서 언

중국이 원산지인 대추(Ziziphus jujuba)는 역사적으로 7,000년 이상 재배되었으며, 전 세계 약 40개국에 분포되어 있다(Liu, 2006). 국내 대추는 충북 보은을 중심으로 생과로 소비되며, 주요 재배지 보은, 경산, 청도 등이고 부여, 청양, 포천, 남해 등으로 확대되고 있다. 2022년 기준 대추 생산량 8,088톤, 생산액은 809억원으로(KFS, 2023) 고소득 작목으로 각광받고 있다.

국내 등록된 품종들은 생과용 품종으로 ‘천황’(2014), ‘황실’(2016), ‘광암’(2018), ‘천상’(2019), ‘상보’(2021), ‘가실애’ (2022) 등이 있으나 대추는 인공수분이 어려우며 단위결과를 하는 특징이 있어(Ackerman, 1961) 주로 아조변이체 선발을 통해 육성되었다.

우량형질의 도입과 축적 및 품종의 다양성을 확보하기 위해서는 교배를 통해 다양한 유전변이를 야기시켜 다양한 우수 형질을 가진 품종을 육성하는 교잡육종 방법의 적용이 필요하나 국내 재배되는 대추 주요 품종들은 교배를 통한 종자가 형성되지 않아 교배집단의 양성이 어려운 실정이다. 따라서 국내외 대추 유전자원을 수집하여 품종 육성소재로 활용 가능한지 판단할 데이터베이스 구축이 필요하다.

핵과류에 해당하는 대추는 핵 속에 2개의 씨방이 존재하며, 종피가 두꺼워 물리적 휴면상태로 종자 발아가 어려운 실정이다(Gozlekci et al., 2019). 종자 휴면은 종피의 불투수성, 종피내 발아억제물질이 원인이 되는 내적인 요인과 광, 온도 등 외적인 요인이 작용하며, 이는 종피 파상처리, 진한 황산처리, 저온 등 요인들에 맞춰 조절해줌으로써 휴면타파 및 발아세를 향상시킬 수 있다(Im et al., 2012; Kim et al., 2013).

종자 저장방법도 발아에 영향을 미치며, 종자의 유전적 요소, 구조 및 구성성분, 활력 등에 영향을 받는다(Choi et al., 2001). 일반적으로 건조한 종자를 밀봉하여 0~5℃의 저온에 저장하나 종자의 저장과 발아촉진을 겸하는 방법인 노천매장은 경실 종자나 건조시 발아력이 떨어지는 종자의 경우 휴면타파를 위해서 종자를 모래와 혼합하여 노지에 묻어두는 방법이다(Park et al., 2012).

따라서 본 연구는 충청북도농업기술원 대추연구소에서 보유 중인 대추 유전자원을 대상으로 충실한 배와 배유를 가진 종자 형성 비율인 함인율이 높은 자원의 선발을 위하여 핵의 형태 형질을 조사하고, 발아율 향상을 위해 종자 저장 및 휴면타파 처리에 따른 발아율을 비교하여 대추 유전자원에 대한 기초자료를 제공하고, 교배육종의 효율을 높이고자 수행하였다.

재료 및 방법

실험재료

본 시험은 충청북도농업기술원 대추연구소(36°5'77.64"0N, 127°7'48.32"9E)에서 보유하고 있는 11개 자원을 이용하였다(Table 1). 국내 선발자원인 ‘복조’, ‘금성’, ‘월출’, ‘보은’과 국내 육성품종인 ‘천황’, 국내에서 수집된 유전자원 ‘Ja-2’, ‘Jh-1’, ‘Jh-6’, ‘Jh-11’과 대목용 품종 ‘산조’, 일본 재래종인 ‘일본’으로 수행하였다.

종자 형태적 특성조사

과일 착색 후 10월 하순에 자원별 무작위로 과실 30개씩 3반복으로 수집하여 대추나무 특성조사 요령지침서(NFSV, 2009)에 따라 핵의 특성을 조사하였다. 핵 특성은 종경과 횡경은 버니어 캘리퍼스(CD-15CPX, Mitutoyo, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였고, 핵 종경과 횡경의 비율로 핵형지수를 계산하였다. 핵중은 전자저울(XT 4200C, Precisa, Dietikon, Switzerland)을 이용하여 측정하였다. 함인율(Percentage of kernel)은 핵 특성 조사 후 망치를 이용하여 핵을 갈라 충실한 배와 배유를 함유한 종자의 수를 백분율(%)로 나타내었다.

종자 저장방법에 따른 발아특성

저장방법에 따른 발아특성을 조사하기 위해서 과육을 제거한 핵형태로 4℃ 냉장보관과 노천매장을 하였으며, 각 처리별 종자 개수는 Table 3과 같다. 냉장보관시 지퍼백에 실리카겔을 동봉하여 보관하였으며, 노천매장은 대추 자원 핵을 망사자루에 넣고 마사토와 섞어 2023년 12월 8일부터 2024년 4월 15일까지 저장하였다. 130일간 저장된 종자를 증류수에 24시간 침지 후 상토에 파종하여 육묘장에서 발아시험을 실시하였다. 발아는 종피로부터 떡잎이 2 ㎜ 이상 출연한 시기를 조사하였으며, 발아 조사 결과를 이용하여 발아율(Germination percentage, GP), 평균발아소요일수(Mean germination time, MGT), 발아균일도(Germination uniformity, GU)를 아래와 같은 공식으로 구한 후 발아특성을 분석하였다(Coolbear et al., 1984; Gavassi et al., 2014; Shin et al., 2017).

GP = (Σn/N)×100

MGT = Σ(Tx×Nx)/ Σn

GU = Σ[(MGT-Tx)²×Nx]/(Σn-1)

(N: 총 치상한 종자 수, n: 발아 수, Tx: 치상 후 조사일수, Nx: 조사 당일 발아 수)

종자 전처리에 따른 발아특성

전처리에 따른 발아특성을 조사하기 위해서 핵 특성 조사를 끝낸 종자를 대상으로 종자(인)와 핵의 형태로 구분하여 실리카겔을 동봉하여 2023년 12월 8일부터 2024년 4월 15일까지 4℃ 냉장 보관하였으며, 핵 상태로 보관한 종자는 파종 전에 핵의 끝부분 1 ㎜를 전정가위로 부분 파쇄하였다. 저장된 종자를 증류수에 24시간 침지 후 상토에 파종하여 육묘장에서 발아시험을 실시하였다(Table 4). 발아는 종피로부터 떡잎이 2 ㎜ 이상 출현한 시기를 조사하였으며, 발아 조사 결과를 이용하여 발아율(GP), 평균발아소요일수(MGT), 발아균일도(GU)을 구한 후 발아특성을 분석하였다.

통계 처리

통계 처리는 SPSS (statistical package for social science, version 24.0, SPSS Inc., Chicago, IL USA)프로그램을 이용하여 5% 유의수준에서 던컨의 다중검정방법(Duncan’s multiple range test)과 상관관계 분석을 수행하였다.

결과 및 고찰

핵(Stone) 특성

대목용으로 사용되는 ‘산조’의 핵은 횡경 7.0 ㎜, 종경 8.6 ㎜로 가장 작았으나 함인율은 108%로 모든 핵 속에 종자가 1개 이상 포함되어 있었다(Table 2). 대과종 품종인 ‘천황’의 경우 과실에 비례하여 핵 또한 큰 편이였으나 함인율은 0%였다. 핵형지수가 2.0이하에 핵형이 원형인 ‘산조’와 타원형인 ‘일본’, ‘Jh-6’, ‘Jh-11’은 함인율이 약 80%정도로 높은 경향이었으나 종경이 긴 ‘Ja-2’와 ‘Jh-1’ 또한 함인율이 각 70%, 98%로 높았다(Fig. 1). Oh et al. (2020)이 보고한 바와 같이 ‘일본’의 충실한 종자 형성율이 80%로 높은 것으로 조사되었다. 대추 종자(인) 형성율은 품종별로 차이가 있지만 연차별로도 차이가 크며, 특히, 단일품종 재배시 함인율이 매우 낮다고 보고되어 있어(Yoon, 1994) 유전자원별 연차적 함인율 조사를 통한 데이터베이스 구축이 필요한 것으로 판단된다.

Fig. 1.

Stones and seeds of 11 jujube accessions. (A) ‘Sanjo’, (B) ‘Ilbon’, (C) ‘Ja-2’, (D) ‘Jh-1’, (E) ‘Jh-6’, (F) ‘Boeun’, (G) ‘Wolchul’, (H) ‘Jh-11’, (I) ‘Geumseong’, (J) ‘Bokjo’, (K) ‘Cheonhwang’. The scale bar indicates 1 ㎝.

종자 저장방법에 따른 발아특성

대추 핵상태에서 냉장보관과 노천매장에 따른 발아율 조사 결과(Table 3), 노천매장시 발아율이 좀 더 높았으나 ‘산조’ 외에는 발아율이 3.8% 이하로 낮았다. 4℃ 냉장보관시 ‘산조’는 12.1%, ‘Jh-1’은 11.4%이었으나 6개 자원들은 발아가 되지 않았다. 평균발아소요일수는 통계적으로 유의성이 없었으며, 발아소요일수가 짧은 것은 초기에 다수의 종자가 발아하여 발아일수가 단축되었거나 또는 종자가 발아하기 매우 부적합한 조건으로 인해 발아가 이루어지지 않았다는 의미하는데(Park et al., 2012) ‘산조’를 제외한 다른 품종들은 발아하기에 적합하지 않은 조건인 것으로 판단되었다. 산조는 다른 품종에 비해 핵의 두께가 얇고 봉합선이 잘 갈라지는 특징이 있어 핵상태에서도 전처리 없이도 발아가 잘 되는 것으로 추정된다(Fig. 2).

Fig. 2.

Stones and seeds of ‘Sanjo’(A), and ‘Jh-11’(B) after storage in ground. The scale bar indicates 1㎝.

종자의 휴면은 환경적 요인과 유전적 요인간의 복잡한 상호작용에 의해 조절되는데 형태적 휴면은 노천매장을 통해 휴면타파가 가능하나 온도 및 환경에 영향을 받으며 저장기간도 작물마다 차이가 있다고 보고되었다(Bae and Na, 2015; Conversa and Elia, 2009; Kim et al., 2024) 종피가 딱딱한 경실종자인 멀구슬나무 종자도 실온저장 보다는 노천매장에 따른 발아율이 더 높았고 발아개시일 역시 39.3일로 양건 실온저장 44.7일보다 짧은 결과와 비슷한 결과를 보였다(Park et al., 2012). 경실종자인 인삼은 노천매장을 통해 개갑 후 4℃ 저온저장 기간에 따라 저온감응을 요하는 생리적 휴면타파에 효과가 있는 cytokinin류와 발아 촉진의 효과가 있는 gibberellin 유사물질의 함량의 차이가 있음이 보고되었다(Kwon and Lee, 1997). 모래를 혼합하여 저온 습윤조건에서 미나리 종자를 노천매장시 저온저장에 비해 발아율이 19% 향상되었으며, 이는 저장방법과 노천매장 후 종자 세척과정에서 모래에 의한 종피에 상처가 발생하고 발아억제물질이 제거되어 발아율이 향상되는 것으로 보고하였다(Bae and Na, 2015). 이에 건조저장 보다는 수분이 많은 환경 조건에서 저장하는 것이 적합한 것으로 나타났으나 보다 정확한 대추 종자 저장방법에 따른 특성을 확인하기 위해서는 저장온도와 습도 및 처리기간에 따른 추가 실험이 필요하다고 판단된다.

종자 전처리에 따른 발아특성

대추 유전자원별 종피 파상 정도에 따른 발아특성 조사결과는 Table 4와 같다. 완전 파상처리시 부분 파상처리 보다 발아율이 높았으며, 파상 정도에 따라 ‘산조’보다도 발아율이 높은 자원이 있었다. 완전 파상처리하여 종자(인) 상태로 발아시 ‘Jh-11’은 75.6%, ‘일본’은 57.3%로 ‘산조’(53.3%)대비 발아율이 높았으며, 통계적으로 유의성이 있었다. 종자 전처리와 유전자원에 따른 발아율의 ANOVA 분석 결과(Table 5), 종자 전처리, 유전자원별, 그리고 두 요인의 상호작용 모두 1% 수준에서 유의성이 인정되었다. 평균발아소요일수는 11개 자원 모두 약 한달 정도 소요되었으며 발아균일도는 유의적인 차이가 없었다.

부분 파상처리시 발아율은 ‘Ja-2’가 48.8%, ‘산조’는 45.1%, ‘Jh-1’은 40%로 높았으나 주요 대추 품종인 ‘금성’, ‘복조’, ‘천황’은 발아가 되지 않았다. 평균발아소요일수는 한 달 정도 소요되나 완전 파상처리에 비해 약 3일정도 더 걸렸다. ‘월출’은 평균발아소요일수가 11일로 다른 자원들에 비해 짧아 발아 조건이 부적합한 것을 알 수 있었다. 종자 발아가 균일하게 이루워졌음을 의미하는 발아균일도는 ‘일본’이 17.2로 가장 높았으며, 통계적으로 유의성이 있었다.

작두콩(Doo et al., 2001), 헤어리베치(Kim et al., 2013), 멀구슬나무 종자(Park et al., 2012) 등 종피가 두꺼운 경실종자의 경우 종피 파상처리를 통해 휴면타파, 발아율 및 발아세가 향상되는 것으로 보고되었다. 대추나무속에 속하는 묵주나무(Ziziphus budhensis)는 또한 핵과류로 사포로 종피를 긁어내는 파상처리와 완전 파상처리하여 발아율 조사결과, 각 76.7%, 90%로 무처리(0%) 대비 발아율이 높았으나 파상처리간에는 통계적 유의성이 없어 종자번식을 위해서는 파상처리가 가장 적합하다고 보고하였다(Tshewang et al., 2015).

이와 마찬가지로 대추 유전자원인 ‘산조’를 제외한 다른 10개의 자원들 또한 발아시 파상처리가 필요한 것으로 판단되나 대추 종자(인)은 작고 종피가 얇아 핵을 망치나 전정가위를 이용하여 완전 파상처리시 노동력이 많이 소요되고 종자(인)가 찢어지거나 잘려 충실한 종자(인)을 얻는데 어려움이 있다. 이에 부분 파상처리만으로도 발아율이 높은 것을 확인하였으나 종자의 발아율 향상 및 평균발아소요일수를 단축시키기 위한 적합한 처리 조건과 방법에 관한 추가 연구가 필요하다고 사료된다.

상관관계분석

대추 핵의 형태형질과 함인율, 완전 파상처리시 발아율을 이용하여 상관관계분석을 수행한 결과(Fig. 3), 핵의 형태형질인 핵형지수와 함인율 간에는 상관계수(r)=-0.615로 부의 상관관계를 띄며, 5% 수준에서 통계적으로 유의성이 인정되었다. 발아율과 함인율(0.775)은 정의 상관관계를, 발아율과 핵형지수(-0.755), 핵형(-0.641) 간에는 부의 상관관계로 유의적인 차이가 있었다.

Fig. 3.

Correlation analysis between stone morphological index, stone shape, percentage of kernel and germination percentage. ^*Indicates the significant levels at p < 0.05. ^**Indicates the significant levels at p < 0.01.

종자와 발아특성과의 상관관계 분석을 통해 소나무의 경우 종자색에 따른 발아율에 차이가 있는 것으로 보고되었으며 종자 파종 전 정선시 고려 기준을 제시하였다(Choi et al., 2007). 이와 마찬가지로 대추 또한 핵형지수가 2.0이하로 낮고 핵형이 원형에 가까울수록 함인율과 발아율이 높은 경향인 것으로 나타났으며, 이를 통해 함인율이 높은 자원을 선발이 용이할 것으로 사료된다.

적 요

본 연구는 대추 유전자원의 기초 정보를 제공하고 교배육종의 효율을 높이기 위하여 충청북도농업기술원 대추연구소에서 보유 중인 대추 유전자원의 핵 형태형질을 조사하고 종자 저장방법과 파상처리에 따른 발아특성을 조사하였다. 국내 주요 재배품종인 ‘복조’와 ‘천황’의 함인율은 각 1%, 0%로 매우 낮았으나 ‘산조’, ‘일본’, ‘Jh-1’, ‘Jh-6’, ‘Jh-11’ 5자원은 함인율이 80%정도로 높았다. 핵 상태에서는 노천매장을 하더라도 발아가 잘 되지 않았으나 핵 파상처리시 발아가 촉진되었다. 핵을 완전 파상처리를 통한 종자(인)으로 발아시 발아율이 가장 높았지만 자원별로 차이가 있었으며, 부분 파상처리만으로도 핵 상태에 비해 발이율이 향상됨을 확인하였다. 상관관계 분석을 통해 핵형지수가 낮고 핵형이 원형에 가까울수록 함인율과 발아율이 높은 경향을 보였다. 따라서 핵의 형태형질만으로도 함인율이 높은 유전자원을 선발 및 교배육종을 통한 품종 육성에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.