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Comparison of Isoflavone Content in 43 Soybean Varieties Adapted to Highland Cultivation Areas
고랭지 적응 콩 43개 품종의 해발고도별 이소플라본 함량 비교
Korean J Breed Sci 2018;50(4):442-452
Published online December 1, 2018
© 2018 Korean Society of Breeding Science.

Su-Young Hong*, Su-Jeong Kim, Hwang-Bae Sohn, Yul-Ho Kim, and Kwang-Soo Cho
홍수영*, 김수정, 손황배, 김율호, 조광수

Highland Agricultural Research Institute, National Institute of Crop Science, RDA, Pyeongchang, Gangwon-do, Republic of Korea
농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소
Correspondence to: (E-mail: suyoung@korea.kr, Tel: +82-33-330-1830, Fax: +82-330-330-1519)
Received October 13, 2018; Revised October 17, 2018; Accepted November 9, 2018.
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract

In this study, we analyzed the growth characteristics and isoflavone content of 43 soybean varieties highly adaptable to highland areas. The flowering period of each cultivation zone was from July 15 to August 12 at Daewallyeong, from July 18 to August 11 at Jinbu, and from July 23 to August 13 at Gangneung. The accumulated temperature from flowering to maturity was 1,297 °C for Daegwallyeong, 1,391 °C for Jinbu, and 1,685 °C for Gangneung. Forty-three varieties were classified into four utilities; soy sauce and tofu, bean sprouts, cooking with rice, and vegetable and early maturity. The content of isoflavone was highest at 2,579 µg/g in varieties for soy sauce and tofu usage. Five varieties (“Paldalkong,” “Sinpaldal2,” “Ilmikong,” “Sinpaldalkong,” and “Daepung”) cultivated in Daegwallyeong had over 4,000 µg/g of isoflavone. The isoflavone content of the region Daegwallyeong was different at the significance level of 0.1 (p=0.061) compared to Gangneung. There was no significant difference between Gangneung and Jinbu. It is thought that the low temperature of the maturation stage during the growing period affected isoflavone accumulation. The varieties with more than 3,000 µg/g of isoflavone content in Daegwallyeong, Jindu, and Gangneung were “L29,” “Williams82,” “Ilmikong,” and “Daepung.” These were genetically and environmentally stable in isoflavone content. It is expected that this study will be used as basic data for the functional breeding and selection of soybean varieties highly adaptable to a specific region, and to help expand soybean cultivation areas in highlands.

Keywords : Isoflavone, Variety, Utilization, Temperature
서 언

고랭지 지역의 농업형태는 여름철 단경기 재배가 주를 이루며, 작목으로는 배추, 무, 감자를 중심으로 연작재배를 하거나 지나친 비료 투입과 객토 등으로 토양환경이 악화되고 있다. 이에 고랭지 지역의 토양환경 개선은 물론 수익성을 보장할 수 있는 작부체계와 신작물 도입이 시급한 실정이다.

콩은 콩과(Fabaceae) 작물의 한해살이 식물로 씨앗을 주로 이용하며 만주와 한반도가 원산지로 5,000년 이전부터 재배되어 왔다. 콩의 뿌리혹박테리아는 대기중의 질소 고정을 통해 토양을 비옥하게 하여 지력증진과 토양개선에 유용하며 콩에는 영양성분과 생리활성 물질을 포함하고 있어 많이 이용되고 있는 작물이다(Goss et al. 2002, Rodríguez-Navarro et al. 2011, EL-Shemy 2011, O’Keefe et al. 2015). 이소플라본은 페닐프로파노이드 화합물의 하나로 콩의 주요 생리활성 물질이다. 페닐프로파노이드 화합물은 구조적⋅생물학적 기능면에서 그 범위가 넓다. 병원체 공격, 햇빛 또는 UV, 상처, 저온 또는 토양 내 양분부족 등의 다양한 생물학적⋅비생물학적 스트레스에 의해 페닐프로파노이드가 유도된다(Dixon & Paiva 1995). 이소플라본은 항암, 골다공증의 예방은 물론 여성 호르몬인 에스트로겐과 비슷한 분자구조를 갖고 있어 여성 특유의 질환을 완화시키는 효능이 있다(Chen et al. 2014, Kang et al. 2010, Potter et al. 1998). 이소플라본 함량은 품종에 따른 유전적 요인과 재배년도, 재배지역, 온도 등 환경적 요인에 따라 변이가 심하다(Ha et al. 2009, Kim et al. 2012, Lee et al. 2003). 우리나라의 콩 품종은 1913년 이후 지속적인 선발과 교배육종을 통하여 2014년까지 178개의 품종이 등록되었으며 그 이후에도 7개의 품종이 국립종자원에 등록되었다(Lee et al. 2015, https://www.seed.go.kr). 2014년 까지 등록된 품종의 용도별 분포는 장류⋅두부용 53.4%, 나물용 25.8%, 밥밑용 12.9%, 풋콩용이 7.9%를 나타내어 장류⋅두부용과 나물용이 80% 차지하고 있다.

본 연구에서는 고랭지 지대에서 생육과 수량이 우수하여 적응성이 높은 것으로 판단되는 43품종을 선발하였고 이 품종들을 이용하여 고랭지(대관령), 준고랭지(진부) 그리고 평난지(강릉) 지역에서 재배한 후 각 지역별로 콩의 이소플라본 함량을 분석하였다. 따라서, 콩 품종, 재배지역은 물론 콩의 이용용도에 따른 이소플라본 함량 변이를 비교함으로써 고랭지 특화작물로의 활용에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

재료 및 방법

시험재료의 준비

본 연구의 시험재료는 154 품종을 2015년도에 대관령, 진부, 강릉에서 재배하여 생육과 수량면에서 적응성이 높은 것으로 판단되는 43품종을 사용하였다. 43개 콩 품종은 Table 1과 같다. 개발된 콩 품종과 용도에 따른 이소플라본 함량과의 상관관계를 구명하고자 43개 품종을 Lee et al. (2015)에 의거 장류⋅두부용, 나물용, 밥밑용 그리고 풋콩⋅올콩용으로 구분하여 분석하였다. 시험품종의 용도별 구성은 장류⋅두부용 20개 품종 46.5%, 나물용 11개 품종 25.6%, 밭밑용 4품종, 9.3% 그리고 풋콩⋅올콩용은 8개 품종으로 18.6%를 차지하였다. 선발된 43개 품종은 3개 지역 대관령(해발 800 m), 진부(해발 560 m), 강릉(해발 40 m)에서 재식밀도 80×50 cm, 3반복으로 재배하여 수확하였다.

List and their abbreviation of soybean used in this study.

Utilizationz Cultivar (Abbreviation) No. (%)
Soy sauce & tofu Jangol (7_JO), Daol (9_DO), Williams 82 (12_W82), Sinpaldal2 (16_SPD2), Ilmikong (17_IM), Duyookong (19_DY), Geomjeongkong5 (20_GJ5), Haessalkong (21_HSS), Sinpaldalkong (23_SPD), Cheongakong (24_CA), Daepung (25_DP), Paldalkong (26_PD), Seonyu (27_SY), Daemang (28_DMA), Jangyeonkong (29_JY), Daewangkong (31_DWA), Hwangkeumkong (36_HK), Saedanbaekkong (38_SDB), Taekwangkong (40_TK), Daewonkong (42_DWO) 20 (46.5)

Bean sprout L29(8_L29), Dawonkong (10_DW), Nogchae (11_NC), Pureunkong (13_PR), Joyang1 (30_JYA1), Seonamkong (32_SN), Hoseo (33_HSE), Doremikong (35_DRM), Saebyeolkong (39_SB), Sohwang (41_SH), Pungsannamulkong (43_PSNM) 11 (25.6)

Cooking with rice Jungmo3002 (15_JM), Heugseong (18_HS), Geomjeongkong1 (34_GJ1), Daeheug (37_DH) 4 (9.3)

Vegetable & early maturity Seokryangputkong (1_SR), Keunolkong (2_KO), Dajin (3_DJ), Danmi2 (4_DM2), Sangwon (5_SW), Hwaeomputkong (6_HE), Seonnog (14_SNO), Danmi (22_DM) 8 (18.6)

Utilization was classified according to Lee et al. (2015).



이소플라본 분석

수확된 콩 종실의 이소플라본 함량 분석은 Zheng et al. (2005)에 준하여 실시하였으며 방법은 다음과 같다. 콩 종실 0.5 g에 1N HCl 15 ml를 첨가한 후 90°C에서 2시간 가수분해 하였다. 그 후 MeOH. 20 ml를 넣고 40°C 암상태에서 2시간 동한 교반하면서 추출하였다. 여과지(Whatman No.2)에 걸러 낸 추출물을 50 ml로 정량하여 UPLC (Waters, Acquity UPLC I-Class, USA)로 분석하였다.

컬럼은 BEH C18 (2.0×50 mm, 17 μm)을 이용하였으며, 시료 주입량은 1 μl였다. 유속은 0.2ml/min이었고 260nm 파장에서 검출하였다. 이동상 A는 0.1% acetic acid (in water), 이동상 B는 acetonitrile를 이용하였다.

통계분석

품종간 3반복으로 시료를 채취하였으며 Duncan 다중검정은 SAS 9.4 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 p<0.05 heat="" map="" kruskal-wallis="" rstudio="" 1="" 1="" 456="" ext-link="" ext-link-type="uri" xlink:href="http://r.rda.go.kr">http://r.rda.go.kr)을 이용하여 분석하였다.

결과 및 고찰

재배 지대별 생육특성

선발된 43개 품종은 대관령 5월 25일, 진부 6월 9일, 강릉 6월 20일에 파종하였다. 지역별 최고⋅최저기온과 파종, 개화기, 성숙기는 Fig. 1과 같다. 대관령에서의 품종별 개화기는 7월 15일에서 8월 12일로 품종간 최대 28일 차이가 났으며 진부에서의 개화기는 7월 18일에서 8월 11일로 품종간 24일 차이가 났다. 강릉에서는 7월 23일에서 8월 13일로 품종간 21일 차이를 보였다. 3개 지역 모두 개화기가 가장 빠른 품종은 ‘석량풋콩’이었고 가장 늦은 품종은 ‘풍산나물콩’이었다.

Fig. 1.

Meteorological condition of high (H) and low (L) air temperature of 3 cultivation areas. Sowing date, flowering time and maturation period from three cultivation areas are indicated by arrows. (DG: Daegwallyeong, JB: Jinbu, GN: Gangneung).



개화기에서 성숙기까지의 소요일수는 61~79일로 지역간 차이는 없었으나, 이 기간중의 적산온도는 대관령 1,297°C, 진부 1,391°C, 강릉 1,685°C를 보여 지역간 차이가 컸다(Table 2). 그러나, 전 생육기간 중 적산온도가 2,000°C 이상을 나타내어 3개 지역에서 콩의 경제적 재배가 가능할 것으로 판단되었다(대관령: 2,450°C, 진부: 2,444°C, 강릉: 2,675°C).

Days from flowering to maturing and their accumulative temperature during cultivation according to utilization of 43 soybean cultivars.

Utilizationz Days from flowering to maturing Accumulative temperature (°C)


Daegwallyeong Jinbu Gangneung Daegwallyeong Jinbu Gangneung
Soy sauce and tofu 78 75 79 1,330 1,436 1,730
Bean sprout 73 70 74 1,261 1,346 1,637
Cooking with rice 73 75 78 1,272 1,442 1,710
Vegetable and early maturity 67 61 70 1,276 1,314 1,627

Utilization was classified according to Lee et al. (2015).



용도별 이소플라본 함량 비교

선발된 43개 품종을 장류⋅두부용, 나물용, 밥밑용 그리고 풋콩⋅올콩용으로 구분하여 용도별로 이소플라본 함량을 비교하였다. 장류⋅두부용 콩 20개 품종의 이소플라본 함량은 Table 3과 같다. ‘장올’을 비롯한 20개 품종의 이소플라본 함량은 2,579 μg/g 이었으며 이를 지역별로 보면 진부 2,542 μg/g, 그리고 강릉 2,288 μg/g이었다. 품종별로는 8품종이 대관령에서 3,000 μg/g 이상을 나타내었으며, 그 중 ‘팔달콩’이 4,783 μg/g로 가장 높았으며 ‘신팔달2호’, ‘일미콩’, ‘신팔달콩’, ‘대풍’ 5개 품종이 4,000 μg/g 이상을 나타내었다. 진부에서는 6품종이 3,000 μg/g 이상을 보였으며 ‘대풍’이 4,155 μg/g으로 가장 높게 나타났다. 강릉에서는 4품종이 3,000 μg/g 이상을 나타내었고 4,000 μg/g 이상의 이소플라본 함량을 보이는 품종은 없었다.

Isoflavone contents and significance of soybean for soy sauce and tofu grown in 3 cultivation areas.

Cultivation area Cultivar Isoflavone content (μg/g)

Daidzin Glycitin Genistin Daidzein Glycitein Genistein Total
Daegwallyeong 7_JO 43hiz 32a 27o 670p 82i 523q 1,378p
9_DO 30j 1j 26o 583r 36o 533q 1,208q
12_W82 69ef 19d-f 67g 2,080e 171c 1,478g 3,883f
16_SPD2 89c 22b-d 85c 2,109d 201b 1,650e 4,156d
17_IM 70ef 9i 86c 2,159c 100e 1,950b 4,374b
19_DY 106b 18d-f 103b 1,682g 90g 1,228i 3,228g
20_GJ5 65f 1j 77e 1,361h 55m 1,390h 2,949h
21_HSS 48h 17e-g 41m 1,012l 82i 918l 2,117l
23_SPD 74e 25b 70f 2,203b 199b 1,779d 4,350b
24_CA 43hi 15f-h 59j 1,145j 55m 1,501f 2,818i
25_DP 59g 17e-g 71f 1,959f 256a 1,851c 4,214c
26_PD 82d 34a 81d 2,414a 134d 2,038a 4,783a
27_SY 40i 17e-g 43m 739o 68l 911l 1,817n
28_DMA 41i 17e-g 52k 1,044k 71k 1,114k 2,338k
29_JY 70ef 20c-e 65h 2,192b 92g 1,477g 3,915e
31_DWA 40i 12hi 37n 807n 51n 655o 1,602o
36_HG 44hi 13gh 62i 977m 54m 1,190j 2,341k
38_SDB 42hi 24bc 41m 1,248i 87h 889m 2,330k
40_TK 56g 15e-h 45l 1,050k 78j 719n 1,964m
42_DWO 494a 25b 547a 638q 96f 584p 2,384j
Jinbu 7_JO 63g 31a-c 47j 1,089k 88h 705n 2,024l
9_DO 27k 16h 24l 291q 27m 260q 646p
12_W82 60h 32a-c 51hi 1,637f 181c 1,176f 3,137e
16_SPD2 78d 36a 64f 1,959b 189b 1,356c 3,682b
17_IM 69f 29b-d 75d 1,673e 158e 1,584b 3,588c
19_DY 74e 31a-c 60g 1,751d 98g 1,144g 3,158e
20_GJ5 60gh 20gh 54h 1,161h 67j 940k 2302j
21_HSS 44j 22ef 37k 625o 52kl 496p 1276o
23_SPD 94c 36a 83c 1,829c 168d 1,330d 3,540d
24_CA 51i 25d-g 54h 1,137ij 53kl 1,196f 2,516h
25_DP 98b 27c-f 103b 2,015a 214a 1,697a 4,155a
26_PD 78d 32a-c 70e 1,546g 99g 1,102h 2,926f
27_SY 50i 27c-f 48ij 851n 57k 906l 1,939m
28_DMA 57h 30bc 58g 1,120j 54kl 1,076i 2,395i
29_JY 80d 32a-c 58g 1,546g 67j 1,032i 2,815g
31_DWA 63g 22fg 48ij 1,148hi 47l 844m 2,173k
42_DWO 471a 27c-e 526a 571p 96g 503p 2,195k
Gangneung 7_JO 42i 26de 32l 928j 68j 671n 1,766n
9_DO 23m 20f 21n 334r 31p 349r 780s
12_W82 65b 30c 63d 1,737b 163c 1,289d 3,347d
16_SPD2 57d 35ab 55f 1,459g 167b 1,130f 2,904e
Gangneung 17_IM 60c 25e 73b 1,592d 118e 1,561a 3,429b
19_DY 60c 25e 50hi 1,578d 64k 1,049h 2,826f
20_GJ5 44h 29cd 54fg 865l 51l-n 969j 2,011k
21_HSS 42i 24e 42j 898k 75i 667n 1,749n
23_SPD 50f 35b 58e 1,516e 202a 857k 2,718h
24_CA 37j 19f 52gh 1,079i 49n 1,147e 2,382i
25_DP 54e 29cd 60de 1,614c 204a 1,428c 3,389c
26_PD 64b 38a 66c 1,776a 125d 1,443b 3,511a
27_SY 28k 19f 37k 719n 55l 815m 1,673p
28_DMA 37j 25e 43j 866l 50mn 828l 1,850l
29_JY 55de 27c-e 55f 1,485f 90g 1,076g 2,787g
31_DWA 47g 27c-e 42j 1,171h 43o 960j 2,290j
36_HG 25lm 18f 48i 575p 54lm 989i 1,708o
38_SDB 45gh 35b 43j 790m 97f 560o 1,569q
40_TK 25l 20f 28m 619o 82h 480p 1,254r

Mean values in the same column with different superscript small letter are significantly different between varieties (p<0.05).



나물용콩의 이소플라본 함량은 Table 4와 같다. L29를 비롯하여 11개 품종의 이소플라본 함량 평균은 2,518 μg/g 이었으며, 지역별로는 대관령 2,731 μg/g, 진부 2,416 μg/g, 강릉 2,408 μg/g을 나타내었다. 품종별로는 대관령에서 3품종이 3,000 μg/g 이상을 보였으며, L29는 4,215 μg/g 로 가장 높게 나타났다. 진부와 강릉에서는 4,000 μg/g 이상을 보이는 품종이 없었으며, 진부에서는 2개품종(‘새별콩’, ‘L29’)이, 강릉에서는 3품종(‘L29’, ‘푸른콩’, ‘호서’)이 3,000 μg/g 이상을 보였다.

Isoflavone contents and significance of soybean for bean sprout grown in 3 cultivation areas.

Cultivation area Cultivar Isoflavone content (μg/g)

Daidzin Glycitin Genistin Daidzein Glycitein Genistein Total
Daegwallyeong 8_L29 70cz 31b 58e 2,237a 139d 1,679a 4,215a
10_DW 34g 1h 34i 639k 63h 733j 1,504j
11_NC 58d 26c 52fg 1,366e 94f 1,045f 2,641f
13_PR 86b 17f 83b 1,550c 139d 1,090e 2,966d
30_JYA1 46f 26c 50fg 1,004h 131e 934h 2,191h
32_SN 37f 17a 24f 489g 35a 349d 951e
33_HSE 37g 27c 49g 874i 56i 1,017g 2,062i
35_DRM 73c 23d 72c 1,804b 180c 1,415b 3,567b
39_SB 51e 27c 64d 1,414d 225b 1,400c 3,181c
41_SH 45f 19e 41h 1,186f 76g 854i 2,220g
43_PSNM 680a 13g 582a 790j 51j 541k 2,658f

Jinbu 8_L29 81c 37bc 72c 1,733a 160c 1,361b 3,444b
10_DW 29h 21e 26g 421j 63g 340j 899j
11_NC 70e 45a 46f 1,494c 100e 901f 2,656e
13_PR 71de 38bc 56e 1,550b 157c 1,097c 2,969c
30_JYA1 64f 30d 65d 1,076f 117d 897f 2,249g
32_SN 47f 31b 24de 586g 50c 437g 1,175h
33_HSE 76d 35cd 77c 1,123e 77f 1,032d 2,419f
35_DRM 74d 35cd 61de 1,426d 168b 975e 2,739d
39_SB 92b 41ab 84b 1,735a 268a 1,442a 3,662a
41_SH 43g 30d 23g 570i 61g 410i 1,138i
43_PSNM 567a 12f 535a 713h 60g 559h 2447f

Gangneung 8_L29 64c 27e 62bc 1,641b 124d 1,185c 3,102b
10_DW 29i 19f 32h 398k 53h 422h 952k
11_NC 52f 40cd 43g 1,096g 76g 767f 2,073h
13_PR 78b 34cd 60cd 1,943a 195b 1,209a 3,517a
30_JYA1 55a 32d 62cd 1,287e 116e 1,201b 2,753e
32_SN 26gh 25b 21f 341h 17b 308e ,737 g
33_HSE 60d 48a 59d 1,407c 243a 1,201b 3,017c
35_DRM 49g 38bc 53e 1,355d 178c 1,186c 2,859d
39_SB 54fe 39bc 62b 1,157f 196b 1,120d 2,629f
41_SH 46h 37b-d 41g 784i 88f 579g 1,576j
43_PSNM 363a 8g 361a 488j 56h 391i 1,667i

Mean values in the same column with different superscript small letter are significantly different between varieties (p<0.05).



밥밑용콩의 이소플라본 함량 비교는 Table 5와 같다. ‘중모3002’를 비롯하여 4개 품종의 이소플라본 함량을 비교하였다. 3개 지역의 평균 이소플라본 함량은 1,886 μg/g 이었으며, 각 지역별로 대관령 2,069 μg/g, 진부 1,527 μg/g, 그리고 강릉 2,061 μg/g을 보였다. 대관령과 진부에서는 3,000 μg/g 이상을 보이는 품종이 없었으며 강릉에서 ‘흑성’이 3,437 μg/g으로 가장 높게 나타났다. 그러나, 이번 결과는 1년치 자료로 ‘흑성’에 대한 추가 분석이 필요할 것으로 보인다.

Isoflavone contents and significance of soybean for cooking with rice grown in 3 cultivation areas.

Cultivation area Cultivar Isoflavone content (μg/g)

Daidzin Glycitin Genistin Daidzein Glycitein Genistein Total
Daegwallyeong 15_JM 42bz 15a 53b 753c 102a 919c 1,883c
18_HS 85a 1b 96a 1,396a 83b 1,163a 2,823a
34_GJ1 30c 1b 34c 722d 48c 647d 1,482d
37_DH 31c 1b 52b 821b 86b 1,097b 2,087b

Jinbu 15_JM 33c 27a 32c 478d 97a 495c 1,163c
18_HS 41b 20ab 37b 775b 63b 562b 1,498b
34_GJ1 32c 9b 27d 520c 40c 420d 1,048d
37_DH 53a 18b 62a 1,035a 95a 1,134a 2,396a

Gangneung 15_JM 28c 25a 31d 432d 85b 547d 1,147d
18_HS 62a 22a 69b 1,776a 113a 1,396a 3,437a
34_GJ1 29c 17b 35c 655c 73d 629c 1,438c
37_DH 51b 24a 76a 902b 77c 1,094b 2,224b

Mean values in the same column with different superscript small letter are significantly different between varieties (p<0.05).



‘석량풋콩’을 포함하여 풋콩⋅올콩류 8품종의 이소플라본 함량 비교는 Table 6과 같다. 3개 지역의 평균 이소플라본 함량은 1,101 μg/g 이었으며 지역별로는 대관령 1,414 μg/g, 진부 935 μg/g, 그리고 강릉 953 μg/g을 보였다. 풋콩⋅올콩류의 경우 3개지역 모두 3,000 μg/g 이상을 보이는 품종이 없었다.

Isoflavone contents and significance of soybean for vegetable and early maturity grown in 3 cultivation areas.

Cultivation area Cultivar Isoflavone content (μg/g)

Daidzin Glycitin Genistin Daidzein Glycitein Genistein Total
Daegwallyeong 1_SR 56az 14bc 38a 1,041b 59b 607b 1,813b
2_KO 29f 18d 24c 489f 38e 436g 1,035f
3_DJ 44c 19cd 27b 760d 38e 485d 1,373d
4_DM2 38d 22a 27b 923c 43c 565c 1,619c
5_SW 35e 21ab 23d 659e 41d 446f 1,226e
6_HE 29f 19d 24c 479f 33g 473e 1,057f
14_SNO 37d 17e 24c 489f 36f 349h 951g
22_DM 46b 13f 38a 1,232a 66a 840a 2,237a

Jinbu 1_SR 29d 22bc 12cd 375f 43cd 200f 681e
2_KO 32cd 23a-c 11d 281g 42cd 148h 538f
3_DJ 36bc 26a-c 16c 370f 41d 223e 712e
4_DM2 35c 27a-c 16c 450d 59a 182g 768d
5_SW 40b 32a 24b 625b 48bc 414c 1,184b
6_HE 29d 24a-c 22b 424e 43cd 397d 940c
14_SNO 47a 31ab 24b 586c 50b 437b 1,175b
22_DM 46a 20c 31a 829a 58a 501a 1,484a

Gangneung 1_SR 32b 22a 22c 794a 49b 458a 1,377a
2_KO 23e 22a 18d 267h 30d 310e 670g
3_DJ 29c 0b 17e 497d 75a 263g 881d
4_DM2 35a 22a 23b 764b 43c 409b 1,297b
5_SW 26d 24a 17d 439e 22e 280f 808e
6_HE 23e 24a 20c 330g 23e 397c 817e
14_SNO 26de 25a 21c 341f 17f 308e 737f
22_DM 28cd 0b 27a 586c 33d 367d 1,041c

Mean values in the same column with different superscript small letter are significantly different between varieties (p<0.05).



4개 용도의 지역간 이소플라본 함량은 대관령이 가장 높았다. 3,000 μg/g 이상의 비율을 보면 대관령 28%, 진부 18%, 강릉이 19%를 나타내었다.

Heat map을 이용하여 콩의 이용용도와 재배지역에 따른 이소플라본 함량 변이를 품종별로 비교하였다(Fig. 2). 시험에 이용된 43개 품종은 이소플라본 함량이 높은 group1, 낮은 group2, 그리고 중간에 포함되는 group3으로 구분하였다. Fig. 2의 heat map은 Fig. 3의 그룹과 같은 결과를 보였다. 이소플라본 함량이 높은 group1은 12개 품종이 포함되었다. 용도에 따라 장류⋅두부용 8품종(67%), 나물용 4품종(33%)으로 나뉘어졌다. 이소플라본 함량이 낮은 gruup2에는 17개 품종이 포함되었다. 용도별로는 풋콩⋅올콩류 8품종(47%)으로 가장 많았고, 장류⋅두부용이 5품종(29%), 그리고 나물용과 밥밑용이 2품종씩(12%)을 나타내었다. Group3의 14품종에는 장류⋅두부용 7품종(50%), 나물용 5품종(36%), 그리고 밥밑용 2품종(14%)이 포함되었다.

Fig. 2.

Heat map shows isoflavone contents. The top 2 rows represent utilization for soybean and the bottom 3 rows represent total isoflavone contents between 3 cultivation areas and 43 soybean cultivars. Red color represents high concentration and blue color represents low concentration (DG: Daegwallyeong , JB: Jinbu, GN: Gangneung).


Fig. 3.

Scatterplot of total isoflavone contents between two areas. A: Gangneung (GN) vs Daegwallyeong (DG), B: Gangneung (GN) vs Jinbu (JB).



Kim & Chung (2007)은 콩 종자가 발달하는 단계에 따라 이소플라본 함량 변화를 비교하였다. 종자형성 개시기(R5), 초록의 완전한 크기로 자라는 시기(R6), 그리고 완전히 성숙된 시기(R7)로 구분하였을 때 이소플라본 함량은 R7단계에서 가장 높고 R6, R5 순서였으며, Kitamura et al. (1991)은 올콩이 상대적으로 이소플라본 함량이 낮다고 보고하였다. 이는 이번 용도별 비교에서 다른 용도에 비하여 풋콩⋅올콩용의 이소플라본 함량이 적은 것과 일치하는 결과이다.

평난지 대비 준고랭지⋅고랭지 지역의 이소플라본 함량 비교

Fig. 3은 43개 품종에 대하여 강릉과 대관령, 강릉과 진부에서의 이소플라본 함량을 변수로 하여 좌평면상에 점으로 표시하여 나타낸 것이다. Fig. 2에서 나타난 3개의 그룹이 시각화 되어 쉽게 구분이 가능하다. Fig. 3A의 강릉과 대관령의 비교에서 점선을 기준으로 36개 품종이 강릉에 비하여 대관령에서 이소플라본 함량이 높았다. 그러나, Fig. 3B의 경우 강릉과 진부와의 비교에서 25개 품종이 강릉에 비하여 진부에서 이소플라본 함량이 높았다. 이는 Fig. 4의 Kruskal-wallis test를 보면 강릉(2,049 μg/g)과 대관령(2,506 μg/g)간 이소플라본 함량 비교에서 p=0.061을 나타내어 유의수준 0.1에서 귀무가설이 기각되어 유의차가 인정된 것과 강릉(2,049 μg/g)과 진부(2,117 μg/g)의 비교에서는 p=0.74로 유의수준 0.1에서 귀무가설이 채택되어 유의차가 인정되지 않은 것과 유사한 결과이다.

Fig. 4.

Kruskal-Wallis test for total isoflavone contents and 3 cultivation areas (DG: Daegwallyeong , JB: Jinbu, GN: Gangneung).



콩의 이소플라본 함량은 유전적으로 결정되지만 재배환경 조건에 많은 영향을 받는다(Carrão-Panizzi et al. 1999). 이번 연구에 이용된 43개 품종에서 대관령 지역에서 높은 함량을 나타낸 품종이 31개로 재배 환경조건에 영향을 받는다는 Carrão-Panizzi et al. (1999)의 연구를 뒷받침하고 있다. 대관령의 재배기간 중 평균온도는 16.7°C였으며 강릉은 21.4°C였다. 특히 등숙기의 저온은 이소플라본 함량에 큰 영향을 끼치는데(Tsukamoto et al. 1995), 등숙기간 중 평균 최저기온이 대관령 6.2°C, 진부 8.5°C, 강릉 12.5°C로 대관령 재배콩의 이소플라본 함량이 다른 지역에 비하여 높음을 뒷받침해주고 있다. 그러나 고랭지인 대관령보다 준고랭지인 진부에서 이소플라본 함량이 높은 품종은 ‘장올’을 비롯하여 6품종(‘대망’, ‘선녹’, ‘황금콩’, ‘대흑’, ‘새별콩’)이었으며 평난지인 강릉에서 이소플라본 함량이 높은 품종은 ‘푸른콩’ 등 4품종(‘조항1호’, ‘호서’, ‘대왕콩’)이 포함되었다. 이는 Ok et al. (2008)에 의하면 대관령과 진부의 이소플라본 함량 비교에서 기온이 더 높은 진부에서 함량이 증가된 결과와 유사하다. 이는 이소플라본 함량이 저온뿐만 아니라 과습이나 건조스트레스, 토양 비옥도, 일조시간 등 다양한 요인에 영향을 받으므로 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 생각되었다.

고랭지 적응성이 우수하고 이소플라본 함량이 높은 품종 선발

3개 지역의 이소플라본 함량을 비교한 결과 3,000 μg/g 이상을 나타내는 품종이 강릉 8품종, 진부 8품종, 대관령 11품종이었다. 이 가운데 3개 지역 모두에서 이소플라본 함량이 3,000 μg/g 이상을 나타낸 품종은 4품종(‘L29’, ‘Williams 82’, ‘일미콩’, ‘대풍’)으로 유전 및 환경적 요인에 안정적인 경향을 보였다. 준고랭지와 고랭지인 진부와 대관령 2지역에서 3,000 μg/g 이상을 동시에 보이는 품종은 위의 3개 지역에서 높은 함량을 나타낸 4품종과 함께 ‘두유콩’, ‘신팔달 2호’, ‘신팔달콩’ 그리고 ‘새별콩’을 포함하여 8품종이다. 특히 고랭지인 대관령에서만 3,000 μg/g 이상을 보인 ‘장연콩’과 ‘도레미콩’, 그리고 평난지인 강릉에서만 3,000 μg/g을 보인 ‘푸른콩’, ‘흑성’, ‘호서’는 환경적 요인에 크게 영향을 받는 것으로 보인다. ‘팔달콩’의 경우 대관령에서 4,783 μg/g으로 최대 함량을 보였으나 진부에서 ‘2,926 μg/g을 보여 재배지역 간 큰 변이를 보여 추가적인 요인분석이 필요하다.

우리나라의 콩 재배에 이용되는 주요 품종은 종자 공급량을 기준으로 ‘대원콩’ 73%, ‘풍산나물콩’ 12%, ‘태광콩’ 8%로 이 세 품종이 93%를 차지하고 있다(www.krei.re.kr). 이 세 품종의 이소플라본 함량은 ‘대원콩’ 2,129 μg/g, ‘풍산나물콩’ 2,257 μg/g, ‘태광콩’ 1,683 μg/g을 보였다. 반면에 ‘대풍’ 3,919 μg/g, ‘일미콩’ 3,797 μg/g, 그리고 ‘팔달콩’은 3,740 μg/g을 나타내었다. 이를 토대로 장류⋅두부용이거나, 육성과정에 ‘대풍콩’이나 ‘일미콩’을 모계나 부계로 이용하여 이소플라본 함량이 높은 콩 육종을 위한 기초자료로 이용할 수 있을 것이다.

고랭지 적응성이 우수한 43개 품종을 이용한 지역별 생육특성과 이소플라본 함량을 비교한 결과를 토대로 콩 육종의 기초자료로의 이용과 재배지역에 따라 품종 선택을 통해 콩의 기능성을 특화할 수 있는 가능성을 보였다.

적 요

본 연구에서는 고랭지 적응성이 우수한 43개 콩 품종을 대상으로 각 지역별 생육특성과 이소플라본 함량 변이를 분석하였다. 재배 지대별 개화기는 대관령 7월 15일에서 8월 12일, 진부 7월 18일에서 8월 11일 그리고 강릉에서 7월 23일에서 8월 13일 이었다. 또한 개화기에서 성숙기까지의 소요일수는 61~79일 이었으며 이 기간중의 적산온도는 대관령 1,297°C, 진부 1,391°C, 강릉 1,685°C로 나타났으며 3지역 모두 전 재배기간 중의 적산온도가 2,000°C 이상으로 경제적 콩 재배가 가능할 것으로 판단되었다. 43개 품종을 장류⋅두부용, 나물용, 밥밑용 그리고 풋콩⋅올콩용으로 구분하여 이소플라본 함량을 분석하였을 때 평균 이소플라본 함량은 장류⋅두부용 2,579 μg/g으로 높게 나타내었다. 품종별 이소플라본 함량 비교에서 대관령에서 재배된 ‘팔달콩’, ‘신팔달2호’, ‘일미콩’, ‘신팔달콩’, ‘대풍’ 5품종이 4,000 μg/g 이상을 보였다. 지역간 이소플라본 함량은 강릉과 대관령간 비교에서 p=0.061로 유의수준 0.1에서 유의차가 인정되었으며 강릉과 진부 간에서는 유의차가 인정되지 않았다. 이는 재배기간 중 특히 성숙기의 저온이 이소플라본 함량에 영향을 끼친 것으로 판단된다. 대관령, 진부, 강릉 3개 지역에서 3,000 μg/g 이상의 이소플라본 함량을 보이는 품종은 ‘L29’, ‘Williams 82’, ‘일미콩’, ‘대풍’으로 유전 및 환경적으로 안정된 경향을 보였다. 이번 연구를 통하여 콩의 기능성 육종과 지역별 품종선택에 있어서 기초자료로 이용할 수 있을 것이며 고지대에서의 콩 재배 확대에 기여할 것으로 기대된다.

사 사

본 논문은 농촌진흥청 국립식량과학원 시험연구사업(과제번호: PJ01125904)의 지원에 의해 이루어졌다.

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June 2019, 51 (2)
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