메밀 유전자원 재배시기별 생육특성 및 플라보노이드 함량 비교 Comparison of Growth Characteristics and Flavonoids Content by Different Cultivation Seasons in Buckwheat Germplasm원문보기
본 연구는 메밀 유전자원의 재배시기별 농업특성과 플라보노이드 함량을 수집 지역별로 비교하여 메밀 신품종 육성을 위한 소재와 기초정보를 제공하기 위해 수행되었다. 메밀의 개화기와 성숙기는 봄 재배에서는 파종일로부터 각각 40일과 90일이 소요되었으며, 가을재배에서는 31일과 69일로 가을 재배시 더 빠른 개화기와 성숙기를 보였다. 수량성과 관계된 주경절수와 총분지수 조사결과 봄 재배시 주경절수는 평균 15.6개, 가을 재배시 11.7개였고, 총분지수는 봄 재배에서 15.9개, 가을 재배에서 10.6개로 조사되어 봄 재배시 영양생장이 왕성함을 알 수 있었다. 그러나 백립중은 가을 재배시 평균 3.38 g으로 봄 재배의 2.51 g보다 더 무겁게 조사되었다. 수집지역별 특성을 조사한 결과 주경절수와 총분지수는 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원이 가장 많은 것으로 확인되었으며, 강원 수집자원이 가낭 낮게 조사되었다. 백립중은 강원 수집자원이 봄, 가을 재배에서 각각 2.63 g과 3.66 g으로 가장 높았으며 전남 수집자원은 반대로 가장 낮은 백립중인 2.40 g과 3.14 g을 나타내었다. 이 결과들은 메밀 유전자원의 재배 시기 및 수집 지역에 따라 생육특성 및 종자 생산이 달라짐을 의미한다. 메밀 플라보노이드 함량을 조사한 결과 봄 재배에서 0.20 mg/g DW, 가을 재배에서 0.40 mg/g DW의 플라보노이드 함량이 검출되어 봄 재배보다 가을 재배에서 2배 정도 높은 플라보노이드 함량을 확인하였다. 성숙 종자의 대부분을 차지하는 rutin 함량은 가을 재배에서 봄 재배보다 최소 1.2배에서 최대 3.8배 이상 높게 나타났다. 이는 봄과 가을 재배 시 비록 같은 자원을 사용했더라도 재배 환경이 플라보노이드 축적에 많을 영향을 주었으며, 재배 시기가 플라보노이드 축적에 중요한 요인임을 시사한다. 이들 결과를 종합할 때 메밀 품종 육성 시 유전자원의 재배시기별 특성과 플라보노이드 함량을 고려한 재료선발이 필요할 것으로 사료된다.
본 연구는 메밀 유전자원의 재배시기별 농업특성과 플라보노이드 함량을 수집 지역별로 비교하여 메밀 신품종 육성을 위한 소재와 기초정보를 제공하기 위해 수행되었다. 메밀의 개화기와 성숙기는 봄 재배에서는 파종일로부터 각각 40일과 90일이 소요되었으며, 가을재배에서는 31일과 69일로 가을 재배시 더 빠른 개화기와 성숙기를 보였다. 수량성과 관계된 주경절수와 총분지수 조사결과 봄 재배시 주경절수는 평균 15.6개, 가을 재배시 11.7개였고, 총분지수는 봄 재배에서 15.9개, 가을 재배에서 10.6개로 조사되어 봄 재배시 영양생장이 왕성함을 알 수 있었다. 그러나 백립중은 가을 재배시 평균 3.38 g으로 봄 재배의 2.51 g보다 더 무겁게 조사되었다. 수집지역별 특성을 조사한 결과 주경절수와 총분지수는 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원이 가장 많은 것으로 확인되었으며, 강원 수집자원이 가낭 낮게 조사되었다. 백립중은 강원 수집자원이 봄, 가을 재배에서 각각 2.63 g과 3.66 g으로 가장 높았으며 전남 수집자원은 반대로 가장 낮은 백립중인 2.40 g과 3.14 g을 나타내었다. 이 결과들은 메밀 유전자원의 재배 시기 및 수집 지역에 따라 생육특성 및 종자 생산이 달라짐을 의미한다. 메밀 플라보노이드 함량을 조사한 결과 봄 재배에서 0.20 mg/g DW, 가을 재배에서 0.40 mg/g DW의 플라보노이드 함량이 검출되어 봄 재배보다 가을 재배에서 2배 정도 높은 플라보노이드 함량을 확인하였다. 성숙 종자의 대부분을 차지하는 rutin 함량은 가을 재배에서 봄 재배보다 최소 1.2배에서 최대 3.8배 이상 높게 나타났다. 이는 봄과 가을 재배 시 비록 같은 자원을 사용했더라도 재배 환경이 플라보노이드 축적에 많을 영향을 주었으며, 재배 시기가 플라보노이드 축적에 중요한 요인임을 시사한다. 이들 결과를 종합할 때 메밀 품종 육성 시 유전자원의 재배시기별 특성과 플라보노이드 함량을 고려한 재료선발이 필요할 것으로 사료된다.
In Korea, common and Tartary buckwheat are cultivated mainly in spring and fall, however the available buckwheat varieties are still very limited. In this study, we have evaluated buckwheat germplasm for agronomic traits and compared flavonoids contents in different cultivation period and collection...
In Korea, common and Tartary buckwheat are cultivated mainly in spring and fall, however the available buckwheat varieties are still very limited. In this study, we have evaluated buckwheat germplasm for agronomic traits and compared flavonoids contents in different cultivation period and collection area. In common buckwheat, the number of days from sowing to flowering was 40 and 31 days and from sowing to maturity took 90 and 69 days in spring and fall cultivation, respectively. The number of nodes and branches were higher in spring cultivation while the hundred seed weight was higher in fall cultivation. The average flavonoids contents in common buckwheat were 0.20 mg/g dry weight (DW) and 0.40 mg/g DW in spring and fall cultivation, respectively. The highest flavonoids content was detected in Jeonnam accessions with 0.29 mg/g DW and 0.43 mg/g DW during spring and fall cultivation, respectively. The flavonoids contents were varied from 1.5 to 2.5 times according to the collection area. These results suggest that the agronomic traits and flavonoids contents were vary depending on the cultivation environment and germplasm collection area. Therefore, it is necessary to select the material by considering the characteristics of the germplasm for breeding of new varieties.
In Korea, common and Tartary buckwheat are cultivated mainly in spring and fall, however the available buckwheat varieties are still very limited. In this study, we have evaluated buckwheat germplasm for agronomic traits and compared flavonoids contents in different cultivation period and collection area. In common buckwheat, the number of days from sowing to flowering was 40 and 31 days and from sowing to maturity took 90 and 69 days in spring and fall cultivation, respectively. The number of nodes and branches were higher in spring cultivation while the hundred seed weight was higher in fall cultivation. The average flavonoids contents in common buckwheat were 0.20 mg/g dry weight (DW) and 0.40 mg/g DW in spring and fall cultivation, respectively. The highest flavonoids content was detected in Jeonnam accessions with 0.29 mg/g DW and 0.43 mg/g DW during spring and fall cultivation, respectively. The flavonoids contents were varied from 1.5 to 2.5 times according to the collection area. These results suggest that the agronomic traits and flavonoids contents were vary depending on the cultivation environment and germplasm collection area. Therefore, it is necessary to select the material by considering the characteristics of the germplasm for breeding of new varieties.
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문제 정의
본 연구는 농촌진흥청 농업유전자원센터에 보존중인 메밀 유전자원을 대상으로 봄재배와 가을재배의 재배시기별 특성평가를 진행하고 수량에 관련된 형질과 플라보노이드 함량을 수집 지역별로 비교하여 메밀 신품종 육종을 위한 소재와 기초정보를 제공하기 위해 수행되었다.
본 연구는 메밀 유전자원의 재배시기별 농업특성과 플라보노이드 함량을 수집 지역별로 비교하여 메밀 신품종 육성을 위한 소재와 기초정보를 제공하기 위해 수행되었다. 메밀의 개화기와 성숙기는 봄 재배에서는 파종일로부터 각각 40일과 90일이 소요되었으며, 가을재배에서는 31일과 69일로 가을 재배시 더 빠른 개화기와 성숙기를 보였다.
제안 방법
1 (McGraw-Hill, 2008)을 이용하여 PCA와 UPGMA 분석을 수행하였다. 각 도별 5자원을 선발하여 봄과 가을 재배시기별 수확한 종자를 35℃ 건조기에서 3일간 건조 후 마쇄하여 HPLC 분석에 이용하였다.
건조된 종자 100립을 분쇄기(BL123, Tefal, Korea)를 이용하여 마쇄한 후 분말시료 100 ㎎을 칭량하여 2.0 ㎖ tube에 넣고 phosphoric acid 용액 10%를 함유한 methanol 1.0 ㎖를 넣은 후 5분 동안 진동혼합(vortex)하고 3시간 동안 37℃ 배양기에 치상 후 매 1시간마다 5분간 진동혼합한 후 원심분리(12,000 RPM, 5분, 4℃)하였다. 원심분리 후 상등액을 수거하여 syringe filter(PTFE, 0.
농촌진흥청 농업유전자원센터에 보존중인 메밀 유전자원을 2018년 봄과 여름 2회 파종하여 재배시기에 따른 생육특성을 조사하였다. 봄 재배의 경우 메밀의 개화기는 5월 하순이 대부분이었으며, 타타리메밀은 6월 상순에서 중순까지 개화하여 메밀보다 10일 정도 늦은 개화기를 보였다.
메밀 국내 수집자원 중 강원도 11자원, 경상남도 20자원, 경상북도 39자원, 전라남도 13자원, 전라북도 31자원, 충청북도 12자원 등 6개 도의 자원을 대상으로 봄, 가을 재배시기별 주경절수, 총분지수, 백립중을 비교하였다. 각 특성에 대해 수집지역 별로 분산분석(ANOVA)을 수행한 후, 다중 비교를 위해 LSD test를 진행하였다.
06 E, 전주)에서 봄과 여름에 파종하고 특성평가를 진행하였다. 메밀 종자 파종 전 화학비료(N: P: K= 21: 17: 17)를 10a 당 20 ㎏ 살포하고 로터리를 이용하여 고르게 경운하였다. 봄 재배와 가을 재배를 위해 각각 2017년 4월 14일과 8월 17일에 자원당 30립을 재식거리 20 ㎝ x 40 ㎝로 파종하였고 자원 당 1 m의 거리를 두고 격리망을 설치하여 서로 다른 자원간 수분을 방지하였다.
메밀 종자 파종 전 화학비료(N: P: K= 21: 17: 17)를 10a 당 20 ㎏ 살포하고 로터리를 이용하여 고르게 경운하였다. 봄 재배와 가을 재배를 위해 각각 2017년 4월 14일과 8월 17일에 자원당 30립을 재식거리 20 ㎝ x 40 ㎝로 파종하였고 자원 당 1 m의 거리를 두고 격리망을 설치하여 서로 다른 자원간 수분을 방지하였다. 파종 후 자원 당 50% 이상의 개체에서 개화하였을 때 벌과 파리를 방사하여 수분하였고 자원의 80% 이상이 성숙했을 때 수확하였다.
재배 시기 및 수집 지역간 메밀 유전자원의 플라보노이드 함량을 비교하기 위하여 총 7종류(chlorogenic acid, orientin,isoorientin, vitexin, isovitexin, rutin, quercetin)의 플라보노이드를 분석하였다(Fig. 3). 각 수집지역 별 5자원의 플라보노이드 함량을 조사한 결과는 Table 4와 같다.
대상 데이터
농촌진흥청 농업유전자원센터에 보존중인 메밀과 타타리메밀 총 183자원을 시험재료로 공시하여 전주 소재 농업유전자원센터 포장(35.83 N 127.06 E, 전주)에서 봄과 여름에 파종하고 특성평가를 진행하였다. 메밀 종자 파종 전 화학비료(N: P: K= 21: 17: 17)를 10a 당 20 ㎏ 살포하고 로터리를 이용하여 고르게 경운하였다.
특성평가는 농촌진흥청 연구조사분석기준(RDA, 2012)에 준하여 개화기, 성숙기는 생육 중 달관조사, 주경절수, 총분지수는 수확기에 10개체를 대상으로 조사하였고 백립중은 수확, 건조 후 조사하였다. 대조구는 다원메밀, 양절메밀, 양절2호, 대관3-4호를 공시하였다.
데이터처리
메밀 국내 수집자원 중 강원도 11자원, 경상남도 20자원, 경상북도 39자원, 전라남도 13자원, 전라북도 31자원, 충청북도 12자원 등 6개 도의 자원을 대상으로 봄, 가을 재배시기별 주경절수, 총분지수, 백립중을 비교하였다. 각 특성에 대해 수집지역 별로 분산분석(ANOVA)을 수행한 후, 다중 비교를 위해 LSD test를 진행하였다. 수집지역별 차이 정도를 확인하기 위해 통계 프로그램인 Statistix ver.
각 특성에 대해 수집지역 별로 분산분석(ANOVA)을 수행한 후, 다중 비교를 위해 LSD test를 진행하였다. 수집지역별 차이 정도를 확인하기 위해 통계 프로그램인 Statistix ver. 8.1 (McGraw-Hill, 2008)을 이용하여 PCA와 UPGMA 분석을 수행하였다. 각 도별 5자원을 선발하여 봄과 가을 재배시기별 수확한 종자를 35℃ 건조기에서 3일간 건조 후 마쇄하여 HPLC 분석에 이용하였다.
플라보노이드는 대응하는 7개 표준물질의 HPLC 피크면적과 각 성분의 면적을 다음 식을 이용하여 정량하였으며, 각 샘플 당 3반복으로 분석한 후 평균±표준편차로 나타내었다.
이론/모형
파종 후 자원 당 50% 이상의 개체에서 개화하였을 때 벌과 파리를 방사하여 수분하였고 자원의 80% 이상이 성숙했을 때 수확하였다. 특성평가는 농촌진흥청 연구조사분석기준(RDA, 2012)에 준하여 개화기, 성숙기는 생육 중 달관조사, 주경절수, 총분지수는 수확기에 10개체를 대상으로 조사하였고 백립중은 수확, 건조 후 조사하였다. 대조구는 다원메밀, 양절메밀, 양절2호, 대관3-4호를 공시하였다.
성능/효과
이들 형질을 이용한 PCA 및 UPGMA 결과에서도 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원과 강원, 충북 수집자원이 가장 차이가 많이 나는 것을 확인할 수 있었다. PCA 분석에서 봄과 가을 재배가 2개의 축으로 분리되었으며 봄 재배의 자원간 분산 정도가 가을 재배보다 큰 것을 알 수 있었다(Fig. 2). 특히 전남과 강원, 충북 수집자원의 분산의 차이가 확연한 경향을 확인하였다.
2). PCA와 UPGMA 결과의 재배 시기별 자원간 분산 정도와 거리 차는 봄 재배에서 형질의 변이 차가 가을 재배보다 큰 것을 의미하며, 봄 재배가 형질간 차이에 더 많은 영향을 끼친다는 것을 시사한다.
특히 전남과 강원, 충북 수집자원의 분산의 차이가 확연한 경향을 확인하였다. UPGMA 분석에서도 수집지역 간 형질에 따른 유연관계가 PCA 분석과 비슷한 경향을 보였으며 봄 재배시 가을 재배보다 수집자원 간 거리가 2배 정도의 차이를 보였다(Fig. 2). PCA와 UPGMA 결과의 재배 시기별 자원간 분산 정도와 거리 차는 봄 재배에서 형질의 변이 차가 가을 재배보다 큰 것을 의미하며, 봄 재배가 형질간 차이에 더 많은 영향을 끼친다는 것을 시사한다.
메밀 유전자원을 국내 수집지별로 나누어 특성을 조사한 결과 봄 재배시 개화기까지의 평균 일수는 38에서 40일로 나타났으며, 성숙까지의 일수는 강원 수집자원이 89일로 가장 짧았고 경남 수집자원이 92일로 가장 길었다. 가을 재배에서는 개화기까지 모든 자원이 평균 31일이 소요되었고, 성숙기까지는 경북수집자원이 66일로 가장 짧았고 충북 수집자원이 71로 가장 길었다. 재배시기별 개화기는 큰 차이가 없었으며, 성숙기는 수집지역에 따라 최대 5일까지 차이가 나타났다.
메밀은 파종일(4월 14일)부터 약 40일, 타타리메밀은 50일 정도 소요되었으며 종실의 80%가 검은색을 띄는 성숙기는 메밀의 경우 파종일로부터 90일이 지난7월 중순이 제일 많았다(Table 2). 가을 재배의 경우 메밀의 개화기는 대부분 파종 후 31일 후인 9월 중순으로 봄 재배보다 10일 정도 빨랐으며, 타타리메밀은 9월 하순으로 메밀보다는 늦었으나 봄 재배보다는 빠른 경향을 보였다. 가을 재배의 성숙기는 10월 하순~11월 초순으로 파종 후 평균 69일이 소요되었으며, 성숙기 역시 봄 재배보다 20일 이상이 빨랐다(Table 2).
62 g으로 두 번째로 높았다. 가장 많은 주경절수와 총분지수를 보인 전남 수집자원은 반대로 가장 낮은 백립중을 나타내었으며, 봄, 가을 각각 2.40 g과 3.14 g이었다. 강원, 충북과 전남 수집자원 간에는 봄, 가을 재배에서 모두 유의성 있는 차이가 나타났다(Table 3).
14 g이었다. 강원, 충북과 전남 수집자원 간에는 봄, 가을 재배에서 모두 유의성 있는 차이가 나타났다(Table 3). 이 결과들은 메밀 유전자원의 재배 시기 및 수집 지역에 따라 생육 특성 및 종자 생산이 달라짐을 의미한다.
5배 이상 높았다고 보고했는데, 이 결과 역시 봄 재배시 영양 생장이 왕성함을 의미하며 분지수와 주경절수의 차이가 건물중 차이에 영향을 주었다고 볼 수 있다. 그러나 백립중에서는 봄 재배시 2.0~2.9 g 구간의 자원이 166개로 대부분을 차지하며 평균 2.51 g을 나타낸 반면, 가을 재배시는 70%의 자원이 3 g 이상이었고, 17자원은 4 g을 넘는 등 평균 3.38 g으로 가을 재배에서 더 무겁게 조사되었다(Fig. 1). Jung et al.
8 ㎎/100 g이었고, rutin이 95%를 차지하였다. 껍질에서는 74 ㎎/100 g의 함량을 보였고 rutin이 45%를 차지하였다. Kitabayashi et al.
Dietryxh-Szostak and Oleszek (1999)는 메밀 종실에서 rutin과 isovitexin 두 개의 플라보노이드만 발견하였고 껍질에서는 6개의 모든 플라보노이드를 발견하였다. 껍질이 제거된 종실의 플라보노이드 함량은 18.8 ㎎/100 g이었고, rutin이 95%를 차지하였다. 껍질에서는 74 ㎎/100 g의 함량을 보였고 rutin이 45%를 차지하였다.
가을 재배의 성숙기는 10월 하순~11월 초순으로 파종 후 평균 69일이 소요되었으며, 성숙기 역시 봄 재배보다 20일 이상이 빨랐다(Table 2). 대조품종은 봄 재배에서 개화기는 5월 하순으로 유전자원과 비슷하였으나 성숙기는 양절메밀과 다원메밀이 7월 초순으로 10일 정도 빠른 경향을 보였다. 가을 재배에서는 유전자원의 개화기, 성숙기와 비슷하였다.
특히, 본연구에서 비록 극미량이라도 봄 재배 후 수확한 종실에서만C-glycosylflavones가 검출된 것은 메밀의 재배시기가 플라보노이드 축적에 중요한 요인임을 시사하고 있다. 더불어, 플라보노이드의 대부분을 차지하는 rutin 함량을 고려할 때, 메밀의 가을 재배에서 더 많은 rutin 함량을 갖는 종자를 확보할 수 있음을 확인하였다. 이들 결과를 종합할 때 메밀 품종 육종시 유전자원의 재배시기별 특성과 플라보노이드 함량을 고려한 재료선발이 필요할 것으로 생각된다.
메밀 유전자원을 국내 수집지별로 나누어 특성을 조사한 결과 봄 재배시 개화기까지의 평균 일수는 38에서 40일로 나타났으며, 성숙까지의 일수는 강원 수집자원이 89일로 가장 짧았고 경남 수집자원이 92일로 가장 길었다. 가을 재배에서는 개화기까지 모든 자원이 평균 31일이 소요되었고, 성숙기까지는 경북수집자원이 66일로 가장 짧았고 충북 수집자원이 71로 가장 길었다.
이 결과들은 메밀 유전자원의 재배 시기 및 수집 지역에 따라 생육 특성 및 종자 생산이 달라짐을 의미한다. 메밀 플라보노이드 함량을 조사한 결과 봄 재배에서 0.20 ㎎/g DW, 가을 재배에서 0.40 ㎎/g DW의 플라보노이드 함량이 검출되어 봄 재배보다 가을 재배에서 2배 정도 높은 플라보노이드 함량을 확인하였다. 성숙 종자의 대부분을 차지하는 rutin 함량은 가을 재배에서 봄 재배보다 최소 1.
전체 조사 자원 중 전남 수집의 Jeonnam-2 자원은 유일하게 가을 재배에서 rutin 함량이 감소하였다. 메밀에서 발견되는 주요플라보노이드는 rutin, quercetin, C-glycosylflavones (orientin,isoorientin, vitexin, isovitexin)이 있으며, 봄 재배 메밀에서는 소량이지만 이들 플라보노이드가 모두 검출되었으나 가을 재배 메밀에서는 rutin과 quercetin만 검출되었다. Dietryxh-Szostak and Oleszek (1999)는 메밀 종실에서 rutin과 isovitexin 두 개의 플라보노이드만 발견하였고 껍질에서는 6개의 모든 플라보노이드를 발견하였다.
봄 재배의 경우 메밀의 개화기는 5월 하순이 대부분이었으며, 타타리메밀은 6월 상순에서 중순까지 개화하여 메밀보다 10일 정도 늦은 개화기를 보였다. 메밀은 파종일(4월 14일)부터 약 40일, 타타리메밀은 50일 정도 소요되었으며 종실의 80%가 검은색을 띄는 성숙기는 메밀의 경우 파종일로부터 90일이 지난7월 중순이 제일 많았다(Table 2). 가을 재배의 경우 메밀의 개화기는 대부분 파종 후 31일 후인 9월 중순으로 봄 재배보다 10일 정도 빨랐으며, 타타리메밀은 9월 하순으로 메밀보다는 늦었으나 봄 재배보다는 빠른 경향을 보였다.
5배의 가장 큰 플라보노이드 함량 차이를 보였다(Table 4). 백립중과 관련하여 흥미로운 점은 가장 낮은 백립중을 나타낸 전남 수집자원은 봄과 가을 재배 모두에서 가장 높은 플라보노이드 함량을 보였으며, 백립중이 가장 높은 지역 중 하나인 충북 수집자원에서는 봄과 가을 모두 가장 낮은 플라보노이드가 검출되었다. 백립중이 가장 높았던 강원자원은 충북 자원과는 반대로 봄과 가을 모두에서 전남 자원을 제외하고 가장 높은 플라보노이드 함량을 보였다.
백립중과 관련하여 흥미로운 점은 가장 낮은 백립중을 나타낸 전남 수집자원은 봄과 가을 재배 모두에서 가장 높은 플라보노이드 함량을 보였으며, 백립중이 가장 높은 지역 중 하나인 충북 수집자원에서는 봄과 가을 모두 가장 낮은 플라보노이드가 검출되었다. 백립중이 가장 높았던 강원자원은 충북 자원과는 반대로 봄과 가을 모두에서 전남 자원을 제외하고 가장 높은 플라보노이드 함량을 보였다. 종자 백립중과 플라보노이드의 관계는 좀더 면밀한 검토 및 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.
각 수집지역 별 5자원의 플라보노이드 함량을 조사한 결과는 Table 4와 같다. 봄 재배에서 0.20㎎/g DW, 가을 재배에서 0.40 ㎎/g DW의 플라보노이드 함량이 검출되어 봄 재배보다 가을 재배에서 2배 정도 높은 플라보노이드 함량을 확인하였다. 지역별로는 봄 재배에서 전남 수집자원의 총 함량이 0.
성숙 종자에서 발견되는 플라보노이드 중 대부분을 차지하는 rutin 함량은 가을 재배에서 봄 재배보다 최소 1.2배(Gangwon-1)에서 최대 3.8배(Gyeongnam-1) 이상 높게 나타났다(Table 4). 전체 조사 자원 중 전남 수집의 Jeonnam-2 자원은 유일하게 가을 재배에서 rutin 함량이 감소하였다.
40 ㎎/g DW의 플라보노이드 함량이 검출되어 봄 재배보다 가을 재배에서 2배 정도 높은 플라보노이드 함량을 확인하였다. 성숙 종자의 대부분을 차지하는 rutin 함량은 가을 재배에서 봄 재배보다 최소 1.2배에서 최대 3.8배 이상 높게 나타났다. 이는 봄과 가을 재배 시 비록 같은 자원을 사용했더라도 재배 환경이 플라보노이드 축적에 많을 영향을 주었으며, 재배 시기가 플라보노이드 축적에 중요한 요인임을 시사한다.
메밀의 개화기와 성숙기는 봄 재배에서는 파종일로부터 각각 40일과 90일이 소요되었으며, 가을재배에서는 31일과 69일로 가을 재배시 더 빠른 개화기와 성숙기를 보였다. 수량성과 관계된 주경절수와 총분지수 조사결과 봄 재배시 주경절수는 평균 15.6개, 가을 재배시 11.7개였고, 총분지수는 봄 재배에서 15.9개, 가을 재배에서 10.6개로 조사되어 봄 재배시 영양생장이 왕성함을 알 수 있었다. 그러나 백립중은 가을 재배시 평균 3.
수량성과 관계된 주경절수와 총분지수는 봄 재배와 가을 재배에서 많은 차이를 나타내었으며, 봄 재배시 영양생장이 왕성하여 가을 재배보다 많은 주경절수와 총분지수가 조사되었다. 봄 재배에서는 주경절수 14~17개 구간의 자원이 109자원으로 전체 자원의 60%를 차지했으며, 18개 이상인 자원도 29개가 조사되는 등 평균 15.
51 g보다 더 무겁게 조사되었다. 수집지역별 특성을 조사한 결과 주경절수와 총분지수는 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원이 가장 많은 것으로 확인되었으며, 강원 수집자원이 가낭 낮게 조사되었다. 백립중은 강원 수집자원이 봄, 가을 재배에서 각각 2.
3 g으로 가을 재배시 더 무거운 경향을 나타내었다. 이들 결과는 분지수, 주경절수와 종자 무게 간 부(-)의 상관관계를 보여주는 것으로 영양생장 기간이 길고 왕성할수록 종자 무게는 감소함을 유추할 수 있었다. 그러나 Rana and Sharma(2000)는 44개의 메밀 유전자원을 인도에서 재배하였을 때 개화일수, 성숙일수, 분지수, 주경절수와 백립중 간 정(+)의 상관관계를 보여주었는데, 이는 재배 환경과 수집 자원의 유전적 배경에 따른 차이로 사료된다.
2 ㎎/g의 rutin만 검출된 결과를 보고하였다. 이들 결과들은 비록 메밀 종실에서 플라보노이드를 측정하더라도 재배 환경과 시료 상태, 재료의 차이에 따라 플라보노이드 함량에 많은 차이가 있음을 보여 준다. Yan et al.
이들 형질을 이용한 PCA 및 UPGMA 결과에서도 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원과 강원, 충북 수집자원이 가장 차이가 많이 나는 것을 확인할 수 있었다. PCA 분석에서 봄과 가을 재배가 2개의 축으로 분리되었으며 봄 재배의 자원간 분산 정도가 가을 재배보다 큰 것을 알 수 있었다(Fig.
34 ㎎/g DW로 가장 낮았다. 재배 시기별 플라보노이드 함량의 차이는 수집지역에 따라 1.5배에서 2.5배까지 차이가 났으며, 봄 재배에서 가장 높은 함량을 보인 전남수집자원은 가을 재배와의 차이가 1.5배로 가장 적었고 경남 수집자원은 봄과 가을 재배간 2.5배의 가장 큰 플라보노이드 함량 차이를 보였다(Table 4). 백립중과 관련하여 흥미로운 점은 가장 낮은 백립중을 나타낸 전남 수집자원은 봄과 가을 재배 모두에서 가장 높은 플라보노이드 함량을 보였으며, 백립중이 가장 높은 지역 중 하나인 충북 수집자원에서는 봄과 가을 모두 가장 낮은 플라보노이드가 검출되었다.
가을 재배에서는 개화기까지 모든 자원이 평균 31일이 소요되었고, 성숙기까지는 경북수집자원이 66일로 가장 짧았고 충북 수집자원이 71로 가장 길었다. 재배시기별 개화기는 큰 차이가 없었으며, 성숙기는 수집지역에 따라 최대 5일까지 차이가 나타났다. 주경절수와 총분지수는 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원이 가장 많은 것으로 조사되었다.
8배(Gyeongnam-1) 이상 높게 나타났다(Table 4). 전체 조사 자원 중 전남 수집의 Jeonnam-2 자원은 유일하게 가을 재배에서 rutin 함량이 감소하였다. 메밀에서 발견되는 주요플라보노이드는 rutin, quercetin, C-glycosylflavones (orientin,isoorientin, vitexin, isovitexin)이 있으며, 봄 재배 메밀에서는 소량이지만 이들 플라보노이드가 모두 검출되었으나 가을 재배 메밀에서는 rutin과 quercetin만 검출되었다.
주경절수와 총분지수는 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원이 가장 많은 것으로 조사되었다. 주경절수는 봄 재배시 전남 수집자원이 평균 18.7개로 강원, 경남, 경북, 전북, 충북 수집자원과 유의성 있는 차이를 나타내었고 가을 재배에서도 경남을 제외한 모든 지역과 유의성 있는 차이를 보였다(Table 3). 강원 수집자원은 봄, 가을 재배에서 각각 13.
재배시기별 개화기는 큰 차이가 없었으며, 성숙기는 수집지역에 따라 최대 5일까지 차이가 나타났다. 주경절수와 총분지수는 봄, 가을 재배 모두에서 전남 수집자원이 가장 많은 것으로 조사되었다. 주경절수는 봄 재배시 전남 수집자원이 평균 18.
2). 특히 전남과 강원, 충북 수집자원의 분산의 차이가 확연한 경향을 확인하였다. UPGMA 분석에서도 수집지역 간 형질에 따른 유연관계가 PCA 분석과 비슷한 경향을 보였으며 봄 재배시 가을 재배보다 수집자원 간 거리가 2배 정도의 차이를 보였다(Fig.
봄 재배와 가을 재배를 위해 각각 2017년 4월 14일과 8월 17일에 자원당 30립을 재식거리 20 ㎝ x 40 ㎝로 파종하였고 자원 당 1 m의 거리를 두고 격리망을 설치하여 서로 다른 자원간 수분을 방지하였다. 파종 후 자원 당 50% 이상의 개체에서 개화하였을 때 벌과 파리를 방사하여 수분하였고 자원의 80% 이상이 성숙했을 때 수확하였다. 특성평가는 농촌진흥청 연구조사분석기준(RDA, 2012)에 준하여 개화기, 성숙기는 생육 중 달관조사, 주경절수, 총분지수는 수확기에 10개체를 대상으로 조사하였고 백립중은 수확, 건조 후 조사하였다.
후속연구
이는 봄과 가을 재배 시 비록 같은 자원을 사용했더라도 재배 환경이 플라보노이드 축적에 많을 영향을 주었으며, 재배 시기가 플라보노이드 축적에 중요한 요인임을 시사한다. 이들 결과를 종합할 때 메밀 품종 육성 시 유전자원의 재배시기별 특성과 플라보노이드 함량을 고려한 재료선발이 필요할 것으로 사료된다.
더불어, 플라보노이드의 대부분을 차지하는 rutin 함량을 고려할 때, 메밀의 가을 재배에서 더 많은 rutin 함량을 갖는 종자를 확보할 수 있음을 확인하였다. 이들 결과를 종합할 때 메밀 품종 육종시 유전자원의 재배시기별 특성과 플라보노이드 함량을 고려한 재료선발이 필요할 것으로 생각된다. 재배시기와 수집 지역에 따른 특성평가와 플라보노이드 함량을 비교한 이들 연구결과와 자원들은 향후 국내 수집 메밀 유전자원을 활용한 고기능성 메밀 품종 육성 및 플라보노이드 축적 관련 기작 연구에 유용한 재료가 될것이다.
이들 결과를 종합할 때 메밀 품종 육종시 유전자원의 재배시기별 특성과 플라보노이드 함량을 고려한 재료선발이 필요할 것으로 생각된다. 재배시기와 수집 지역에 따른 특성평가와 플라보노이드 함량을 비교한 이들 연구결과와 자원들은 향후 국내 수집 메밀 유전자원을 활용한 고기능성 메밀 품종 육성 및 플라보노이드 축적 관련 기작 연구에 유용한 재료가 될것이다.
백립중이 가장 높았던 강원자원은 충북 자원과는 반대로 봄과 가을 모두에서 전남 자원을 제외하고 가장 높은 플라보노이드 함량을 보였다. 종자 백립중과 플라보노이드의 관계는 좀더 면밀한 검토 및 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
rutin의 효능은?
메밀의 잎, 줄기, 꽃 등에 다량 함유되어 있는 rutin은 플라보노이드의 일종으로 항산화, 고혈압, 항암, 항균, 고지혈증 등에 효능이 있는 기능성 성분으로 인정받고 있다(Moon et al., 1999; Park et al.
메밀은 무엇인가?
메밀은 마디풀과(polygonaceae)의 메밀속에 속하는 일년생 초본으로 야생종을 포함하여 20여 종이 확인되고 있다. 현재 재배되고 있는 메밀 재배종은 메밀(Fagopyrum esculentum Moench, 단메밀)과 타타리메밀(Fagopyrum tataricum Gaertn.
쓴메밀의 다른 이름과 그것이 재배되는 지역은?
, 2003). 타타리메밀은 산악지역인 중국 남서부에서 재배 및 이용되고 있으며, 북부인도, 부탄, 네팔에서는 두 종류 모두 알려져 있지만 타타리메밀은 좀더 열악한 기후 조건에서 자라고 있다(Bonafaccia etal., 2003; Park et al.
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