KR100470450B1 - 봄철 하우스재배용 부추 신품종 식물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 봄철 하우스재배용 부추 신품종 식물에 관한 것으로서, 무수정생식을 하는 부추를 교잡육종에 의해 육성하여 휴면성과 저온신장성이 중간으로 봄철 하우스재배용으로 적합한 특성을 가짐으로서 부추 재배 농가가 만족할 수 있는 부추 신품종 식물을 보급할 수 있게된다.

Description

봄철 하우스재배용 부추 신품종 식물{NEW CHINESE CHIVE VARIETY}

본 발명은 부추 신품종에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 주 재배품종인 "그린벨트"에 비해 초장이 짧고 엽폭이 얇으며, 휴면성과 저온신장성이 중간으로 봄철 하우스재배용으로 적합한 특성을 가짐으로서 부추 재배 농가가 만족할 수 있는 부추 신품종 식물을 보급하기 위한 것이다.

최근 문화수준이 향상되고 소득이 증가함에 따라 국민의 채소 소비량은 증가하고 있으며, 이에따라 부추의 재배면적도 증가하고 있는 추세이다.

이러한 요구에 부응하여, 기존의 재배품종인 "그린벨트"보다 우수하고 다양한 형태적 특성을 가진 부추의 품종육성이 요구될 뿐만 아니라 새로운 부추 신품종을 재배함으로써 농가의 소득증대 및 도입에 의존하던 부추 종자를 국내산으로 대체할 수 있기 때문에 그 이용이 증가할 것으로 예상된다.

이러한 부추는 마늘, 파, 양파 등과 동일한 속(Allium속)에 속하는 식물로서 중국이 원산지이며, 중국, 일본, 우리나라, 베트남 등 동안아시아에서 주로 이용되는 채소작물 중 하나이다. 부추의 염색체 수는 32개로서 4개의 염색체가 동일한 구조를 하고 있는 동직사배성 식물이며, 또한 종자와 영양제를 이용한 번식이가능한 특성을 가지고 있다. 부추의 재배는 주로 4월 부터 10월까지 노지에서 재배되고 식용으로 이용되어 왔으나, 최근에는 11월에 비닐하우스를 이용하여 이듬해 3월까지 재배하여 생산하는 동계 시설재배가 이루어지고 있는 실정이다.

부추는 일회 파종으로 5년정도 재배가 가능한 영년생 작물로서 여름에 노지 재배 및 겨울철에 시설재배를 이용하여 재배가 가능한 채소작물로서 널리 재배되고 있는 채소작물이다. 특히 부추의 종자형성과정이 일반적인 식물과는 다른 무수정생식(Apomixis)에 의해 종자를 형성하므로, 그동안 교배에 의해 육성된 부추 품종은 없으며, 교배에 의한 신품종 육성은 불가능한 것으로 생각되고 있었다.

따라서, 현재 원예품종으로는 부추의 이러한 특이한 생식양상에 의해 국내의 일부 농가에서 재배되고 있는 부추를 수집하여 품종을 등록한 바 있고, 일본에서 수입하여 재배하고 있는 품종 역시 수집종들을 품종으로 등록한 것들이다.

한편, 부추의 대량 재배가 가능한 것은 종자를 이용한 재배가 가능하기 때문인데, 그러나 종자를 이용한 부추 재배는 종자량이 많이 소비되어 재배하는 농민의 종자 값에 대한 부담이 가중되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기위한 것으로서, 부추의 특이한 종자형성과정으로 인해 교배에 의해 새로운 품종을 만들어내는 것은 매우 어려운 것으로 생각되어 왔으나, 본 발명은 오히려 부추에서 발생하는 무수정생식을 이용하여 육종체계를 정립하고 이 육종방법을 이용하여 새로운 부추 신품종을 육성하고자 하는데 목적이 있다.

상기 목적은, 기존의 부추를 선택하여 형태적 특성들을 조사하고 특히 무수정생식에 의해 종자를 형성하므로 무수정생식 발생율을 현미경을 통해 검정하여 모본과 부본을 선택하여 교배하고 교배에 의해 형성된 종자를 발아시켜 묘를 만들며, 이 묘를 분자생물학적 방법을 이용하여 교배 결과를 판단하고, 교배된 묘를 육성하여 다시 현미경을 통해 무수정생식 발생율 및 형태적 특성을 평가하여 우수한 부푸 신품종을 육성함으로서 이룰 수 있게된다.

일반적으로, 식물은 종자를 형성하는 과정이 자성배우자의 난세포와 웅성배우자의 화분이 중복수정을 통하여 정상적인 종자를 형성하나, 부추는 제1 감수분열과정에서 복상포자생식(Diplospory)이 발생하여 자성배우자의 염색체 수가 감소하지 않고 두번의 유사분열을 거쳐 배낭이 형성한 후에도 웅성배우자의 수정없이 모본 식물과 동일한 유전자형을 가진 배를 형성하며, 최종적으로 극핵과 영양핵이 한번 수정하는 위수정 배발생(Pseudogamy)이 발생하여 정상적인 종자를 형성하는 무수정생식 식물이다.

본 발명은 농촌진흥청 산하 영남농업시험장(경상남도 밀양시 소재)에서 보유하고 있는 부추 유전자원 YCA 15를 모본, 부추 유전자원 YCA 6을 부본으로 하여 교배하여 결실한 종자를 채파하여 생육된, 무수정생식에 의해 번식되는 새로운 부추 신품종인 것이다.

하기 [표 1]은 본 발명에서 모본과 부본으로 이용되는 YCA 15와 YCA 6의 특성을 나타낸 것이다.

교 배 친	YCA 15	YCA 6
초장(cm)	37.4	36.3
엽폭(mm)	5.0	5.5
분얼수(개)	19.0	11.3
엽색	녹색	녹색
개화시(월.일)	8. 16	8. 11
수술색	노랑	노랑
소화색	흰색	흰색
화경장(cm)	46.7	49.1
소화경 길이(cm)	1.58	2.58
초형	잎이 조금 처짐	잎이 조금 처짐
휴면	깊음	깊음
무수정생식율(%)	94.3	88.0
출처	국내 안동수집종	국내 밀양수집종

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

1. 무수정생식 육종체계 확립

부추는 무수정생식에 의해 종자를 형성하는 것으로 보고되어 있으며, 그동안 교배에 의한 신품종 육성은 이루어진 바 없다. 본 발명에서는 부추의 신품종을 육성하기 위하여 부추에서 발생하는 무수정생식을 이용한 육종체계를 확립하였다.

부추의 육종체계는 다음과 같다.

부추와 같이 무수정생식이 발생하는 식물은 새로운 품종을 육성하기 위해서는 먼저 종자가 형성되는 과정을 정확히 파악해야 한다. 부추는 상기에서 설명한 바와 같이 정상적인 종자를 형성하기 위해서는 세 단계를 거치게 되는데 첫번째 단계는, 자성배우자의 감수분열 중기에 염색체 수가 감소되지 않는 과정과, 두번째로는 감소되지 않은 난세포로 부터 수정없이 배가 발생하며, 세번째는 두개의 극핵과 하나의 영양핵이 한번의 수정으로 배유세포를 형성하여 이미 형성된 배에 영양분을 정상적으로 공급함으로서 최종적으로 정상적인 종자를 형성하게 되는 것이다. 이러한 번식방법을 무수정생식이라 하는데 부추에서 발생하는 무수정생식 발생율은 재래종 부추를 포함한 도입 부추들 모두 80%이상인 것으로 보고된 바 있다.[부추 품종간 교잡에 의한 단위생식율의 변이(한국육종학회지 32권4호, P309~314), Diplosporous-sac formation and the degree of displospory in Allium tuberosum(Sexual Plant Reproduction 5권, P72~78) 등]

무수정생식이 80% 이상 발생하는 YCA 15와 YCA 6을 모본과 부본으로 하여 YCA 15의 개화기인 8월에 개화 당일 화분을 제거하고 다른 화분이 수정되지 않게 밀봉한 후 제웅 후 2일이나 3일이 경과한 후 YCA 6의 화분을 인공적으로 수정하였다. 10월말에 채취한 종자를 페트리디쉬에 넣어 생장상에서 발아시킨 후 그해 12월에 온실에 1개 묘씩 이식하였다. 이식된 묘의 분얼이 4개정도 이루어지는 이듬해 4월에 1개의 묘에서 자란 식물체마다 DNA를 추출하였으며 교배에 이용된 YCA 15와 YCA 6 식물체의 DNA를 추출하였으며 추출된 DNA를 PCR을 이용한 분자생물학적 방법을 사용하여 교배 유무를 판정하였다.

DNA 추출은 CTAB방법을 이용하였다. 식물체 1g을 마쇄한 후 60℃의 2% CTAB Buffer 6ml와 2-mercaptoethanol 60㎕를 넣은 후 60℃ 수욕조에서 30분간 반응한 후 상온에서 10분간 냉각한 뒤 Chloroform : Isoamylalcohol(24:1) 혼합용액 8ml를 넣었다. 3,000rpm에서 30분간 원심분리한 후 상등액을 취하여 -20℃ Isoamylalcohol 1 volume을 넣고 가볍게 혼합한 후 -20℃에서 2시간 보관한 후 다시 3,000rpm에서 5분간 원심분리한 뒤 상등액을 버리고 70%에탄올로 세척하여 건조시킨 후 TE buffer 500㎕에 녹여 RNase 5㎕/ml 를 첨가하여 37℃에서 2시간 반응하여 RNA를 제거 하였다. RNase 활성을 없애기 위해 80℃에서 2분간 가열한 후 Phenol : Chloroform : Isoamylalcohol (25 :24 :1) 혼합용액을 1volume 넣어 10,000rpm에서 15분간 원심분리한 후 상등액을 버리고 70% 에탄올로 세척한 후 건조하여 500㎕의 TE buffer에 녹여 다음 실험에 이용하였다.

PCR을 이용한 분자생물학적 방법은 다음과 같이 수행하였다. PCR buffer 2.2㎕, dNTP 0.2mM, Taq polymerase 0.5 unit, primer 500mM, DNA 40ng을 첨가한 후 총 11㎕가 되도록 초순수를 더하여 92℃에서 30초, 40℃에서 60초 그리고 72℃에서 70초 반응하는 과정을 40회 하였으며 이후 72℃에서 5분간 추가로 반응하였다. 반응이 끝난 후 5㎕를 최하여 1% Agarose gel에 전기영동하여 증폭된 DNA 밴드의 크기를 확인하였다.

교배유무의 판정은 DNA 밴드의 특성에 의거하였다. OPQ19 RAPD primer에 의해 증폭되는 모본 YCA 15의 밴드와 부본 YCA 6의 전기영동상의 밴드 특성이 다른점을 이용하여 모본과 부본의 밴드 특성을 모두 가진 개체를 교배가 된 F1개체로 판정하였다.

교배가 된 것으로 확인된 묘는 4월말에 포장으로 이식되어 1년간 포장상태에서 자란 후 다시 그 이듬해에 교배된 부추의 화기가 출현되면 현미경을 이용하여 무수정생식 발생율을 평가하였고 80% 이상 발생한 계통 중 형태적 특성을 고려하여 YA 12-7로 명명된 본 발명의 개체를 선발하였다.

현미경을 이용한 무수정생식 발생율 평가는 다음과 같이 하였다. 개화된지 5시간 이내의 화기를 제웅한 후 유산지로 밀봉하여 제충후 1일부터 8일까지 매일 50개의 배주를 관찰하여 배가 발생된 비율을 무수정생식 발생율로 계산하였으며, 배주의 관찰은 Clearing 방법을 이용하였다. 샘플을 90%와 99%에탄올에서 각각 3분간 탈수 시킨후 BB-4 1/2 용액에 하룻밤 동안 담구어둔 다음 배주가 손상되지 않도록꺼내어 DIC 현미경에서 150배율로 관찰하였다.

2. 부추 신품종의 고정

상기 1의 육종방법을 이용하여 선발된 YA 12-7은 그 다음 새대에도 무수정생식에 의해 번식되기 때문에 혼종의 우려가 없고, 품종의 고정성이 보장되는 것이어서 별도의 유전형 고정과정이 필요하지 않다.

3. YA 12-7의 특성 조사결과

가. 본 발명의 부추 신품종(YA 12-7)의 생태적 특성은 아래와 같다.

(1) 휴면성 : 중간 (경상북도 포항시에 소재하는 비닐하우스에서 실험한 결과 11월9일 예취후 초장이 5cm이상 재생하는데 까지 약 1개월이 소요되었음. 휴면이 얕은 품종은 재생에 10일 이하가 소요되며 휴면이 깊은 품종은 재생에 약 2개월 정도 소요됨)

(2) 저온신장성 : 중간 (경상북도 포항싱 소재하는 비닐하우스에서 실험한 결과 11월9일 예취후 1개월 동안 초장이 4.2cm 신장하여 저온신장성이 중간정도였음. 휴면이 얕은 품종은 11월9일 예취후 1개월간 14~19cm 신장하며 휴면이 깊은 품종은 1cm 내외로 신장함)

(3) 초형 : 직립형

(4) 번식방법 : 무수정생식에 의한 종자 번식과 분주에 의한 무성번식.

부추는 분얼이 발생된 개체를 뿌리채 수확하여 각각의 분얼을 따로 심는 분주에 의한 무성번식이 가능하다.

(5) 재배작형 : 봄철 하우스재배용 (경상북도 포항지방의 경우 동계 시설재배와 노지재배 사이의 단경기에 봄철 하우스재배를 행하고 있음)

상기 특성에서 나타난 바와같이 교배에 의해 육성된 품종으로 휴면성이 중간이고 저온신장성이 중간정도 이므로 YA 12-7의 휴면이 끝난 봄철 하우스 재배용으로 적당하며, 무수정생식에 의해 종자가 형성되므로 종자 상태로 파종하여도 모본 식물과 동일한 유전자형을 가진 식물체를 얻을 수 있다.

나. 본 발명의 부추 신품종(YA 12-7)의 형태적 특성은 아래와 같다.

(1) 초장 : 약 28.0 ±5cm

(2) 엽폭 : 약 4.9 ±1.0mm

(3) 분얼수 : 11.1 ±2.0개

(4) 엽색 : 밝은 녹색(10GY)

(5) 화경장 : 51.9 ±10cm

(6) 꽃대당 소화수 : 36 ±10개

(7) 수술색 : 노랑(10Y)

(8) 소화색 : 흰색

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명의 YA 12-7은 무수정생식과 분주에 의해 번식이 가능하며 초장이 그린벨트에 비해 짧고 엽폭이 얇으며, 엽색이 밝은 녹색을 가진다. 또한, 그린벨트에 비해 소화수가 작지만 분얼수가 많은 특성을 가지고 있다.

상기와 같은 본 발명의 부추 신품종과 기존 품종인 그린벨트의 특성을 비교하기 위해 동일한 재배조건에서 형태적특성을 실험하였으며, 그 결과는 하기 [표2]에 나타낸 바와같다.

계 통 명	YA 12-7	그린벨트
초장(cm)	28.0	31.8
엽폭(mm)	4.9	6.9
분얼수(개)	11.1	4.4
엽색	담녹색	녹색
초형	직립형	잎이 조금 쳐짐
개화시	8월5일	8월20일
꽃대당 소화수	36	76
수술색	노랑	노랑
소화색	흰색	흰색
소화경길이(cm)	1.7	2.4
화경장(cm)	51.9	56.0
무수정생식율(%)	96.0	90.6

상기 실험치에서는 각 식물체에서 채종된 종자를 사용하여 2월에 육묘상에 파종하여 4월말까지 키운 후 포장에 1주 1본으로 이식하여 10월에 형태적 특성중 초장, 잎폭, 분얼수, 잎색, 초형을 조사하였고 개화시, 꽃대당 소화수, 수술색, 소화색, 소화경길이, 화경장 및 무수정생식율은 2년차 묘에서 발생한 화기를 대상으로 조사한 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명의 부추 신품종(VA12-7)은 무수정생식이 82% 발생하기 때문에 후대에도 모본과 동일한 유전자형을 가지며 실용적인 면에서 생육차이가 없는 균일성을 보이는 식물체를 종자로부터 얻을 수 있으며, 또한 본 부추 신품종은 잡종강세가 고정된다는 점과 종자 혼종의 문제점이 없다는 장점이 있다.

특히, 본 발명의 부추 신품종은 휴면성과 저온신장성이 중간으로 초겨울 휴면기간의 생육은 늦으나 휴면이 끝난 이른봄의 생육은 빠르기 때문에 봄철 하우스재배용으로 적합하며, 초장은 짧으나 분얼수가 많아 엽수량이 많은 장점을 갖게된다.

Claims (1)

1. YCA 15를 모본으로 하고 YCA 6을 부본으로 하여 무수정생식을 이용하여 교배육종에 의해 육성한 품종으로 하기 특성을 가지며 무성번식되는 봄철 하우스재배용 부추 신품종 식물.

   Ⅰ. 생태적 특성

   1) 휴면성 : 중간

   2) 저온신장성 : 중간

   Ⅱ. 형태적 특성

   1) 초장 : 28.0 ±5cm

   2) 엽폭 : 4.9 ±1.0mm

   3) 분얼수 : 11.1 ±2.0개

   4) 엽색 : 밝은 녹색(10GY)

   5) 화경장 : 51.9 ±10cm

   6) 꽃대당 소화수 : 36 ±10개

   7) 수술색 : 노랑(10Y)

   8) 소화색 : 흰색