KR101755322B1 - 쿠쿠르비타신이 함유된 호박 신품종 및 이의 육종방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쿠쿠르비타신이 함유된 호박 신품종 및 이의 육종방법에 관한 것으로, 재배종 호박에 존재하지 않는 쿠쿠르비타신 생성 유전자를 호박 야생종인 쿠쿠르비타 룬델리아나, 쿠쿠르비타 소로리아, 쿠쿠르비타 마르네찌의 야생종으로부터 종간교잡을 통해 재배종 호박인 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포, 쿠쿠르비타 맥시마, 쿠쿠르비타 믹스타 등으로 성공적으로 도입하였으며, 여교잡 방법을 통해서 기존의 호박과 차이가 없는 쿠쿠르비타신을 함유한 호박을 발명하였다. 따라서 본 발명을 통하여 쿠쿠르비타신 함유 재배용 호박 품종의 생산을 가능케 했으며, 나아가 산업적으로 쿠쿠르비타신을 대량 생산 및 이용할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 쿠쿠르비타신이 함유된 내병충성 호박을 대목으로 사용할 수도 있을 것이며, 이러한 일련의 사항은 농가의 생산성과 농산물의 부가가치를 높이는데 일조할 수 있다.

Description

쿠쿠르비타신이 함유된 호박 신품종 및 이의 육종방법{Cucurbita variety with cucurbitacin and breeding method thereof}

본 발명은 쿠쿠르비타신이 함유된 호박 신품종 및 이의 육종방법에 관한 것이다.

호박은 박과에 속하는 작물로 전 세계적으로 27 여종이 존재하는 것으로 보고되고 있으나 우리가 주로 식용으로 하는 것은 쿠쿠르비타 모샤타(Cucurbita moshata)(애호박 종류), 쿠쿠르비타 페포(Cucurbita pepo)(쥬키니호박 종류), 쿠쿠르비타 맥시마(Cucurbita maxima)(단호박 종류), 쿠쿠르비타 믹스타(Cucurbita mixta) 등이 95% 이상 차지하고 있다.

쿠쿠르비타신(cucurbitacin)은 박과 식물의 스테로이드의 일종으로 강한 쓴맛을 내고 있는데, 현재까지 이용되고 있는 주요 식용 호박종인 모샤타, 페포, 맥시마, 믹스타 호박에는 쿠쿠르비타신이 함유되어 있지 않다.

하지만 쿠쿠르비타신이 식물체의 자기방어를 위한 물질로 작용한다고 알려져 있다. 그러나 지금까지 쿠쿠르비타신을 식용 호박 또는 대목에서 발현시켜 이를 내병성에 이용하려는 시도는 없었다.

한편 쿠쿠르비타신 자체에 대한 연구는 인간의 여러가지 질병을 치료하는데 도움을 주는 것으로 알려지면서 더욱 활성화되고 있다. 특히 항염 효과, 암세포의 생장억제, 항산화 기능, 간보호 기능, 살충 기능 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 약리 효과가 있는 자기방어 물질인 쿠쿠르비타신을 함유하는 재배종을 생산한다면 천연 기능성 및 내병충성 농산물로 그 가치는 클 것이다.

한국등록특허 제0475308호에는 'CGMMV-저항성 형질전환 박과 작물을 제조하는 방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1035151호에는 '식용 미니박 육종방법'이 개시되어 있으나, 본 발명의 '쿠쿠르비타신이 함유된 호박 신품종 및 이의 육종방법'에 대해서는 개시된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 재배종 호박에는 존재하지 않는 쿠쿠르비타신 유전자를 종간교잡 및 여교잡을 통해 쿠쿠르비타 룬델리아나, 쿠쿠르비타 소로리아, 쿠쿠르비타 마르티네찌로 이루어진 군에서 선택된 야생종 호박으로부터 재배종 호박인 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포, 쿠쿠르비타 맥시마, 쿠쿠르비타 믹스타 등으로 성공적으로 도입함으로써 재배종의 특성을 가지면서 쿠쿠르비타신이 다량 함유된 재배종 호박을 개발하여 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 쿠쿠르비타신(Cucurbitacin)을 함유하는 재배종 호박을 제공한다.

또한, 본 발명은 쿠쿠르비타신(Cucurbitacin)을 함유하는 재배종 호박의 종자 및 대목을 제공한다.

또한, 본 발명은 쿠쿠르비타신을 함유하는 쿠쿠르비타 룬델리아나(Cucurbita lundelliana), 쿠쿠르비타 소로리아(Cucurbita sororia) 및 쿠쿠르비타 마르티네찌(Cucurbita martinezii)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나와 쿠쿠르비타 모샤타 또는 쿠쿠르비타 믹스타와 종간교잡에 의해 종간잡종 F1을 수득하는 단계를 포함하는 쿠쿠르비타신이 함유된 재배종 호박의 육종 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 호박 신품종은 항염 효과, 암세포의 생장 억제, 항산화 기능, 간보호 기능, 살충 기능 등 약리 효과가 있는 쿠쿠르비타신이 함유된 재배용 기능성 호박 품종의 생산을 가능케 하며, 나아가 쿠쿠르비타신을 대량 생산할 수 있도록 하는 것이다. 또한 쿠쿠르비타신이 함유된 내병성 호박을 대목으로 사용할 수 있어 호박의 생산성 증대 및 농산물의 부가가치를 높이는데 일조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 이용한 호박의 과실 사진이다. a~d는 재배종인 쿠쿠르비타 모샤타(a), 쿠쿠르비타 페포(b), 쿠쿠르비타 맥시마(c), 쿠쿠르비타 믹스타(d)이며, e~g는 쿠쿠르비타신을 함유하는 야생종인 쿠쿠르비타 룬델리아나(e), 쿠쿠르비타 마르티네찌(f), 쿠쿠르비타 소로리아(g)를 나타낸다.
도 2는 종간교잡을 통한 쿠쿠르비타신 함유 호박의 육종 방법 모식도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 종간교잡으로 육성된 호박 과실을 나타낸다.
도 4는 본 발명에서 육성된 호박의 과실(애호박)(a) 및 뿌리(대목)(c)를 나타낸다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 쿠쿠르비타신(Cucurbitacin)을 함유하는 재배종 호박을 제공한다.

상기 재배종 호박은 쿠쿠르비타신을 함유하는 쿠쿠르비타 룬델리아나(Cucurbita lundelliana), 쿠쿠르비타 소로리아(Cucurbita sororia) 및 쿠쿠르비타 마르티네찌(Cucurbita martinezii)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나와 쿠쿠르비타 모샤타(Cucurbita moshata) 또는 쿠쿠르비타 믹스타(Cucurbita mixta)와 종간교잡에 의해 종간잡종 F1을 수득하여 상기 종간잡종 F1을 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포(Cucurbita pepo), 쿠쿠르비타 맥시마(Cucurbita maxima) 및 쿠쿠르비타 믹스타로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나와 종간교잡 또는 여교잡에 의해 선발된 쿠쿠르비타신을 함유하는 재배종 호박 식물체를 육성할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 육성된 호박 중 쿠쿠르비타신을 함유하며 원예적 특성이 재배종에 가까워 상업화 가능성이 높다고 판단되는 식물을 선발할 수 있었다.

상기 선발된 호박 식물체 중 'TD106.3D'는 쿠쿠르비타 모샤타의 호박 과실인 애호박과 유사한 형태 및 크기를 가지며 쿠쿠르비타신 함량을 다량 함유하였다. 이에 상기 호박 신품종은 한국생명공학연구원 미생물자원센터에 2015년 10월 05일자로 기탁하였다(기탁번호 KCTC12914BP).

또한, 본 발명은 쿠쿠르비타신(Cucurbitacin)을 함유하는 재배종 호박의 종자 및 대목을 제공한다.

또한, 본 발명은

(a) 쿠쿠르비타신을 함유하는 쿠쿠르비타 룬델리아나(Cucurbita lundelliana), 쿠쿠르비타 소로리아(Cucurbita sororia) 및 쿠쿠르비타 마르티네찌(Cucurbita martinezii)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나와 쿠쿠르비타 모샤타 또는 쿠쿠르비타 믹스타와 종간교잡에 의해 종간잡종 F1을 수득하는 단계; 및

(b) 상기 (a)에서 얻은 종간잡종 F1을 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포, 쿠쿠르비타 맥시마 및 쿠쿠르비타 믹스타로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나와 종간교잡 또는 여교잡에 의해 쿠쿠르비타신을 함유하는 재배종 호박 식물체를 선발하는 단계;를 포함하는 쿠쿠르비타신이 함유된 재배종 호박의 육종 방법을 제공한다.

상기 (a) 단계에서 쿠쿠르비타 룬델리아나, 쿠쿠르비타 마르티네찌, 쿠쿠르비타 소로리아로 이루어진 군으로부터 선택된 호박 야생종과 호박 재배종인 쿠쿠르비타 모샤타 또는 쿠쿠르비타 믹스타와의 종간교배를 통해 쿠쿠르비타신 유전자를 1차 이전시킬 수 있다.

상기 (b) 단계에서는 상기 (a) 단계에서 얻은 종간잡종을 이용하여 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포, 쿠쿠르비타 맥시마, 쿠쿠르비타 믹스타로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나와 교배하여 쿠쿠르비타신 유전자가 도입된 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포, 쿠쿠르비타 맥시마, 쿠쿠르비타 믹스타 계통을 수득하여 종간교잡에 의한 쿠쿠르비타신 생산이 가능한 새로운 기능성이 부여된 호박재배종을 육성할 수 있다.

상기 방법에서, 쿠쿠르비타신을 함유하는 재배종 호박 식물체를 선발하기 위하여 쿠쿠르비타신의 종류와 함량을 판단할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 유전자원의 수집 및 인공수분 방법

2010년부터 미국, 유럽 등 국외와 농촌진흥청, 경상대 등의 국내로부터 쿠쿠르비타 룬델리아나, 쿠쿠르비타 소로리아, 쿠쿠르비타 마르네찌, 쿠쿠르비타 믹스타 등을 도입하였으며(도 1), 이들을 이용하여 종간교배와 여교배를 실시하였다.

인공교배 방법은 호박의 암꽃과 수꽃이 개화되기 하루 전에 고깔을 씌워 매개충에 의한 오염을 방지하였으며, 고깔을 씌운 다음날 손으로 수꽃의 꽃가루를 암꽃의 주두에 묻힌 후 고깔을 씌워 오염을 막고 라벨을 달아 구분하였다. 교배가 끝난 후 약 60일경 과실을 수확하여 종자를 추출, 세척하여 건조시켰다. 이렇게 수확된 종자는 다시 파종에 들어가 위와 동일한 방법으로 조합을 달리 또는 자가수분하면서 세대를 계속 진행시켰다.

실시예 2. 1차 종간교잡 실시

수집된 야생종인 쿠쿠르비타 룬델리아나, 쿠쿠르비타 소로리아, 쿠쿠르비타 마르네찌와 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 믹스타를 2010년도부터 교배하여 종간교잡종을 만들기 시작했으며, 이 과정에 종과 계통에 따라 종자의 생산량에 차이가 많았으며 일부는 종자가 생성되지 않기도 했다. 그 후 일반 재배종인 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포, 쿠쿠르비타 맥시마, 쿠쿠르비타 믹스타와 교배를 한 후 다시 여교잡을 실시하여 쿠쿠르비타신이 있으면서 특성이 우수한 계통을 선발하였다.

실시예 3. 2차 여교잡 또는 종간교잡 실시

쿠쿠르비타 페포와 쿠쿠르비타 맥시마의 경우 상기 야생종과의 직접교배에서는 종자가 생성되지 않아 1차 종간교잡으로 쿠쿠르비타신의 유전자가 도입된 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 믹스타를 이용하여 그 유전자를 페포와 맥시마로 도입할 수 있었다. 따라서 2차 종간교잡을 통해 쿠쿠르비타신 유전자가 도입된 모샤타, 페포, 맥시마, 믹스타가 완성되었다. 그 후 쿠쿠르비타신을 생성하면서 특성이 우수한 계통을 F8~F10까지 선발이 진행되었으며 그 후 선발된 계통에 따라 재배종인 쿠쿠르비타 모샤타, 쿠쿠르비타 페포, 쿠쿠르비타 맥시마, 쿠쿠르비타 믹스타와 다시 종간교잡을 실시하여 쿠쿠르비타신이 있으면서 특성이 우수한, 이용 가능한 조합을 만들었다. 그 구체적인 모식도는 도 2에 나타냈다.

실시예 4. 종간교잡 후 각 조합별 쿠쿠르비타신 함유량 분석

작성된 조합에서 2015년 6월 3~5일된 어린 과실을 수확하여 냉동시킨 후 분석재료로 이용하였다. 구체적인 분석 방법은 Dinan 등의 방법을 변형해서 이용하였다. 상세하게는, 샘플 1g을 55℃의 20㎖ 메탄올에 2시간 동안 3회에 걸쳐 추출하였으며 쿠쿠르비타신은 액체-액체 추출(Liquid-Liquid Extraction, LLE) 방법으로 분리하였다. 상기 추출된 액을 30㎖의 노말헥산(n-hexane)으로 분리시킨 후 노말헥산 층을 제거하고 남은 용매 층을 30㎖의 부틸알콜/에틸아세테이트(1:2, v/v)를 첨가하여 혼합하였다. 그 후 부틸알콜/에틸아세테이트 혼합층을 농축하여 1㎖ 메탄올에 녹여 이용하였다. 메탄올에 녹인 용액을 0.2㎛ 실린지 필터로 거른 후 HPLC로 분석하였다. 쿠쿠르비타신 B, D, E의 표준시약은 Extrasynthese사(프랑스)에서 구입하여 이용하였다.

위와 같이 분석한 결과 TD72.4D, TD88, TD108.4D, TE57.5D 조합의 경우는 쿠쿠르비타신 B와 쿠쿠르비타신 D가 함께 존재했으며 TD72.4D의 경우 쿠쿠르비타신 B의 농도가 24.28mg/100g으로 높았다. TD106.3D와 TD108의 경우 쿠쿠르비타신 B, D, E가 모두 존재했으며 특히 쿠쿠르비타신 B의 농도가 TD106.3D의 경우 41.70mg/100g, TD108의 경우 19.55mg/100g으로 높게 나왔다(표 1). 공시된 조합의 경우 쿠쿠르비타신 E의 함량은 비교적 적게 존재했다. TE39의 경우 일반 풋호박으로 쿠쿠르비타신이 전혀 검출되지 않았으며 TE65.5D는 쿠쿠르비타 믹스타 조합으로 쿠쿠르비타신이 검출되지 않았다.

종간교잡 후 각 조합별 쿠쿠르비타신 함유량 분석 결과(단위: mg/100g)

시료명	쿠쿠르비타신 B	쿠쿠르비타신 D	쿠쿠르비타신 E	주된 유전조성
TD88	0.23	0.44	0.00	쿠쿠르비타 맥시마
TD106.3D	41.70	0.53	0.41	쿠쿠르비타 모샤타
TD108	19.55	0.47	0.07	쿠쿠르비타 믹스타
TD72.4D	24.28	0.42	0.00	쿠쿠르비타 모샤타
TD108.4D	3.33	0.57	0.00	쿠쿠르비타 믹스타
TE39	0.00	0.00	0.00	쿠쿠르비타 모샤타
TE57.5D	0.20	0.46	0.00	이종간(interspecific)
TE65.5D	0.00	0.00	0.00	쿠쿠르비타 믹스타

실시예 5. 생산된 종간교잡종에 대한 이용성 판단

작성된 조합에 대한 쿠쿠르비타신이 함유된 애호박 및 풋호박으로의 이용 가능성을 살펴보았으며, 대목용으로는 뿌리의 활력과 내병성 등을 확인하였다(도 4).

한국생명공학연구원 KCTC12914BP 20151005

Claims (7)

1. 쿠쿠르비타신(Cucurbitacin)을 함유하며, 기탁번호가 KCTC12914BP인 재배종 호박.
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3. 삭제
4. 제1항에 따른 재배종 호박의 종자.
5. 제1항에 따른 재배종 호박의 대목.
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