서 언
육성경위
유전자 분석
Genomic DNA 추출 및 PCR
RAPD
주요 특성
절화 보존 시 특성 변화
절화보존 중 꽃 크기 및 외관 변화
절화보존 중 생체중 변화
절화보존 중 수분 균형
재배상 유의점
유용성
서 언
거베라(Gerbera hybrida Hort.)는 국내 여건을 고려한 품종 육성이 요구되고 있다(Chung et al., 2016). 국내에서 이용되고 있는 절화용 거베라의 화색은 분홍, 적색, 황색 등으로 다양하고, 형태는 주로 반겹꽃으로(Kloos et al., 2005; Park 2007), 경조사의 대형 화환 제작에 많이 쓰이고 있다(RDA, 2013). 거베라는 새로운 품종의 수요가 많아 개발이 지속적으로 요구되고 있는데, 새로운 화색 ·화형과 대륜의 품종을 필요로 하고 있다(Chung et al., 2016).
국내 절화 전체 재배면적과 생산량은 1,364ha에 514백만 본이며, 거베라 생산은 재배면적이 42ha에 생산량이 34백만본으로 국화(374ha, 156백만본), 장미 (292ha, 150백만본), 백합(136ha, 27백만본), 카네이션(62ha, 35백만본) 다음으로 5번째로 많은 주요한 절화이다(MAFRA, 2017). 거베라는 국내에서 이용은 대륜이 많이 쓰이고, 화색의 기호도는 국외와는 다르다. 거베라는 꽃의 크기에 따라 대·중·소륜으로 구분되는데, 해외에서는 꽃꽂이용으로 다양한 크기가 사용되지만, 국내에서 거베라 소비는 대부분이 화환용으로 이용되며 90% 정도가 대륜이다. 육종방향도 시장상황에 맞추어 대륜계통이 주로 육종되고 있다(Park, 2017). 화색에 따른 기호도에서 유럽은 오렌지색이 가장 높고 자주, 핑크색 및 기타 화색으로 파스텔 톤이 높으나, 국내는 근래에 핑크색, 적색, 황색 등 채도가 높고 선명한 색상을 선호한다(Chung et al., 2011).
거베라는 국화과 거베라속의 숙근성 절화로서, 생육은 서늘하고 다소 건조한 기후가 최적 조건이며, 남아프리카 트랜스바알(Transvaal) 지방이 원산지로 기후는 연간 강수량이 400 - 700 mm, 연평균 기온이 4 - 9월에는 10°C, 10월은 20°C로 알려져 있다(RDA 1998; Rogers and Tjia, 1990; Park et al., 2012; Park et al., 2013). 국내에서 재배되는 거베라 품종의 70%는 네덜란드와 이탈리아 등의 종묘회사 품종으로(Park et al., 2017), 여름이 시원한 해양성 기후대에 속하는 유럽에서 육성되고 있다. 품종보호 제도의 안착으로 각국에서 유전자원에 대한 권리 주장이 커지고 있는데(NHRI, 2001), 거베라도 품종보호대상작물로 지정되었고(Choi, 2002) 로열티 지불로 인한 생산비 상승이 불안한 요소로 작용하여, 화훼 산업의 강화를 위해서는 국내에서 품종 육성이 필요하다(Kim et al., 2000). 또한 국내 재배 환경이 육성 지역과 다르고 도입 시 생육 특성에 대한 정보가 국내 생산자에게 제공되지 않아 이로 인한 손실 발생에 대한 우려가 있다(Chung et al., 2016; Park et al., 2017). 그러므로 국내 환경 여건에 맞는 우수한 품종 개발을 통해 소득원의 창출과 함께 로열티를 절감해 경영 부담을 낮추고 화훼산업을 활성화 할 필요가 있다(Kang et al., 2007). 국내 화훼 육종은 유럽과 달리 민간 산업 기반이 미비하여, 연구 기관에까지 산업 육성을 위한 품종 육성과 개발이 요청되고 있다(NHRI, 2005; NHRI, 2014; Kang et al., 2007).
그래서 국내 거베라는 화훼 시장에서 경쟁력이 있고, 환경 여건을 고려한 품종을 육성하기 위해 국립원예특작과학원과 경남농업기술원 화훼연구소에서 많은 연구가 이루어지고 있다(Park et al., 2013). 경남농업기술원 화훼연구소에서는 국내 생산의 환경 여건에 적합한 소득원을 창출하고자 다수성이고 화색이 선명한 분홍색 겹꽃인 ‘핑크가든(Pink Garden)’을 육성하여 보급하고 있다. 본 논문에서는 품종 육성뿐만 아니라, 수확후 절화 특성까지 검토하여, 품종 육성에서부터 재배 및 수확 후까지의 일관된 연구를 수행하였다. 또한 절화의 형태학적 특성을 고찰하였으며 육성 품종을 유전자적으로 구별하기 위해 RAPD기법을 이용하여 품종의 차이를 비교하였다. 품종 육성에 있어서 절화 특성의 검정뿐만 아니라 수확 후까지 검증하는 개념은 국내 우수품종의 체계적인 확산을 위해 검토되어야 한다고 생각된다.
육성경위
거베라 ‘핑크가든(Pink Garden)’은 대륜계에서 화형의 다양화와 다수성 품종을 개발하기 위하여 2007년부터 2010년까지 품종 간의 인공교배를 통해 획득한 실생 개체 중에 우량 개체를 선발하여, 증식 과정과 특성 검정을 거치면서 육성하였다.
교배는 2007년에 ‘핑크라이트’를 모본으로 하고 ‘메피스토’를 부본으로 한 교배 조합에서, 품종 간 인공교배하여 315개의 실생 종자를 획득하였다. 모본인 ‘핑크라이트’는 핑크색의 반겹꽃 중ㆍ대륜계로 화경이 강건한 다수성 품종이며, 부본인 ‘메피스토’는 자주색의 대륜계 다수성으로 화경이 강건한 품종이다.
파종은 4월 하순에 하였으며, 1개월 후 발아된 유묘의 본엽이 4 - 5매 전개되었을 때 화훼연구소 유리온실 내의 선발 포장에 정식하였고, 선발과 재배 특성 검정은 2008년부터 2010년까지 실시하였다. 생육 특성의 평가 및 검정을 통하여 2008년에 화색이 선명하고 수량이 많은 우수한 계통 ‘0709-172’을 선발하였다. 선발된 개체는 생장점 배양에 의한 조직배양을 통하여 개체를 증식하였다. 2009년에 품종 고유 특성에서 균일성에 대한 재현성을 실시하여, 우수한 평가를 받아 ‘경남교G-38호’로 재명명하였다.
품종 육성을 위한 특성조사는 화훼연구소 유리온실에서 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준(RDA, 2003)에 따라, 화색이 유사한 ‘레오’를 대조품종으로 하였다. 식물체의 색상은 영국왕립원예학회의 칼라 챠트(RHS, 2001)를 이용하여 비교하였으며, 그 외의 특성조사는 국립종자원의 신품종 출원 및 심사를 위한 특성조사요령(KSVS, 2018)에 따라 실시하였다. 또한 육성 품종 평가회와 농가 실증 재배를 통해 재배상의 유의점과 기호도 등을 파악하였다. 절화 보존 실험은 국립원예특작과학원의 저장유통 실험실에서 온도는 22.0 ± 1.5°C, 일장 조건은 형광등 10시간 조명 조건하에서 수행 하였으며, 절화 특성 조사는 절화를 보존하면서 꽃 크기 및 생체중 변화, 수분균형, 외관 등을 조사하였다. 특성평가에 따라 화색 및 수량이 뛰어나고 화형이 안정된 ‘경남교G-38호’는 농촌진흥청 농작물 직무육성 신품종 선정 심의회를 거쳐 ‘핑크가든(Pink Garden)’으로 명명되고 품종으로 등록하였다. 품종의 육성 과정은 Fig. 1에 제시하였다.
유전자 분석
Genomic DNA 추출 및 PCR
‘핑크가든’과 ‘핑크라이트’, ‘메피스토’, ‘레오’의 잎 200mg을 Tissue Lyser II(Qiagen Co. USA)를 사용하여 마쇄한 후 DNA 추출 시료로 이용하였다. DNA 추출은 농업기술 실용화재단에서 확립한 CTAB(cetyl-trimethyl-ammonium bromide) 방법을 사용하였다. 추출한 DNA는 Nanodrop(Thermo Scientific Co., USA)를 이용하여 정량한 후 분석하였다.
Williams et al.(1990)의 방법을 변형하여 RAPD를 수행하였으며, 품종 간 비교를 위해 양친 및 품종을 구별할 수 있는 프라이머 OP9(5’-GGGTAACGCC-3’)와 OP14(5’-GTCCACACGG-3’), OP15(5’-TTCCGAACCC-3’)를 이용하여 품종 간 차이를 비교하였다.
반응조건은 10ng의 template DNA, 200nM의 임의 primer로 각각 100μM의 dATP, dTTP, dGTP, dCTP, 1x Taq polymerase buffer(10mM Tris-HCl, pH 8.3, 50mM KCl, 1.5mM MgCl2, 0.001% gelatin)와 0.8 unit의 Taq DNA polymerase를 포함한 25μL의 반응액을 이용하였다. 증폭은 94°C에서 3분간 주형 DNA를 변성시킨 후에 94°C에서 1분간 변성한 후 37°C에서 1분간 primer annealing, 72°C에 2분간 합성(extension) 과정을 45회 반복하였다. PCR 산물은 1.5% agarose gel에 전기영동한 후(4 V/cm), ethidium bromide(0.5 g･mL-1)에 염색한 후 UV상에서 촬영하였다(Hoefer Co., USA).
RAPD
선발한 primer를 이용하여 RAPD 분석을 통한 유전자 분석으로, 모·부본 간의 연관 및 품종 간의 차별성을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 모본인 ‘핑크라이트’와 부본 ‘메피스토’, 육성품종인 ‘핑크가든’, 그리고 대조품종으로 사용한 ‘레오’에 대해 OP9 및 OP14, OP15의 RAPD primer로 품종 간 밴드 패턴을 비교하여 양친 간에 차이뿐만 아니라 품종을 구별할 수 있었다.
OP9의 RAPD primer는 모본 ‘핑크라이트’의 1.5kbp에서 보이는 밴드와 부본인 ‘메피스토’의 2.0kbp의 밴드가 육성 품종인 ‘핑크가든’에서 모두 나타나 양친 간의 교배에 의해 만들어진 품종임을 확인할 수 있었다. OP14를 이용한 RAPD 분석결과, 1.0kbp와 5.0kbp에서 모두 밴드를 보여 유사성을 가졌지만, 10.0kbp에서 밴드는 ‘메피스토’와 육성 품종인 ‘핑크가든’의 밴드가 나타나 대조품종인 ‘레오’와 품종 간의 차이를 확인할 수 있었다. OP15에서는 품종별로 1.5kbp와 3.0kbp에서 밴드가 모두 나타나는 유사성을 보였지만, 800bp에서는 모·부본과 대조품종에서 없는 밴드를 보여, ‘핑크가든’이 기존의 품종과 전혀 다른 새로운 품종임을 확인하였다.
모본과 부본의 밴드 패턴이 서로 다른 RAPD primer를 이용하여 분석하였을 때 이들 간의 교배 후대는 양친의 밴드를 대부분 갖고 있어서 육성 품종이 양친에서 유래하였다는 것을 알 수 있었으며, 다른 품종과의 구분도 충분히 가능하여 유전적인 차이를 비교할 수 있었다. 본 실험에서 RAPD 분석을 활용한 분자표지는 품종 육성 시 양친 간의 교잡에 의해서 나온 계통인지 확인할 수 있었다. 품종의 등록 및 보급 시에 주로 형태적 특성에 의해 판단되지만 이후에는 육성 품종의 구별을 위해 기본적인 자료로 활용해야 될 것으로 판단된다.
주요 특성
‘핑크가든’은 대륜계 핑크색의 다수성으로 절화수명이 긴 겹꽃 품종이다. ‘핑크가든’의 화색은 핑크색의 55B로서 대조품종 ‘레오’의 N66B나 ‘핑크라이트’의 62B, ‘메피스토’의 N66B보다 밝은 파스텔톤을 가졌다(Fig. 3, Table 1). ‘핑크가든’의 엽색은 RHS의 137A로 ‘레오’의 N137A나 핑크라이트의 137A, ‘메피스토’의 N137B보다 밝은 녹색을 띄었으며 화경(꽃대)은 연녹색인 144B이었다.
화형은 ‘핑크가든’이 Table 1에서와 같이 겹꽃이어서, 대조품종의 ‘레오’나 모·부본의 ‘핑크라이트’와 ‘메피스토’의 반겹꽃과 다른 화형을 보였다. 그래서 형태적 특성으로 인해 ‘핑크가든’에서 화심이 존재하지 않아 화심색을 측정할 수 없었다. Fig. 4에서 꽃 모양을 보면, ‘핑크가든’은 겹꽃의 형태로 외부 설상화 외에도 ‘레오’와 달리(Fig. 4A), 통상화가 있지만 화관의 꽃잎이 두드러져 보여 화심이 존재하지 않았다. Table 2와 같이 ‘핑크가든’은 절화용 거베라로서 꽃 직경이 11.5 cm로 대륜화로 대조품종인 ‘레오’의 11.7cm보다는 다소 작지만 모본인 ‘핑크라이트’의 9.8 cm나 부본인 ‘메피스토’의 11.3cm보다 큰 것으로 나타났다. 꽃 부위별 크기는 ‘핑크가든’이 꽃잎의 길이와 폭이 5.1cm와 1.0cm로 대조품종이나 모·부본보다 길었는데, ‘레오’가 4.8 cm에 1.0 cm이고, ‘핑크라이트’가 4.4cm에 1.2cm, ‘메피스토’가 4.5cm에 0.9cm이었다. ‘핑크가든’에서 화심은 겹꽃으로 인해 존재하지 않는데 반해(Fig. 3), ‘레오’는 2.0cm이고 ‘핑크라이트’가 1.8cm, ‘메피스토’가 1.9cm이었다. 거베라의 절화 무게는 ‘핑크가든’이 19.0g이고 ‘레오’가 15.4g, ‘핑크라이트’가 10.2g, ‘메피스토’가 19.5g이었다. 꽃대의 길이와 직경에 있어서 ‘핑크가든’은 꽃대의 길이가 58.3cm에 직경상부 0.5cm, 하부가 0.8cm이고 ‘레오’는 49.5cm에 0.6cm와 0.8cm이고, ‘핑크라이트’ 는 60.5cm에 0.5cm와 0.7cm, ‘메피스토’는 59.3cm에 0.7cm와 0.8cm로 ‘핑크가든’이 비교적 꽃대가 길고 상부의 꽃대 직경이 얇은 것으로 나타났다(Table 2).
Table 1. Inherent characteristics of 'Pink Garden'
Table 2. Ornamental characteristics of 'Pink Garden'
‘핑크가든’은 정식 후 조기생산이 가능하며, 비교적 높은 수량을 가지고 있는 품종이다. Table 3에서 ‘핑크가든’은 채화에 필요한 엽수가 8.6개로, 첫 개화하는 데 소요되는 기간이 89.6일, 수량이 49.5개/주였다. 모본인 ‘핑크라이트’는 채화에 필요한 엽수가 9.5개로, 첫 개화하는 데 걸리는 기간이 98.2일, 수량이 50.6개/주였다. 부본인 ‘메피스토’은 채화에 필요한 엽수가 9.5개로, 첫 꽃 개화 소요일수가 99.6일, 수량이 45.9개/주였다. 대조품종인 ‘레오’는 채화에 필요한 엽수가 9.1개로, 첫 꽃 개화 소요일수가 95.9일, 수량이 46.8개/주였다. ‘핑크가든’은 모·부본보다 개화에 소요되는 일수가 적은 품종으로 대조품종인 ‘레오’보다 6.3일 빠른 편이었다. 그러나 개화에 필요한 엽수는 다른 품종과 유사한 것으로 나타났다. ‘핑크가든’은 겹꽃임에도 불구하고 영양생장에서 생식생장으로 전환이 빨라 조기에 개화되고, 절화 생산이 지속적으로 이루어져 상대적으로 높은 수량을 보였다. 절화수명과 기호도에 있어서 ‘핑크가든’은 절화수명이 13.5일에 기호도가 4.1이었다. ‘핑크라이트’는 절화수명이 13.2일에 기호도가 3.7이며, ‘메피스토’가 12.9일에 3.9, ‘레오’는 10.9일에 3.8이었다. 따라서 ‘핑크가든’은 절화수명이 길며, 기호도도 좋아 화형과 화색이 잘 조화된 절화 품종으로 평가 받았다.
Table 3. Cultural characteristics of 'Pink Garden'
yValues are mean ± S.E.
절화 보존 시 특성 변화
절화의 품질 판단은 절화수명과 외관 변화로 대별되는데(RDA, 1992), ‘핑크가든’은 절화수명이 대조품종인 ‘레오’의 10.9일보다 2.6일이 긴 13.5일이었으며, 절화보존 시 ‘핑크가든’의 화형 변화가 대조품종보다 적어 절화로서 높은 관상가치를 가지는 것으로 나타났다(Table 3).
국내에서 육성된 품종들의 재배적 특성은 시험재배나 평가회를 통해 널리 홍보하지만, 수확 후 특성까지 알리기 어려운 점이 많다(Kim et al., 2004). 따라서 재배 특성뿐만 아니라 수확 후 절화로서 우수성을 제공한다면, 화훼 육성 품종의 보급에 보다 경쟁력이 있을 것으로 기대된다. ‘핑크가든’은 재배 후 생육이 대조품종인 ‘레오’보다 꽃 크기가 작지만, 기존의 반겹꽃과 달리 겹꽃으로 높은 선호도를 보일 뿐만 아니라(Table 3), 수확 후 우수한 특성을 가진 것으로 나타나 이를 보급 시 널리 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서는 수확 시 절화특성에 대해서만 비교하였는데, 육성 품종의 수확후 생리나 절화수명을 개선하기 위한 전처리제 역할에 대한 구명이 필요할 것으로 보인다(Gong et al., 2018; Huang et al., 2017; Pouri et al., 2017; Ren et al., 2017).
절화보존 중 꽃 크기 및 외관 변화
‘핑크가든’의 절화보존 동안 꽃 크기는 최대 크기에 이르는 정도가 대조품종인 ‘레오’보다 빨랐으나, 형태에서도 비교적 안정적인 화형을 지속적으로 유지 하였으며(Fig. 5), 크기 변화 정도가 적은 것으로 나타났다(Fig. 6).
꽃 크기의 변화에서 절화보존 시 ‘핑크가든’의 경우 2 - 3일째에 최대 크기였고 이후 서서히 감소하는데, 증가폭이 4.3%로, 수확 당시나 절화보존 종료 시까지도 큰 변화가 없는 반면에, 인 ‘레오’는 4일째에 8.8%까지 증가하다가, 11일째에는 5.4%까지 감소하였다(Fig. 6). 절화보존 시 꽃 크기 변화에 있어서 ‘핑크가든’은 대조품종보다 적은데, 이는 겹꽃으로 인해 일반적인 반겹꽃보다 상대적으로 시들고 마르거나 뒤틀림과 같은 변형이 적었기 때문으로 생각된다.
거베라의 수확은 외부 설상화가 충분히 전개되었을 때 이루어지는데, Fig. 4에서 보면 ‘핑크가든’이 겹꽃의 형태적 특성으로 화심도 설상화로 이루어져서 절화보존 종료 시에 꽃잎이 뒤로 젖혀지지 않고, 꼿꼿한 특징을 보였다. 또한 대조품종인 ‘레오’에 비해 색상 변화도 적은 것으로 보인다. 따라서 ‘핑크가든’은 절화보존 동안에 외관적 품위가 높고 관상 가치가 높은 것으로 나타났다.
절화보존 중 생체중 변화
‘핑크가든’의 절화보존 시 생체중 증가 정도가 적고, 변화가 더딘 것으로 나타났다(Fig. 7). 거베라 수확 후 보존 중 생체중 변화에 있어서 ‘핑크가든’은 3일째에 최대 중량을 보인 후에 감소하는데, 감소 정도에서 대조품종인 ‘레오’와 다소 차이를 보였다. ‘핑크가든’은 절화보존 3일째에 8.3%가 증가하고 11일째에는 최대 중량의 2.6% 감소 후, 절화보존 종료 시에 4.9%까지 감소하였다. 대조품종인 ‘레오’는 2일째에 12.5% 증가하고 절화보존 종료 시 11일째에는 2.6%가 감소하였다.
다른 거베라에서도 생체중은 2일 정도까지 증가하는 것으로 나타났으며(Kim et al., 2004), 화종이 다른 장미(Kim and Lee, 2001)나 국화(Lee et al., 1996)는 생체중이 2 - 4일까지 증가하는 것으로 나타났다. Kim et al.(2004)은 절화에서 생체중 변화는 수분 흡수와 증산의 영향으로 변하며, 생체중의 감소가 큰 품종이 절화수명이 짧다고 하였다. 본 연구에서도 생체중 감소가 큰 ‘레오’에서 절화수명이 ‘핑크가든’보다 짧아 Kim et al.(2004)과 유사한 결과를 보여주는 것으로 나타났다. 육성한 품종인 ‘핑크가든’은 생체중의 증가가 대조품종과 달리 3일 정도에서 최대 생체중량을 가졌으며 생체중의 증가 정도가 크지 않았고 무게 감소 정도도 작은 것으로 나타났다.
절화보존 중 수분 균형
수분 균형(water balance)은 채화 후 절화보존 동안의 수분 흡수와 증산으로 수분 보유 상태에 대한 지표로서(Kim et al., 2004), ‘핑크가든’의 수분 균형 변화는 대조품종과 비교하여 진폭의 차이는 있었지만, 음(-)의 값을 보이는 변화 시점이 동일하여, 품종에 따른 거베라 절화보존 시 수분 균형에 차이를 말하기 어려운 것으로 보인다(Fig. 8).
재배상 유의점
실증농가에서 ‘핑크가든(Pink Garden)’은 일반적인 숙근화훼류 재배기술에 따라 재배하였는데(RDA, 2013), 여름철 고온기의 습해에 약하다고 평가되고, 웃자라면 꽃대가 약해지고 수확 후 꽃목이 굽는 경우가 있어 정식은 배수가 잘되는 토양에 재배하며, 절화생산에 들어가는 시기에는 약간 건조하게 관리하는 것이 좋다고 하였다. 지온의 관리 및 양·수분의 흡수가 쉽도록 정식 시 이랑을 가능한 약 30cm 이상 높게 만들었다. 토양 재배 시의 적정 정식 밀도는 15 - 17주/3.3m2로 하였다.
여름철 고온기의 생리장해 및 꽃봉오리의 유실과 꽃잎의 탈색 방지를 위하여 차광(50%)이 필요한데, 충분히 환기하여 온도를 30°C 이하로 관리해야 한다. 경남 일대의 남부 지방에서 차광 처리 기간은 6월 상순에서 9월 하순까지 실시하는 것이 좋은 것으로 판단된다. 2년차 재배부터는 많은 측아의 발생으로 잎이 무성해지기 쉬우므로 적당히 적엽을 해야 하는 것으로 나타났다.
