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문제 정의
- 이러한 배경 하에서 경상남도농업기술원 화훼연구소에서는 국내 재배환경에 적합하고 재배농가의 다양한 품종선택 폭을 넓히기 위하여 화색이 선명한, 황색의 다수성 품종인 ‘조이풀(Joyful)’을 육성하였다. 본 논문에서는 육종뿐만 아니라 절화의 특성까지 검토하여, 품종육성에서부터 재배특성 및 수확 후까지의 일관된 연구를 수행하고자 하였다. 또한 육성품종의 유전자적 구별성을 판별하기 위하여 RAPD기법으로 비교하였다.
- 본 연구에서는 육성 품종과 대조 품종뿐만 아니라, 모·부본도 비교하여 품종의 차별성과 근연 관계 여부도 검토하였다.
제안 방법
- (1990)의 방법을 약간 변형하여 RAPD를 수행하였으며, 품종간 비교를 위하여 양친 및 품종을 구별할 수 있는 프라이머 OP9(5’-GGGTAACGCC-3’) 및 OP15(5’-TTCCGAACCC-3’)를 선발하여 품종간 비교에 이용하였다.
- 4월 하순경에 교배 후 결실된 종자를 수확하여 정선 후, 저장하지 않고 바로 파종하였으며, 파종 1개월 후 발아된 유묘의 본엽이 4-5매 전개되었을 때 화훼연구소 유리온실 내의 선발포장에 정식하여 재배하였다. 실생 계통에서의 선발과 재배, 검정은 2007년부터 2010년에 실시하였다.
- 이러한 분석을 통하여 육성품종이 양친에서 유래하였다는 것을 알 수 있었으며, 다른 품종과의 유전적인 차이를 비교할 수도 있었다. RAPD 분석을 이용하여, 품종 육성과정에서 얻어진 개체가 자식에 의해 유래한 것인지, 양친간 교잡에 의해서 나온 계통인지 확인할 수 있었다. 분석에 활용한 분자표지는 품종 육성 시 양친간 잡종강세의 활용뿐만 아니라, 이후 품종의 등록 및 보급 시에도 육성 품종의 구별 등에 다양하게 이용할 수 있을 것으로 판단된다.
- ‘화색’과 같은 식물체의 색상은 영국왕립원예학회의 컬라차트(RHS, 2001)를 이용하여 비교하였으며, 그 외의 특성조사는 국립종자원의 신품종 출원 및 심사를 위한 특성조사요령(KSVS, 2008)에 따라 실시하였다. 또한 육성품종평가회와 농가 실증재배를 통해 재배상의 유의점과 기호도 등을 파악하였다. 실증재배는 경남 밀양지역에서 2011년 5월부터 2012년 4월까지 1년간 PO필름으로 피복한 연동한 비닐하우스에서 토양재배 조건하에서 하였다.
- 모본인 ‘포커스’와 부본 ‘초우’, 육성 품종인 ‘조이풀’, 그리고 대조품종으로 사용한 ‘초우’에 대해 RAPD primer를 이용하여 품종간 밴드 패턴을 비교한 결과, 양친간에 차이를 보이는 두 개의 프라이머 OP9 및 OP15를 통해 품종을 구별하였다.
- 반응조건은 10ng의 template DNA, 200nM의 임의 primer, 각각 100μM의 dATP, dTTP, dGTP, dCTP, 1x Taq polymerase buffer(10 mM Tris-HCl, pH 8.3, 50mM KCl, 1.5mM MgCl2, 0.001% gelatin)와 0.8unit의 Taq DNA polymerase를 포함한 25μL의 반응액으로 하였다.
- 2007년에서 2008년에 생육특성의 평가 및 검정을 통하여, 화색이 선명하고 수량이 많고 우수한 계통 ‘0713-103’을 선발하였다. 선발된 개체는 생장점 배양에 의한 조직배양을 통하여 개체를 증식 하였다. 2009년에 품종의 고유특성에 변화가 없는 균일성에 대한 재현성을 실시하여, 우수한 평가를 받아서 ‘경남교G-40호’로 재명명하였다.
- 절화 보존 실험은 국립원예특작과학원의 저장유통 실험실에서 온도는 22.0±1.5°C, 일장 조건은 형광등 10시간 조도는 650-870Lux하의 조명조건 하에서 수행하였으며, 절화 특성 조사는 절화를 보존하면서 꽃 크기 및 생체중 변화, 수분균형, 외관을 조사하였다.
- 증폭은 94°C에서 3분간 주형 DNA를 변성시킨 후, 94°C에서 1분간 변성, 37°C에서 1분간 primer annealing, 72°C에서 2분간 합성(extension)과정을 45회 반복하였다.
- DNA의 추출은 농업기술실용화재단에서 확립된 CTAB(cetyl-trimethyl-ammonium bromide) 방법을 사용하였다. 추출한 DNA는 Nanodrop(Thermo Scientific Co., Wilmington, DE, USA)를 이용하여 정량한 후 분석하였다.
대상 데이터
- ‘조이풀’과 ‘포커스’, ‘초우’의 잎 200mg을 Tissue Lyser II(Qiagen Co. USA)를 이용하여 마쇄한 것을 DNA의 추출시료로 이용하였다.
- 2007년에서 2008년에 생육특성의 평가 및 검정을 통하여, 화색이 선명하고 수량이 많고 우수한 계통 ‘0713-103’을 선발하였다.
- 교배는 2005년 3월에 ‘포커스(Focus)’를 모본으로 하고 ‘초우(Chowoo)’를 부본으로 한 교배 조합에서, 품종간 인공교배하여 235개의 종자를 획득하였다.
- 대륜계통에서 분홍색 위주의 화색을 탈피하고, 다수성의 거베라 품종을 개발하기 위하여 교배를 통해 2005년부터 2010년까지 화색이 선명하고 다수성이며, 반겹꽃으로, 꽃대가 강한 ‘조이풀’을 선발하였다.
- 4월 하순경에 교배 후 결실된 종자를 수확하여 정선 후, 저장하지 않고 바로 파종하였으며, 파종 1개월 후 발아된 유묘의 본엽이 4-5매 전개되었을 때 화훼연구소 유리온실 내의 선발포장에 정식하여 재배하였다. 실생 계통에서의 선발과 재배, 검정은 2007년부터 2010년에 실시하였다. 재배는 화훼연구소 유리온실 내의 특성검정 포장에서 실시하였다.
- 또한 육성품종평가회와 농가 실증재배를 통해 재배상의 유의점과 기호도 등을 파악하였다. 실증재배는 경남 밀양지역에서 2011년 5월부터 2012년 4월까지 1년간 PO필름으로 피복한 연동한 비닐하우스에서 토양재배 조건하에서 하였다. 절화 보존 실험은 국립원예특작과학원의 저장유통 실험실에서 온도는 22.
- 실생 계통에서의 선발과 재배, 검정은 2007년부터 2010년에 실시하였다. 재배는 화훼연구소 유리온실 내의 특성검정 포장에서 실시하였다. 2007년에서 2008년에 생육특성의 평가 및 검정을 통하여, 화색이 선명하고 수량이 많고 우수한 계통 ‘0713-103’을 선발하였다.
이론/모형
- ‘화색’과 같은 식물체의 색상은 영국왕립원예학회의 컬라차트(RHS, 2001)를 이용하여 비교하였으며, 그 외의 특성조사는 국립종자원의 신품종 출원 및 심사를 위한 특성조사요령(KSVS, 2008)에 따라 실시하였다.
- USA)를 이용하여 마쇄한 것을 DNA의 추출시료로 이용하였다. DNA의 추출은 농업기술실용화재단에서 확립된 CTAB(cetyl-trimethyl-ammonium bromide) 방법을 사용하였다. 추출한 DNA는 Nanodrop(Thermo Scientific Co.
- 본 논문에서는 육종뿐만 아니라 절화의 특성까지 검토하여, 품종육성에서부터 재배특성 및 수확 후까지의 일관된 연구를 수행하고자 하였다. 또한 육성품종의 유전자적 구별성을 판별하기 위하여 RAPD기법으로 비교하였다. 이러한 품종 개발에 있어서 수확 후 이용까지 검증하는 개념은 앞으로 품종육성에서 고려하여 적용해야 될 것으로 생각된다.
- 품종 육성을 위한 특성 및 조사는 화훼연구소 유리온실에서 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준(RDA, 2003)을 따라, 화형과 화색이 유사한 ‘초우’를 대조품종으로 하여, 모본의 ‘포커스’와 함께 조사하였다.
성능/효과
- ‘조이풀’은 수확 시 가장 화경이 컸으나(Table 2), 절화 보존 중에 화경 변화에 있어서는 다른 품종보다 증가폭이 크지 않은 것으로 나타났으며, 감소 변화도 적어, 큰 변화 없이 그대로 유지하는 것으로 나타났다.
- ‘조이풀’은 절화수명도 대조품종보다 길며, 기호도도 비교적 좋은 품종으로 나타났다.
- ‘포커스’는 2일째에 115.9%까지 최대 증가하였고, 절화수명이 종료하는 10일에 최대중량으로부터 26.2%가 감소하였으며, ‘초우’는 2일째에 109.3%로 더 증가하였고, 10일째에 11.2%가 감소하였다.
- OP15를 이용한 RAPD 분석에서도 ‘포커스’에 보이는 0.8kb의 밴드와 ‘초우’에 나타나는 0.4kb 밴드가 이들의 교배품종인 ‘조이풀’에는 모두 나타나서 ‘조이풀’이 양친간 교배에 의해 만들어진 품종임을 확인할 수 있었다 .
- OP9를 이용한 RAPD 분석결과, ‘포커스’에 보이는 2.0kb의 밴드와 ‘초우’에 나타나는 1.5kb, 2.5kb 밴드가 이들의 교배품종인 ‘조이풀’에는 모두 나타나서 ‘조이풀’이 양친간 교배에 의해 만들어진 품종임을 확인할 수 있었다.
- RAPD 분석을 통한 유전자 분석결과, 품종 내 변이가 매우 낮아, 선발한 primer를 이용하여 품종간 비교가 가능하였다(Fig. 2). 모본인 ‘포커스’와 부본 ‘초우’, 육성 품종인 ‘조이풀’, 그리고 대조품종으로 사용한 ‘초우’에 대해 RAPD primer를 이용하여 품종간 밴드 패턴을 비교한 결과, 양친간에 차이를 보이는 두 개의 프라이머 OP9 및 OP15를 통해 품종을 구별하였다.
- 거베라의 꽃 크기의 변화를 Fig. 4A에서 보면, 절화 보존 동안에 ‘조이풀’을 비롯한 ‘포커스’와 ‘초우’는 2-3일째에서 최대 크기였으나, 이후 절화 보존 종료 시까지 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다.
- 거베라의 생체중 증가 패턴은 2일째에 최대를 보였고, 이후 절화 수명종료 시까지 감소하는 것으로 나타났으며, 품종에 따른 생체 증감폭은 ‘포커스’에서 가장 컸으며, ‘초우’, ‘조이풀’ 순이었다.
- 흡수량에 있어서 이풀’을 비롯한 비교 품종은 3일 정도에 음(-)의 값에 이르러, 이전 연구의 수분 균형 변화 시점과 큰 차이를 보이지 않는 것으로 생각된다. 거베라의 생체중 증가와 수분 균형을 비교하면, 생체중은 절화 보존 2일에 최대로 증가하다가, 3일째에 감소하며, 수분 균형도 이를 기점으로 음(-)의 값을 보여, 수분 흡수보다는 증산으로 인해 거베라 내의 수분함량이 감소하면서 수분 균형 값이 음(-)의 값을 보이는 것으로 생각된다. ‘조이풀’은 수분 대사와 관련 있는 수분 균형에서 품종간 변화 시점에 차이가 없어, 다른 품종과의 차이를 언급하기는 어려워 보인다.
- 꽃대 길이에 있어서 ‘조이풀’은 59.6cm으로, 모·부본인 ‘포커스’의 41.8cm 와 ‘초우’의 42.3cm보다 17.3-17.8cm 정도 긴 것으로 나타났다(Table 2).
- 또한 개화 시 필요한 엽수가 ‘조이풀’이 9.2개로 ‘포커스’의 9.9개나 ‘초우’의 9.5개보다 잎을 적게 확보하여도 개화가 가능하였다.
- 육성한 ‘조이풀’의 절화특성을 보면 수확 시 꽃크기가 다소 크고, 절화수명이 모·부본보다 긴 것으로 나타났다(Table 3). 또한 절화 보존 시 생체중의 증가 정도가 크지 않을 뿐만 아니라, 생체중 감소 정도도 적었다. 그러나 수분 균형에서는 다른 품종과의 변화시점이 동일하여, 차이가 없어 보인다.
- 품종별 거베라 절화 보존 시의 특징은 육성된 ‘조이풀’은 화심의 수꽃이 더디게 피어, 화심 부위의 크기 감소가 ‘초우’나 ‘포커스’보다 더딘 것으로 나타났으며, 화색의 변화도 적었다. 또한 절화 보존 종료 시 설상화의 뒤틀림이나 변형도 다른 비교품종보다 적어서, 관상가치도 좋은 것으로 생각된다.
- 육성 품종인 ‘조이풀’의 생체중 증가 양상을 보면 다른 거베라 품종과 같이 2일 정도에서 최대 생체중량을 가졌다.
- 육성한 ‘조이풀’의 절화특성을 보면 수확 시 꽃크기가 다소 크고, 절화수명이 모·부본보다 긴 것으로 나타났다(Table 3).
- 모본과 부본의 밴드패턴이 서로 다른 RAPD primer를 이용하여 분석하였을 때 이들간의 교배후대는 양친의 밴드를 대부분 갖고 있었다. 이러한 분석을 통하여 육성품종이 양친에서 유래하였다는 것을 알 수 있었으며, 다른 품종과의 유전적인 차이를 비교할 수도 있었다. RAPD 분석을 이용하여, 품종 육성과정에서 얻어진 개체가 자식에 의해 유래한 것인지, 양친간 교잡에 의해서 나온 계통인지 확인할 수 있었다.
- 절화 보존 시 비교 품종이면서 모·부 본인 ‘포커스’와 ‘초우’에서 ‘포커스’는 3일째 107.1%로 커진 후에 10일째에는 3.3% 감소하였고, ‘초우’는 105.2% 증가 후, ‘초우’가 10일째에 2.8% 감소 하면서 절화수명을 다하는 것으로 나타났다(Fig. 4A).
- 절화 보존 시 화경 변화에 있어서 ‘조이풀’의 화경 증가는 다른 품종보다 적으며, 변화 정도가 적은 것으로 나타났는데, 이는 수확 시 꽃 크기가 다른 품종보다 다소 커서 상대적인 변화가 크지 않은 것으로 생각된다.
- 절화수명이 ‘조이풀’은 12.8일로 ‘포커스’의 9.2일이나 ‘초우’의 10.2일보다 2.6-3.6일 더 감상할 수 있었으며, 기호도에 있어서도 ‘조이풀’이 4.1로 ‘포커스’의 3.9나 ‘초우’의 3.8보다 다소 우수한 것으로 나타났다(Table 3).
- 품종별 거베라 절화 보존 시의 특징은 육성된 ‘조이풀’은 화심의 수꽃이 더디게 피어, 화심 부위의 크기 감소가 ‘초우’나 ‘포커스’보다 더딘 것으로 나타났으며, 화색의 변화도 적었다.
후속연구
- , 2004) 연구를 통해 알려주는 것이 필요하다. 거베라의 절화수명 연장을 위해 생장조정제 등을 이용하지만(Danaee et al., 2011), 본 논문에서는 품종 육성과 함께 수확 후 특성에 대한 정보를 함께 제공하여 화훼 품종 보급에 기여할 수 있을 것으로 기대하였다 .
- RAPD 분석을 이용하여, 품종 육성과정에서 얻어진 개체가 자식에 의해 유래한 것인지, 양친간 교잡에 의해서 나온 계통인지 확인할 수 있었다. 분석에 활용한 분자표지는 품종 육성 시 양친간 잡종강세의 활용뿐만 아니라, 이후 품종의 등록 및 보급 시에도 육성 품종의 구별 등에 다양하게 이용할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한 육성품종의 유전자적 구별성을 판별하기 위하여 RAPD기법으로 비교하였다. 이러한 품종 개발에 있어서 수확 후 이용까지 검증하는 개념은 앞으로 품종육성에서 고려하여 적용해야 될 것으로 생각된다.
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