[논문]우수자원 선발을 위한 고구마 유전자원의 주요 특성 평가

박원; 이형운; 고산; 이임빈; 남상식; 정미남; 유경단; 황엄지; 이승용; 박진천; 나라얀찬드라폴; 한선경

doi:10.7740/kjcs.2019.64.4.441

우수자원 선발을 위한 고구마 유전자원의 주요 특성 평가
Crop Characteristics of Sweetpotato (Ipomoea batatas L.) Germplasms for Optimizing the Selection of Resources 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.64 no.4, 2019년, pp.441 - 451

박원 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 이형운 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 고산 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 이임빈 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 남상식 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 정미남 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 유경단 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 황엄지 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 이승용 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 박진천 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 나라얀찬드라폴 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소) , 한선경 (국립식량과학원 바이오에너지작물연구소)

초록
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최근 식용 위주에서 가공으로 용도가 다양화 되고 있어 괴근 수량 및 기능성 물질 등 괴근 품질 특성차이를 조사하여 용도별 고구마 품종 개발 및 가공 연구 등에 활용할 수 있는 기초자료를 얻고자 국내외에서 수집된 고구마 181유전자원을 공시하여 실험을 실시한 결과는 다음과 같다. 1. 만장은 최대 354.8 cm, 최소 32 cm, 평균길이는 112.3 cm였다. 분지수는 평균 3.1개였으나 IT232091가 특이적으로 23.0개로 가장 많았다. 마디수는 17.4에서 67.8개로 다양한 분포를 나타내었으며 평균 40.7개였다. 괴근수는 주당 30~50개 범위가 75자원로 가장 많았으며, 괴근 무게는 주당 0.5~1.0 kg 범위가 76자원으로 가장 많았다. 2. 전분의 호화개시온도는 IT232197가 가장 높았으며, IT232134가 가장 낮았다. 최고점도는 IT232050가 가장 높게 나타났으며, IT232176가 가장 낮았다. 강하점도는 IT232010가 가장 높게 나타났으며, IT232101이 가장 낮았다. 최저점도는 IT232019가 가장 낮게 나타났다. IT232101는 가장 높은 최종점도(284.6 RVU)를 나타냈다. 치반점도는 최대 81.7 RVU (IT232192)에서 최소 40.8 RVU(IT232101)의 범위로 나타났다. 전분의 안정성은 IT232101가 0.65로 가장 높았으며 IT232019가 0.20으로 가장 낮게 나타났다. 3. 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능이 높은 고구마를 각각 20자원씩 선발하였으며 그 중 IT232197을 포함하여 15자원이 중복된 자원임을 알게 되었다. 상관관계 분석 결과 폴리페놀함량이 높을수록 DPPH 라디칼소거능이 증가함을 알 수 있었다. 4. 당도 범위는 최대 33.3 °Bx에서 최소 13.5 °Bx로 나타났으며, 평균 23.2°Bx의 당도를 나타냈다. 전분 함량은 최대 20.7%에서 최소 5.2%로 나타났으며, 평균 11%의 전분 함량을 나타냈다. 수분함량은 70~80%범위가 52.5%, 60~70%의 수분함량이 44.2%의 빈도를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate the crop characteristics of 181 sweetpotato germplasms collected from Korea and overseas. The longest shoot vine length was observed in IT232211 (354.8 cm) and the shortest shoot vine length was observed in IT232185 (32 cm). The maximum numbers of shoot branches and nodes were produced by IT232091 (23.0) and IT232174 (67.8), respectively. Differences in Rapid Visco Analyser profiles were observed for pasting parameters such peak, trough, final, breakdown, and setback viscosities; and pasting temperature. The peak and breakdown viscosities were highest in IT232050 and IT232010, at 338.3 and 207.2 Rapid Visco Unit (RVU), respectively. The trough viscosity was lowest in IT232019 at 103.8 RVU. IT232101 had the highest final viscosity (284.6 RVU), and IT232192 had the highest setback viscosity (81.7 RVU). IT232197 had the highest pasting temperature at 86.8℃, and that of IT232134 was lowest at 72.7℃. To evaluate functional substance content, we analyzed 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity and total polyphenol content. The highest frequency proportion of starch was in the 10%-15% range (50.8% of the plants), followed by the 5%-10% range (38.1% of the germplasms). Sugar content ranged from 13.5 to 33.3% (23.2% on average); the highest frequency proportion of sugar was in the 20%-25% range (56.9% of the germplasms), followed by the 25%-30% range (25.4% of the germplasms). The highest frequency proportion of water was in the 70%-80% range (52.5% of the germplasms), followed by the 60%-70% range (44.2% of the germplasms). Our results provide basic data for the selection of useful resources and for the development of new sweetpotato varieties.

주제어

표/그림 (12)

표 Table 1. Sweetpotato germplasms used in this study.
그림 Fig. 2. Storage root yield of 181 sweetpotato germplasms.
그림 Fig. 1. Shoot growth characteristics of 181 sweetpotato germ-plasms.
그림 Fig. 3. Correlation between total tuber number and shoot weight (a), and between total tuber weight and shoot weight (b) among 181 sweetpotato germplasms.
그림 Fig. 4. Pasting properties of starch of 181 sweetpotato germplasms.
그림 Fig. 5. Correlation between total polyphenol content and DPPH radical scavenging activity among 181 sweetpotato germplasms.
표 Table 2. Top 20 of 181 sweetpotato germplasms, as ranked by total polyphenol content in tubers.
표 Table 3. Top 20 of 181 sweetpotato germplasms, as ranked by DPPH radical scavenging activity in tubers.
그림 Fig. 6. Frequency of distribution of soluble solids content (a) starch content (a), starch content (b) and water content (c) among sweetpotato germplasms.
표 Table 4. Top 20 of 181 sweetpotato germplasms, as ranked by soluble solids content in tubers.
그림 Fig. 7. Correlation between soluble solids content and starch content (a), between water content and starch content (b), and between water content and soluble solids content (c) of 181 sweetpotato germplasms.
표 Table 5. Top 20 of 181 sweetpotato germplasms, as ranked by starch content in tubers.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 국내외에서 수집된 고구마 유전자원에 대한 작물학적 특성 및 품질특성을 구명하여 유전자원의 다양한 소재로서 유용자원의 선발, 신품종개발 및 재배생산의 기초자료로 활용코자 수행하였다.

제안 방법

비닐은 배색필름 으로 피복하였으며 재식밀도는 휴간거리를 70 cm, 주간 거리는 20 cm로 하여 시험구당 40주씩 삽식하였고, 시험구 배치는 분 할구집구배치법 3반복으로 하였다. 재배관리는 농촌진흥청 표준재배법(RDA, 2009)에 준하여 관행재배기간인 120일을 재배하고 수확한 후 지상부와 지하부 특성, 전분, 당도, 수분함량 및 전분 호화특성을 조사하였다. 본 시험에서 공시한 고구마 유전자원 181점은 Table 1과 같다.

대상 데이터

농촌진흥청 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소에서 보유중인 고구마 유전자원 181점을 2018년 6월에 삽식을 위해, 시비량은 고구마 표준시비법(RDA, 2002)에 준하여 퇴비 1,000 kg/10a, N-P₂O₅-K₂O = 5.5-6.3-15.6 kg/10a을 전량 기비로 시용한 후, 로터리 경운을 실시하였다. 비닐은 배색필름 으로 피복하였으며 재식밀도는 휴간거리를 70 cm, 주간 거리는 20 cm로 하여 시험구당 40주씩 삽식하였고, 시험구 배치는 분 할구집구배치법 3반복으로 하였다.

데이터처리

모든 실험은 SPSS version 20 software (IBM, Chicago, IL, USA)를 이용하여 p<0.05 수준에서 Duncan의 다중범위 검정으로 시료간의 유의성을 검정하였고 데이터는 3반복의 평균값으로 나타내었다. 상관관계는 로그형 또는 선형 회귀분석을 실시하였다.
05 수준에서 Duncan의 다중범위 검정으로 시료간의 유의성을 검정하였고 데이터는 3반복의 평균값으로 나타내었다. 상관관계는 로그형 또는 선형 회귀분석을 실시하였다.

이론/모형

고구마 전분의 분리 및 함량은 알칼리 침지법으로 분석하였다(Shin & Ahn, 1983). 고구마를 씻어 껍질을 벗기고 자른 후 100 g을 취하여 3배의 0.
전자공여능(EDA; electron donating ability) 측정은 DPPH(1,1-diphenyl-2 -picrylhydrazyl)가 안정된 radical로 보라색을 띄고 있지만 항산화가 활성화 되면 노란색으로 변하는 것을 이용한 방법으로 수행하였다(Blois, 1958; Yoon et al., 2016). 시료 전처리는 총폴리페놀 함량 분석과 동일하게 준비하였다.

성능/효과

고구마 181유전자원의 당도 범위는 최대 33.3 °Bx에서 최소 13.5°Bx로 나타났으며, 평균 23.2°Bx의 당도를 나타냈다. 20~25°Bx의 당도를 나타내는 고구마 유전자원이 56.
6c]. 고구마 유전자원들의 수분함량은 전분함량 및 당도와 유의한 부의 상관관계를 나타내어 수분함량이 높을수록 전분함량 및 당도가 낮아짐을 알 수 있었다. 한편 전분함량은 당도와 정의 상관관계를 나타내어 당도가 높을수록 전분함량이 높다는 것을 알 수 있었다[Fig.
고구마 전분의 호화특성은 Rapid Visco Analyser를 이용하여 분석한 결과, 전분의 호화 개시온도, 최고, 최저, 강하점도 및 최종점도, 치반점도가 유전자원 별로 차이를 보여 주었다[Fig. 4]. 전분의 호화개시온도(pasting temperature)는 전분입자 구조의 치밀도를 유출할 수 있는 정보 이용되고 있으며 분질고구마 전분이 점질고구마 전분보다 다소 높은 경향을 나타낸다(Oh & Hong, 2008; Han et al.
국내외 수집종 181개 고구마 유전자원의 생육조사를 수확기에 실시한 결과 지상부에서 만장은 IT232211가 354.8cm로 가장 길었고 IT232185가 32 cm로 가장 짧았고 평균 길이는 112.3 cm였다[Fig. 1a]. 분지수는 평균적으로 3.
8%)을 포함하여 상위 20위까지 리스트를 Table 3에 나타내었다. 총 폴리페놀함량과 DPPH 라디칼 소거능의 상관관계 로그회귀분석 한 결과 99.9% 수준으로 R² =0.8013의 높은 상관관계가 나타나 총 폴리페놀함량이 높을수록 DPPH 라디칼 소거능이 증가함을 알 수 있었 [Fig. 5]. Tables 2과 3에 표시된 자원들 중 IT232188 등 5자원을 제외하고 총 폴리페놀함량과 DPPH 라디칼 소거능이 모두 상위 20위 안으로 나타났다.

후속연구

, 2016). 전분의 노화 정도의 고저에 따라 적합한 가공식품이 있기 때문에(Katayama et al., 1999), 본 실험에서 얻은 고구마 유전자원 전분의 치반점도 결과는 전분의 노화 경향 정보를 제공해줌으로서 고구마 전분을 이용한 가공식품별로 적절한 고구마 품종 선택에 도움이 될 것으로 사료 된다. 마지막으로 전분 점도의 안정성(stability ratio)은 최저점도를 최고점도로 나누어 구하였다(Park et al.
이러한 요인들의 차이가 고구마 유전자원별로 다양한 전분의 호화특성을 나타낸 것으로 보인다. 종합적으로 본 고구마 유전자원의 전분 호화 특성 자료는 가공 식품과 산업 소재로의 이용 시 유용한 정보를 제공 할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고구마의 특징은?	고구마(Ipomoea batatas L.)는 1965년에서 2014년 사이에 1억톤 이상의 지속적인 세계 생산량을 기록한(FAO) 이질육배체(2n = 6x = 90) 식물로서, 인류를 위한 칼로리, 단백질, 비타민, 미네랄의 중요한 공급원이다(Bovell-Benjamin, 2007). 과거에는 대부분 주식용으로 재배 되었으나, 최근에는 간식으로 주로 이용되며 가공식품에도 이용된다(Lee et al.
	고구마 유전자원들의 수분함량과 전분함량 및 당도의 상관관계는 어떠한가?	6c]. 고구마 유전자원들의 수분함량은 전분함량 및 당도와 유의한 부의 상관관계를 나타내어 수분함량이 높을수록 전분함량 및 당도가 낮아짐을 알 수 있었다. 한편 전분함량은 당도와 정의 상관관계를 나타내어 당도가 높을수록 전분함량이 높다는 것을 알 수 있었다[Fig.
	고구마가 다양한 용도와 웰빙식품으로 각광받는 이유는?	, 2013). 녹말용으로 30% 정도 사용되고 엿 ‧ 포도당 ‧ 과자류 ‧ 식용가공품 ‧ 의약품 ‧ 화장품 등 다방면으로 이용되고 있다. 또한 알코올 ‧ 위스키 ‧ 소주 등의 원료로도 사용되고 있다. 감자와 비슷한 용도로 쓰이지만 감자와는 달리 고구마는 순이나 줄기로 김치를 담그거나 반찬으로 먹기도 하며 요리의 딥핑소스로도 이용되고 있다. 이렇게 고구마의 다양한 용도와 웰빙식품으로서 각광을 받고 있어서 앞으로 수요가 점전 더 늘어날 것으로 기대되고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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