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Black Soybean Cultivar ‘Cheongja5’ with High Yield and Pod Shattering Tolerance
다수성 내탈립 녹자엽 검정콩 ‘청자5호’
Korean J. Breed. Sci. 2022;54(4):469-475
Published online December 1, 2022
© 2022 Korean Society of Breeding Science.

Jeong Hyun Seo*, Beom Kyu Kang, In Youl Baek, Won Young Han, Man Soo Choi, Byong Won Lee, Hong Tai Yun, Hong Sik Kim, Jee Yeon Ko, Jun Hoi Kim, Su Vin Heo, Jae Bok Hwang, and Choon Song Kim
서정현*⋅강범규⋅백인열⋅한원영⋅최만수⋅이병원⋅윤홍태⋅김홍식⋅고지연⋅김준회⋅허수빈⋅황재복⋅김춘송

National Institute of Crop Science (NICS), RDA, Wanju 55365, Republic of Korea
농촌진흥청 국립식량과학원
Correspondence to: E-mail: next0501@korea.kr, Tel: +82-55-350-1236, Fax: 82-55-353-3050
Received November 3, 2022; Revised November 16, 2022; Accepted November 21, 2022.
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
‘Cheongja5’ is a black seed coat soybean cultivar developed from crossing ‘Milyang181’ and ‘YS1886 (Cheongdu1/Tanbaguro)’ in 2007. Promising lines were selected using the pedigree method from F3 to F5. The preliminary and advanced yield trials were conducted in 2013 and 2014, respectively. Regional yield trials (RYT) were conducted in seven regions from 2015 to 2017. ‘Cheongja5’ has a determinate growth habit, oval leaflet shape, brown pubescence, and white flowers. The seed of ‘Cheongja5’ has a black seed coat color with green cotyledon. Flowering and maturing dates were Aug. 3 and Oct. 24, respectively. Regarding the quantitative characteristics, ‘Cheongja5’ has large seed size (37.0 g/100-seed weight) and more pods than ‘Cheongja3’. ‘Cheongja5’ was tolerant to pod shattering in field and indoor RYT tests. ‘Cheongja5’ was resistant to bacterial pustule in the field and soybean mosaic virus (strains G6H and G7H) in the inoculation test. Although its seed quality-related characteristics were almost similar to those of ‘Cheongja3’, it contained more anthocyanin which is a main functional component of black soybean. The mean yield of ‘Cheongja5’ in the RYTs was 343 kg/10 a which was 30% higher than that of ‘Cheongja3’. ‘Cheongja5’ is expected to be widely cultivated as a material for making soy-food that uses black soybean because of its large seed size and high yield potential (Registration No. 7687).
Keywords : Black soybean, Cheongja5, Green-cotyledon, Cultivar
서 언

검정콩은 우리나라에서 주로 주식인 쌀과 함께 밥을 지어 먹는 용도로 활용되어 왔다. 따라서 장류, 두부, 콩나물 등 가공식품의 원료곡으로 활용되는 일반콩과는 달리 종실 외관 자체가 중요한 구매 요인으로 작용하고 있다(Kim et al. 2018, Seo et al. 2020). 소비자들은 검정콩의 크기가 크고 껍질 안의 색이 녹색인 것을 선호하며, 이와 같은 재래종 검정콩을 우리나라에서는 서리태라고 불러왔다. 따라서 국내 검정콩 품종들은 종실 크기가 크고 껍질 안의 색이 녹색이면서 재래종의 재배적인 단점을 개선하는 형태로 발전되어 왔다(Kim et al. 2006, Seo et al. 2020).

혼반용 또는 떡소용으로 사용되는 검정콩의 경우 종실 크기가 커서 무름성이 좋고, 유리당 함량이 높은 것이 맛이 좋다고 하였다(Baek et al. 2001, Han et al. 2017). 최근에는 두부, 두유, 콩물 등 단순 혼반용 뿐만아니라 가공식품의 원료곡으로서 활용도 확대되고 있으며, 일반콩에 비해 종피의 안토시아닌 등 기능성 성분을 가지고 있어 건강기능성 식품으로서도 소비가 확대되고 있다(Teng et al. 2017, Yoon et al. 2018, Seo et al. 2020).

국내에서 검정콩 품종은 ‘검정콩1호’ (Kim et al. 1995)를 시작으로 자엽색이 황색인 검정콩 품종이 개발되었고, ‘청자콩’ (Baek et al. 2001)을 시작으로 자엽색이 녹색인 검정콩 품종이 개발되고 있다(Han et al. 2017). 주요 검정콩 품종으로는 2004년 ‘청자3호’ (Yun et al. 2005), 2015년 ‘청자4호’ (Kim et al. 2018), 2016년 ‘태청’ (Seo et al. 2020) 등이 있다.

국내 콩 재배면적은 2021년 기준 약 5만4천ha 이며, 논콩은 1만 660 ha로 전년대비 5.8% 증가한 반면, 밭콩은 약 4만4천ha로 전년 대비 2.5% 감소한 것으로 조사되었다. 이러한 밭콩 재배면적 감소는 일손 부족 및 고령화에 따른 재배 어려움 등이 주요 요인으로 작용한 것으로 추정된다(KREI 2022). 이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 콩 육종프로그램에서는 내도복성, 내탈립성, 고착협 등 기계수확에 유리한 형질을 보유한 품종을 개발하는 것을 최우선 목표로 하고 있다.

일반적으로 검정콩은 장류콩이나 나물콩에 비해 쓰러짐과 탈립 등에 약하여 재배가 어렵고, 수량성이 낮은 단점이 있다. 특히 콩 재배 시 성숙기 탈립 문제는 수확기 심각한 수량손실의 주요한 원인이 되며, 입모관리와 함께 가장 중요한 콩 재배 기피 원인이 되고 있다(Seo et al. 2019). 재배종 콩의 내탈립성에는 pdh1 유전자(Funatsuki et al. 2014)가 주동유전자로서 관여하는 것으로 보고된 바 있다. 이에 따라 해당 유전자를 목표로 하는 분자마커가 개발되어 현재 국내 콩 육종프로그램에서도 초기세대에 내탈립성을 검정하는 데에 활용되고 있다(Lee et al. 2017). 최근에는 탈립에 매우 강한 품종인 ‘대원콩’으로부터 유래된 내탈립 유전자가 추가로 보고되어 선발 효율을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대된다(Seo et al. 2022).

종자크기와 내탈립성은 비교적 유전력이 높은 형질로서(Cicek et al. 2006, Seo et al. 2019) 비교적 초기세대에 선발이 용이하다. 농촌진흥청 국립식량과학원에서는 수량성과 재배안정성이 높은 녹자엽 검정콩 품종을 육성하기 위하여 재배안정성이 높은 밀양181호를 모본으로, 종실 크기가 매우 큰 ‘단파흑대두’와 녹자엽인 ‘청두1호’를 부본으로 인공교배를 통하여 초기세대에서 종자 크기가 크고 녹자엽인 검정콩 계통을 선발하였다. 후기세대에서는 건조기를 활용한 실내 내탈립성 검정을 통하여 표준품종인 ‘청자3호’ 대비 수량성이 높고, 탈립에 강하여 재배안정성이 우수한 검정콩 ‘청자5호’를 개발하였다.

재료 및 방법

육성과정

‘청자5호’는 대립 녹자엽 검정콩 육성을 목표로 하여 ‘밀양181호’를 모본으로, 녹자엽이면서 대립 검정콩인 ‘YS1886 (청두1호/단파흑대두)’을 부본으로 인공교배하고 계통육종법에 의해 개발된 품종이다. 2007년 인공교배 이후 2008년 F1, 2009년도에 F2 세대를 양성하고, F3 부터는 계통육종법으로 우수한 계통을 선발하였다. 2013년부터 2014년도에 실시한 생산력검정시험에서는 내탈립, 대립, 녹자엽인 검정콩 계통으로 유망시되어 ‘밀양294호’의 계통명을 부여한 후 2015년부터 2017년 3년간 지역적응시험을 실시한 결과, 종실이 대립이고 쓰러짐과 탈립에 강한 특성을 나타내어 2017년 12월 농작물직무육성신품종선정위원회에서 품종으로서 가치가 인정되어 ‘청자5호’로 명명하였다(Fig. 1).

Fig. 1. Pedigree diagram of 'Cheongja5'.

생산력검정시험

2013년 생산력검정예비시험(PYT, Preliminary Yield Trial), 2014년 생산력검정본시험(AYT, Advanced Yield Trial)을 국립식량과학원 대구시험지에서 수행하였다. 생산력검정예비시험은 시험구 면적 8.4 m2, 재식거리 70×15 cm, 1주2본으로 재배되고 난괴법 2반복으로 배치하였다. 생산력검정본시험은 시험구 면적 11.2 m2, 재식거리 70×15 cm, 1주2본으로 재배되고 난괴법 3반복으로 배치하였다. 생육특성과 수량성은 농업과학기술 연구조사분석기준에 따라 조사하였다(RDA 2012).

지역적응시험

지역적응시험(RYT, Regional Yield Trial)은 수원, 춘천, 연천, 나주, 달성, 예산, 대구 등 7개 지역에서 2015년부터 2017년까지 3년간 수행되었다. 재배방법은 시험구 면적 11.2 m2, 재식거리 70×15 cm, 1주2본으로 재배되고 난괴법 3반복으로 배치하였다. 파종기는 6월 중순이며 농업과학기술 연구조사분석기준에 따라 생육특성 및 수량성을 조사하고, 표준품종인 ‘청자3호’와 비교하였다.

내병성 검정

병해 검정을 위해 5월 상순에 검정포장에 파종하여 콩모자이크바이러스와 불마름병의 자연 이병률을 조사하였다. 콩모자이크바이러스병 저항성 검정을 위해 각 시험 전년도에 접종 및 증식한 후 저온 보관해둔 콩모자이크바이러스 G5 (Lim et al. 2003), G6H (Seo et al. 2009a), G7H (Kim et al. 2003) 균계를 지닌 잎을 마쇄하여 2 mole 농도의 인산 나트륨 버퍼에 녹인 후 즙액을 만들고, 온실에서 초생엽 전개시 carborandom을 이용하여 잎 표면에 상처를 낸 후 접종하였다. 접종 2주 경과 후 접종한 하위엽을, 10일 뒤 접종한 상위 엽을 병반 없음 (-), 갈색 병반 (L), 엽맥 병반 (V), 모자이크 증상 (M), 고사 (N) 등 5 가지 병징으로 구분하고 조사하였다. 불마름병 저항성 검정을 위해 8ra를 증식하여 증류수에 희석하여 OD값 0.2-0.3으로 농도를 맞추어 제2본엽기에 충분히 분무 접종하고 습식처리 하였다. 균주 접종 후 10일이 경과하고 2회에 걸쳐 잎에 나타난 병징 발현 정도를 조사하였다(Seo et al. 2009b).

내도복성 및 내탈립성 검정

내도복성 검정을 위해 2 수준의 70×15 cm (표준)와 70× 7.5 cm (2배 밀식)를 설정하고 난괴법 2반복으로 배치하여 도복 정도를 조사하였다. 도복 정도는 성숙기에 45° 이상 기울어진 개체의 비율로 등급화(1: 5% 이하, 3: 6~10%, 5: 11~50%, 7: 51~75%, 9: 76% 이상)하였다. 반복 및 연차 간 도복 정도 등급을 평균하여 반올림 후 1~9로 최종등급을 표시하였다. 협개열성 정도는 내도복성 검정 시험구에서 각 계통별 꼬투리 20개를 성숙기에 채취하여 40℃ 건조기에 48시간 건조한 후 꼬투리의 개열 정도를 조사하였다(Kang et al. 2005). 내탈립성 마커 검정은 선행연구의 프라이머 정보를 활용하였다(Seo et al. 2022). DNA는 건조된 종자로부터 자동핵산추출장치(Maxwell RSC 48, Promega, USA)를 이용하여 추출하였고, 마커검정 결과는 Real-Time PCR 기기(Quantstudio 5 PCR instrument, ThermoFisher Scientific, USA)와 QIAxcel system (Qiagen, UK)을 이용하여 확인하였다.

품질 분석

단백질 함량은 질소 분석기(Elementar Analysen system, US/RapidN111, Germany)를 이용하여 분석하였으며 지방 함량은 자동유지추출장치(Soxhlet System: BUCHI Labotechnik, B-811, AG, Switzerland)에 넣고 n-hexane으로 3시간 열수 추출한 후 지방 함량을 구하였다(Choung 2006).

당 성분 분석은 분쇄한 시료 1 g을 정밀히 칭량하여 튜브에 넣은 후 70% 에탄올 10 ml를 첨가하여 실온에서 shaking 하여 전처리물을 추출하였다. 추출된 시료를 24시간 후 여과하여 증류수와 여과된 시료 각 0.7 ml를 마이크로튜브에 혼합하여 이 중 0.7 ml를 액체크로마토그래피(Dionex, Ultimate 3000, USA)에 넣고 분석하였다(Kim et al. 2005).

안토시아닌 분석을 위하여 콩 껍질 0.1 g을 정밀히 칭량하여 튜브에 넣고 40% 메탄올 용매 30 ml를 첨가하여 4℃ 200 rpm에서 48시간 shaking 하여 추출하였다. 추출된 시료용액을 No2 여과지로 여과한 후 여액 1.0 ml을 취하여 0.45 μm 필터로 여과하였고 안토시아닌은 액체크로마토그래피(Dionex, Ultimate 3000, USA)로 분석하였다.

수분흡수율은 건조 종자 50립의 무게를 잰 후 상온의 물에 침종하여 2, 6, 12시간 후 무게를 각각 측정하여 구하였으며((침종후 종자무게-침종전 종자무게)/침종전 종자무게×100%), 12시간 후 부풀지 않은 종자 수를 세어 경실종자 비율을 구하였다.

결과 및 고찰

고유특성 및 생육특성

‘청자5호’는 유한신육형 초형으로 꽃색은 흰색, 엽형은 난형, 모용색은 갈색, 협색은 갈색, 종실은 구형이며 종피색은 검은색, 자엽색은 녹색으로 표준품종인 ‘청자3호’와 비슷한 고유특성을 나타지만 꽃색이 다르다(Table 1). 개화기는 8월 3일, 성숙기는 10월 24일로 ‘청자3호’에 비해 개화기와 성숙기가 각각 2일, 6일 늦은 만생종이다. 경장, 마디수, 협수, 협고는 각각 65 cm, 14개, 44개, 16 cm로 표준품종인 ‘청자3호’와 비슷한 생육특성을 가지고 있다(Table 2).

Table 1

Qualitative characteristics of ‘Cheongja5’.

Cultivar Growth habit Leaflet shape Flower color Pubescence color Seed coat color Cotyledon color Seed shape
Cheongja5 Determinate Oval White Brown Black Green Spherical
Cheongja3 Determinate Oval Purple Brown Black Green Spherical


Table 2

Mean values of quantitative characteristics of ‘Cheongja5’ in the regional yield trial from 2015 to 2017.

Cultivar Flowering date Maturity date Height (cm) No. of nodes No. of branches No. of pods First pod height (cm) 100-seed weight (g) Lodging at field (1-9)z Shattering
Normal culture Dense culture Field (1-9)z Ratio by oven test(%)y Molecular markerx
Major Minor
Cheongja5 8.3 10.24 65±11.7w 14±1.3 4.1±1.3 44±11.0 16±5.1 37.0±3.4 2 4 2 4.2 R R
Cheongja3 8.1 10.18 68±14.9 15±1.6 4.1±1.2 40±11.7 14±4.7 36.2±2.4 2 2 5 48.0 S S
p-valuev - - ns ns ns ns ns ns - - - - - -

z(1) Tolerant ~ (9) Susceptible

ythe ratio of shattered pod by dry oven test at 40℃ for 48 hr

xresults of the molecular markers analysis related to pod shattering tolerance (Seo et al. 2022), R: resistance, S: susceptible

wmean ± standard deviation

vns denotes there was no significant difference between ‘Cheongja5’ and ‘Cheongja3’ by student t-test at 0.05.



내도복⋅내탈립 및 내병성

‘청자5호’는 시험 포장과 밀식 검정 포장에서 내도복성이 각각 2, 4로 평가되어 밀식 시 쓰러짐이 다소 발생하였다. 협개열성 정도는 포장에서 ‘2’로 평가되고 실내검정에서 4.2%로 측정되어 ‘청자3호’ (48.0%)보다 탈립에 강한 것으로 나타났고, 내탈립성 마커 검정결과 두가지 종류의 마커에서 모두 저항성을 나타내었다(Table 2). ‘청자5호’의 불마름병 저항성은 시험포장에서 ‘1’으로 평가되어 ‘청자3호’와 같이 강하였고, 인공접종시에 ‘청자3호’ 보다 다소 강하였다. 콩모자이크바이러스 접종시에 G5 strain에서 괴저와 모자이크 증상이 나타났으나, G6H, G7H strain에서는 발견되지 않아 ‘청자3호’ 보다 강하였으며, 검정포장에서는 ‘0’으로 평가되었다. 검은뿌리썩음병에는 ‘청자3호’와 대등한 특성을 나타내었다(Table 3).

Table 3

The resistance of ‘Cheongja5’ to the diseases of soybean evaluated from 2015 to 2017.

Cultivar Bacterial pustule (0-9)z Soybean mosaic virusy Root rot (%)x
Field Inoculation Inoculation Field (0-9)z
G5 G6H G7H
Cheongja5 1 2 N / M L / - L / - 0 1.3
Cheongja3 1 3 N / M L / M L / M 4 1.3

z(0) Tolerant~(9) Susceptible

yReaction of inoculated leaf/upper leaves, (-) No symptom, (L) Local reaction, (M) Mosaic, (N) Necrosis

xRoot rot and damaged seed that were naturally infected in the field were estimated.



종실품질 및 가공적성

‘청자5호’의 조단백질 함량은 41.4%, 조지방 함량은 17.9%로 ‘청자3호’ 와 비슷하였다. 침지 12시간 후 경실종자는 없었고, 12시간 후 수분흡수율은 218%로 ‘청자3호’ (223%)와 보다 다소 낮았으나, 통계적으로 유의하지는 않았다. 종실의 총 당함량은 130 mg/g으로 ‘청자3호’ (126 mg/g)와 비슷하였으나, sucrose 함량은 64.3 mg/g으로 ‘청자3호’ 보다 높았다. 총 안토시아닌 함량은 25,192 μg/종피g으로 ‘청자3호’ (23,767 μg/종피g)에 비해 높았다(Table 4).

Table 4

Seed quality-related characteristics of ‘Cheongja5’ evaluated from 2015 to 2017.

Cultivar Crude protein (%) Crude oil (%) Hard seed ratio (%) Ratio of water absorption (%) Sugar content (mg/g) Anthocyanin content (μg/g)
2 hr 6 hr 12 hr Sucrose Totalz
Cheongja5 41.4z 17.9 0.0 151 197 218 64.3 130 25,192
Cheongja3 41.8 17.2 0.0 163 205 223 58.6 126 23,767
p-valuey ns ns ns * ns ns * ns *

zsum of 6 sugars; staychyose, raffinose, sucrose, glucose, galactose, and fructose

yns denotes there was no significant difference between ‘Cheongja5’ and ‘Cheongja3’ and * denotes there was significant difference between ‘Cheongja5’ and ‘Cheongja3’ by student t-test at 0.05.



수량성

‘청자5호’은 2013년부터 2014년 2년간 생산력검정시험에서 342 kg/10a의 수량성을 나타내어 표준품종인 ‘청자3호’에 비해 19% 증수하였고(Table 5), 2015년부터 2017년 3년간 지역적응시험 결과 전국 7개소 평균 343 kg/10a로 ‘청자3호’(265 kg/10a) 대비 30% 증수하였다(Table 6).

Table 5

Yield of ‘Cheongja5’ in the preliminary and advanced yield trials in Daegu.

Cultivar Yield (kg/10a) Indexx
PYT(’13)z AYT(’14)y Mean±SD
Cheongja5 416 267 342±67 119
Cheongja3 334 240 287±82 100
t-valuew 2.93ns 0.84ns 1.02ns -

z(PYT) preliminary yield trial

y(AYT) advanced yield trial

x(Index) mean yield of ‘Cheongja5’/mean yield of ‘Cheongja3’×100

wns denotes there was no significant difference between ‘Cheongja5’ and ‘Cheongja3’ by student t-test at 0.05.



Table 6

Yield of ‘Cheongja5’ in the regional yield trials at 7 locations.

Location Cheongja5 Cheongja3
2015 2016 2017 Mean Indexz 2015 2016 2017 Mean
Suwon 297 319 310 309 118 212 274 300 262
Yeoncheon 215 401 207 274 114 228 339 157 214
Chuncheon 187 358 307 284 121 156 316 232 235
Naju 507 371 501 460 128 369 272 440 360
Dalseong 360 387 369 372 135 290 317 222 276
Yesan 192 341 324 286 118 189 294 247 243
Daegu 407 396 457 420 179 240 155 306 234
Mean±SD 309 368 354 343±91 130 241 281 272 265±73
t-valuey 3.88**

z(Index) mean yield of ‘Cheongja5’ / mean yield of ‘Cheongja3’×100

y** denotes significantly different between ‘Cheongja5’ and ‘Cheongja3’ at 0.01 by student t-test.



재배상의 유의점

‘청자5호’는 대립인 품종으로 파종이 늦을 시 종실무게가 감소하고, 서리피해를 입을 수 있으므로 극만파를 지양해야 한다. 또한 조기 파종 및 밀식 재배는 도복이 우려되므로 적정 파종시기 및 재식밀도를 준수하여야 한다.

적 요

‘청자5호’는 대립인 녹자엽 검정콩 품종육성을 목표로 2007년에 ‘밀양181호’를 모본으로 ‘YS1886 (청두1호/단파흑대두)’을 부본으로 교배하여 계통육종법에 의해 선발되었다. 2013년부터 2014년도에 실시한 생산력검정시험에서는 대립인 다수성 녹자엽 검정콩 계통으로 유망하여 ‘밀양294호’의 계통명을 부여하였고, 2015년부터 2017년까지 3년간 7개소에서 수행한 지역적응시험 결과 수량성이 높고, 도복과 탈립, 병해에 강하여 ‘청자5호’로 명명되었다.

‘청자5호’은 유한신육형, 화색이 흰색, 종피는 검은색, 자엽색은 녹색이면서 구형인 품종이다. 개화기는 8월3일, 성숙기는 10월 24일로 숙기가 늦으며, ‘청자3호’와 생육특성이 유사하다. 도복 정도는 시험포장에서 ‘청자3호’와 비슷하여 강하였고, 협개열성 정도는 실내 검정에서 ‘청자3호’에 비해 낮아 탈립에 강하였다. 불마름병, 콩모자이크바이러스 등 병해에 ‘청자3호’와 대등하여 강하였다. ‘청자5호’는 12시간 침종 후 경실종자가 없었으며, 총 당함량은 ‘청자3호’와 비슷하였으나, sucrose 함량이 높고, 검정콩의 기능성 성분인 안토시아닌 함량이 ‘청자3호’ 보다 다소 높았다. 수량성은 전국 7개 지역 평균 343 kg/10a로 ‘청자3호’ 보다 30% 증수되었다.

사 사

본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제명: 콩 가공적성 및 기능성 향상 신품종 육성(2공동), 과제번호: PJ01483902)의 지원에 의해 수행되었다.

References
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December 2022, 54 (4)
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