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문제 정의
- 농촌진흥청은 우량한 종실 생산을 위해 개화기를 장마기 이전으로 당기면 꽃봉우리 부패를 4% 이상 낮출 수 있으며 수량 감소율이 적었다고 보고하였다 (RDA, 1999). 따라서 교배를 통한 다수성 고품질 홍화 품종 육성 시, 이를 고려하여 조기 개화 특성 자원을 선발하는데 고려하였다.
- 따라서 본 연구는 홍화 수집자원의 작물학적 특성과 교배연구를 통해 다양한 변이를 창출함으로써 우량한 품종을 개발하는데 기초 연구 자료로 활용하고자 수행하였다.
제안 방법
- 교배 전 사전에 약의 열개 및 주두의 상황을 조사하였다. 개화 전 꽃봉오리의 화판을 열어 열개하지 않은 약을 핀셋으로 절개하여 제웅한 후 봉투를 씌어 소화를 보호하였다. 제웅 후 교배는 부본의 화분을 채취한 즉시 모본에 묻혀주었다.
- 교배 전 사전에 약의 열개 및 주두의 상황을 조사하였다. 개화 전 꽃봉오리의 화판을 열어 열개하지 않은 약을 핀셋으로 절개하여 제웅한 후 봉투를 씌어 소화를 보호하였다.
- 그러므로 모본의 제웅 작업 후 총포를 대신해 외부로부터 소화를 보호하기 위한 캡 등이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 소화 보호용 캡 (protecting cap)을 자체적으로 개발하였으며, 제웅 후에 캡을 씌워 암술의 성숙 과정에서 건조 및 피해를 방지하였다 (Fig. 3). 파종 후 64 - 71일 사이가 인공교배의 최적기로 나타났으며, 제웅 후 소화 보호용 캡을 씌웠을 때 수정 및 결실률이 높아지는 것을 확인하였다 (Table 7).
- 따라서 모본보다 부본의 개화시기를 이르게 조절해 줌으로써 부본의 성숙한 화분을 채취하여 제웅이 된 모본의 주두에 인공수분을 실시할 수 있다. 이를 위해 파종시기를 달리하여 파종 후 개화시기를 조절하였다.
- 적정 교배시기를 규명하기에 앞서 현미경과 육안으로 홍화의 화기 구조를 관찰하고 임성이 있는 소화 (小花, floret)를 확인하였다 (Fig. 2).
- 국내·외 홍화 수집자원 34 점을 지상부, 지하부 및 화기 구조 등의 특성평가를 실시하였다 (Table 2). 초장, 경경, 줄기색, 엽수, 엽장, 엽폭, 엽병장, 지상부 무게, 근장, 근경, 근중 등을 조사하였으며, 이를 바탕으로 교배에 필요한 모본과 부본으로 적합한 자원을 각각 선발하였다.
- 홍화 (Carthumus tinctorius L.)의 교배대상 모본과 부본을 선정하기 위해, 분양받은 유전자원 34 점의 생육특성과 화기특성을 조사하였다. 지상부 생육특성의 경우, CT14, CT16, CT26 및 CT31 자원은 평균 초장이 90 ㎝ 이상이었고, 그에 반해 CT11 자원은 평균 초장이 50.
대상 데이터
- 국내·외 홍화 수집자원 34 점을 지상부, 지하부 및 화기 구조 등의 특성평가를 실시하였다 (Table 2).
- 본 연구에 사용된 홍화 (Carthumus tinctorius L.)의 수집은 2013년 국립농업유전자원센터 (RDA, 전북 전주)에 자원들을 분양 요청하여 이루어졌으며, 주산지 및 약용작물 관련 지자체 연구소에서 수집되었다 (Table 1).
- 생육특성 평가를 바탕으로, 수집된 홍화 유전자원에서 모·부본을 선발하였다.
- 33 ㎝로 가장 짧았고 줄기는 단간의 형태로서 수집자원들 중 가장 도복에 아주 강했다. 선발된 부본은 미얀마에서 수집된 미얀마홍화 (Hsu Pan, IT262778, 자원명: MMR-SJS2011-11039)이며, 부본의 잎은 모본과 마찬가지로 난상피침형이나 잎과 화탁 등에 아주 강한 가시가 많이 있는 것이 특징이다.
- 2C). 수술은 약이 모여 통상을 이루는 취약웅예 (syngenesious)로 5 개의 수술이 화주를 둘러싸는 관상을 이루고 있다 (Fig. 2D, E).
- 수집된 자원은 국립원예특작과학원 인삼특작부 시험포장 (충북 음성)에서 증식되었고, 증식 조건은 재식거리 30 ㎝ × 10㎝, 2 열 배열, 휴폭 90 ㎝ - 100 ㎝로 4월 상순에 직파하였다.
- 이러한 결과를 바탕으로 개화시기가 빠른 CT06 (의산홍화)과 두화수가 많고 단간인 CT11 (미얀마홍화)을 각각 모본과 부본으로 최종 선발하였다 (Fig. 1, Table 6).
데이터처리
- 실험 결과는 One-way ANOVA를 SAS Enterprise Guide 4.2 (Statistical Analysis System, 2009, Cray, NC, USA)로 분석하였고, 평균치 ± 표준오차로 나타내었다.
- 통계적 유의성은 Duncan's Multiple Range Test (DMRT)로 유의수준 5%에서 검증하였다 (p < 0.05).
성능/효과
- 게다가 모본으로 선정된 CT06의 개화일수가 77.0 일인 것에 비하여 CT11의 개화일수는 82.5 일로 모본보다 5.5 일 지속되며, 이러한 점은 모본의 암술이 수정될 상태로 성숙하였을 때, 부본이 개화하여 화분을 암술머리에 묻혀주어 교배 성공률을 높일 수 있다. 위에서 언급했듯이, CT11의 초장은 50.
- 또한 개화 후 자방의 성숙이 20 일 내에 이루어져 장마기 전 많은 종자를 수확할 수 있는 우수 자원으로 평가되었다. 따라서 이를 바탕으로 개화 및 성숙이 빠르고 생육이 우수한 CT06 자원이 교배 모본으로 적합하다고 판단하였다. 선발된 모본은 경남 함양에서 수집·선발하여 육성한 의산홍화 (IT221709)로, 잎은 난상피침형 (anceolate)이고, 꽃은 황색이며 길고 가시가 많다.
- 화기특성 조사 결과, CT06 자원은 6월 상순에 개화가 시작하여 20 일 내에 90% 이상이 개화하였는데, 이는 수집 자원 중 가장 빠른 시기였다 (Table 5). 또한 개화 후 자방의 성숙이 20 일 내에 이루어져 장마기 전 많은 종자를 수확할 수 있는 우수 자원으로 평가되었다. 따라서 이를 바탕으로 개화 및 성숙이 빠르고 생육이 우수한 CT06 자원이 교배 모본으로 적합하다고 판단하였다.
- Bang 등 (2001)은 홍화 수집종들의 생육특성을 비교하였는데, 홍화 자원들의 경장(莖長)을 조사한 결과, 12 개의 자원들이 단간종인 것으로 나타나 이들 자원들은 내도복성 품종 육성의 육종 소재로써 이용될 가능성이 있다 보고했다. 본 연구에서 CT11의 초장이 가장 짧았고 CT34의 경경이 가장 굵었는데, 이들 자원은 추후 내도복 자원으로 이용할 수 있음을 시사한다.
- 홍화자수는 CT02, CT03, CT08과 CT31 자원이 한 꽃 당 50 개 이상으로 다른 자원들에 비해 많은 것으로 나타났고, 또한 CT02, CT06 및 CT33은 한 주 당 종자 수량이 400 g 이상으로 다른 자원에 비해 상대적으로 높은 값을 보였다 (Table 5). 수집된 자원들은 평균 94.59%의 높은 발아율을 보였으며, 종자 발아적온은 15℃에서 20℃로 나타났다. 개화 시기는 CT06 자원이 6월 11일로 가장 이른 것으로 조사 되었다 (Table 5).
- 수집자원의 화기특성을 비교하였을 때, 미얀마에서 수집된 CT11이 두화수가 가장 많았고, CT05의 두화수가 가장 적은 것으로 나타났다 (Table 5). 홍화자수는 CT02, CT03, CT08과 CT31 자원이 한 꽃 당 50 개 이상으로 다른 자원들에 비해 많은 것으로 나타났고, 또한 CT02, CT06 및 CT33은 한 주 당 종자 수량이 400 g 이상으로 다른 자원에 비해 상대적으로 높은 값을 보였다 (Table 5).
- 또한 Parameshwarappa (1981), Malleshappa (2000) 그리고 Bidgoli 등 (2001)의 선행연구에서도 두상화수와 종실 수량이 높은 상관관계를 가진다고 보고되었다. 이러한 점을 고려할 때, CT11의 두화수는 평균 37.7개로 다른 수집 자원보다 상대적으로 많았으며, 이는 화분을 충분히 확보할 수 있다고 여겨지므로 부본으로 선발하기에 적합하다고 판단된다 (Table 5).
- 93 ㎜로 가장 높게 나타났다 (Table 3). 지하부의 생육특성을 살펴본 바, CT10, CT34 등의 자원은 지하부중이 20 g 이상이었으며, 건물중은 CT16, CT29, CT30 등이 60 g 이상으로 높은 값으로 조사되었다 (Table 4).
- 3). 파종 후 64 - 71일 사이가 인공교배의 최적기로 나타났으며, 제웅 후 소화 보호용 캡을 씌웠을 때 수정 및 결실률이 높아지는 것을 확인하였다 (Table 7).
- 수집자원의 화기특성을 비교하였을 때, 미얀마에서 수집된 CT11이 두화수가 가장 많았고, CT05의 두화수가 가장 적은 것으로 나타났다 (Table 5). 홍화자수는 CT02, CT03, CT08과 CT31 자원이 한 꽃 당 50 개 이상으로 다른 자원들에 비해 많은 것으로 나타났고, 또한 CT02, CT06 및 CT33은 한 주 당 종자 수량이 400 g 이상으로 다른 자원에 비해 상대적으로 높은 값을 보였다 (Table 5). 수집된 자원들은 평균 94.
- 화기특성 조사 결과, CT06 자원은 6월 상순에 개화가 시작하여 20 일 내에 90% 이상이 개화하였는데, 이는 수집 자원 중 가장 빠른 시기였다 (Table 5). 또한 개화 후 자방의 성숙이 20 일 내에 이루어져 장마기 전 많은 종자를 수확할 수 있는 우수 자원으로 평가되었다.
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