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J. Mushrooms 2018 December, 16(4): 299-303 http://dx.doi.org/10.14480/JM.2018.16.4. 299 Print ISSN 1738-0294, Online ISSN 2288-8853
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Revised December 21, 2018 Accepted December 31, 2018
팽이 신품종 ‘백이’ 육성
임지훈 · 장갑열 · 오연이 · 오민지 · 이슬기 · Jegadeesh Raman · 공원식*
국립원예특작과학원 버섯과
Breeding of a new cultivar of Flammulina velutipes: ‘Baeke’
Ji-Hoon Im, Kab-Yeul Jang, Youn-Lee Oh, MinJi Oh, Seul-ki Lee, Jegadeesh Raman, and Won-Sik Kong*
Mushroom Research Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, RDA Chungbuk Eumseong 27709, Korea
ABSTRACT:
Flammulina velutipes, which is a white rot fungus, is a commercially important edible mushroom and is produced in large quantities with the help of an automated and mechanized cultivation system in Korea. F. velutipes has the lowest distribution rate among domestic cultivars, estimated at about 20 percent. As most white cultivars of F. velutipes produced and exported to Korea were introduced from Japan, farmers pay large amounts of royalties. Therefore, we have developed a new, purely domestic cultivar, “Baeke,” to substitute for Japanese cultivars, which has improved storage characteristics for export. Baeke was bred by mating two monokaryotic strains isolated from ASI 4216-18 (Hansol) and ASI 4217-26 (Baekjung). Baeke showed faster mycelial growth and higher mycelial density upon incubation for seven days at 25°C on PDA media than the control variety. The mycelial growth of Baeke was even maintained at 30°C unlike the control. The lengths of pilei and stipes in Baeke harvested in the optimal stage were 11.2±0.5 mm and 125±5.4 mm, respectively, and they were 11±0.5 mm and 141.9±5.7 mm, respectively, in the control harvested in the optimal stage. The yields of Baeke (257.4±13.5 g) and control (270.7±17.8 g) per 1,100ml in bottle cultivation showed no significant difference. Overall, our results showed that Baeke was at par with foreign varieties of Flammulina velutipes in terms of quality and yield and had a uniformly shaped fruitbody, which added to its commercial value.
KEYWORDS:
Baeke, Breeding, Flammulina velutipes, Winter mushroom
서 론
팽이(Flammulina velutipes)는 분류학적으로 담자균문 (Basidiomycota), 담자균강(Agaricomycetes), 주름버섯목 (Agaricales), 뽕나무버섯과(Physalacriaceae), 팽이버섯속 (Flammulina)에 속하는 백색 목재부후균으로 한국을 비롯 한 서계의 온대에서 한 대에 걸친 지역에 널리 분포한다.
한국에서는 늦가을부터 겨울에 활엽수인 팽나무, 느티나
무 등 죽은 나무의 그루터기에 다발로 발생하며 기계화·
자동화로 인한 대량재배 시스템의 구축으로 연중 생산되 어 생산량이 38,920톤으로(2016 특용작물생산실적) 느타 리, 큰느타리 다음으로 많으며 전체 버섯 수출량의 39%
를 차지할 정도로 수출효자품목이다.
팽이는 세포용해 단백질인 프라뮤톡신과 같은 다양한 단백질(Tomita et al, 1998)과 에르고디오네인과 같은 항 산화 물질(Bao et al, 2008)을 함유하고 있어 면역력을 높 이는데 효과가 있다. 또한 식이섬유가 풍부하고 지질대사 에도 영향을 미쳐 다이어트 식품으로 각광받고 있다(Yeh et al, 2014)
팽이 재배는 800년경 최초 재배를 시작하여(Chang, 1993), 1928년 Morimoto가 톱밥을 이용하여 인공재배를 시도하였으며(Chang, 1978), 1990년 초 병재배 기계와 자 동화 설비가 도입되었고, 접종원으로 액체종균의 개발로 계절에 상관없이 연중 생산이 가능한 대량재배시스템을 갖추게 되었다.
팽이 육종은 일본에서 백색 품종이 육성된 이후 전세계 에 보급되어 현재까지도 팽이버섯 시장은 백색팽이로 이 루어져 있다. 국내에서 재배되고 있는 수출되는 품종은
대부분 일본에서 도입한 품종으로 농가에서는 로열티를 지불하고 있는 실정이다. 이에 국내에서는 일본품종을 대 체할 수 있는 갓이 작고 대가 긴 형태의 백색팽이를 육성 하기 위해 꾸준히 품종개발을 하였으며, 현재까지 백색 팽이 ‘백로’(Kong et al, 2008), ‘백아’(Kong et al, 2013),
‘백중’(Kim et al, 2015), ‘백승’(Jang et al, 2017) 등이 보고되어 있다. 그러나 여전히 일본품종을 대체할 만큼 수량성과 품질이 따라가지 못하여 국내 품종의 보급이 부 진한 상황이다. 또한 기후변화에 따라 평균기온이 지속적 으로 상승하면서 저온환경에서 자라는 팽이의 재배적 특 성상 농가에서는 상승하는 냉방비에 부담을 느낄 수밖에 없다. 따라서 본 연구에서는 외국품종을 대체할 만큼 수 량성이 좋고 품질이 뛰어나며, 고온에서도 적응성이 높은 품종을 개발하고자 하였다. 이에 국내 품종 중 수량과 품 질이 좋은 ‘한솔’과 고온성 품종인 ‘백중’을 단포자 교잡 을 통해 ‘백이’라는 품종을 육성하게 되었다.
재료 및 방법
균주 및 배양
팽이 품종 ‘백이’ 육성 실험에 사용된 균주는 농촌진흥 청에서 보유하고 있는 국내 고유 백색품종인 2균주 ASI 4216(Hansol, 한솔)과 ASI 4217(Baekjung, 백중)이며 대 조구로는 국내 농가에서 많이 재배되고 있는 일본품종인
‘오키노메구미’를 사용하였다. ASI 4216은 국내 갈색계통 과 국내 백색 품종간의 교잡으로 육성된 품종으로 수량성 이 뛰어나고, ASI 4217은 고온생육조건에서 비교적 적응 성이 강한 특성이 있다. 균주 배양, 단포자 분리, 발아 등 에 사용된 배지는 감자한천배지(PDA, Potato Dextrose Agar)로 그 구성 성분은 증류수 1000 mL이다. 두 균주는 감자한천배지에 접종하여 25oC 항온기에서 배양하였다.
단포자 분리 및 교배
두 모균주의 포자채취를 위해 자실체의 갓을 메스로 잘라내고 대의 가장 상단부위 1 cm 길이로 잘라 멸균된 페트리디쉬에 24시간 정도 두었다. 멸균수를 이용하여 수집된 담자포자를 다양한 농도로 희석하고, 이 희석액 을 100 µL씩 감자한천배지에 삼각유리봉을 이용하여 도 말하여 빛이 차단된 25oC 항온기에서 7일간 배양하였다.
독립적으로 발아한 포자를 멸균된 이쑤시개로 떼어내어 새로운 감자한천배지에 옮긴 뒤 다시 25oC 항온기에서 7~10일 간 배양하였다. 배양된 균사체의 꺽쇠연결체 (clamp connection) 유무를 NIKON E800 현미경으로 관 찰하여 꺾쇠연결체가 없는 단핵균주만을 선발하여 교잡에 사용하였다.
교잡 및 교잡계통 자실체 특성 검정
감자한천배지에 ASI 4216의 단핵균주와 ASI 4217의
단핵균주를 1-2 cm 간격으로 대치배양하여 2균주가 접합 된 부위를 계대배양하여 자란 균주를 NIKON E800 현미 경으로 꺾쇠연결체 형성 유무를 관찰하여 꺽쇠연결체가 형성된 것을 교잡계통으로 선발하여 특성 검정에 사용하 였다. 교잡계통의 자실체 특성 검정을 위한 배지는 콘코 브 35, 미강 35, 밀기울 10, 비트펄프 13, 폐화석 3(%, v/v) 수준으로 혼합하고 배지수분을 65%로 조정한 뒤 1100 mL PEP병에 입병한 후 121oC에서 90분간 고압멸균하였 다. 멸균이 완료된 배지는 냉각실에서 24시간 정도 냉각 후 클린벤치 내에서 감자한천배지에 자란 교잡계통의 균 사체를 약 1×2 cm 정도로 잘라 접종하였다. 배양온도 21oC, 습도 65%의 조건에서 30±5일간 배양 후 균긁기를 실시하였고 생육실로 이동하여 실내온도 14oC, 상대습도 94~96% 에서 발이를 유도하였다. 발이 후에는 실내온도 를 조금씩 낮춰주어 4oC 범위 내에서 균일한 발이를 위해 생육을 억제시켰으며, 상대습도는 85~90% 수준을 유지시 켰다. 병목으로 1cm정도 자실체가 발생이 되면 건지를 씌 우고, 온도 7oC, 상대습도 75~80% 환경에서 자실체를 생 육시켜 7일 후 수확하여 병 당 무게를 측정하고 자실체 형태적 특성은 신품종 심사를 위한 작물별 특성조사요령 에 의거 조사하였다(국립종자원, 2000).
유전적 다형성 분석
교잡계통의 유전적 다형성 분석을 위해 국립원예특작과 학원 버섯과에서 보존중인 ‘백이’, ‘오키노메구미’, ‘백승’, 우량계통 3점을 페트리디쉬 내 감자한천배지에 셀로판필 름을 깔고 5x5 mm 균사절편을 가운데에 접종하여 10~15 일 정도 배양하였다. 셀로판필름 위에 형성된 균사체를 cell scraper로 긁어 1.5 mL tube에 넣고 -70oC에서 48시 간 동결건조 시킨 후 균사체를 곱게 갈아 주었다. 균사체 를 적당량 1.5 mL tube에 옮기고 Magextractor-Plant Genome kit(Toyobo)를 이용하여 DNA를 추출하였다.
DNA 다형성 분석을 위해 사용된 RAPD primer는 UPF primer kit(JK Biotech.Ltd.)를 사용하였으며, Genet Bio의 Prime Taq Premix(2X)에 genomic DNA(30 ng/µl) 1 µl, primer (20pmole/µl) 1 µl, 멸균수 8 µl를 첨가하였다.
PCR증폭은 GeneAmp PCR Systems9700(Applied Biosciences) 을 이용하여 94oC에서 4분간 DNA를 변성시킨 후 94oC에 서 1분 간 DNA의 결합을 끊어 단일 가닥으로 분리시킨 후, 55oC에서 1분 간 DNA에 primer가 결합하며, 72oC에서 2분 간 DNA를 합성시키는 과정을 총 35 cycles 실시하였 으며 최종 DNA합성은 72oC에서 5분으로 하였다. 증폭된 PCR 산물은 1.2% agrose gel에 전기영동하여 ImageQuant 400(GE Healthcare)을 이용하여 UV lamp를 통해 DNA band를 확인하였다. 계통분석을 위해 PCR의 다형성을 보 이는 band를 하나의 형질로 취급하여 band가 있으면 ‘1’, band가 없으면 ‘0’으로 구분하여 Mega version 10.0.5 program의 UPGMA 방법으로 분석하였다.
결과 및 고찰
신품종 ‘백이’의 육성경위
국립원예특작과학원 버섯과에서 육성한 국산품종 ‘한 솔(ASI4216)’과 ‘백중(ASI4217)’의 갓으로부터 포자를 받아 단포자를 분리하였다. 두 균주의 단핵균주를 각각 30점씩 얻어 이들을 교잡을 하여 현미경으로 꺾쇠연결체 (clamp connection) 형성 여부를 관찰하여 교잡주 총 129점을 선발하였다. 15년~17년도까지 교잡주의 3회 재 배실험을 통해 자실체 특성을 검정하였고 이들 중 가장 우수한 계통 ‘Fv-14-a-51’을 최종 선발하였다. 이 계통을 확대재배 및 생산력 검정을 통해 2017년 농작물 직무육 성 신품종 선정심의회에 통과되어 ‘백이’로 명명되었다 (Fig. 1).
고유특성
‘백이’품종의 원기형성 및 발생 온도는 14oC, 자실체 생 육온도는 7oC로 대조품종보다 1~2oC 높은 환경에서 잘 자랐다. 갓 색깔은 백색이고 갓모양은 반구형으로 대조품 종과 형태적으로 매우 유사하였다(Table 1).
균사배양 특성
‘백이’ 품종의 균사배양 특성을 검정하기 위해 배양온도
와 배지종류에 따른 균사생장정도를 조사하였다. ‘백이’
와 대조품종을 PDA배지에 접종하여 10~30oC 내에서 5oC간격으로 7일간 배양한 결과(Table 2, Fig. 2), 두 품종 모두 최적 균사배양 온도는 25oC였으며 낮은온도에서는 균사력의 큰 차이는 없었으나, 25oC이상에서 다소 차이를 보였다. 특히, ‘백이’는 30oC의 고온에서도 균활력을 유지 할 정도로 강한 온도적응성을 보였다. 균사생장을 위한 최적배지 선발을 위해 YM, PDA, MEA, MCM배지에 접 종하여 25oC에서 7일간 배양하여 균사생장정도를 조사하 였다(Table 3, Fig. 3). ‘백이’는 MCM배지에서 가장 잘 자랐으며, YM배지 이외에는 대조품종과 균사 생장력이 대등하거나 우수하였다.
Table 1. Inherent characteristics of a new strain ‘Baeke’
Strain Primordia formation temp.(
oC)
Fruit body growth
temp.(
oC) Shape of stipes Shape of pileus Color of fruiting body
Baeke 14 7 Long Hemi-spherical White
Okinomegumi 14 6 Long Hemi-spherical White
Table 2. Mycelial growth of ‘Baeke’ at the different temperature
Strain Mycelial growth(mm, 7days, PDA media)
10
oC 15
oC 20
oC 25
oC 30
oC
Baeke 22.0±1.40 33.5±4.90 54.5±0.70 76.0±2.80 65.5±7.80
Okinomegumi 17.3±1.15 32.7±0.58 55.0±0.00 63.0±0.00 29.0±0.00
Fig. 1. The pedigree of new commercial strain in F. velutipes.
ASI 4216(Hansol), ASI 4217(Baekjung)
Fig. 2. Mycelial growth of Flammulina velutipes at different tem- perature
Table 3. Mycelial colony growth on the different media Strain Mycelial growth(mm/ 7 days, 25
oCoC)
YM PDA MEA MCM
Baeke 69.0±1.4 68.0±11.3 71.0±1.4 74.0±0.0 Okino-
megumi 72.0±2.8 59.0±1.4 70.0±0.0 71.0±1.4
Fig. 3. Mycelial growth of F. velutipes at different media
자실체 수량 및 형태적 특성
팽이 ‘백이’의 자실체 수량은 병당(1,100cc) 약 260g으 로 대조품종과 비교하였을 때 수치상으로는 다소 낮았으 나 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(Table 4).
또한 톱밥 병에 종균을 접종하여 배양이 완료되는데 소 요되는 기간이 ‘백이’ 품종이 2일정도 대조품종에 비해 더 빨랐다. 또한 톱밥병에서 ‘백이’의 자실체의 형태적인
특성을 보면, 대조품종에 비해 갓이 두꺼우면서 대는 보다 짧은 형태를 띠고 그 외에 다른 외관의 특성은 크게 차이 를 보이지 않았다(Table 5, Fig. 4). 몇 차례의 농가실증 결 과에서도 갓의 모양이 작게 유지되면서 두께감이 있어 성 숙시에도 갓이 늦게 펴지는 장점이 있었다. 전반적으로 ‘ 백이’ 품종은 자실체가 대조와 유사하게 순백색에 가까우 며, 발이와 생육이 균일하여 수량이 안정적이었다.
유전적 다형성 검정
유전적 다형성 검정을 위해 UPF primer를 이용하여 팽 이 ‘백이’를 포함한 품종 3점, 백색 계통 3점을 대상으로 PCR을 수행하였다. 그 결과, UPF primer 12개 중 9개 primer에서 PCR 다형성 band를 보였다(Fig. 5). 유연관계 분석은 위의 RAPD primer를 이용한 PCR 다형성 밴드를 바탕으로 일본품종 ‘오키노메구미’, ‘F6’호’, ‘백승’을 대 조품종으로 ‘백이’를 UPGMA 방법으로 tree를 그려본 결 과, ‘백이’ 품종이 상대적으로 대조품종과 다른 그룹으로 분류된 것을 확인하였다(Fig. 6).
적 요
팽이의 신품종을 개발하기 위하여 모균주 ASI 4216(한
Table 4. Culture period and fruiting body yield of ‘Baeke’
Strain Culture period(days) Fresh weight
(g/1,100cc) Mycelial growth Primodia formation Fruitbody growth
Baeke 28 12±1 12±1 257.4±13.55
NSOkinomegumi 30 12±1 12±1 270.7±17.78
NS*T-test ; NS(No Significance)
Table 5. Morphological characteristics of fruiting body yield of ‘Baeke’
Strain Number of valid fruit- ing body
Pileus Stipe
Diameter(mm) Thickness(mm) Length(mm) Diameter(mm)
Baeke 214.3±12.72 11.2±0.49 6.9±0.37 125.0±5.39 3.8±0.31
Okinomegumi 220.0±12.47 11.0±0.50 5.1±0.40 141.9±5.69 4.0±0.38
Fig. 4. Morphology of fruiting body of Baeke(upper) and
Okinomegumi (lower)Fig. 5. PCR amplicon profiles from genomic DNA of F. velutipes generated by using UPF primer. M; 100bp DNA ladder, 1;
Baeke, 2; Baekseung, 3; Okinomegumi(ASI 4226), 4; F6?(ASI 4210)
솔)과 4217(백중)으로부터 단포자를 분리하여 단핵균주를 얻고 이들의 교잡을 통해서 꺽쇠연결체가 확인된 교잡주 총 129점을 선발하였다. 교잡주를 대상으로 3회에 걸쳐 재배시험 결과, 고온에서 배양이 가능하며 수량성이 우수 한 계통 ‘Fv14a51’을 최종선발되었으며, 생산력검정 시험 을 통해 2017년 농작물 직무육성 품종 심의회에서 ‘백이’
로 명명되었다. 주요 특성은 균사생장이 30oC의 고온에서 도 균활력을 유지할 정도로 강한 온도적응성 품종이고 대 조품종에 비해 갓이 두껍고 대가 얇는 형태를 띠는 것 외 에는 갓색깔이 순백색이며, 갓모영은 반구형, 수량은 257.4±13.5g으로 대조품종과 비교해서 대체적으로 유사 하였다. RAPD primer을 통해 유전적 다형성을 검정한 결 과, 대조구인 ‘오키노메구미’, 2016년에 육성된 ‘백승’과 신품종이 유전적으로 구별되는 것을 확인하였다. 전반적 으로 ‘백이’는 수량과 품질이 외국품종과 거의 유사하였 으며, 버섯의 균일한 형태로 상업적 가치가 있었다. 신품 종의 현장실증을 확대하여 국산품종이 국내에 확산되기를 기대한다.
감사의 글
본 연구는 농촌진흥청 국립원예특작과학원 기본과제 (PJ0101602018)에서 수행한 연구 결과로 연구비 지원에 감사드립니다.
REFERENCES
