초록 ▼

Ⅱ. 후속연구과제를 위한 동향조사 및 기반구축
1. 동향조사
시설원예를 이용한 사과무병묘의 대량생산체계 및 산업화구축 기술은 총 1,015건으로, 한국 특허가 449건, 44%로 가장 높은 점유율을 보이고 있으며, 일본 특허가 389건, 38%, 미국 특허는 143건, 14%, 유럽 특허 34건, 4% 순으로 나타났다. 각 기술 분류별로 살펴보면, 기술 분류별 특 허 출원 비중은 환경조절, 안정적 증식 및 육묘방법 기술이 가장 높은 것으로 나타났으며, 변이검정 및 품종동정 기술, 바이러스 검정법 기술 시스템, 왜성대목 및

Ⅱ. 후속연구과제를 위한 동향조사 및 기반구축
1. 동향조사
시설원예를 이용한 사과무병묘의 대량생산체계 및 산업화구축 기술은 총 1,015건으로, 한국 특허가 449건, 44%로 가장 높은 점유율을 보이고 있으며, 일본 특허가 389건, 38%, 미국 특허는 143건, 14%, 유럽 특허 34건, 4% 순으로 나타났다. 각 기술 분류별로 살펴보면, 기술 분류별 특 허 출원 비중은 환경조절, 안정적 증식 및 육묘방법 기술이 가장 높은 것으로 나타났으며, 변이검정 및 품종동정 기술, 바이러스 검정법 기술 시스템, 왜성대목 및 무병종묘 대량생산 기술 시스템 순으로 나타났다. 국가별 특허 동향을 살펴보면, 1990년대 이후로 관련 기술 특허 출원이 본격적으로 이루어졌으며, 현재까지도 꾸준한 특허 출원이 이루어지고 있다. 특이점은 한국의 경우 2000년대 들어 급격한 특허 출원 수 증가가 나타났으며, 일본의 경우 1990년대 개발 초기부터 관련 기술 특허 출원이 꾸준히 이루어진 것으로 나타났다. 한국의 경우 2000년대 초반 정부 주도의 연구개발 지원이 이루어진 것으로 나타났다. 무병종묘 기술의 경우 선진국에서는 우수 품종유전자에 관한 기술 개발이 이루어져왔으며, 우리나라에서 우수한 종자 및 종묘에 대한 농가 로열티에 대한 문제가 꾸준히 제기됨에 따라 국가적 차원의 연구개발 지원이 이루어 진 것으로 조사되었다. 한국에서 출원된 특허를 살펴보면, 주요 출원인은 대부분 정부출현 연구기관 및 대학연구기관이며, 특허분석에서 한국의 기술발전 위치도 성장기로 나타남에 따라, 향후에도 해당 기술에 대한 연구 개발은 활발할 것으로 판단된다. 일본의 경우 1990년대부터 원예 식물에 대한 우수 품종 종자 및 종묘에 관한 유전자 연구가 꾸준히 진행되어온 것으로 조사되었다. 특허기술동향도 이와 마찬가지로 1990년대부터 특허 출원이 꾸준하게 이루어져 온 것으로 판단되며, 일본의 경우 국가 연구기관 및 사기업의 관련기술 특허 출원도 이루어져 온 것으로 조사되었다. 미국과 유럽의 경우 역시 주요 출원인은 국가출현 연구단체, 대학기관인 것으로 나타났으며, 전체적으로 관련 특허 출원 건수가 적은 편으로 나타나 해당 기술은 한국과 일본이 주도하고 있는 것으로 판단된다. 논문 분석 결과, 최근 5개년 구간을 통해 총 404건의 유효 논문이 추출되 었으며, AA. 왜성대목 및 무병종묘 대량생산 기술(129건), AD. 환경조절 안정적 증식 및 육모방 법 기술(102건), AB. 바이러스 검정법 기술(93건), AC. 변이검정 및 품종 동정 기술(80건) 순으 로 나타났다. 논문 발행 동향에서는 AA기술의 발행 비중이 특허에서의 AA기술 특허 출원 동향 보다 높은 것으로 나타났다. 이는 왜성대목 및 무병종묘 대량생산 기술의 특성 상 학술적인 기술 부분이 많아 다소 특허 출원으로 연결되기 어려운 경우도 있기 때문으로 판단된다. 논문 주요 발행인 현황을 살펴본 결과, TOP1 발행인으로 농촌진흥청이 나타났으며, 전북대학교, 경북대학교, 국립산림과학원 등 정부 기관과 주요 대학 연구기관이 나타났다. TOP10 논문 발행인 중 유일하게 나타난 NORTHWEST A&F UNIVERSITY는 중국의 북서농림대학교로, 해당 분야에 대한 연구 개발이 활발한 것으로 조사되었다. 시설원예 특화를 위한 사과무병종묘 산업화기반 구축기술과 관련하여 국내외 기술동향을 살펴본 결과, 한국, 미국, 일본 모두 국가주도로 연구개발이 이루어지고 있다. 이는 우수 품종의 종자 및 종묘사업 전반에 대한 국가적으로 기술 확보에 박차를 가하고 있는 유망한 기술로 판단된다. 따라서 향후에도 본 기술 관련 연구개발 또는 지재권 확보를 위해 세부 기술별 전략을 수립하여 우수한 기술 확보를 선점하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
2. 기반구축
본 과제에 바로 착수할 수 있는 조직배양 원종후보군을 이미 확보하였으며 생장점 배양을 위해 원종후보군의 관리 및 초대배양을 실시하였다. 또한 경정배양을 통해 육성된 무균상태의 원종후보군 식물체를 이용해 현재 생장점배양을 시작하였으며, 무균 원종후보군 육성을 통해 추후 본과제 진행시 생장점 배양의 효율을 극대화할 수 있을 것이다.
식물공장 완공으로 각 구역의 환경(온도, 습도, 이산화탄소)을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 여러 환경 요인(온도, 습도, 이산화탄소, 관수, 광)을 제어할 수 있는 시스템을 구축하였다. DFT(담액수경)과 NFT(박막수경)으로 작물을 재배할 수 있는 양액 재배 시스템을 구축하였으며, 특별히 광질에 따른 작물의 생장반응을 확인하기 위한 독립된 구역을 마련하여 기내배양 사과 소식물체의 발근 및 순화 촉진을 위한 광환경 구명에 이용할 예정이다.
Ⅲ. 후속연구과제 상세기획
사과의 바이러스는 생육과 생산량, 품질 등에 크게 영향을 미쳐 국내에서도 농식품 지원으로 농협연합회에서 중앙과수묘목관리센터를 설립하고 무병종묘 보급에 힘쓰고 있으나 농가의 무병종 묘 보급 요구는 급증하고 있다. 하지만 대규모 무병종묘 번식체계가 확립되지 않아 대목의 경우네덜란드에서 무병종묘를 수입하여 취목번식하고 있으며, 일부 접수 품종의 무병종묘가 확보되어있으나 생산량이 부족하여 묘목산업으로부터의 요청에 크게 미치지 못하는 실정이다. 육묘 생산기술 부분은 접수와 대목 선택기술, 발아율 향상 기술, 접목 활착률 제고 기술이 선진국보다 우수한 반면, 환경조절이나 병해충 관리 기술은 상대적으로 떨어진다. 또한 아직까지 체계적인 과수우량묘목 생산을 위한 시설 내 공정 육묘 관리 체계의 구축이나 산업화는 전무한 상태이다. 작물 발근에 관련된 연구는 대부분 화훼 작물에 초점이 맞춰져 있으며 기내 조직배양에서의 배지생장조절제 처리에 따른 효과를 확인하는 연구가 주를 이루고 있다. 기내 배양 사과 대목을 기외삽목했을 때 발근과 순화에 미치는 배양조건 및 생장 조절물질의 효과를 본 연구가 2004년에 있었지만 그 내용이 매우 제한적이며, 실용화되고 있지 못하다. 기지현상은 이전에 같은 종 또는 근연종을 재배한 포장에 다시 재배할 경우 발생하는 수체의 불량한 생장을 뜻하고, 특히 사과, 복숭아, 배나무 등과 같은 장미과 과수에서 많이 발생하며, 주로 나무를 굴취하는 과정에서 뿌리가 절단되며 발생하는 hydrogen cyanide(HCN)가 주원인으로 알려져 있으며, 이외에도 토양 선충, 곰팡이, 박테리아 등에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다(Vetter, 2000; Rumberger 등, 2007). 기지현상 및 산업화, 도시화로 인한 육묘장 확보의 어려움으로 포트재배가 절실히 필요한 실정이나 포트 개발 및 사과묘 규격화를 위한 어떤 연구도 현재 진행되고 있지 않다. 현재 사과재배에서 문제가 되고 있는 바이러스는 국내외를 막론하고 Apple Chlorotic Leaf Spot Virus(ACLSV),Apple Stem Pitting Virus(ASPV), Apple Stem Grooving Virus(ASGV), Apple Mosaic Virus(ApMV) 등이 있다. 현재 네덜란드 등 농업선진국을 중심으로 사과의 바이러스 검정에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 국내 연구기관들도 사과, 포도 등 과수의 바이러스를 검출, 진단할 수 있는 방법을 개발하고 있다.
1. 제 1세부과제 : 사과무병종묘 변이검정용 마커 개발 및 시설내 안정증식 육묘법 개발
가. 사과무병종묘 변이검정용 마커 개발
사과에서 적용 가능한 마커를 찾기 위해 기존의 보고된 문헌을 통해 마커를 탐색한다. 1차 선발된 마커 중, 캐필러리 전기영동을 통해 2차 선발을 수행한다. 2차년도에 선발된 마커들을 이용하여 주요 사과 대목(M.9, M.26), 접수(자홍, 홍로, 후지, 감홍 등) 품종에 대해 PCR을 수행한후, 아가로스겔 전기영동과 캐필러리 전기영동을 수행하며, 각 품종별 다형성을 가지는 마커들에 대한 genotyping 데이터를 구축하여 품종 판별용 마커를 선발한다. 개발된 분자마커와 genotyping 데이터를 이용하여 사과 변이 확인을 위한 품종 동정 시스템을 구축한다.
나. 시설내 사과무병종묘 안정증식 및 육묘법 개발
1차년도에는 조직배양하여 생산된 사과무병대목(M.9, M.26)을 재배하기 위한 최적의 포트 종류 및 용적을 선정하는 연구를 실시한다. 2차년도에는 1차년도에 포트재배한 사과무병대목을 이용하여 접목을 실시한 후 묘목을 재배하기 위한 포트의 종류 및 용적을 선정하는 연구를 실시한 다. 3차년도에는 1, 2차년도의 연구를 통해 선정된 대목용/묘목재배용 포트를 이용한 재배 시 포트 내 토양 조성에 따른 수체의 생육을 비교·분석하는 연구를 실시한다. 4차년도에는 완성된 사과무병포트종묘를 토양에 정식한 후 실증재배를 통하여 기존사과종묘와의 수체 생육을 비교·분석하는 연구를 실시함으로써 포트재배의 우수성을 검증한다. 5차년도에는 완성된 사과무병포트종묘를 토양에 정식한 후 실증재배를 통하여 기존사과종묘와의 과실 특성을 비교·분석하는 연구를 실시함으로써 포트재배의 우수성을 검증한다.
기대효과
육묘 단계별 변이 확인을 위한 품종동정 시스템 구축을 통해 사과 조직배양묘의 조기 변이 선발을 가능케 하여 시설원예기반 사과무독묘 생산시스템의 안정화를 도모할 수 있다. 육묘 단계별변이 확인을 위한 품종동정 시스템 구축을 통해 사과 조직배양묘의 조기 변이 선발을 가능케 하여 시설원예기반 사과무독묘 생산시스템의 안정화를 도모할 수 있다.
2. 제 2세부과제 : 사과 왜성대목 및 상업적품종 무병종묘 대량생산 기술 개발
지역산업체로부터 우량 왜성대목 및 우수형질의 품종 M.9과 M.26을 확보한다. 그 후 물리적, 화학적 조절을 통해 사과 왜성대목 무병종묘 생산 기술을 개발한다. 사과 대목용 신초의 배양단계별 최적화 배양조건을 구명하고 시스템화를 이룬다. 1∼4년차 동안 개발한 기내배양 기술 및 기내접목 기술의 프로토콜을 확립하여 우량 무병종묘의 생산방법을 농가에 보급하고 지역산업체에 기술이전을 수행한다.
기대효과
국내산 사과 왜성대목과 접수의 무병우량종묘 생산 기술을 개발할 수 있으며 대용량 생물반응기를 이용하여 과수화를 억제하고 우량한 건전묘의 대량생산 기술을 개발할 수 있다. 또한 사과품종별 최적화된 우량묘 육성 배지를 개발하여 활용 가능하다. 현재 바이러스 감염이 심각한 사과품종의 바이러스 free 우량종묘의 대량생산 보급체계를 확립하여 농가의 직접적인 소득증가를 유도할 수 있으며 기내대량배양기술을 이용하여 사과 왜성대목 및 우량 품종 무병종묘의 전략적 공급이 가능하다.
3. 제 3세부과제 : 기내 배양 사과 무병종묘 대량 생산을 위한 환경조절 기술 개발
대목용 기내배양 사과 소식물체(M.9, M.26)를 재배하기 위한 기본적인 재배조건을 확립하고 시스템을 선정을 위한 실험을 진행한다. 지상부 생장을 촉진시키기 위한 환경 조건을 구명하기 위하여 지상부 생육에 가장 영향을 미치는 광(광도, 광질) 그리고 이산화탄소를 다르게 처리하여 광합성율, 생장특성, 엽록소형광 등을 측정하여 생장을 촉진시킬 수 있는 지상부 환경조건을 구명한다.
기대효과
식물 공장 내 환경 조절 기술을 통한 사과 조직배양묘의 순화 및 발근 촉진 기술은 향후 과수 무병종묘 산업화 구축에 기술적 토대와 예시가 될 수 있으며, 사과 조직배양묘의 종묘 생산을 위한 순화 및 발근과정과 실증 실험까지의 과정은 사과 무병종묘의 공급을 위한 표준 기술공정 확립이 가능하다. 사과 조직배양묘의 안정적인 순화 및 발근을 위한 환경제어 조건의 확립은 환경제어를 통한 안정적인 사과묘 생산을 가능하게 하며 시설원예 산업의 새로운 아이템으로써 충북지역의 시설원예 산업화의 원동력이 될 수 있을 것으로 기대된다.
4. 제 4세부과제 : 사과무병종묘 바이러스 검정법 확립
주요 사과 재배지에서 가지, 잎, 열매 등을 채집하여 바이러스를 검정하고 분리주를 확보한다. 증식기주에 대하여 ELISA와 PCR 등 대표적인 바이러스 검정법들의 효용성을 조사한다. 이전의 연구에서 밝혀진 결과들을 토대로 바이러스별로 최적의 검출법을 선발하고, 각 검출 단계와 방법들을 프로토콜화하여 고효율 검정법을 확립함으로써 바이러스 무독묘 생산의 효율을 높이는데 기여한다.
기대효과
목본식물에서는 바이러스 분리 및 검출이 어려운 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서 사과나무에서의 바이러스 검출 감도를 향상시킨다면 목본식물 바이러스 감염진단의 정확성을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 주요 바이러스의 검정시간을 단축하고 정확도를 향상시킴으로써 무독묘 생산효율을 높이고 생산단가를 낮출 수 있다.
5. 제 1협동과제 : 사과무병종묘 최적 번식 및 유통 체계 모델화
일반적인 접사를 동원한 접목방식과 접목 가위 또는 기계를 이용한 접목방식과의 비교 실험을 통해 안정적인 활착률과 인력 문제의 해결 방안을 모색한다. 묘목을 수확하여 저온저장고에 보관한 후 3월 하순∼4월 상순에 농가에 공급하는 시스템이 필요하며 실험을 통하여 안정적인 묘목 수확 시기, 저장 조건, 저장 가능 기간을 구명한다. 사과무병종묘의 생산 및 시범공급을 통한 유통 과정 중 문제점을 파악하고 농가의견을 반영하여 문제점을 개선한다. 1, 2, 3,4차년도의 결과를 바탕으로 사과무병종묘의 생산, 저장 및 유통의 최적 조건을 도출하고 사과무병묘의 대량 생산 공정 및 유통 체계를 모델화한다.
기대효과
사과무병종묘의 접목, 생산, 수확, 저장, 유통의 전 단계에 대한 기술 개발 및 모델화를 통하여 시설재배 특화 사과 무병종묘 생산 체계를 확립할 수 있다. 사과무병종묘의 접목, 생산, 수확, 저장, 유통의 전 단계에 대한 기술 개발 및 모델화를 통하여 시설재배 특화 사과 무병종묘 생산 체계를 확립할 수 있다.
6. 제 2협동과제 : 사과 바이러스 무병묘의 생육 단계별 특성검정
국내에 유통되고 있는 사과 묘목의 대목(M.9 및 M.26)에 대한 원종 구입처, 보급종의 자가증식 여부, 연간 대목 생산량, 묘목 사업 시작년도 등 국내 주요 사과 묘목 또는 대목 생산업체의 현황을 조사한다. 국내 주요 사과 묘목 또는 대목 생산업체에서 구입한 대목에 대해 대목 종류별, 지역별, 바이러스 종류별 감염정도를 파악하여 국내 유통 사과 묘목 중 대목의 바이러스 감염 실태를 분석한다. 재배중인 사과 무병 묘목의 부위별(눈, 잎, 신초 등) 잠복 감염 바이러스의 발현 여부를 조사한다. 사과나무 성목에 착과를 시켜 각 부위별(과일, 눈, 잎, 결과지 등) 잠복 감염 바이러스 발현을 분석한다. 사과바이러스를 접종한 성목에 착과를 시켜 수관 생육량 및 과일의 생산성과 상품성을 비교하여 무병 묘목의 유통 정착화를 도모한다.
기대효과
사과무병종묘와 바이러스 접종 묘목과의 생육 차이로 수관 생체량 증가 및 과일 생산량과 상품성 증대 등 초고품질 재배 기술을 확립할 수 있다. 국내 유통되고 있는 사과 묘목에 대한 바이러스 감염 실태 파악과 현장 실증을 통한 무병 묘목의 유통 정착화로 사과 생산량과 상품성을 증대시켜 답보상태인 충북 사과산업의 새로운 전기가 마련될 수 있다

Abstract ▼

The study was performed to establish foundation of further research plan for protected horticultural industrialization of apple virus-free stocks. The results of searching the domestic and foreign technology and research related to the field of this study indicated that research and technical devel

The study was performed to establish foundation of further research plan for protected horticultural industrialization of apple virus-free stocks. The results of searching the domestic and foreign technology and research related to the field of this study indicated that research and technical development of this field, which internationally spurs technical development for seed industry, is remarkably promising and promoted by governmental institutions of Korea, USA and Japan. We have investigated major improvements of fruit nursery and the products werereflected in the further research plan. Primary apple candidates for tissue culture were secured and managed for the further research, and in vitro apple seedlings were produced for propagation of apple virus-free rootstocks. In addition, a plant factory was completed for rooting and acclimatization of apple virus-free rootstocks. Through detailed plan, we have organized 6 particular projects and have proposed application of packaged technology and field demon stration model. Finally, we built a cooperative system with North Chungcheong Province and were promised active and continuous support from North Chungcheong Province.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• S U M M A R Y ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1 장 서 론 ... 10
• 제 2 장 후속연구과제를 위한 동향조사 및 기반구축 ... 10
• 제 1 절 특허 및 기술수준 조사 ... 10
• 제 2 절 과수묘목산업 현장애로사항 조사 ... 30
• 제 3 절 조직배양 원종 후보군 개발 ... 32
• 제 4 절 식물공장 완공 ... 33
• 제 3 장 후속연구과제 상세기획 ... 35
• 제 1 절 연구배경 및 문제점 ... 35
• 제 2 절 연구목표 ... 39
• 제 3 절 연구추진전략 ... 43
• 제 4 절 연구내용 ... 58
• 제 5 절 기대효과 ... 77
• 제 6 절 지자체 협력방안 ... 79
• 끝페이지 ... 82