90, 110Gy 선량에 각각 184, 178, 74주를 추가로 더 처리하여 돌연변이를 유기하였다.
- 동계기간 비닐온실 안은 가온하지 않고 식물체를 휴면상태로 관리하였다. 시험구 배치는 완전임의 배치로 20주씩 재식하였다. 4월 5일에 정식하여 6월 초부터 개화가 시작되면 매주 1회 화색, 화형 등의 변이 발생을 조사하였다.
대상 데이터
- 시험에 사용한 장미(Rosa hybrida Hort.)는 hybrid tea (H･T)계 분홍색 꽃 ‘스피델라’(Spidella)와 적색 꽃 ‘커버넷’(Cabernet)이었다.
- 삽목 후 6주 정도 지나 발근이 완성되고액아에서 생장한 신초의 길이가 10-15cm 정도로 자란 묘를 감마선 처리에 사용하였다. 장미 묘의 감마선 처리는 2008년 4월 3일 한국원자력연구소 감마선 조사실에서 하였다. 60Co 감마선 조사실 안에 선량계산에 따른 거리별로 삽목묘를 담은 용기를 수직으로 세워 신초의 상단이 감마선 선원을 향하고 뿌리 방향은 선원의 반대 방향에 위치하도록 놓고 처리하였다.
성능/효과
- ‘스피델라’에서 고사한 식물체를 제외한 생존 식물체 중에서 변이 발생식물체 비율은 23.9%에 달하여, 이 품종은 감마선조사에 따른 식물체의 감수성만 높은 것이 아니라 변이 발생에도 감수성이 높은 것으로 나타났다.
- ‘스피델라’와 ‘커버넷’의 변이 발생을 비교하였을 때 ‘커버넷’보다 ‘스피델라’에서 변이 발생 빈도가 높았으며, 특히 미색, 연분홍색의 변이 출현이 높았다.
- ‘커버넷’은 ‘스피델라’에 비해 감마선 처리에 더 강하였는데 90Gy 선량부터 고사 증상이 나타났으며, 150Gy 및 170Gy처리에서도 약 50% 식물체만이 치사하여 감마선에 대한 저항성이 높았다(Table 2).
- 감마선 조사선량의 증가에 따라 발생한 가지의 수는 두 품종 모두에서 무처리보다 30Gy 처리에서 증가하였고, 그 이상부터 감소하였는데 ‘커버넷’에서는 가지 발생수의 감소가 더 큰 경향이었다(Table 1, 2).
- 즉 ‘스피델라’는 신초 길이의 약 50% 감소가 약 70-90Gy 선량에서 나타났었는데 비해 ‘커버넷’은 90-110Gy 선량이었다. 또한 감마선 처리에 따른 식물체 고사가 나타나기 시작하는 선량과 약 50% 신초 길이의 감소 선량이 두 품종 모두에서 일치하는 경향이 있었다. 즉, ‘스피델라’의 신초길이가 50% 감소 선량은 70-90Gy이고, 이 선량에서 식물체 고사현상이 나타나기 시작하였다.
- 본 연구에 의하면 절화장미의 돌연변이 육종을 위해서는 LD50(50% Lethal dose)정도의 선량의 처리보다는 고사 식물체가 나타나기 시작하고 신초 길이가 50% 정도 감소하는 선량(‘스피델라’는 70-90Gy, ‘커버넷’은 90-110Gy)이 적합하다고 보이며, 이 선량에서 비교적 많은 화색변이가 발생하고 식물체에 지나친 장해를 초래하지 않는다고 볼 수 있었다.
- Kim 등(2006)은 장미 기내 신초에 감마선을 처리하였을 때, ‘아마데우스’는 70Gy부터, ‘리틀마블’은 90Gy부터 고사증상이 나타나기 시작하였다고 보고했다. 본 연구의 삽목묘 처리 결과도 기내식물체 처리 결과와 비슷하여 70-90Gy에서 식물체의 고사가 시작되고 50% 치사선량(LD50, 50% Lethal dose)이 대략 110-150Gy 정도였다. 장미는 다른 작물에 비해 감마선에 대한 저항성이 높은 것으로 보이는데, 예를 들어 감의 ‘서촌조생’의 기내 신초는 30Gy 처리 시에 100% 치사하였고(Koh, 2000), 배의 기내 신초는 60Gy(Koh, 1999), 국화의 ‘봉황’의 기내 신초는 50Gy 처리(Goo 등, 1999)에서 90-100% 치사한다고 보고하고 있다.
- 장미 ‘스피델라’와 ‘커버넷’의 삽목묘에 감마선을 처리하여 비닐온실에서 재배하고 3개월 후에 생육상태 및 치사율 등을 조사한 결과, 감마선 처리선량이 높아질수록 식물의 치사율은 증가하고 신초의 생장 길이 및 발생 신초의 수가 감소하였다(Table 1, 2).
- 장미 삽목묘에 다양한 선량의 감마선을 처리하여 비닐온실에 심어 개화가 시작한 6월부터 10월에 걸쳐 2년 동안 변이 발생을 조사한 결과, 다양한 화색 및 화형변이체를 유도할 수 있었다(Table 3, 4, Fig. 1, 2). 먼저 ‘스피델라’의 감마선 처리에 따른 변이 발생은 30Gy 선량부터 비교적 높은 변이 발생률을 보여주었으며 특히 높은 선량에서 높은 비율로 화색변이체가 발생하였다(Table 3, Fig.
- 장미는 다른 작물에 비해 감마선에 대한 저항성이 높은 것으로 보이는데, 예를 들어 감의 ‘서촌조생’의 기내 신초는 30Gy 처리 시에 100% 치사하였고(Koh, 2000), 배의 기내 신초는 60Gy(Koh, 1999), 국화의 ‘봉황’의 기내 신초는 50Gy 처리(Goo 등, 1999)에서 90-100% 치사한다고 보고하고 있다. 즉 150Gy 이상이 되어야 100% 치사율을 보이는 장미는 감마선 저항성이 매우 높은 종으로 볼 수 있었다.
- Goo 등(2003)은 국화에서 감마선을 처리하여 다양한 변이를 얻었는데 화색변이에서 백색화가 분홍색과 황색으로, 황색종은 적색, 적색은 황색으로, 그리고 분홍색은 백색, 청동색, 황색 및 오렌지색 등으로 매우 다양하게 변화하였다. 즉 감마선을 처리하면 국화는 흰색이나 노란색 등의 꽃에서 색상이 다양하고 채도가 더 높아진 변이들의 출현이 빈번하지만, 장미의 변이 색상은 앞에서 언급한 바와 같이 더 명도가 높은 밝은 색으로 변하는 것이 대부분이고 명도가 낮아지거나 채도가 높아지는 색으로 변하는 경우는 매우 적었다.
- ‘커버넷’은 화색변이의 색상 폭이 더 다양하게 발생하였고 역시 몇 가지 군으로 분류할 수 있었다. 즉 연분홍색, 분홍색, 자홍색, 주황색, 자색, 기타 화색의 변이군으로 분류할 수 있었고 각 화색별 변이 발생빈도를 보면 추가로 처리한 경우를 포함해서 분홍색 17개, 진분홍색 6, 자홍색 8개, 주황색 24개, 자색 2개가 발생하였다(Table 4, Fig. 2). 모자익 형태도 9개가 발생하였다.
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