[국내논문]컬러감자 안토시아닌 색소발현에 관여하는 재배환경 조건 Growing Environment Influence the Anthocyanin Content in Purple- and Red-Fleshed Potatoes During Tuber Development원문보기
본 시험은 컬러감자의 안토시아닌 함량에 영향을 미치는 환경요인을 구명하기 위하여 수행되었다. 컬러감자 '홍영'과 '자영'을 전국 감자 주요 재배지역 14곳에 파종한 후 각 지역의 토양 화학성과 기상환경 조건을 분석하였고, 각 지역에서 생산된 감자 괴경의 안토시아닌 함량을 분석하였다. 아울러 분석된 안토시아닌 함량과 토양 및 기상환경과의 관련성을 상관분석을 통해 조사하였다. 품종 간 비교에서는 시험이 수행된 대부분의 지역에서 자주색 '자영'이 붉은색 '홍영'보다 안토시아닌 함량이 높은 것으로 나타났다. 지역을 고랭지, 준고랭지 및 평난지로 구분하였을 때, 대체적으로 고도가 높은 지역에서 생산된 컬러감자의 안토시아닌 함량이 높았다. 수확된 컬러감자 괴경의 안토시아닌 함량과 토양의 화학적 성분과의 상관분석에서는 유일하게 토양산도와 유의성 있는 부의 상관계수를 보였다. 또한 안토시아닌 함량과 기상환경 조건들과의 상관분석에서는 파종후 80~100일 사이의 평균온도 및 최저온도와 유의성 있는 부의 상관계수를 보였다. 즉, 이 시기의 평균온도와 최저온도가 낮은 지역에서 안토시아닌 함량이 높은 컬러감자 괴경이 생산되었다. 이상의 결과는 고품질의 컬러감자를 생산하기 위한 적지선정이 필요한 생산자와 산업체에 유용한 정보로 활용될 것으로 기대된다.
본 시험은 컬러감자의 안토시아닌 함량에 영향을 미치는 환경요인을 구명하기 위하여 수행되었다. 컬러감자 '홍영'과 '자영'을 전국 감자 주요 재배지역 14곳에 파종한 후 각 지역의 토양 화학성과 기상환경 조건을 분석하였고, 각 지역에서 생산된 감자 괴경의 안토시아닌 함량을 분석하였다. 아울러 분석된 안토시아닌 함량과 토양 및 기상환경과의 관련성을 상관분석을 통해 조사하였다. 품종 간 비교에서는 시험이 수행된 대부분의 지역에서 자주색 '자영'이 붉은색 '홍영'보다 안토시아닌 함량이 높은 것으로 나타났다. 지역을 고랭지, 준고랭지 및 평난지로 구분하였을 때, 대체적으로 고도가 높은 지역에서 생산된 컬러감자의 안토시아닌 함량이 높았다. 수확된 컬러감자 괴경의 안토시아닌 함량과 토양의 화학적 성분과의 상관분석에서는 유일하게 토양산도와 유의성 있는 부의 상관계수를 보였다. 또한 안토시아닌 함량과 기상환경 조건들과의 상관분석에서는 파종후 80~100일 사이의 평균온도 및 최저온도와 유의성 있는 부의 상관계수를 보였다. 즉, 이 시기의 평균온도와 최저온도가 낮은 지역에서 안토시아닌 함량이 높은 컬러감자 괴경이 생산되었다. 이상의 결과는 고품질의 컬러감자를 생산하기 위한 적지선정이 필요한 생산자와 산업체에 유용한 정보로 활용될 것으로 기대된다.
This study was carried out to determine environmental factors affecting the anthocyanin content of color-fleshed potato (Solanum tuberosum L.) tubers. After planting of two color-fleshed potato cultivars of 'Hongyoung' and 'Jayoung' in different 14 locations, their soil chemical properties and meteo...
This study was carried out to determine environmental factors affecting the anthocyanin content of color-fleshed potato (Solanum tuberosum L.) tubers. After planting of two color-fleshed potato cultivars of 'Hongyoung' and 'Jayoung' in different 14 locations, their soil chemical properties and meteorological data were evaluated, and anthocyanin contents of tubers were analyzed after harvest, additionally their relationship among them was analyzed through correlation analysis. In comparison with two cultivars, purple-fleshed 'Jayoung' potatoes showed higher anthocyanin content than red-fleshed 'Hongyoung' in almost locations. When locations were divided to three categories (highland, sub-highland and lowland) according to altitude, in general, highland-grown tubers had the higher content of anthocyanin compared to those grown in lowland. An analysis of the results of chemical components of soil showed that anthocyanin content of color-fleshed potato tubers was negatively correlated with the pH of soil. In addition, mean temperature and minimum temperature from 80 to 100 days after planting most significantly affected on the accumulation of anthocyanin in color-fleshed potato tubers, that is, higher content of anthocyanin was observed in tubers produced in locations with lower mean temperature and minimum temperature from 80 to 100 days after planting. This information can be useful to producers and industries in selection of proper fields for the production of color-fleshed potato tubers having high quality in Korea.
This study was carried out to determine environmental factors affecting the anthocyanin content of color-fleshed potato (Solanum tuberosum L.) tubers. After planting of two color-fleshed potato cultivars of 'Hongyoung' and 'Jayoung' in different 14 locations, their soil chemical properties and meteorological data were evaluated, and anthocyanin contents of tubers were analyzed after harvest, additionally their relationship among them was analyzed through correlation analysis. In comparison with two cultivars, purple-fleshed 'Jayoung' potatoes showed higher anthocyanin content than red-fleshed 'Hongyoung' in almost locations. When locations were divided to three categories (highland, sub-highland and lowland) according to altitude, in general, highland-grown tubers had the higher content of anthocyanin compared to those grown in lowland. An analysis of the results of chemical components of soil showed that anthocyanin content of color-fleshed potato tubers was negatively correlated with the pH of soil. In addition, mean temperature and minimum temperature from 80 to 100 days after planting most significantly affected on the accumulation of anthocyanin in color-fleshed potato tubers, that is, higher content of anthocyanin was observed in tubers produced in locations with lower mean temperature and minimum temperature from 80 to 100 days after planting. This information can be useful to producers and industries in selection of proper fields for the production of color-fleshed potato tubers having high quality in Korea.
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문제 정의
이를 위해서는 각각의 환경조건에 따른 감자 괴경 내 안토시아닌의 축적 양상을 구명하고 결정적으로 영향을 미치는 요인을 구명하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 국내 감자 주산지라 할 수 있는 지역들을 대상으로 총 14개 장소에 ‘홍영’과 ‘자영’ 감자를 재배하여 각 지역에서 재배된 괴경 내 안토시아닌 함량 차이를 구명하여 컬러감자를 생산하기 위한 적지를 선정코자 하였다. 아울러 재배기간 중 각 지역별 기상환경 및 토양환경을 분석하여 지역 간 안토시아닌 함량의 차이가 어떤 요인에 의한 것인지 구명코자 하였다.
본 연구에서는 국내 감자 주산지라 할 수 있는 지역들을 대상으로 총 14개 장소에 ‘홍영’과 ‘자영’ 감자를 재배하여 각 지역에서 재배된 괴경 내 안토시아닌 함량 차이를 구명하여 컬러감자를 생산하기 위한 적지를 선정코자 하였다. 아울러 재배기간 중 각 지역별 기상환경 및 토양환경을 분석하여 지역 간 안토시아닌 함량의 차이가 어떤 요인에 의한 것인지 구명코자 하였다.
제안 방법
준비된 씨감자를 남부 평난지(보성, 나주 및 남해), 중부 평난지(예산, 평택), 북부 평난지(원주, 삼척 및 강릉 병산동), 준고랭지(홍천, 정선, 평창 진부면 2개 장소) 및 고랭지(강릉 왕산면, 평창 대관령면) 등 총 14개 지역에 분산시켜 파종하였다. 시험포장은 각 지역의 감자 재배포장 중 지역별 특성이 가장 일반적인 곳으로 선정하였으며, 75 cm의 4골(3 m)씩 10 m를 1개 시험구(30 m2)로 하여 품종별 3반복으로 임의 배치하였다. 파종 시기는 각 지역별 농가에서 관행적으로 파종하는 시기를 선택하였으며, 시비량 결정, 병해충 방제 및 재배방법 또한 관행에 준하였다.
파종 시기는 각 지역별 농가에서 관행적으로 파종하는 시기를 선택하였으며, 시비량 결정, 병해충 방제 및 재배방법 또한 관행에 준하였다. 파종 직전 포장이 조성된 상태에서 토양시료를 채취하였고, 파종 후 10일 간격으로 각 지역별 기상조건을 기상청 자료와 자동 기상관측 장치의 자료를 수집하여 분석하였다.
대상 데이터
본 시험에서는 컬러감자 ‘홍영’과 ‘자영’이 재료로 이용되었다. 시험용 씨감자는 전년도 대관령 고랭지 지역에서 생산된 보급종을 사용하였다.
각 지역별 포장의 좌표와 파종 및 수확 시기는 Table 1과 같다. 준비된 씨감자를 남부 평난지(보성, 나주 및 남해), 중부 평난지(예산, 평택), 북부 평난지(원주, 삼척 및 강릉 병산동), 준고랭지(홍천, 정선, 평창 진부면 2개 장소) 및 고랭지(강릉 왕산면, 평창 대관령면) 등 총 14개 지역에 분산시켜 파종하였다. 시험포장은 각 지역의 감자 재배포장 중 지역별 특성이 가장 일반적인 곳으로 선정하였으며, 75 cm의 4골(3 m)씩 10 m를 1개 시험구(30 m2)로 하여 품종별 3반복으로 임의 배치하였다.
데이터처리
SAS ver. 9.2 Software (SAS institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하였고, Pearson의 상관계수를 계산하여 1% 혹은 5%의 유의성을 판별하였다.
지역별로 수확된 후 분석된 감자 괴경의 안토시아닌 함량과 토양분석 결과 및 10일 간격으로 분할 된 기상자료와의 상관계수를 분석하였다. SAS ver.
이론/모형
각 지역에서 채취된 토양시료는 토양 및 식물분석법(NIAST, 2000)에 준하여 분석하였다. 토양 pH와 전기전도도는 토양과 증류수를 1:5 비율로 하여 30분간 진탕한 현탁액을 측정하였다.
토양 pH와 전기전도도는 토양과 증류수를 1:5 비율로 하여 30분간 진탕한 현탁액을 측정하였다. 유기물 함량은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 측정하였다. 치환성 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 나트륨은 1N ammonium acetate (pH 7.
총 안토시아닌 함량은 Fuleki & Francis (1968)의 방법에 준하여 분석하였다. 각 처리구별 20개의 괴경을 취하여 잘게 잘라 괴경 조직이 골고루 섞이게 한 후 30 g을 평량하였다.
성능/효과
전국 14개 지역에 컬러감자 ‘홍영’과 ‘자영’을 재배한 후 각 지역의 기상환경을 파종 후 10일 간격으로 분할한 후 생산된 괴경의 안토시아닌 함량과의 상관분석을 수행한 결과는 Table 4와 같다. 괴경 내 안토시아닌 함량은 여러 환경조건 중 파종 후 80~100일(수확 전 0~20일) 사이의 평균온도와 최저온도와의 사이의 결과와 통계적으로 유의한 부의 상관계수를 보여주었다. 또한 파종후 90~100일(수확 전 0~10일) 사이의 강수량과도 비교적 높은 부의 상관계수를 확인할 수 있었다.
1과 같다. 보성과 예산 등을 제외하고 대체적으로 준고랭지와 고랭지 지역에서 생산된 컬러감자의 안토시아닌 함량이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 국내에서 최초로 개발된 컬러감자 ‘자심’을 대상으로 평난지 강릉, 준고랭지 진부 및 고랭지 대관령에 파종하여 안토시아닌 함량을 분석한 Jeong et al.
이상의 결과에서 컬러감자의 안토시아닌 함량은 재배지역의 기상과 토양환경 조건에 따라 상당한 정도의 차이를 보였다. 즉, 안토시아닌 함량이 높은 컬러감자를 생산하기 위해서는 가능한 토양의 pH가 낮은 산성토양, 기상환경 중에서 생육 후기에 야간온도가 낮아 주야간 온도차가 많은 지역이 유리한 것으로 나타났다.
3℃의 범위로 조사되었다. 일반적으로 감자의 적정 생육온도 범위가 10~20℃인 점(Tester et al., 1999)을 감안할 때, 우리나라 각 지역별 감자재배 기간의 온도조건만으로 판단한다면 파종 및 재배기간이 비교적 적절하게 설정되어 있음을 확인할 수 있었다. 재배기간 중의 평균 상대습도 범위는 61.
이상의 결과에서 컬러감자의 안토시아닌 함량은 재배지역의 기상과 토양환경 조건에 따라 상당한 정도의 차이를 보였다. 즉, 안토시아닌 함량이 높은 컬러감자를 생산하기 위해서는 가능한 토양의 pH가 낮은 산성토양, 기상환경 중에서 생육 후기에 야간온도가 낮아 주야간 온도차가 많은 지역이 유리한 것으로 나타났다. 이는 앞으로 다양한 형태의 식의약 소재로의 활용이 예상되는 ‘홍영’과 ‘자영’ 감자의 생산 지역선정 시 중요한 참고자료가 될 것으로 생각된다.
‘홍영’과 ‘자영’ 감자 모두 토양 pH와 안토시아닌 함량과 5% 유의성으로 부의 상관계수를 보였다. 즉, 재배 포장 내 pH가 낮을수록 컬러감자의 괴경에는 높은 함량의 안토시아닌이 축적되는 결과를 보였다. 안토시아닌의 색상 표현은 안토시아닌의 분자적 구조와 pH에 의해 영향을 받는 것으로 잘 알려져 있다(Torskangerpoll and Anderson, 2005).
후속연구
5 처리구에서 가장 높은 함량의 안토시아닌이 축적되었다고 보고(Hawrylak-Nowak, 2008)된 바 있다. 그러나 토양 pH가 직접적으로 안토시아닌의 축적에 관여하는지 혹은 다른 생장반응을 유도하여 결과적으로 안토시아닌 함량을 높이는지 작용을 하는지에 관해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
(1998b)에 의해 분석된 자주색 감자 ‘Urenika’의 368 mg/100 g FW에 비해서는 현저히 낮았다. 따라서 최근 들어 지금까지 사용해 오던 합성색소들의 안전성 문제가 제기되고 있는 상황(Yoon et al., 1997)을 감안할 때, 식물체의 안토시아닌을 식용색소로의 활용 가능성을 높인다는 측면에서도 안토시아닌을 고농도로 함유한 감자 품종의 개발이 필요할 것으로 판단된다.
이는 앞으로 다양한 형태의 식의약 소재로의 활용이 예상되는 ‘홍영’과 ‘자영’ 감자의 생산 지역선정 시 중요한 참고자료가 될 것으로 생각된다. 아울러 컬러감자를 활용한 산업이 활성화되기 위해서는 재배환경 조건의 선택 및 조절 뿐 아니라 유전적으로 안토시아닌이 고농도로 축적되는 새로운 품종의 개발이 필요할 것으로 생각된다.
즉, 안토시아닌 함량이 높은 컬러감자를 생산하기 위해서는 가능한 토양의 pH가 낮은 산성토양, 기상환경 중에서 생육 후기에 야간온도가 낮아 주야간 온도차가 많은 지역이 유리한 것으로 나타났다. 이는 앞으로 다양한 형태의 식의약 소재로의 활용이 예상되는 ‘홍영’과 ‘자영’ 감자의 생산 지역선정 시 중요한 참고자료가 될 것으로 생각된다. 아울러 컬러감자를 활용한 산업이 활성화되기 위해서는 재배환경 조건의 선택 및 조절 뿐 아니라 유전적으로 안토시아닌이 고농도로 축적되는 새로운 품종의 개발이 필요할 것으로 생각된다.
즉, 이 시기의 평균온도와 최저온도가 낮은 지역에서 안토시아닌 함량이 높은 컬러감자 괴경이 생산되었다. 이상의 결과는 고품질의 컬러감자를 생산하기 위한 적지선정이 필요한 생산자와 산업체에 유용한 정보로 활용될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
감자의 자주색 혹은 붉은색 형질에 관여하는 유전자는?
, 1991). 유전적인 형질에 따라 자주색 혹은 붉은색을 띠는데, 유전적으로는 single dominant gene이 관여한다(De Jong, 1987). 괴경 내 함량은 붉은색 감자는 30~40 mg/100 g FW (Rodriguez-Saona et al.
고령지농업연구센터에서 개발된 컬러감자는?
, 2003). 국내에서도 최근 고령지농업연구센터에서 ‘자영’(Park et al., 2009a)과 ‘홍영’(Park et al., 2009b)이 개발된 바 있다.
안토시아닌 성분이 체내 흡수되면 어떤 기능을 하는가?
이차대사물질인 flavonoid 중 하나인 이 색소는 자연계에서 과일이나 채소의 잎, 뿌리 등 저장조직에서 다양한 색상을 띠는 것으로 알려져 있다(Francis, 1989). 인체에 흡수될 경우 항산화 기능을 보여 암예방, 순환기질환 치료 및 염증 억제 등의 질환을 개선하는 것으로 보고되고 있다(Saija, 1994). 컬러감자인 ‘홍영’과 ‘자영’을 대상으로 분석한 결과에서도 백색 감자에 비해 항돌연변이 및 항암활성이 높아 기능성 식의약품 소재로의 개발 가능성이 높은 것으로 나타난 바있다(Kang and Choung, 2008; Park et al.
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