선인장 - 품종-수출선인장 육종기술과 실제

선인장 - 품종-수출선인장 육종기술과 실제

	1. 비모란 실생종자 발아율 향상기술
	비모란 종자를 포장에 파종했을 경우 발아율이 급격히 떨어지는 것은 아니지만 비모란 신품종 육성을 위해 비모란 종자를 하우스내 파종상에서 파종하여 유색계통을 선발·관리·접목하기는 쉽지 않다. 관행적인 방법으로 유관속이 경화되지 않은 삼각주 삽수를 이용하여 눈접하는 방법이 사용되고 있으나 보다 많은 유색개체를 효율적으로 관리·접목하여 우량계통으로 만들기에는 어려움이 있다.
		가. 발아율 향상을 위한 적정 배지
		비모란 종자를 노지와 기내에서 파종하였을 때 파종 후 5일경부터 발아가 시작되며 모든 처리구에서 파종 후 10일에서 30일 사이에 발아가 집중적으로 이루어진다. 관행법에 따라 노지에 파종한 경우는 파종 후 30일 경에 68.5%의 발아율을 보이며 발아가 완료되며 그 이상의 발아는 보이지 않는다.    그러나 기내에 파종한 종자들은 30일 이후에도 계속 발아가 이루어지는데, 특히, Hyponex(B)배지와 1/2MS배지 그리고 1/4MS배지에서는 파종후 50일 까지도 발아가 계속된다(그림 1).     최종 발아율은 Hyponex(B)배지에서 97%로 가장 높게 나타나 관행(모래) 68.5% 보다 28.5%나 높은 발아율을 보인다. 다음으로 1/2MS배지와 1/4MS 배지에서도 발아율이 95%로 높게 나타난다.
			그림 1. 기내파종시 발아율의 경시적 변화
	2. 생육단계에 따른 구색변화와 우량계통 선발관계
		가. 녹색계통의 조기 도태로 후대 계통관리의 효율성 증진
		비모란 교잡육종시 구색 변화와 우랑계통 선발율의 관계를 구명하기 위해 H(♀)×S(♂), B(♀)×M(♂) 교배조합의 파종 30일 후 비모란 구색을 조사한 결과 녹색(G), 황색(M), 적색(R)과 혼합색(M) 등으로 분류되었다. 두 조합을 평균하면 녹색이 68%정도였고, 황색 13.3%, 적색은 10.6%, 혼합색이 8.1%를 차지하였다.     H(♀)×S(♂)조합에서는 파종 30일째는 녹색이던 것이 파종 90일째는 녹색, 황색, 혼합색, 황색+적색 등 4색으로 53:15:44:8 분리되었다. 또 같은 조합에서 파종 30일경에 적색이던 것이 파종 90일에는 황색, 혼합색, 황색+적색, 녹색 등 4색으로 23:16:8:7의 비율로 분리되었다.     조합간 차이는 있으나 교배조합에 의해 얻은 종자를 파종하였을때 자구색은 자구의 생육과 함께 서서히 변해가거나 분리되어 간다.     우량계통 선발비율과 파종 30일째의 구색과의 관계는 교배조합에 따라 차이가 있지만 H(♀)×S(♂) 교배조합의 경우 황색에서는 총 83계통중 4개가 선발되어 4.82%, 적색은 3.13%, 녹색에서는 1.48% 선발되었고 B(♀)×M(♂)조합에서는 적색 9.1%, 혼합색에서 8.1% 선발되었다. 두 조합 파종 후 30일째의 혼합색 57계통중에서 3개가 우량계통으로 선발되었고, 다음으로 황색, 적색의 순으로 선발되었다. 녹색에서는 480계통중 9개가 선발되어 선발계통수는 많았으나 선발비율은 낮았다. 비모란의 교잡육종에 있어 유묘시(파종 후 30일경)의 구색과 최종 우량계통 선발비율과의 관계는 녹색계통은 발현율은 높으나 우량계통 선발비율이 낮으므로 조기에 도태함으로써 후대계통을 효율적으로 관리하고, 동시에 교잡육종을 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.
	3. 단백질 및 동위효소를 이용한 선인장 품종분류
		가. 단백질 분석
		단백질의 전기영동적 band 양상(그림 1)에 따라 품종 및 계통간에 차이를 보이는 6개의 band를 선발(phosphryase b, albumin, ovalbumin, carbonic, anhydrase, trypsin, α-latallbumin)하였으며 이 band들은 분자량이 94.0kDa부터 14.4kDa 범위에 분포되어 있었는데 각각의 품종간 band의 유무에 따라 1과 0으로 나타내고 표 1과 같이 matrix 를 작성하였다. 표 1에서 보는 바와 같이 43.0kDa의 ovalbumin 단백질은 선인장 10품종에 모두 존재하였다. 이 표는 품종 고유의 band로 품종 분류의 지표로 유용하게 사용될 수 있다.     단백질의 전기영동에 의한 공시된 품종의 계통 분류 결과는 표 2에서 보는 바와 같이 5개의형으로 구분되었으며 1형은 적봉, 호두, 핑크모란으로 albumin band를 나타내었고 2형은 블랙루비, 백소정, 금황환으로 ovalbumin, carbonic band를 나타냈으며 3형은 월령환, 만월로 ovalbumin band만을 갖고 있었다. 이외에 황금사는 ovalbumin, α-latallbumin band를 갖고 있었으며 산취는 phosphryaseb, albumin, ovalbumin, carbonic band를 갖고 있으며 4형과 5형으로 구분하였다.
		표 1. 선인장 단백질 분석에 의한 Bionomial matrix Band order 분자량 (kDa) 품 종 적봉 호두 핑크 모란 블랙 루비 백소정 금황환 월령환 황금사 만월 산취 1 2 3 4 5 6 94.0 67.0 43.0 30.0 20.1 14.4 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1
		주) Band 유(1), Band 무(0).
		표 2. 단백질 밴드패턴 분석에 의한 선인장 분류 (12% SDS PAGE) 형태 품 종 1 2 3 4 5 적봉, 호두, 핑크모란 블랙루비, 백소정, 금황환 월령환, 만월 황금사 산 취
		선인장의 단백질 분석으로 유이계수와 유연관계를 분석해본 결과 공시품종들은 3그룹으로 나눌 수 있었으며 그림 2에서 보는바와 같이Ⅰ그룹은 산취, 적봉, 호두, 핑크모란이고Ⅱ그룹은 블랙루비, 백소정, 금황환이며 Ⅲ 그룹은 월령환, 황금사, 만월로 구분되었다.
			그림 2. 단백질 분석에 의한 선인장 10품종의 cluster분석
		나. 동위효소 분석
		품종간 차이가 비슷한 8품종에 대해서 Esterase 동위효소 분석을 하였더니 품종간 구분이 더 확실해졌다.     단백질 분석 결과 1형으로 구분되었던 적봉, 호두, 핑크모란이 각각 다른 esterase band pattern을 보여 더욱 세밀하게 품종 분류가 가능하였으며 이와 마찬가지로 2형으로 분류된 블랙루비, 백소정, 금황환 및 3형으로 분류된 월령환, 만월도 각각 구분되었다. Esterase band 의 유무에 따라 1과 0으로 나타내고 표 3과 같이 matrix를 작성하였다.
		표 3. 선인장 esterase 동위효소 분석에 의한 Bionomial matrix 동위효소 Band order 품 종 적봉 핑크모란 블랙루비 백소정 금황환 만월 월령환 호두 Esterase 1 2 3 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0
		다. 선인장 분류 및 육종연구의 효율성을 증진
		두 가지 방법에 의한 선인장 품종 특성을 분석한 결과 단백질과 동위효소를 이용하여 품종 구분을 할 경우 단백질이나 동위효소의 단용 방법보다는 두 가지 방법을 결합하여 이용하는 것이 더 바람직하다.     선인장은 일부 종만이 자가수정을 하고 나머지 대부분 선인장은 자가불화합성의 성질을 가지고 있기 때문에 종자번식을 하는 대부분 선인장에 있어서는 유전적 형질을 생화학적인 방법으로 분석하여 그 결과를 토대로 선인장 교배모본을 선정하는 것이 효율적이다.     기존의 선인장 신품종 육성방법에서 단백질 분석 및 동위효소 분석 결과를 유전분석(cluster test)으로 분석하여 종간 유연관계를 파악하여 유연관계가 가까운 것과 먼 것의 교잡을 통해 새로운 선인장을 육성하면 효과적일 것이라 생각된다.
	4. 비모란 급속 대량증식 기술
	비모란의 증식은 보통 모구에서 자구를 따 삼각주에 접목하여 행해지고 있다. 그러나 이 방법은 증식속도가 느릴 뿐만 아니라 영양번식이 6회 이상 행해질 경우, 활력이 많이 떨어진다. 따라서 자구에서 액아를 따서 기내에서 배양하는 체계를 구축하면 급속 대량증식이 가능해질 뿐만 아니라 활력의 퇴화를 막을 수 있다.     고양선인장시험장 온실에서 재배중인 비모란(Gymnocalycium mihanovichii var friedrichii)을 공시하여 사용하는 자구의 크기가 기내 치상 후 오염과 치사에 미치는 영향을 보기 위하여 자구크기를 1cm이하, 1~1.5cm 그리고 1.5~2cm 세 가지 자구로부터 액아를 분리하여 기내에서 증식중인 삼각주에 접목하였다.
		가. 액아배양시 자구크기에 따른 오염율 및 자구발생율
		기외에 있는 자구로부터 액아를 절취하여 기내에 치상하고자 할 때, 적정자구크기를 구명하기 위하여 몇 가지 크기의 자구를 이용하여 액아를 절취하여 치상한후 오염율 및 고사율은 자구가 클수록 오염율이 높아지고 자구가 작을수록 오염율이 낮아진다.     10㎜이하의 자구를 이용하였을때, 오염율은 8%로 낮게 나타나고, 10~15㎜ 크기의 자구를 사용하였을 때는 22%, 15~20㎜크기의 자구를 이용하였을때는 30%로 급격히 오염율이 증가한다. 그러나 자구가 작을수록 고사율은 증가하여 10㎜이하의 자구를 이용하였을때의 고사율은 30%로 높게 나타나며, 자구가 클수록 고사율은 낮아져 15~20㎜ 크기의 자구를 이용하였을 때의 고사율은 6%로 낮게 나타난다. 오염에 의해 죽거나 고사되어 죽지 않은 액아로부터는 순조롭게 자구가 발생되어 생장한다.     이와 같이 오염율과 고사율의 상반된 결과로 인하여, 자구발생율은 모든 처리구에서 거의 비슷하게 나타나 60~64%의 범위 안에 있으며 따라서 액아를 취하기 위해 사용하는 자구의 크기는 10~20㎜범위 안에서는 어떤 크기를 사용하더라도 크게 문제될 것이 없는 것으로 생각되었으나, 오염율을 최대한 줄이고 작업의 효율을 높이기는 위해서는 10~15㎜ 크기의 자구가 가장 좋을 것으로 사료된다.     기내 삼각주에 액아를 치상한 후 대체로 60일이 지난 후에 자구가 발생하기 시작한다. 일단 자구가 발생하면 생장이 시작되는데, 자구의 크기가 7㎜가 될때까지는 거의 일직선상으로 생장이 이루어진다(그림 3).
			그림 3. 액아에서 발생한 자구크기의 경시적 변화
		자구 크기가 3㎜가 되기까지는 83.6일, 5㎜가 되기까지는 93.9일, 7㎜가 되기까지는 105.6일이 걸린다. 그러나 그 이후로는 생장속도가 급격히 둔화 되어 9㎜가 되기까지는 133.3일, 12㎜가 되기까지는 163.2일이 걸려 기내에서의 자구생장은 직경이 7㎜가 되기까지는 일정한 속도로 생육하나 그 이상이 되면 생장속도가 크게 둔화된다(그림 3).
		나. 기외 접목시 자구크기에 따른 접목활착율
		기외에서 발생시킨 자구의 기외 접목시 자구의 크기를 달리 했을 때 자구가 작을수록 접목활착율이 떨어지고 자구가 클수록 접목활착율이 높아진다. 1㎜의 자구를 접목했을 때 접목활착율이 5%로 가장 낮았고, 3㎜일때는 40%, 5㎜일때는 57.5%로 낮은 편이였다. 그러나 7㎜일때는 82.5%로 접목활착율이 높아지고, 9㎜일때는 87.5%, 12㎜일때는 95%로 가장 높게 나타난다.
		다. 기외 접목시 자구 크기가 비모란 생육에 미치는 영향
		기내에서 자란 자구를 기외에 접목할 때 적정 자구크기를 구명하기 위하여 자구의 크기별로 기외접목 하였을 때 자구에 미치는 영향은 다음과 같다.     1㎜자구만이 생육이 부진하게 나타날 뿐 다른 처리 구에서는 거의 같은 속도로 생장된다. 또한 각 처리의 생장속도는 접목 후 60일까지는 생장속도가 늦었으나, 60일 이후에는 훨씬 빨라진다.     접목 후 90일에서의 자구 직경은 3㎜자구는 8.8㎜, 5㎜자구는 11.1㎜, 7㎜자구는 14.3㎜, 9㎜자구는 16.7㎜, 12㎜자구는 20.1㎜가 된다.     이러한 결과들을 기초로 하여 일년간 생산 가능한 자구수를 계산해 보면 7㎜의 자구를 이용할 경우 관행법보다 약 30배의 증식효과가 있다. 앞으로 액아증식에 따른 변이발생 정도 및 virus-free에 대한 연구가 계속되어야 할 과제이다.
	참 고 문 헌
	경기도농업기술원. 1999. 경기농업연구(Vol 9). ________________. 2000. 선인장과 다육식물재배.