서 언
재료 및 방법
과실의 월동 처리 방법과 그에 따른 발아율 및 생장 특성 조사
과실의 건열처리 방법과 그에 따른 발아율 조사
통계 처리
결과 및 고찰
GM 및 non GM 고추의 월동 조건에 따른 발아율 및 생장 특성
GM 및 non GM 고추의 건초 처리에 따른 발아율
서 언
고추(Capsicum annuum)는 중요한 향신채소로 2016년 현재 전 세계에서 생고추(green pepper)는 연간 34.5백만 톤, 건고추(dried chilli pepper)는 3.9백만 톤이 생산되고 있다(FAOSTAT, 2018). 한국은 2018년 약 건고추 71.5천 톤을 생산하였으며 가장 중요한 노지채소이다(KOSIS, 2019).
고추는 재배하는 과정에서 많은 병해충으로 인해 생장 및 수량이 감소되고 있으며, 특히 바이러스에 의해서 생산량 감소 등의 큰 피해를 받는 것으로 알려져 있다. 바이러스 중 cucumber mosaic virus(CMV)에 감염될 경우 고추의 초장이 23.3 ‑ 36.4%, 과장이 15.3 ‑ 17.1% 감소된다(Olobashola et al., 2017). Avilla et al.(1997)은 CMV가 고추의 수량을 최대 80%까지 감소시킬 수 있다고 보고하였다. 그래서 많은 연구자들이 화학적 방제(Kenyon et al., 2014), 종자의 건열온풍처리(Park and Park, 1985), 고온침지처리(CAFE, 2020), 오존처리(Paylan et al., 2014), 내병성 품종의 육성(Dufour et al., 1989) 등 다양한 방법으로 CMV에 대한 방제를 연구하였다.
최근 생명공학기술의 발달로 바이러스뿐만 아니라 제초제나 환경 스트레스에 강한 유전자를 아그로박테리움법 등으로 형질전환하여 병해충에 강한 작물들을 개발하고 있다(Park et al., 2018). 국내에서는 벼, 잔디, 고추, 화훼류 등에서 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 고추의 경우 CMV 내성 GM작물의 개발이 완료되어 환경 위해성 평가가 진행되고 있는 상태이다(Cho et al., 2009; Park et al., 2018). 개발된 GM 작물을 재배용으로 이용하기 위해서는 안전성 평가를 통해 위해성 심사를 통과한 후 품종등록이 되어야 한다. 따라서 본 연구는 형질전환작물의 안전성평가와 품종등록(Lee et al., 2008; RDA, 2009) 조건에 맞추기 위하여 바이러스 내성 GM 고추의 환경 적응성 시험(Cho et al., 2009; Ryu et al., 2009; Son, 2015)과 연계한 연구로 시험을 하게 되었다.
지금까지 고추 열매가 자연 상태에서 월동할 경우에 다음 해 봄에 고추가 스스로 밭에서 발아하여 자랄 수가 있는가에 대한 연구는 실용성이 없어서 전혀 이루어지지 않았다. 그러나 GMO 환경 위해성 평가를 위해서는 고추 과실이 여러 요인으로 인해 재배지역으로부터 비의도적으로 유출이 되어서 월동하여 생장하고 개화하여 주변의 가지과식물이나 고추에 화분을 공여하는 것과 같은 자연 생태계를 오염시키는 것은 엄격하게 금지시키고 있다(Gao, 2010).
일반 농가에서 소규모로 재배한 고추는 자연건조를 하지만, 대규모 재배농가에서는 단시간 수분을 제거하는 건열 처리로 고추 과실을 건조시킨다(Lee et al., 2015). CMV 내성 GM 고추를 건조된 상태로 유통할 때에 고추 열매에서 분리된 종자가 자연 상태에서 발아하여 환경을 오염시킬 수도 있으므로 건열 처리로 GM 고추의 발아능이 불활성화가 되도록 처리를 해야 한다.
따라서 본 연구에서는 GM 작물의 환경오염 가능성을 염두에 둔 Raybould(2006)의 방법에 따라, 고추 과실이 지중 및 지상에서 월동을 한 후 발아 및 입모(seedling establishment)를 통한 지상부 생장과 착과 후에 종자 전파로 환경오염을 제공하는가에 대한 가능성을 조사하였다. 또한, 수확한 고추의 건조 온도처리에 따른 종자의 발아율을 조사하여 GM고추 종자의 발아 불활성화를 위한 최저온도를 구명하였다.
재료 및 방법
과실의 월동 처리 방법과 그에 따른 발아율 및 생장 특성 조사
이 연구의 공시재료로 1차 월동 시험(2011 ‑ 2012)에는 야생종인 ‘P-2377’과 CMV-CP 단백질을 Agrobacterium법을 이용하여 야생종 ‘P-2377’에 형질전환을 하여 개발된 CMV 내성 고추 ‘H-15’가 사용되었는데, ㈜농우바이오에서 제공되었다(Cho et al., 2009). 2차 월동 시험(2012 ‑ 2013)에는 고추 2품종(‘P-2377’, ‘H-15’)과 ㈜동부한농에서 제공 받은 시판 품종인 ‘부자고추’ 등 3품종이 사용되었다.
1차 월동 시험은 GMO 농장에서 관행적인 방법으로 재배한 고추를 11월 초에 마지막 수확하여 보관하다가 2011년 12월 5일 적고추를 양파망에 넣고 실시하였다. 지상 월동 처리는 1m 지주에 매달아 공중에서 월동시켰고, 지하 월동 처리는 토양 표면으로부터 10, 20, 30cm 깊이에 각각 과실을 매몰하고 2012년 4월 4일 굴취하였다. 4월 5일 월동시킨 고추를 통째로 5cm 간격으로 10개씩 4반복으로 3cm 깊이에 파종하였다. 1차 연도 시험에서는 비닐 멀칭을 하고 잡초 발생을 철저히 억제하였다.
2차 월동 시험도 1차 시험처럼 관행적으로 재배하여 11월 초에 과실을 수확한 후 저장했다가 2012년 12월 5일에 1차 시험과 동일하게 처리하였다. 지상 및 지하 월동 처리 후 2013년 4월 4일에 과실을 굴취하여 4월 5일(1차 연도와 같은 날)에 파종하였다. 2차 연도에는 잡초와의 경쟁을 보고자 멀칭 재배와 제초작업을 하지 않는 방임재배를 실시하였다.
고려대학교 GMO 환경위해성평가기관 격리포장(37° 35'01.78 N, 127°14'01, 12E)에 설치된 기상측정장치(ALMEMO® 2590, ㈜금정테크, 한국)를 이용하여 온도를 측정하였다. 1차 월동 시험 기간의 기온은 지상(지상 1m)은 최저 ‑ 15.4°C(최저 평균 ‑ 9.0°C), 지하(토중) 평균 온도는 지하 10, 20, 30cm 깊이에서 각각 0.2°C, 0.6°C, 1.2°C였다. 2차 월동 시험 기간의 기온은 최저 ‑ 20.6°C(최저 평균 ‑ 9.9°C)였으며 토중 평균 온도는 각각 0.1°C, 0.5°C, 1.2°C로 거의 유사하였다.
1차 연도에는 월동한 고추 열매를 파종하여 일반 고추농가처럼 멀칭을 하고 철저하게 제초를 하면서 생육 특성을 조사하였다. 먼저 토중에 파종한 고추 1개 종자에 대한 발아 개체수를 조사하여 평균을 낸 다음 과당 평균 종자수에 대한 포장 발아율을 조사하였다. 1과당 평균 종자수는 ‘P-2377’ 84립, ‘H-15’ 82립, ‘부자고추’ 85립을 기본으로 산출하였다. 4월 초에 파종하여 5월 중순부터 고추가 발아하기 시작하여 장마 전까지 계속 발아가 이루어져서 80일째 포장 발아율(6월 25일, 고추가 완전히 토양 밖으로 떡잎을 내는 식물체 조사), 130일째(8월 5일)에 초장과 주당 착과수, 190일째 입모율(10월 15일, 전체 파종 종자 수에 대한 식물체로 자란 개체), 1개 과당 출아 후에 생육한 최대 식물체 수와 최종 주당 수확 가능한 열매 수를 조사하였다.
2차 연도에는 멀칭과 제초를 실시하지 않는 방임의 자연상태에서 GM 고추가 발아하여 잡초와의 경합 조건에서도 개화 결실이 가능한가를 조사하였다. 파종 후 80일(6월 25일)에 포장 발아율, 126일(7월 31일)에 초장, 그리고 10월 30일에 생존 개체 수를 각각 조사하였다. 무멀칭구에서는 잡초에 의하여 고추의 생육이 전혀 이루어지지 않아 1m2 당 잡초의 종류와 개수를 8월 25일 일괄 조사하였다. 조사 방법은 Won et al.(2012)의 방법에 따라 1m2씩 3개 구의 잡초 종류와 수를 조사해서 평균값을 구하였다.
과실의 건열처리 방법과 그에 따른 발아율 조사
이 시험에서는 GM 고추에 자연건조와 건열처리를 했을 때의 온도별 발아율 변화를 비교하였다. 1차 연도에는 건열처리한 고추(종자)를 대상으로 바로 발아율을 조사했고, 2차 연도에는 건조처리한 동일한 고추를 1년간 상온에서 저장한 다음 발아율의 변화를 조사하였다.
공시품종은 ‘P-2377(non GM)’, ‘H-15(GM)’, 일반 재배종으로 매운 청양고추 계통 ‘신강’과 건고추 계통 ‘마니따’(㈜농우바이오) 등 4품종이었다. 관행적인 방법(Cho et al., 2009)으로 재배한 적고추를 2013년 9월 중순에 수확하여 관행적인 태양건조(sun drying 2주간; Lee et al., 2015)와 건조기(DAIHAN®, Korea) 내 열풍 건조(hot air drying) 처리를 실시하였다. 열풍 건조는 50, 60, 70°C의 온도에서 48시간 동안 실시하였다.
건조가 완료된 과실을 건조기에서 꺼내어 상온에서 1일 보관한 다음 종자를 과실과 분리하여 발아시험에 사용하였다. 건고추가 보통 다음해 건고추가 생산되기 전까지 시중에서 유통되는 것을 감안하여 건조처리한 동일한 건고추를 상온에서 1년간 저장했다가 2014년 9월에 2차 발아시험을 실시하였다. Petridish에 50립씩 4반복으로 파종하였고 14일째 발아율을 조사하였다(ISTA, 1993).
통계 처리
본 연구는 유전자변형(GM)과 모본(non GM) 고추들 간의 차이점을 우선적으로 구명하였다. 고추 품종별 발아율은 SPSS 12.0 window를 이용하여 Duncan의 다중검정으로 조사 단계별 비교를 실시하였다.
결과 및 고찰
GM 및 non GM 고추의 월동 조건에 따른 발아율 및 생장 특성
2011 ‑ 2012년 겨울 동안 지상 1m 높이와 지중 10, 20, 30cm 깊이에서 4개월간 월동한 모든 고추를 2012년 4월초 과실째 파종한 후 장마 전인 6월 25일(파종 후 80일)에 포장 발아율을 조사했다. 일반적으로 고추의 토중 발아시험은 14일에 조사하지만(ISTA, 1993), 고추 과실 전체를 토양 속에 묻은 것은 발아가 더디어 80일째 조사하였다. 시험용 2품종은 모든 처리구에서 발아하였지만, 발아율은 매우 낮았다(Table 1). 고추는 6개월간 후숙처리를 하면 발아가 잘 이루어진다고 했는데(McCormack, 2006), 4개월간 지상부 월동 처리를 저장기간으로 간주한다면 ‘H-15’의 지중 20cm 2.3%의 발아율은 매우 저조한 것으로 확인되었다. 그러나 GM 고추 ‘H-15’와 non GM ‘P-2377’의 발아율은 모든 처리구에서 통계적 유의차는 없었다(Table 1).
Table 1.
Effect of overwintering treatments on the field germination rate and growth of CMV-resistant GM and non GM pepper fruits with mulching and weed control in 2012
| Cultivarz |
Overwintering treatment |
Germination rate (%) (25 Jun.)y |
Plant height (cm) (5 Aug.) |
No. of fruits/plant (15 Sep.) |
Established plant rate (%) (15 Oct.) |
| P-2377 | Fieldx | 0.1 av | -u | - | - |
| 10 cmw | 2.3 a | - | - | - | |
| 20 cm | 1.3 a | 63.5 a | 0.89 a | 4.4 a (10)t | |
| 30 cm | 0.9 a | 48.5 b | 0.29 a | 1.1 a (4) | |
| H-15 | Field | 3.7 a | 45.3 b | 0.10 a | 2.6 a (14) |
| 10 cm | 5.3 a | 49.5 b | 1.70 a | 4.2 a (20) | |
| 20 cm | 7.9 a | 51.5 b | 0.80 a | 6.6 a (30) | |
| 30 cm | 7.1 a | 50.5 b | 1.40 a | 6.5 a (25) |
고추의 일반 재배방법(Cho et al., 2009)과 같이 잡초 억제를 위한 멀칭과 제초작업을 한 시험에서 파종 130일 후에 지중 20cm 처리구에서 발아한 고추의 생육을 조사한 결과, ‘P-2377’의 초장이 63.5cm였는데, 이는 멀칭을 하면 잡초의 빈도가 낮아지고 생육이 잘 된다는 기존 연구와 일치한다(Vos et al., 1995; Kim et al., 1999; Bangarwa et al., 2009; Won et al., 2012). 그러나 ‘P-2377’은 지상 및 지하 10cm 월동 처리 구에서 일부 발아되었지만 130일까지 생존한 개체는 없었는데, 이는 까치나 땅강아지 같은 동물과 병충해의 피해로 생각되었다.
‘H-15’는 파종 150일 후(9월 15일) 출아한 모든 처리구의 고추가 착과하였다. ‘H-15’의 지하 10cm 월동구가 1.7개로 가장 많았으나 ‘P-2377’과는 유의한 차이가 없었다. 고추 과실 한 개를 파종 후 출아하여 자라는 개체 수를 파종 180일 후(10월 15일)에 조사한 결과 최대 30개의 개체수를 확인하였다. 이는 고추 1개당 약 80개의 종자를 가진다고 하면 약 38%가 발아하여 자라는 셈이다. 대체로 GM 고추인 ‘H-15’와 ‘P-2377’ 간에 초장에서는 약간의 차이가 있었으나, 주당 착과수에서는 차이가 없었다(Table 1).
정상적인 과실은 당년에 많이 발생한 탄저병으로 인하여 전혀 수확할 수가 없었지만 병이 만연하지 않을 경우에 GM 고추가 월동하여 생장하고 꽃가루를 공여하고 착과된 후 3년째 번식 가능성을 제시하였다. 고추는 열대나 아열대에서는 영년생으로 자랄 수가 있으므로(Lee et al., 2015), 인도나 인도차이나반도에 GM 고추를 보급할 때는 환경오염 방지를 위하여 재배 메뉴얼을 잘 작성해야 한다고 본다. Kwon and Lee(2002)는 초기 생육 단계에 따라 탄저병은 철저히 방제해야 수확을 할 수가 있다고 했다. 본 시험은 농약을 사용하지 않은 방임재배(open-cultivation)를 통하여, 익은 고추가 자연 상태에서 낙과 후에 월동하여 3년 차에 발아 가능성을 보고자 하였으나, 탄저병으로 정상과가 없어서 더 이상의 시험이 불가하였다. 따라서 자연상태에서 월동한 GM 고추 과실이 탄저병 피해가 없는 해에 3년 차에 자연 낙과해서 생존할 수 있는지 시뮬레이션 연구(Raybould, 2006)를 앞으로 수행할 필요가 있다고 판단된다.
2차년도 시험(2012 ‑ 2013)에서 ‘부자고추’ 1품종을 추가한 실험에서도 전년도와 유사한 결과를 보였다(Table 2). 다만 2012년 봄보다는 출아율이 약 10% 정도 높았다. 2012년에는 조사를 하지 못했으나, 2013년에는 파종 후에 첫 출아까지의 일수를 조사한 바, 지상 월동 종자는 파종 후 46 ‑ 47일(Fig. 1), 지하부 월동 고추는 35 ‑ 37일에 발아하여 지상부 월동 종자가 약 10일 늦게 발아되었다(Table 2). 이는 지하에서 월동한 고추는 토양 속에 있는 수분을 통해 과피가 토양수분을 흡수하여 일정하게 유지되는 반면, 지상에서 월동한 고추는 눈비를 맞았으나 통풍이 좋아 늘 건조된 상태였기에 파종 후에 과피를 통하여 수분을 흡수하는 데 어느 정도 기간이 소요되어 약 10일 정도 발아가 늦었다고 생각되었다.
Table 2.
Effect of overwintering treatments on germination rate and growth of CMV-resistant GM and non GM pepper fruits without weed control in 2013
| Cultivarz |
Overwintering treatmenty |
Germination ratex (%)x (25 Jun) |
Plant height (cm) (30 Jul.) |
No. of fruits/plant (15 Sep.) |
Established plant rate (%) (15 Oct.) |
Days to first emergence after sowing |
| P-2377 | Field | 2.8 cw | 7.8 a | -v | - | 47 a |
| 10 cm | 7.3 bc | 10.5 a | - | - | 39 b | |
| 20 cm | 4.6 c | 11.9 a | - | 2.3 | 37 b | |
| 30 cm | 9.9 ab | 11.5 a | - | - | 37 b | |
| H-15 | Field | 11.8 ab | 5.2 a | - | - | 46 a |
| 10 cm | 18.6 a | 8.4 a | - | 1.0 | 37 b | |
| 20 cm | 16.8 ab | 11.7 a | - | 2.0 | 35 b | |
| 30 cm | 14.7 ab | 8.7 a | - | - | 39 b | |
| Buja gochu | Field | 13.6 a | 9.5 a | - | 1.0 | 42 ab |
| 10 cm | 2.4 c | 3.5 a | - | - | 41 ab | |
| 20 cm | 4.1 c | 8.5 a | - | 2.0 | 37 b | |
| 30 cm | 12.7 ab | 11.0 a | - | - | 39 b |
zParental pepper line: P-2377, transgenic CMV-tolerant pepper line: H-15, general cultivation pepper: Buja Gochu.
yRefer to Table 1.
그러나 7월 30일 최대 초장에서는 월동 처리 간에 큰 차이가 없었다. 2012년 멀칭구의 최장 초장은 63.5cm 비하여 2013년 무멀칭구에서는 최장 키가 11.9cm로 약 1/6 정도 밖에 안되었다. 이는 비닐 멀칭과 잡초 제거를 하지 않은 2년차에서는 고추가 싹이 완전히 나기 전 5월 말부터 잡초가 우점(dominant)하고 7월 초 장마기에는 개피(Beckmannia syzigachne) 등의 잡초에 의해 100% 덮혀지다 보니 8월 30일에 조사할 때는 고추 생장이 거의 정지 상태에 이르렀다. 월동 고추의 초장을 보면 7월까지는 약 11cm 정도 생장을 나타냈지만(Table 2), 그 이후에는 일부 자란 식물이 여러가지 원인으로 도중에 죽어 초장이 오히려 줄어드는 현상을 보였다. 그 결과 개화와 착과도 이루어지지 않고 고추 1개 열매당 입모율도 1 ‑ 2개에 불과하였다.
Amador-Ramírez et al.(2005)은 잡초가 고추의 생장과 수량을 감소시키고, Frank et al.(1992)도 bell pepper에서 잡초 방제를 하지 않으면 50% 감소가 된다고 하였다. 지금까지 연구(Vos et al., 1995; Kim et al., 1999)를 보면 잡초의 발생 밀도와 수량 증가는 반비례한다고 했다. Won et al.(2012)은 모종을 심은 일반 고추 노지재배에서 바랭이와 가는털비듬 밀도가 증가하여 96plants/m2이 되면 수량 감소가 제초구에 비하여 80%, 밀도가 192plants/m2 되면 수량은 92.4 ‑ 97.1%로 감소하여 거의 수확할 수 없는 상태가 된다고 했다. 본 연구에서는 잡초의 생장이 너무 빠르고 Table 3에서 같이 밀도가 152.6plants/m2로 높은데다 월동 고추 과실을 파종하여 발아 기간이 최대 2개월 이상 길어지고 한 열매에서 수십 개의 싹이 나와 상호 경합으로 생육이 저조하였으며 잡초의 초반 생육 강세가 이루어져 고추묘의 생장이 잡초 속에서 거의 이루어지지 않았다고 본다. 잡초의 분포에 있어서 우점잡초(dominant weed)인 개피 등은 GMO 농장에서 5년 이상 제초제를 사용하지 않고, 지속적인 경운(tillage)을 통해 잡초를 묻어버리는 관계로 일부 잡초가 우점이 된 고려대 GMO 시험포장의 특징으로 본다. 본 시험포장에서 개피가 우점이나 Won et al.(2012)은 고추 밭에 매우 다양한 잡초가 자란다고 하였으며, 잡초 종류는 재배 장소의 특성으로 생각된다.
Table 3.
Investigated weed density in field without mulching and weed control (25 Aug. 2013)
잡초의 생육이 왕성한 시기는 7 ‑ 8월로 우점종인 개피의 초장이 1m 정도 자랐다. 잡초 더미 속에서 겨우 자라는 고추의 줄기 하단으로부터 기근(공기뿌리, aerial root)이 발생했다(Fig. 2). 이는 잡초가 우거지고 몬순에 의한 장마가 계속되면서 습한 풀숲에서 토양 중에 산소가 부족해서 나타나는 현상이라고 생각된다(Veen, 1989). 기근은 부정근의 일종으로 토마토의 경우, 품종, 습한 기후 조건, 줄기의 습한 토양 접촉 등의 여러 요인으로 많이 나타나는 증상이다(UME, 2020). 그래서 토마토는 가정원예나 일반 농가에서 줄기로 삽목번식도 하지만(Guan et al., 2019), 재배 중에 고추 줄기에서 기근이 형성되었다는 보고는 발견하지 못했다.
이상 2년에 걸친 시험에서 지상 및 지하부에서 일반 및 GM 고추 과실을 4개월간 월동 처리하여도 발아가 된다는 사실을 밝힌 점이 중요하다. 물론 고추는 상명종자로 3 ‑ 5년 발아력을 유지하므로(Densei et al., 1997; Park and Lee, 1999), 신선한 고추 열매를 월동시켜도 서서히 종자가 후숙되면서 4개월간 발아력을 유지하는 것은 당연하다고 판단되었다. 그러나 고추 종자가 2012년 1월 최저온도가 ‑ 15.4°C, 2013년은 ‑ 20.6°C까지 내려가도 지상과 지하의 과실 속에서 4개월간 월동하고 발아하는 점은 예상하지 못했다.
2년 간의 시험을 통하여 고추 열매가 포장에 월동하여 다음 해에 생장이 가능하므로 GM 작물의 안정성 평가 및 재배를 할 경우 GM 고추가 비, 바람이나 기타 요인으로 유출되어 월동하고 발아하여 생육하고 꽃가루를 형성하여 환경을 오염시키지 않게 관리하는 것이 매우 중요하다고 본다(Gao, 2010).
본 시험에서 일반 고추와 CMV 내성 GM 고추의 월동시험에서 발아 및 입모율 등의 차이가 없었는데, 이는 ‘H-15’, ‘P-2377’을 이용하여 실시한 농업적 특성 평가(Cho et al., 2009), 알레르기 시험(Son, 2015) 등에 차이가 없었다는 결과와 일치한다.
GM 및 non GM 고추의 건초 처리에 따른 발아율
건조된 상태로 유통되고 있는 고추 과실의 종자가 건조 방법에 따라 발아율 유지 양상을 구명하고자 태양 건조와 열풍 건조(건조 온도 50, 60, 70°C, 48시간)하여 당년(2013년)과 상온에서 1년 보관(2014년) 후에 발아 시험을 한 결과는 Table 4와 같다. 건조 후 당년에 발아시험에서는 건조 온도 50°C와 태양 건조의 발아율이 비슷한 경향을 보였다. 60°C에서는 ‘H-15’와 ‘신강’은 당년이나 상온 보관 1년 경과된 종자에서는 발아되지 않았다. 70°C에서는 4품종 전부 발아되지 않았다(Table 4). 건조 온도 50°C에서 non GM ‘P-2377’과 GM ‘H-15’가 각각 89%, 90%의 발아율을 유지하였으며, 고추를 1년간 상온 보관한 종자의 발아율이 1 ‑ 6% 정도 감소를 보였지만 두 품종 간 차이가 없었다. 재배용 품종 ‘마니따’는 50°C 건조 직후 발아율이 94%에서 1년 상온 보관한 종자는 84%로 10% 감소하였으며, ‘신강’은 89%에서 70%로 19%나 발아율이 감소하였다. 다만 ‘P-2377’만 60°C에서 건조 직후 8%, 상온보관 1년 경과된 종자는 6%로 떨어졌다. 태양 건조구에서 1년 저장한 ‘신강’의 발아율은 태양 건조 당년은 94%에서 69%로 무려 25%나 감소하였다. 이와 같이 고온에서 발아율의 감소는 수분함량이 높은 신선 고추 종자에 열의 전달로 고추의 발아능이 상실되었기 때문이며 품종 간의 차이는 각 품종의 유전적인 특성에 기인한다고 본다. Rast and Stijger(1987)는 건조된 고추 종자를 76°C에서 3일간 처리하면 종자 전염 CaMV를 없앨 수가 있다고 하면서 고추 종자의 내열성이 높다고 했다. 이와 같이 건조된 종자는 내열성이 높아 76°C 처리 후에도 발아가 잘 되는데 생고추를 70°C로 말리면 완전 발아가 되지 않는 것은 종피가 완전히 굳지 않고 종자 내의 수분함량이 많아서 내열성의 차이로 인한 결과로 생각된다. 보통 신선 종자는 함수율이 30 ‑ 40%이나 저장용은 10 ‑ 12%를 유지한다(George, 1985).
Table 4.
Effect of dry method and temperature on germination rate of pepper
| Cultivar | Hot air drying (48 hours) | Sun drying (2 weeks) | |||||||||
| 50°C | 60°C | 70°C | |||||||||
| 2013 | 2014y | 2013 | 2014 | 2013 | 2014 | 2013 | 2014 | ||||
| P-2377z | 89 ax | 88 a | 8 b | 6 b | - | - | 88 b | 86 a | |||
| H-15 | 90 a | 84 a | -w | - | - | - | 86 b | 82 a | |||
| Shingang | 89 a | 70 b | - | - | - | - | 94 ab | 69 b | |||
| Mantia | 94 a | 84 a | 42 a | 40 a | - | - | 99 a | 91 a | |||
zParental pepper line: P-2377, transgenic CMV-tolerant pepper line: H-15, general cultivation peppers : Shingang, Manita (pericarp thickness, P-2377 2.38mm; H-15 2.44mm; Shingang 1.58mm; Manita 2.78 mm).
시험에 사용한 4품종에 대한 과실 특성 조사에서 과육 두께는 ‘P-2377’ 2.38mm, ‘H-15’ 2.44 mm, ‘신강’ 1.58mm, ‘마니따’ 2.78mm로 조사되었다(Table 4). 앞서 말한 것처럼 품종 중에 건열처리 후 1년 상온에서 보관한 ‘신강’의 발아율이 가장 많이 떨어졌는데 이는 과피가 가장 얇아서 열이 종자에 많이 전달되고 저장 중의 환경변화에도 영향이 크고, 매운 고추의 생리적인 현상으로 본다. 일반적으로 매운 고추가 발아율이 낮고 더디게 발아한다고 Barchenger and Bosland(2016)가 보고한 바가 있다. 따라서 앞으로 다양한 capsaicin 함량을 가진 품종과 대과종 단고추(파프리카)를 대상으로 건열처리 온도에 대한 발아율 비교 연구가 필요하다고 본다. 즉, 아주 맵고 과피가 얇은 고추는 건열 온도를 낮춰 건조하는 것이 건조에 소비되는 전력 비용을 감소시키는 것도 농가에서는 필요한 정보라고 생각된다.
고추의 과실을 건조할 때에 인공적인 고온(70°C)을 가할 경우 과피의 색이 암적색으로 변하여 상품성이 떨어지게 보였다. Lee et al.(2015)은 고추 건조 온도를 55 ‑ 60°C에서 20 ‑ 35시간, Yang et al.(2014)은 농촌진흥청의 고추 길라잡이에서 고추 건조는 65°C에서 5 ‑ 6시간, 60°C에서 7 ‑ 8시간, 55°C에서 15 ‑ 17시간 등 총 27 ‑ 31시간 건조하라고 권장하였다. 그러나 본 시험에서는 48시간 일정한 온도로 건조한 결과로 추후 GM 고추를 이용한 농촌진흥청의 고추 건조 매뉴얼인 Yang et al.(2014)의 변온건조 처리를 하여 고추의 발아율을 완전 소거할 수 있는지의 시험도 필요하다고 본다.
본 건조시험에서 60°C로 건조하면 ‘P-2377’이 발아율을 유지하나, GM 고추 ‘H-15’는 발아가 전혀 되지 않았는데 이는 온도 처리나 재료의 문제가 아닌가 추측이 된다. 그러나 70°C 건조에서는 공시한 4품종 모두 발아가 되지 않아서 GM 고추와 일반 고추 공히 건조 온도에 따른 종자 발아율에는 차이가 없었다. 이는 두 품종(‘P-2377’, ‘H-15’)의 생육, 생태 및 수량 비교 시 큰 차이를 발견하지 못한 Cho et al.(2009)의 연구 결과와 일치한다.
결론적으로 과피 색은 다소 나빠지더라도 70°C에서 건조하여 유통하는 것이 GM 종자 발아율을 완전히 소거하여 환경 오염을 방지할 수가 있다고 본다.
