플러그 셀 크기에 따른 감자 초기 육성세대에서의 계통 선발 효과박영은

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플러그 셀 크기에 따른 감자 초기 육성세대에서의 계통 선발 효과

박영은*·조현묵·조지홍·서효원·이정윤·이정윤

Selection Efficiency of Clones by Plug Cell Size in Early Potato Breeding Program

Young-Eun Park*, Hyun-Mook Cho, Ji-Hong Cho, Hyo-Won Seo, and Jung-Yoon Yi

Abstract : The experiment was conducted to improve the selection efficiency in the first generation through the analysis of varia- tion patterns of major tuber characteristics when raising hybrid seedling using the different plug cell size. The correlations in related to yield characteristics between the first and second generations were not found. However, highly-significant correlations for spe- cific gravity was found in all different plug cell size. The most highly-significant correlation was showed in the tray with 32 holes.

Therefore, suitable plug tray size for raising of hybrid seedlings in the first generation of potato breeding program was the plug tray with 32 holes. And the selection effect on specific gravity was confirmed as useful index to increasing the frequency of clones with high specific gravity, more than 1.080, in the following generation. The optimum selection intensity for potato clones with high specific gravity was obtained when adapting moderate selection intensity was 1.070 of specific gravity in the first generation.

Key words : Solanum tuberosum L., potato breeding, specific gravity, plug culture, selection efficiency

緖 言

전통적인 감자육종은 목표로 하는 형질을 가진 양친을 선발 하고, 양친간 인공교잡을 통하여 진정종자를 획득한 후, 진정 종자를 파종하여 영양계로 만들고 이 후 수 년간의 계통선발 과정을 통하여 우수한 품종을 육성해 왔다. 감자는 유전적 조 성이 이형접합성으로서 교잡후대의 형질이 매우 다양하게 분 리되므로 목표형질을 가진 계통의 선발을 위해서는 많은 개체 의 평가가 필요하다.

농촌진흥청 고령지농업연구소에서는 매년 50,000~100,000개 체 정도의 진정종자를 파종하여 실생 1세대를 양성하고 있으 나, 상토조제, 종자의 파종과 이식 등에 막대한 노동력이 투입 되고 있는 실정이다. 실생 1세대에서 한 개체를 양성하기 위 해서는 약 900의 면적이 소요되어 타 작물에 비해 공간의 이 용효율이 낮아서 많은 수의 개체를 양성하려면 재배의 생력화 와 밀식을 하여야 선발효율을 높일 수 있다(Martin 1983). 또 한 재배시기와 관계없이 연중 실생개체를 양성하려면 자동 온

실설비와 더불어 효율적인 선발방법의 개발은 매우 중요하다.

최근에 공정육묘를 위해 많이 사용되는 플러그 트레이는 좁 은 공간에서 균일한 묘의 대량 생산이 가능하여 공간이용 효 율이 매우 높고, 재배시기를 조절할 수 있어 채소와 화훼류의 묘 생산에 널리 이용되고 있다(Yong et al. 2004, Lim et al.

2003, Yang et al. 2001, Woo et al. 2000). 감자에서도 플 러그 재배 기술은 플러그묘의 양액재배(Kang 2003), 기내소괴 경의 플러그 육묘 재배(Lee et al. 2000) 등을 통하여 씨감자 생산기술에 응용되고 있다. 감자 육종에서도 실생 1세대를 플 러그 트레이에 재배하여 숙기를 초기에 판별함으로써 육종효율 을 향상시킬 수 있는 기술이 보고된 바 있다(Kim et al. 2001).

본 실험은 온실에서 플러그 트레이에 실생 1세대를 양성하 여 이듬 해 포장에서 실생 2세대를 재배했을 때 세대간 주요 괴경형질의 상관관계를 조사하여 실생 1세대에서 효율적인 플 러그 규격과 선발 가능한 형질들을 구명하고자 실시하였다.

材料 및 方法

본 연구에서 사용한 재료는 대서(Atlantic)를 모본으로 조생 종인 ‘자서’, 중생종인 ‘신남작’, 그리고 만생종인 ‘대관 48호’

*Corresponding author (E-mail: papalove@rda.go.kr, Tel: +82-33- 330-1610, Fax: +82-) <2003. 00. 00 接受 >

를 각각 부본으로 하여 인공교배를 통해 얻어진 3조합의 후대 개체이다. 크기가 서로 다른 플러그 트레이를 이용한 계통 선 발 효과를 검정하기 위해 50공(4.5 cm×4.5 cm×4.8 cm, 70 cm³), 40공(5.3 cm×4.8 cm×4.8 cm, 80 cm³), 32공(6.0 cm×6.0 cm×

6.0 cm, 140 cm³)의 플러그 트레이에 크기별로 3트레이씩 모두 27트레이에 파종하였다. 교배는 2004년 대관령에 위치한 고령 지농업연구소 감자육종 온실에서 실시되었으며, 조합별 종자 는 같은 해 9월 8일 파종하였다. 상토는 TKS-1(Floragard, 캐 나다)을 사용하였고, 종자가 발아하여 상토 위로 출현한 후 약 20일경부터 1주일에 1회 영양액(하이포넥스 액비 1,000배액) 을 엽면시비 해주고 주기적인 관수를 통해 적습상태를 유지하 였다. 파종 후 45일, 80일, 115일의 3회에 걸쳐 플러그 트레 이당 20주씩 매회 동일한 개체들을 대상으로 초장과 주지(主 枝)의 굵기를 측정하였다. 파종 후 150일경에 플러그 셀(개체) 별로 수확하여 괴경수, 괴경중을 조사하였고, 다음 세대(실생 2세대)의 전개를 위해 각 개체에서 가장 큰 괴경 1개를 선발 하고 비중을 조사하였다. 비중은 괴경의 공기중 무게와 수중 무게를 측정하여 Rayman 식에 따라 환산하였다.

비중=공기중/(공기중−수중)

실생 1세대의 플러그 트레이 크기별 선발 효과를 다음 세대 (실생 2세대)에서 검증하기 위해 실생 1세대에서 수확된 시료 들을 이듬해인 2005년 5월 1일 고령지농업연구소 노지포장에 골간격 75 cm, 포기사이 30 cm로 파종하였다. 시험구 배치는 조합별, 플러그 크기별 완전임의 배치 3반복으로 반복당 24개 체씩 모두 648개체를 파종하였다. 시비 및 재배관리는 농촌진 흥청에서 발간한 감자 표준영농교본에 준하였고, 파종 후 120 일경에 개체별로 수확하여 괴경수와 수량, 비중을 각각 측정 하였다.

각 세대별 얻어진 성적의 통계분석은 SAS package(V.6.12) 를 이용하여 분산분석과 상관분석을 실시하여 세대간, 교배조 합별 및 처리별 계통 선발 효과를 비교·분석 하였다.

結果 및 考察

교잡 후대 종자를 파종한 후 실생 1세대에서 생육 경과에 따라 3회에 걸쳐서 조합별·처리별로 유묘의 생장을 조사하 였다. 플러그 트레이 크기별 초장은 파종 후 45일까지는 플러 그 크기 간에 생육량의 차이가 없었으나, 80일에는 32공에 비 해 40공과 50공 플러그 트레이에서 다소 컸다(Fig. 1). 그러나 생육기간이 더욱 경과된 파종 후 115일에는 50공에 비해 셀 의 크기가 더 큰 40공과 32공에서 초장이 더 컸다. 줄기의 굵기는 파종 후 80일까지는 플러그 크기별 뚜렷한 차이가 나 타나지 않았으나 115일에는 50공에 비해 40공과 32공에서 더 굵었으며, 40공과 32공간에는 유의차가 없었다(Fig. 2). 셀의

크기는 플러그 내의 상토, 공기, 수분함량 등과 연관되어 있으 며, 식물체의 생육을 결정하는데 중요한 역할을 한다(Jeong 1998). 생육 초기에 셀 크기가 작은 40공과 50공 트레이에서 초장이 더 컸던 원인은 개체간의 광에 대한 경합에 의한 것으 로 판단되었다. 생육기간이 진전되면서 셀 크기가 큰 트레이 에서 지상부의 생육이 많았던 것은 셀당 상토의 양이 상대적 으로 많아 근권의 제한을 비교적 덜 받았기 때문으로 생각되 었다(Yong 등 2004, Yang 등 2001).

실생종자를 파종 한 후 150일에 수확하여 플러그 크기별로 감자의 괴경형질을 조사하였다(Table 1). 포기당 괴경 수(TN), 수량(TY), 1괴경당 무게(TW), 그리고 선발된 괴경의 무게 (WST)는 플러그 셀 크기가 클수록 증가하였으나, 비중은 플 러그 규격 간에 유의한 차이는 없었다. 셀 크기가 클수록 괴 경의 양적형질이 증가된 것은 근권 제한을 덜 받는 큰 셀에서 생육 후기로 갈수록 지상부의 생육량이 많았던 것에 기인한 것으로 생각되었다. 반면 이러한 생육량의 차이가 비중에는 큰 영향을 미치지 못했다.

실생 1세대에서 각 플러그 규격별로 하나의 셀당 한 괴경씩 선발한 괴경은 이듬해 노지포장에 재식하여 실생 1세대의 플 러그 크기가 실생 2세대에서 괴경형질의 발현에 미치는 영향 을 분석하였다(Table 2). 포기당 괴경 수, 수량 및 비중은 50 공 트레이에서 선발된 집단에 비해 40공과 32공에서 선발된 집단에서 증가되었으나, 40공과 32공 선발 집단간에는 유의한 차이가 없었다. 50공 트레이에서 선발된 집단에서 양적형질이 Fig. 1. Variations of plant height of hybrid seedlings of potatoes

grown at 3 different plug cell size.

Fig. 2. Variations of stem thickness of hybrid seedlings of potatoes grown at 3 different plug cell size.

낮게 발현된 것은 32공과 40공에서 선발된 개체에 비해 상대 적으로 괴경의 크기가 작아 다음 세대에서 초기 생육 저하로 인해 괴경의 양적형질 발현이 저하되었기 때문인 것으로 판단 되었다(Brown 1988).

교잡 후대의 조합별·처리별로 괴경관련 형질들의 세대간 변이양상을 분석하여 실생 1세대에서의 효율적인 선발방법을 구명하고자 두 세대간 상관분석을 하였다. 포기당 괴경수, 수량

및 1괴경당 무게는 세대간 상관성이 없었으나(자료 미제시) 비 중형질은 유의한 상관을 보였다. 실생 1세대와 2세대간 비중 은 50공 플러그에서는 0.17*, 40공 플러그에서는 0.24**, 32 공 플러그에서는 0.36**으로 플러그 셀의 크기가 클수록 상관 의 정도가 높았다. 일반적으로 포장에서 실시되는 감자 육종 에 있어서 비중은 세대간 상관성이 높은 형질로서 육종 초기 세대에서 매우 유용한 선발지표로 보고된 바(Gopal 1997, Table 1. Influence of plug cell size on tuber characteristics in the first generation.

Cross No. of plug cells

Tuber characteristics^z

TN TY(g) TW(g) WST(g) SG

Atlantic/Jasuh 50 1.8 5.5 3.3 3.8 1.071

40 2.0 5.9 3.2 4.2 1.076

32 2.1 7.9 4.1 5.1 1.074

Atlantic/Shinnamjak 50 2.4 4.9 2.2 3.1 1.086

40 2.1 6.8 3.5 4.5 1.084

32 2.5 9.8 4.3 6.1 1.082

Atlantic/Daegwan48 50 2.0 5.1 2.8 3.6 1.081

40 2.0 5.6 3.1 3.9 1.084

32 2.2 8.3 4.4 5.8 1.076

Mean 50 2.1 b^y 5.2 c 2.8 c 3.5 c 1.079 a

40 2.0 b 6.1 b 3.2 b 4.2 b 1.079 a

32 2.3 a 8.7 a 4.3 a 5.7 a 1.078 a

zTN: tuber numbers per plant, TY: tuber yield per plant, TW: tuber weight (total tuber weight per tuber number), WST: weight of selected tuber per plant, SG: specific gravity.

yMean separation within columns by DMRT at 5% level.

Table 2. Effect of plug cell size used in the seedling cultivation of the first generation on tuber characteristics in the second generation.

Cross No. of

plug cells

Tuber characteristics^z

TN TY(g) TW(g) SG

Atlantic/Jasuh 50 5.2 265.7 58.0 1.069

40 5.2 286.0 53.8 1.075

32 6.0 359.0 63.8 1.071

Atlantic/Shinnamjak 50 7.0 470.6 72.1 1.071

40 9.7 728.7 75.0 1.070

32 8.3 599.1 81.7 1.074

Atlantic/Daegwan 48 50 7.7 562.5 71.7 1.060

40 7.6 592.6 78.1 1.065

32 8.5 711.3 80.2 1.068

Mean 50 6.6 b^y 432.9 b 67.3 a 1.066 b

40 7.5 a 535.8 a 68.8 a 1.070 a

32 7.6 a 556.5 a 75.2 a 1.071 a

zRefer Table 1.

yMean separation within columns by DMRT at 5% level.

Louwes & Wrolstad 1987, Park et al. 2002), 이러한 결과 는 플러그 트레이를 이용한 실생 1세대에서의 계통 선발 효과 에 있어서도 동일한 결과를 보였다. 특히 실생 1세대를 32공 플러그에서 양성하였을 경우 세대간 비중 형질의 상관 정도가 가장 높아 플러그 트레이를 이용하여 계통 선발을 하고자 할 경우에는 32공 플러그를 이용하는 것이 비중 선발의 효율성이 가장 높은 것으로 판단되었다. 실생 1세대의 플러그 재배시 실 생 2세대에서 비중이 1.080이상으로 높아 감자칩 제조에 적합 한 후대의 선발 효율을 높일 수 있는 적정 도태압을 결정하기 위하여 선발율을 분석한 결과, 실생 1세대에서는 비중이 1.080 이상의 강선발 보다는 1.070 수준에서 선발하는 것이 고비중 개체의 선발 효율이 가장 높았다(Table 3). 실생 1세대에서 1.090 이상으로 강선발을 할 경우, 실생 1세대에서 선발된 개 체 중 실생 2세대에서 다시 선발되는 비율이 46.7%로 높기는 했지만, 실생 1세대에서 도태되었던 개체가 다시 선발되는 비 율도 25.0%로 높았고 상대적으로 선발개체의 수도 적어 선발 효율성 면에서는 바람직하지 않은 것으로 판단되었다. 플러그 트레이의 제한된 공간에서 생육된 실생 1세대는 개체별로 식 물체의 생육 발달과 고유한 유전형질이 완전히 발현되지 못하 기 때문에 감자육종 초기 세대에서의 강선발은 오히려 유용한 형질을 가진 개체의 소실 가능성이 더 높게 나타나는 것으로 생각되었다.

비중이 높은 감자는 칩이나 프렌치프라이를 제조했을 때 가 공수율을 높여주고 튀김용 기름의 흡수량을 감소시켜 생산비 가 절감되므로 가공용 감자의 선발에 있어서 비중은 매우 중 요한 요소이다(Haynes & Haynes 1983). 또한 비중은 세대간 에 안정적으로 발현되므로 감자 육종의 초기세대에서 매우 유 용한 선발지표로 이용되고 있다. 본 연구에서와 같이 실생 1 세대를 플러그 트레이에서 재배하였을 경우에도 다음 세대와 상관성이 높은 것을 확인할 수 있었다. 40공 플러그 트레이 재배의 경우에도 세대간 비중의 상관성이 있는 것으로 확인되 었고, 32공에 비해 공간이용의 효율성은 다소 높은 것으로 생 각되었다. 그러나 32공에 비해 셀의 공간이 작아서 지제부에 서 발생한 복지가 인접한 셀로 뻗어나가 괴경이 형성됨으로서 개체간 구별에 다소 어려움이 있었고, 실생 2세대에서의 고비 중 개체의 선발 효율이 낮아서 실생 1세대의 양성에는 부적합

한 것으로 판단되었다. 32공 플러그 트레이를 이용하여 실생 1세대를 양성할 경우 1개체 당 소요면적은 기존 900에서 36 로 줄어들어서 약 25배 정도 공간이용의 효율을 높일 수 있 다. 따라서 재배의 생력화와 온실을 이용한 세대단축이 가능 하며, 고비중 개체의 선발 효율도 높아 실생 1세대 양성에 매 우 유용한 것으로 판단되었다.

摘 要

본 실험은 온실에서 플러그트레이를 이용한 실생개체의 양 성 시 플러그 셀의 크기에 따른 실생 초기세대에서의 주요 괴 경형질의 변이양상을 분석하여 실생 1세대에서 적정 셀 크기 와 선발가능 형질들을 구명하고자 하였다. 주요 괴경형질들의 세대간 상관성을 분석한 결과, 수량관련 형질들은 세대간 상 관성이 없었으나, 비중은 플러그 셀의 크기에 관계없이 유의 성을 보였고, 32공 플러그 트레이에서 상관의 정도가 가장 높 았다. 따라서 실생 1세대를 양성할 경우에는 32공 플러그 트 레이를 이용하고 비중을 선발지표로 하는 것이 효율적이며, 고 비중 개체의 선발효율을 높이기 위한 적정 선발강도는 강선발 보다는 1.070정도의 수준이 적합한 것으로 판단되었다.

引 用 文 獻

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Table 3. Percentage of selected clones with acceptable specific gravity of more than 1.080 in the first and the second generations.

Families 1.060≤ 1.070≤ 1.080≤ 1.090≤

Selected Not selected Selected Not selected Selected Not selected Selected Not selected

Atalntic/Jasuh 32.1 6.3 38.3 4.0 30.0 23.8 40.0 22.8

Atalntic/Shinnamjak 34.4 0.0 42.3 5.0 41.9 17.2 57.7 26.1 Atalntic/Daegwan 48 15.5 0.0 42.6 0.0 39.5 14.7 36.8 26.4

Mean 27.5 2.6 41.1 2.9 37.8 19.0 46.7 25.0

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