KR101033274B1 - 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아식물 및 그 육종방법 - Google Patents

고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아식물 및 그 육종방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아 식물 및 그 육종방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국내에 자생하면서 일반적으로 타가수정하는 야생상태의 스테비아의 꽃을 자가수정하여 결실한 종자를 파종하여 육종된, 고감미 성분의 일종인 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)를 다량 함유하는 자가수정 개체인 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아 식물 및 그 육종방법에 관한 것이다.
스테비아, 타가수정, 자가수정, 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A), 감미성분, 육종

Description

고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아 식물 및 그 육종방법{New plant variety of Stevia rebaudiana Bertoni containing high rebaudioside-A and breeding method thereof}
본 발명은 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아 식물 및 그 육종방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국내에 자생하면서 일반적으로 타가수정하는 야생상태의 스테비아의 꽃을 자가수정하여 결실한 종자를 파종하여 육종된, 고감미 성분의 일종인 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)를 다량 함유하는 자가수정 개체인 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아 식물 및 그 육종방법에 관한 것이다.
스테비아는 국화과에 속하는 단일성 다년생 초본이다. 분류의 경위에 대해서는 파라과이의 자연과학자 Moises Satiago Bertoni가 1887년에 파라과이 동부 지방을 답사했을 때, 인데이오의 이양기로부터 감미 식물 스테비아에 주목해, 활용했던 것이 최초로 되어 있다. 실제로 M.S. Bertoni가 스테비아를 손에 넣은 것은 1888년 이며, 파라과이 북부로부터 보내져 온 마떼차에 감미부를 사용하기 위한 재료였다. 그는 이 식물을 Eupatorium(후지바카마)에 속하는 신종이라고 판단해, 다음 1889년에 Eupatorium rebaudiana Bertoni라고 명명했다. 그 후, 1904년에 Bertoni는 처음으로 재료를 받아 분류한 결과, Eupatorium 속은 아니고 Stevia 속이라고 정정했다.
Stevia 속은 약 154 종류가 있다고 보고되고 있으며, 대부분은 강한 쓴맛이 있고, 강한 감미를 가지는 것은 Stevia rebaudiana Bertoni 뿐이다. 감미와 쓴맛은 근소한 차이의 세계라고 말할 수 있다. 또 그 번식 특성은 타가수정에 의한 종자 번식을 하고 있으며 그 종류는 약 700 종류 이상 있다. 식물의 특징은 염색체수가 2n=22이며, 비교적 병충해에 강하고 또 가뭄에도 강하지만 수해에서는 뿌리가 썩을 수 있는 일이 일어나 고사한다. 키는 1m 근처가 되어 2년 주에서는 새싹이 몇 개 나고, 2∼3년 주의 수확량이 많다. 4년 주 이상에서는 수확량이 감소하므로 포기를 나누어 이식을 실시한다. 현재의 주된 재배지는 중국과 원산지인 파라과이뿐이지만, 약 90%는 중국에서 재배되고 있다. 특히 최근에 원엽 가격은 기아 급수적으로 상승하고 있지만 품종 개량은 거의 이루어지지 않고 있다.
스테비아의 감미 성분으로는 스테비오사이드(Stevioside, ST), 레바우디오사이드-에이(Rebaudioside-A, RA), 레바우디오사이드-씨(Rebaudioside-C, RC), 둘코사이드-A(DA) 등이 있다. 일반적인 재배종의 대부분은 스테비오사이드가 차지하며, 레바우디오사이드-에이 는 스테비오사이드의 약 10분의 4 정도를 차지한다. 나머지 성분은 그보다 적은 편이다. 스테비오사이드는 설탕의 약 200배, 레바우디오사이드 -에이는 약 250배의 감미도를 가지는 천연 감미료이다. 스테비아는 뒷맛이 약간 쓴 후미를 가지고 있지만, 레바우디오사이드-에이는 쓴맛이 거의 없어 감미 성분으로 우수하다. 스테비아 감미료는 우수한 용해성 및 안정성, 또한 착생성이 우수하고 감미도가 높아서 경제성이 있으며 근래의 식품경향과 맞물려 천연감미료라는 우수한 점과 저칼로리로서 각광받고 있다. 최근에는 설탕보다 감미도가 높은 감미료 중에서 가장 시장성이 크고 잠재성이 큰 감미료는 단연 스테비아 감미료이다.
천연물특성상 작황에 따라서 가격변동이 심하여 원엽은 톤당 300∼1,300달러 정도로 변동이 크고 중국에서의 종자개량에 대한 인식부족으로 단위면적당 생산량은 지속적으로 낮아져 예전에 건엽 100 kg 당 약 10 kg정도 나오던 조원료량이 지금은 약 5.2 kg이 나올 정도로 수율은 낮아지고 있다. 수율이 낮아지는 것은 중국 사정이라고 판단할 수 있으나 이러한 단위면적당 수확량 감소는 자연스럽게 원료가격을 상승시키고 이러한 원료가격인 인상은 한국기업의 수출 경쟁력 및 타 합성감미료와의 경쟁력 약화, 감미료를 사용하는 식품회사의 제조원가 상승 등으로 이어져 파급될 문제가 연속적이라 할 수 있다.
본 발명의 목적은 자가불화합성인 스테비아 재배종과 구별되는 국내 자생하는 야생종으로부터 자가수정 개체를 선발함과 동시에 감미성분인 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)가 다량 함유된 신품종 스테비아 식물 및 그 육종방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 야생형 스테비아 꽃을 자가수정하여 결실한 종자를 파종하여 육종된 자가수정 개체이며, 분주법을 통해 무성적으로 생식하는, 감미 성분 중 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량이 50% 이상인 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물을 제공한다.
본 발명은 또한
야생상태의 타가수정 스테비아 개체에서 자가수정 개체를 선발하는 단계;
상기 자가수정 개체의 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량이 50% 이상인 개체를 선별하는 단계; 및
상기 단계에서 얻은 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 개체로부터 결실한 종자를 파종하여 육종하는 단계를 포함하는 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물의 육종방법을 제공한다.
본 발명은 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)가 다량 함유된 스테비아 자가수정개체를 이용하여 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물을 육종함으로써 다양한 품종 육성이 기대되고, 스테비아 종자산업에 기득권을 가질 수 있으며, 우량 품종의 확보를 통해 국제 경쟁력을 가질 수 있고, 농가에 고소득을 보장할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 야생형 스테비아 꽃을 자가수정하여 결실한 종자를 파종하여 육종된 자가수정 개체이며, 분주법을 통해 무성적으로 생식하는, 감미 성분 중 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량이 50% 이상인 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물에 관한 것이다.
본 발명의 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물은 하기의 특성을 갖는다:
초장: 120cm
잎의 발생 특성: 잎의 발생 후 꽃이 핀다
재배 시 개화시기: 8월 초순∼중순경
엽서: 하위에서 상위로
식물체당 달리는 꽃의 수: 300개 이상
꽃의 색: 흰색
꽃잎의 수: 6
꽃잎의 길이: 7∼9 mm
꽃잎의 폭: 4∼5 mm
개체별 분지 수: 24
채종된 종자 무게: 51.3mg
본 발명의 신품종 스테비아 식물은 영양생장기와 생식생장기인 6월부터 11월까지의 잎 채취를 통해, 스테비오사이드(stevioside, ST)는 개화기에 최대를 이루며, 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)는 개화직전 가장 높은 함량을 나타낸다.
본 발명의 신품종 스테비아 식물은 야생형 스테비아와 비교하여 잎의 감미 성분 중 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)가 차지하는 절대함량이 50% 이상으로 스테비오사이드 대비 함량이 높은 신품종 식물임을 특징으로 한다.
일반적으로, 야생형 또는 재배종 스테비아는 타가수정을 통해 번식하나, 본 발명의 신품종 스테비아 식물은 자가수정을 통해 종자 번식하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 신품종 스테비아 식물은 당업계에 알려진 영양번식, 조직배양 등에 의해 무성적으로 반복 생식시킬 수 있으며, 바람직하게는 분주법이 좋다. 상기 분주법으로 무성번식을 하기 위해서는 싹이 나오기 전인 늦은 봄에 지하부를 분주(포기나누기)를 하거나 꽃이 피기 전(5월 말∼6월 말경)에 분주하는 것이 좋 다.
본 발명은 또한
야생상태의 타가수정 스테비아 개체에서 자가수정 개체를 선발하는 단계;
상기 자가수정 개체의 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량이 50% 이상인 개체를 선별하는 단계; 및
상기 단계에서 얻은 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 개체로부터 결실한 종자를 파종하여 육종하는 단계를 포함하는 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물의 육종방법에 관한 것이다.
본 발명의 신품종 스테비아 식물의 육종방법을 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제1단계는 국내에서 자생하는 야생형 스테비아 타가수정 개체로부터 자가수정 개체를 선발하는 단계이다.
상기 자가수정 개체는 2년에 걸쳐 실시하며, 1차년도에는 8월 초∼중순경 개화가 일어나는 야생형 스테비아를 개화기 직전 각 개체별 화분으로 이식해 외부와의 자연 교잡 방지를 위해 설치된 망실로 옮긴다. 또한, 꽃대가 형성되는 시기에 유산지를 이용해 만든 봉지를 씌워준다. 10월 말경 지상부가 고사할 때를 맞춰 봉지를 채취하고 각 봉지별 육안 검사를 통해 종자가 맺힌 자가수정 개체를 선별하여 채종한다.
상기 자가수정의 판단은 각 식물체의 유산지 봉지에서 나온 임성종자와 불임 종자의 비율이 평균 99% 이상인 것을 자가수정 개체로 인정한다.
다음으로, 상기에서 얻은 자가수정 개체의 종자를 다음해 3월에 파종하고, 상기의 선발과정을 반복한다.
제2단계는 상기로부터 얻은 자가수정 개체의 잎의 감미 성분 중 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량이 50% 이상, 보다 바람직하게는 55.2%인 개체를 신품종 스테비아 식물로 선정하는 단계이다.
레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 함량은 영양생식기와 생식생장기인 6월부터 11월까지의 스테비아 자가수정 개체의 잎을 채취하고, 감미성분인 스테비오사이드와 레바우디오사이드-에이의 함량을 측정하여 분석한다.
레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 분석방법은 특별히 제한하지는 않으나, 바람직하게는 HPLC를 통해 분석하는 것이 좋다. 본 발명은 상기 HPLC로 부터 분석된 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 수치를 감미성분 중의 절대함량으로 환산하여 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량으로 정의한다.
상기 레바우디오사이드-에이는 개화직전 최대 함량을 나타내며, 자가수정 개체 중에서 레바우디오사이드-에이의 절대함량이 50% 이상, 보다 바람직하게는 55.2%인 개체를 선별하고, 이를 "신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물, 대산 1호"로 명명하였다.
제3단계는 고 함량의 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아 식물로부터 결실한 종자를 파종하여 육종하는 단계이다.
본 발명의 신품종 스테비아 식물의 종자는 10℃ 정도에서 약 30일간 저온처리하여 포장에 파종하여 발아시키거나, 싹이 나오기 전인 늦은 봄에 지하부를 분주하거나 꽃이 피기 전(5월 말∼6월 말경)에 분주하여도 번식이 가능하다.
또한, 본 발명의 신품종 스테비아 식물은 노지에서 재배할 경우 개화시기에 햇볕이 잘 들고 겨울철 휴면기에는 그늘이 지고 서늘한 조건인 낙엽수의 하부에 식재하는 것이 바람직하다. 화분에 심을 경우, 겨울철에 10일 이상 저온처리를 거친 구를 화분에 심어 실온에서 약 60일 정도 재배하면 싹이 나오고 곧 개화가 가능하므로 원하는 시기에 개화를 조절할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 신품종 스테비아 식물의 육종
국내에 자생하는 야생형 스테비아의 자가수정 개체는 다음과 같이 선발하였다. 2006년, 2007년 2년 동안 8월 초∼중순경 개화가 일어나는 스테비아의 생육 특성상 생육기 후반으로 갈수록 레바우디오사이드-에이(RA)의 함량이 점차 증가하는 경향을 보인다. 개화기 직전 각 개체별 화분으로 이식해 외부와의 자연 교잡 방지를 위해 설치된 망실로 옮겼다. 또한, 꽃대가 형성되는 시기에 유산지를 이용해 만 든 봉지를 씌워주었다. 몇 일 단위로 확인해 유산지 봉지가 개방됐는지를 확인해 실험의 정확성을 기했다. 10월 말경 지상부가 고사할 때를 맞춰 봉지를 채취하고 각 봉지별 육안 검사를 통해 자가수정 개체를 선별하여 채종하였다.
구체적으로, 1년차에는, 100 식물체를 대상으로 개화 직전(2006.08.15) 각 개체별로 3개의 유산지 봉지를 씌워준 다음 개화가 끝나고 채종시기인 10월경 유산지 봉지를 채취하여 채취된 유산지 봉지를 개방하여 수정된 종자수를 조사하였다. 이때 종자가 맺히지 않은 것은 일반적으로 타가수정 작물이다. 따라서 자가수정 판단은 각 식물체에 3개의 유산지 봉지에서 나온 임성종자와 불임종자의 비율이 평균 99% 이상인 것을 자가수정개체로 인정하였다. 따라서, 스테비아의 자가수정 식물체는 100개 중에서 19개가 선발되었다.
도 1에는 개화하기 전 유산지 봉지를 덮어씌운 스테비아 모습(좌)과 유산지에서 수정되어 채종된 종자의 양상(우)을 나타내었다.
상기 1년차에 채종된 자가수정 개체 종자는 이듬해인 2007년 3월에 파종하고 실험방법은 1년차 실험과 동일하게 실시하였다. 자가수정 선발에 이용된 식물체는 1년에 선발된 19개체를 포함하여 100 식물체를 연구에 이용되었다. 본 실험에서는 자가수정 개체를 13개체 선발하였다. 이 13개의 개체는 1차년도에 선발된 19개체 중에서 선발된 것이다.
선발된 개체의 작물학적 특성으로 초장, 개체별 분지수, 채종된 종자무게를 조사하였다.
다음으로, 상기 자가수정 개체의 감미성분 스테비오사이드 및 레바우디오사 이드-에이의 함량을 분석하기 위해 HPLC 분석을 실시하였다.
이를 위해, 영양생장기와 생식생장기인 6월부터 11월까지의 잎을 채취하여 분석하였다. 우선, 재배지에서 스테비아 잎을 채취하여 55℃ 건조기에서 24시간 동안 건조하여 정밀저울로 50mg 측정하고, 50mL 메스실린더에 건엽 50mg과 증류수 25mL을 넣어, 호일로 마개를 씌운 후 70℃ 항온수조에서 30분 간 처리하여 실온에서 서서히 식힌 후 50mL-메스실린더에 넣고 50mL이 되도록 아세토나이트릴(99%, J.T.Baker)로 맞추었다. 0.45㎛ 수용액필터 (Watman)를 이용하여 여과하였다. HPLC(Waters, Co. USA) 장치를 이용해 20㎕ 시료를 주입하고 분석조건은 플로우(flow)가 1.0 m/min, 파장이 210 nm이도록 하였다. 도2 에서와 같이 스테비오사이드(ST)는 약 10.125분에 레바우디오사이드-에이(RA)는 15.991분에 검량하였다.
분석결과, 스테비오사이드는 개화기 전에 최대를 이루었고, 레바우디오사이드-에이는 개화직전 가장 높은 함량을 나타내었다.
또한, 표 3에서 스테비오사이드와 레바우디오사이드-에이의 절대함량의 총 합은 80%로, 나머지 20%는 감미 성분 분석 시 검출된 잔사성분들의 절대함량으로 이루어져 있다.
본 발명자들은 레바우디오사이드-에이의 절대함량이 55.2%로 고 함량 함유하는 개체를 "신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물, 대산 1호"로 명명하였다.
도 3에는 신품종 스테비아 식물, 대산1호의 스테비오사이드와 레바우디오사이드-에이의 HPLC 분석결과를 나타내었다.
Figure 112008044205917-pat00001
Figure 112008044205917-pat00002
Figure 112008044205917-pat00003
도 1은 본 발명의 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물의 수정양식을 규명하기 위하여 타 재배종의 꽃가루가 날아오지 못하도록 개화하기 전에 유산지 봉지를 덮어씌운 모습(좌)과 유산지에서 수정되어 채종된 종자의 양상(우)을 나타낸 것이다.
도 2는 스테비오사이드와 레바우디오사이드-에이의 표준물질을 이용한 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물의 스테비오사이드(ST)와 레바우디오사이드-에이(RA)의 HPLC 분석결과를 나타낸 것이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 야생상태의 타가수정 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 개체에서 자가수정 개체를 선발하는 단계;
    상기 자가수정 개체의 감미 성분 중 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량이 55.2%인 개체를 선별하는 단계; 및
    상기 단계에서 얻은 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 개체로부터 결실한 종자를 파종하여 발아시키거나, 지하부를 분주하여 번식시키는 단계를 포함하되,
    상기 레바우디오사이드-에이(rebaudioside-A)의 절대함량은 HPLC로부터 분석된 레바우디오사이드-에이의 수치를 감미성분 중의 절대함량으로 환산한 값인 것을 특징으로 하는
    기존 스테비아에 비해 고 함량의 레바우디오사이드-에이를 갖는 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물의 육종방법.
  4. 제3항에 있어서, 자가수정 개체의 선발단계는
    야생형 스테비아를 개화기 직전 꽃대가 형성되는 시기에 유산지를 이용해 만 든 봉지를 씌워주는 단계; 및
    스테비아의 지상부가 고사하는 시기에 봉지를 채취하여 종자가 맺힌 개체를 선별하는 단계를 포함하되,
    상기 자가수정은 각 식물체의 유산지 봉지에서 나온 임성종자와 불임종자의 비율이 평균 99% 이상인 것을 자가수정 개체로 인정하는 것을 특징으로 하는 신품종 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni) 식물의 육종방법.
  5. 삭제
KR1020080058236A 2008-06-20 2008-06-20 고 함량 레바우디오사이드-에이를 함유한 신품종 스테비아식물 및 그 육종방법 KR101033274B1 (ko)

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