[논문]팽이 신품종 '백이' 육성

임지훈; 장갑열; 오연이; 오민지; 이슬기; 공원식

doi:10.14480/jm.2018.16.4.299

팽이 신품종 '백이' 육성
Breeding of a new cultivar of Flammulina velutipes: 'Baeke' 원문보기

Journal of mushrooms = 한국버섯학회지, v.16 no.4, 2018년, pp.299 - 303

임지훈 (국립원예특작과학원 버섯과) , 장갑열 (국립원예특작과학원 버섯과) , 오연이 (국립원예특작과학원 버섯과) , 오민지 (국립원예특작과학원 버섯과) , 이슬기 (국립원예특작과학원 버섯과) , (국립원예특작과학원 버섯과) , 공원식 (국립원예특작과학원 버섯과)

초록
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팽이의 신품종을 개발하기 위하여 모균주 ASI 4216(한솔)과 4217(백중)으로부터 단포자를 분리하여 단핵균주를 얻고 이들의 교잡을 통해서 꺽쇠연결체가 확인된 교잡주총 129점을 선발하였다. 교잡주를 대상으로 3회에 걸쳐 재배시험 결과, 고온에서 배양이 가능하며 수량성이 우수한 계통 'Fv14a51'을 최종선발되었으며, 생산력검정 시험을 통해 2017년 농작물 직무육성 품종 심의회에서 '백이'로 명명되었다. 주요 특성은 균사생장이 $30^{\circ}C$의 고온에서도 균활력을 유지할 정도로 강한 온도적응성 품종이고 대조품종에 비해 갓이 두껍고 대가 얇는 형태를 띠는 것 외에는 갓색깔이 순백색이며, 갓모영은 반구형, 수량은 $257.4{\pm}13.5g$으로 대조품종과 비교해서 대체적으로 유사하였다. RAPD primer을 통해 유전적 다형성을 검정한 결과, 대조구인 '오키노메구미', 2016년에 육성된 '백승'과 신품종이 유전적으로 구별되는 것을 확인하였다. 전반적으로 '백이'는 수량과 품질이 외국품종과 거의 유사하였으며, 버섯의 균일한 형태로 상업적 가치가 있었다. 신품종의 현장실증을 확대하여 국산품종이 국내에 확산되기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Flammulina velutipes, which is a white rot fungus, is a commercially important edible mushroom and is produced in large quantities with the help of an automated and mechanized cultivation system in Korea. F. velutipes has the lowest distribution rate among domestic cultivars, estimated at about 20 percent. As most white cultivars of F. velutipes produced and exported to Korea were introduced from Japan, farmers pay large amounts of royalties. Therefore, we have developed a new, purely domestic cultivar, "Baeke," to substitute for Japanese cultivars, which has improved storage characteristics for export. Baeke was bred by mating two monokaryotic strains isolated from ASI 4216-18 (Hansol) and ASI 4217-26 (Baekjung). Baeke showed faster mycelial growth and higher mycelial density upon incubation for seven days at $25^{\circ}C$ on PDA media than the control variety. The mycelial growth of Baeke was even maintained at $30^{\circ}C$ unlike the control. The lengths of pilei and stipes in Baeke harvested in the optimal stage were $11.2{\pm}0.5mm$ and $125{\pm}5.4mm$, respectively, and they were $11{\pm}0.5mm$ and $141.9{\pm}5.7mm$, respectively, in the control harvested in the optimal stage. The yields of Baeke ($257.4{\pm}13.5g$) and control ($270.7{\pm}17.8g$) per 1,100ml in bottle cultivation showed no significant difference. Overall, our results showed that Baeke was at par with foreign varieties of Flammulina velutipes in terms of quality and yield and had a uniformly shaped fruitbody, which added to its commercial value.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. The pedigree of new commercial strain in F. velutipes. ASI 4216(Hansol), ASI 4217(Baekjung)
그림 Fig. 2. Mycelial growth of Flammulina velutipes at different temperature
그림 Fig. 3. Mycelial growth of F. velutipes at different media
표 Table 1. Inherent characteristics of a new strain ‘Baeke’
표 Table 2. Mycelial growth of ‘Baeke’ at the different temperature
표 Table 3. Mycelial colony growth on the different media
그림 Fig. 4. Morphology of fruiting body of Baeke(upper) and Okinomegumi (lower)
그림 Fig. 5. PCR amplicon profiles from genomic DNA of F. velutipes generated by using UPF primer. M; 100bp DNA ladder, 1; Baeke, 2; Baekseung, 3; Okinomegumi(ASI 4226), 4; F6?(ASI 4210)
표 Table 4. Culture period and fruiting body yield of ‘Baeke’
표 Table 5. Morphological characteristics of fruiting body yield of ‘Baeke’
그림 Fig. 6. Phylogenetic analysis of F. velutipes based on PCR polymorphism using UPF primers

AI 본문요약
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문제 정의

또한 기후변화에 따라 평균기온이 지속적으로 상승하면서 저온환경에서 자라는 팽이의 재배적 특성상 농가에서는 상승하는 냉방비에 부담을 느낄 수밖에 없다. 따라서 본 연구에서는 외국품종을 대체할 만큼 수량성이 좋고 품질이 뛰어나며, 고온에서도 적응성이 높은 품종을 개발하고자 하였다. 이에 국내 품종 중 수량과 품질이 좋은 ‘한솔’과 고온성 품종인 ‘백중’을 단포자 교잡을 통해 ‘백이’라는 품종을 육성하게 되었다.

제안 방법

‘백이’ 품종의 균사배양 특성을 검정하기 위해 배양온도와 배지종류에 따른 균사생장정도를 조사하였다.
DNA 다형성 분석을 위해 사용된 RAPD primer는 UPF primer kit(JK Biotech. Ltd.)를 사용하였으며, Genet Bio의 Prime Taq Premix(2X)에 genomic DNA(30 ng/µl) 1 µl, primer (20pmole/µl) 1 µl, 멸균수 8 µl를 첨가하였다.
PCR증폭은 GeneAmp PCR Systems9700(Applied Biosciences) 을 이용하여 94ºC에서 4분간 DNA를 변성시킨 후 94ºC에 서 1분 간 DNA의 결합을 끊어 단일 가닥으로 분리시킨 후, 55ºC에서 1분 간 DNA에 primer가 결합하며, 72ºC에서 2분 간 DNA를 합성시키는 과정을 총 35 cycles 실시하였으며 최종 DNA합성은 72ºC에서 5분으로 하였다.
감자한천배지에 ASI 4216의 단핵균주와 ASI 4217의 단핵균주를 1-2 cm 간격으로 대치배양하여 2균주가 접합된 부위를 계대배양하여 자란 균주를 NIKON E800 현미경으로 꺾쇠연결체 형성 유무를 관찰하여 꺽쇠연결체가 형성된 것을 교잡계통으로 선발하여 특성 검정에 사용하였다. 교잡계통의 자실체 특성 검정을 위한 배지는 콘코브 35, 미강 35, 밀기울 10, 비트펄프 13, 폐화석 3(%, v/v) 수준으로 혼합하고 배지수분을 65%로 조정한 뒤 1100 mL PEP병에 입병한 후 121ºC에서 90분간 고압멸균하였다.
교잡계통의 유전적 다형성 분석을 위해 국립원예특작과 학원 버섯과에서 보존중인 ‘백이’, ‘오키노메구미’, ‘백승’, 우량계통 3점을 페트리디쉬 내 감자한천배지에 셀로판필름을 깔고 5x5 mm 균사절편을 가운데에 접종하여 10~15 일 정도 배양하였다.
교잡계통의 자실체 특성 검정을 위한 배지는 콘코브 35, 미강 35, 밀기울 10, 비트펄프 13, 폐화석 3(%, v/v) 수준으로 혼합하고 배지수분을 65%로 조정한 뒤 1100 mL PEP병에 입병한 후 121ºC에서 90분간 고압멸균하였다.
균사생장을 위한 최적배지 선발을 위해 YM, PDA, MEA, MCM배지에 접종하여 25ºC에서 7일간 배양하여 균사생장정도를 조사하였다(Table 3, Fig. 3).
5 mL tube에 넣고 -70ºC에서 48시간 동결건조 시킨 후 균사체를 곱게 갈아 주었다. 균사체를 적당량 1.5 mL tube에 옮기고 Magextractor-Plant Genome kit(Toyobo)를 이용하여 DNA를 추출하였다. DNA 다형성 분석을 위해 사용된 RAPD primer는 UPF primer kit(JK Biotech.
국립원예특작과학원 버섯과에서 육성한 국산품종 ‘한솔(ASI4216)’과 ‘백중(ASI4217)’의 갓으로부터 포자를 받아 단포자를 분리하였다. 두 균주의 단핵균주를 각각 30점씩 얻어 이들을 교잡을 하여 현미경으로 꺾쇠연결체 (clamp connection) 형성 여부를 관찰하여 교잡주 총 129점을 선발하였다. 15년~17년도까지 교잡주의 3회 재배실험을 통해 자실체 특성을 검정하였고 이들 중 가장 우수한 계통 ‘Fv-14-a-51’을 최종 선발하였다.
두 모균주의 포자채취를 위해 자실체의 갓을 메스로 잘라내고 대의 가장 상단부위 1 cm 길이로 잘라 멸균된 페트리디쉬에 24시간 정도 두었다. 멸균수를 이용하여 수집된 담자포자를 다양한 농도로 희석하고, 이 희석액을 100 µL씩 감자한천배지에 삼각유리봉을 이용하여 도말하여 빛이 차단된 25ºC 항온기에서 7일간 배양하였다.
멸균수를 이용하여 수집된 담자포자를 다양한 농도로 희석하고, 이 희석액을 100 µL씩 감자한천배지에 삼각유리봉을 이용하여 도말하여 빛이 차단된 25ºC 항온기에서 7일간 배양하였다.
배양온도 21ºC, 습도 65%의 조건에서 30±5일간 배양 후 균긁기를 실시하였고 생육실로 이동하여 실내온도 14ºC, 상대습도 94~96% 에서 발이를 유도하였다.
병목으로 1cm정도 자실체가 발생이 되면 건지를 씌우고, 온도 7ºC, 상대습도 75~80% 환경에서 자실체를 생육시켜 7일 후 수확하여 병당 무게를 측정하고 자실체 형태적 특성은 신품종 심사를 위한 작물별 특성조사요령에 의거 조사하였다(국립종자원, 2000).
유전적 다형성 검정을 위해 UPF primer를 이용하여 팽이 ‘백이’를 포함한 품종 3점, 백색 계통 3점을 대상으로 PCR을 수행하였다.
PCR증폭은 GeneAmp PCR Systems9700(Applied Biosciences) 을 이용하여 94ºC에서 4분간 DNA를 변성시킨 후 94ºC에 서 1분 간 DNA의 결합을 끊어 단일 가닥으로 분리시킨 후, 55ºC에서 1분 간 DNA에 primer가 결합하며, 72ºC에서 2분 간 DNA를 합성시키는 과정을 총 35 cycles 실시하였으며 최종 DNA합성은 72ºC에서 5분으로 하였다. 증폭된 PCR 산물은 1.2% agrose gel에 전기영동하여 ImageQuant 400(GE Healthcare)을 이용하여 UV lamp를 통해 DNA band를 확인하였다. 계통분석을 위해 PCR의 다형성을 보이는 band를 하나의 형질로 취급하여 band가 있으면 ‘1’, band가 없으면 ‘0’으로 구분하여 Mega version 10.

대상 데이터

15년~17년도까지 교잡주의 3회 재배실험을 통해 자실체 특성을 검정하였고 이들 중 가장 우수한 계통 ‘Fv-14-a-51’을 최종 선발하였다.
국립원예특작과학원 버섯과에서 육성한 국산품종 ‘한솔(ASI4216)’과 ‘백중(ASI4217)’의 갓으로부터 포자를 받아 단포자를 분리하였다.
독립적으로 발아한 포자를 멸균된 이쑤시개로 떼어내어 새로운 감자한천배지에 옮긴 뒤 다시 25ºC 항온기에서 7~10일 간 배양하였다. 배양된 균사체의 꺽쇠연결체 (clamp connection) 유무를 NIKON E800 현미경으로 관찰하여 꺾쇠연결체가 없는 단핵균주만을 선발하여 교잡에 사용하였다.
팽이 품종 ‘백이’ 육성 실험에 사용된 균주는 농촌진흥청에서 보유하고 있는 국내 고유 백색품종인 2균주 ASI 4216(Hansol, 한솔)과 ASI 4217(Baekjung, 백중)이며 대조구로는 국내 농가에서 많이 재배되고 있는 일본품종인 ‘오키노메구미’를 사용하였다.
팽이의 신품종을 개발하기 위하여 모균주 ASI 4216(한솔)과 4217(백중)으로부터 단포자를 분리하여 단핵균주를 얻고 이들의 교잡을 통해서 꺽쇠연결체가 확인된 교잡주 총 129점을 선발하였다. 교잡주를 대상으로 3회에 걸쳐 재배시험 결과, 고온에서 배양이 가능하며 수량성이 우수한 계통 ‘Fv14a51’을 최종선발되었으며, 생산력검정 시험을 통해 2017년 농작물 직무육성 품종 심의회에서 ‘백이’ 로 명명되었다.

데이터처리

계통분석을 위해 PCR의 다형성을 보이는 band를 하나의 형질로 취급하여 band가 있으면 ‘1’, band가 없으면 ‘0’으로 구분하여 Mega version 10.0.5 program의 UPGMA 방법으로 분석하였다.

성능/효과

‘백이’ 와 대조품종을 PDA배지에 접종하여 10~30ºC 내에서 5ºC간격으로 7일간 배양한 결과(Table 2, Fig. 2), 두 품종 모두 최적 균사배양 온도는 25ºC였으며 낮은온도에서는 균사력의 큰 차이는 없었으나, 25ºC 이상에서 다소 차이를 보였다.
‘백이’품종의 원기형성 및 발생 온도는 14ºC, 자실체 생육온도는 7ºC로 대조품종보다 1~2ºC 높은 환경에서 잘 자랐다.
RAPD primer을 통해 유전적 다형성을 검정한 결과, 대조구인 ‘오키노메구미’, 2016년에 육성된 ‘백승’과 신품종이 유전적으로 구별되는 것을 확인하였다.
교잡주를 대상으로 3회에 걸쳐 재배시험 결과, 고온에서 배양이 가능하며 수량성이 우수한 계통 ‘Fv14a51’을 최종선발되었으며, 생산력검정 시험을 통해 2017년 농작물 직무육성 품종 심의회에서 ‘백이’ 로 명명되었다.
유전적 다형성 검정을 위해 UPF primer를 이용하여 팽이 ‘백이’를 포함한 품종 3점, 백색 계통 3점을 대상으로 PCR을 수행하였다. 그 결과, UPF primer 12개 중 9개 primer에서 PCR 다형성 band를 보였다(Fig. 5). 유연관계 분석은 위의 RAPD primer를 이용한 PCR 다형성 밴드를 바탕으로 일본품종 ‘오키노메구미’, ‘F6’호’, ‘백승’을 대조품종으로 ‘백이’를 UPGMA 방법으로 tree를 그려본 결과, ‘백이’ 품종이 상대적으로 대조품종과 다른 그룹으로 분류된 것을 확인하였다(Fig.
또한 톱밥 병에 종균을 접종하여 배양이 완료되는데 소요되는 기간이 ‘백이’ 품종이 2일정도 대조품종에 비해 더 빨랐다.
또한 톱밥병에서 ‘백이’의 자실체의 형태적인 특성을 보면, 대조품종에 비해 갓이 두꺼우면서 대는 보다 짧은 형태를 띠고 그 외에 다른 외관의 특성은 크게 차이를 보이지 않았다(Table 5, Fig. 4).
유연관계 분석은 위의 RAPD primer를 이용한 PCR 다형성 밴드를 바탕으로 일본품종 ‘오키노메구미’, ‘F6’호’, ‘백승’을 대조품종으로 ‘백이’를 UPGMA 방법으로 tree를 그려본 결과, ‘백이’ 품종이 상대적으로 대조품종과 다른 그룹으로 분류된 것을 확인하였다(Fig. 6).
전반적으로 ‘백이’ 품종은 자실체가 대조와 유사하게 순백색에 가까우며, 발이와 생육이 균일하여 수량이 안정적이었다.
전반적으로 ‘백이’는 수량과 품질이 외국품종과 거의 유사하였으며, 버섯의 균일한 형태로 상업적 가치가 있었다.
주요 특성은 균사생장이 30°C의 고온에서도 균활력을 유지할 정도로 강한 온도적응성 품종이고 대조품종에 비해 갓이 두껍고 대가 얇는 형태를 띠는 것 외에는 갓색깔이 순백색이며, 갓모영은 반구형, 수량은 257.4±13.5g으로 대조품종과 비교해서 대체적으로 유사하였다.

후속연구

전반적으로 ‘백이’는 수량과 품질이 외국품종과 거의 유사하였으며, 버섯의 균일한 형태로 상업적 가치가 있었다. 신품종의 현장실증을 확대하여 국산품종이 국내에 확산되기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	팽이에 함유된 면역력을 높이는 성분은?	팽이는 세포용해 단백질인 프라뮤톡신과 같은 다양한 단백질(Tomita et al, 1998)과 에르고디오네인과 같은 항산화 물질(Bao et al, 2008)을 함유하고 있어 면역력을 높이는데 효과가 있다. 또한 식이섬유가 풍부하고 지질대사에도 영향을 미쳐 다이어트 식품으로 각광받고 있다(Yeh et al, 2014)
	팽이란 무엇인가?	팽이(Flammulina velutipes)는 분류학적으로 담자균문 (Basidiomycota), 담자균강(Agaricomycetes), 주름버섯목 (Agaricales), 뽕나무버섯과(Physalacriaceae), 팽이버섯속 (Flammulina)에 속하는 백색 목재부후균으로 한국을 비롯한 서계의 온대에서 한 대에 걸친 지역에 널리 분포한다. 한국에서는 늦가을부터 겨울에 활엽수인 팽나무, 느티나무 등 죽은 나무의 그루터기에 다발로 발생하며 기계화· 자동화로 인한 대량재배 시스템의 구축으로 연중 생산되어 생산량이 38,920톤으로(2016 특용작물생산실적) 느타리, 큰느타리 다음으로 많으며 전체 버섯 수출량의 39% 를 차지할 정도로 수출효자품목이다.
	‘백이’품종의 행태적 특성은?	‘백이’품종의 원기형성 및 발생 온도는 14ºC, 자실체 생육온도는 7ºC로 대조품종보다 1~2ºC 높은 환경에서 잘 자랐다. 갓 색깔은 백색이고 갓모양은 반구형으로 대조품종과 형태적으로 매우 유사하였다(Table 1).

참고문헌 (9)

Tomita T, Ishikawa D, Noguchi T, Katayama E, Hashimoto Y. 1998. Assembly of flammutoxin, a cytolytic protein from the edible mushroom Flammulina velutipes, into a pore-forming ring-shaped oligomer on the target cell. Biochem J 333: 129-137.

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Bao HN, Ushio H, Ohshima T. 2008. Antioxidative activity and antidiscoloration efficacy of ergothioneine in mushroom (Flammulina velutipes) extract added to beef and fish meats. J Agri Food Chem 56.
Chang ST. 1993. Mushroom biology: The impact on mushroom productionand mushroom products. Mushroom biology and mushroom priducts. The chiness University Press, Hong Kong. 3-20.
Chang ST, Hayes WA. 1978. The biology and cultivation of edible mushroom. Academic Press. 418.
Yeh MY , Ko WC, Lin LY. 2014. Hypolipidemic and Antioxidant Activity of Enoki Mushrooms(Flammulina velutipes). BioMed Res Intern. 2014: 1-6
Kong WS, Seo KI, Park SY, Jang KY, Yoo YB, Jhune CS, Kim KH. 2008a. Characterization of a new white variety 'Baengno' developed by crossing with selected lines adaptable to elevated-temperature in Flammulina velutipes. J Mushroom Sci Prod 6: 121-125.
Kong WS, Jang KY, Lee CY, Koo JS, Shin PG, Jhune CS, Oh YL, Yoo YB, Suh JS. 2013. Breeding progress and characterization of a Korean white variety 'Baek-A' in Flammulina velutipes. J Mushroom Sci Prod 11: 159-163.

원문보기 상세보기
Kim ES, Woo SI, Oh MJ, Oh YL, Shin PG, Jang KY, Kong WS., Lee CS. 2015. Characteristics of 'Baekjung', a variety adaptable to high temperature in Flammulina velutipes. J Mushrooms 13: 203-206.

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Jang KY, Woo SI, Kong WS. 2017. Characteristics of 'BaekSeung', a new cultivar Flammulina velutipes. J Mushroom 15: 25-30.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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