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The White Sesame Variety ‘Kangyou’ with Phytophthora Blight and Fusarium Wilt Disease Resistance
역병과 시들음병에 강한 흰색 참깨 품종 ‘강유’
Korean J. Breed. Sci. 2023;55(4):367-372
Published online December 1, 2023
© 2023 Korean Society of Breeding Science.

Sung Up Kim*, Jeongun Lee, Eun-Young Oh, Jung-In Kim, Min Young Kim, Sang Woo Kim, Eunsoo Lee, Kwang-Soo Cho, and Myoung-Hee Lee
김성업*⋅이정은⋅오은영⋅김정인⋅김민영⋅김상우⋅이은수⋅조광수⋅이명희

Department of Southern Area Crop, NICS, RDA, Miryang, 50424, Republic of Korea
국립식량과학원 남부작물부
Correspondence to: *(E-mail: sesameup@korea.kr, Tel: +82-55-350-1227, Fax: +82-55-353-3050)
Received September 4, 2023; Revised September 22, 2023; Accepted September 25, 2023.
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
The white sesame variety, ‘Kangyou’ (Sesamum indicum L.) with disease resistance and high yield was developed in 2019. It was developed through a cross between ‘China Black’ and ‘SI982849’, in 2006. The ‘Kangyou’ variety has a few branches and triple capsules per node. ‘Kangyou’ exhibited resistance to Phytophthora blight and Fusarium wilt disease in the field. The yield from ‘Kangyou’ was about 1.37 ton per hectare, 13% higher than that of ‘Goenbaek’. ‘Kangyou’ showed a crude fat content of 53% and a lignan content of 4.8 mg/g. This variety will contribute to the increase in sesame production in Korea and will be used in sesame breeding programs.
Keywords : sesame, variety, Kangyou, phytophthora blight, fusarium wilt, disease resistance, Sesamum indicum L
서 언

참깨(Sesamum indicum L.)는 역사가 오래된 유지작물로 중국, 인도, 수단 등에서 많이 재배되고 있다(FAOSTAT 2023). 국내에서 참깨는 대표적인 유지작물로서 참기름, 깨소금 등 요리의 맛을 돋아주는 원료로 사용되고 있다. 참깨 종자에는 불포화지방산, 단백질, 칼슘 등이 풍부하고 항산화 및 간세포보호효과 등이 우수한 리그난이라는 성분이 포함되어 있다(Kim et al. 2022a).

최근 5년간 국내 참깨 재배면적은 2만 3천 ha 이고 생산량은 약 1만 1천톤 정도이다. 참깨 주산지는 경상북도 안동, 예천, 군위와 전라남도 신안, 무안, 해남 등에서 재배되고 있다(KOSIS 2023). 참깨는 재배기간 동안 잘록병, 역병, 시들음병, 잎마름병, 도복 등 발생이 많아 10a 당 수량성은 약 50 kg으로 매우 낮은 수준이다. 특히 역병, 시들음병은 토양전염성 병으로 연작을 하는 경우 그 피해가 더욱 심각하며, 수량 감소의 가장 큰 요인이 되고 있다(Cho et al. 1982). 역병은 주로 고온 다습한 장마철에 배수가 잘 되지 않는 점질토양에서 발생이 많은 반면, 시들음병은 배수가 잘 되는 사질토양에서 주로 발생한다. 병 발생 뿐만 아니라 도복, 습해 등도 참깨 수량 감소의 요인이 되고 있다. 도복 경감을 위한 재배기술로 가리를 기비로 50% 증시하는 게 효과가 있다고 하였다(Choi et al. 2008).

최근 참깨 역병저항성 생물검정방법의 확립으로 역병 저항성 품종 개발의 기반이 마련되었으며, 참깨 육종프로그램에 역병저항성 검정방법이 적용되고 있다(Oh et al. 2018). 그 결과 건백, 유미, 누리 등 역병저항성 품종이 개발되었다(Kim et al. 2018, Kim et al. 2020, Kim et al. 2022b). 그 중에서도 2013년에 육성된 건백은 역병과 흰가루병에 매우 강한 특성을 가지고 있고 수량성이 높아 현재 가장 많이 재배되고 있는 품종이다(Kim et al. 2018). 하지만 시들음병에는 다소 약한 특성을 가지고 있다. 특히 참깨 주산지인 경북 예천, 안동 지역은 토양 특성이 배수가 잘 되어 역병 발생은 적으나 시들음병 발생이 문제가 되고 있다. 또한 수박, 멜론 등 후작으로 참깨 재배가 되는 하우스 안에서도 시들음병 발생이 많은 편이다. 따라서 국내 안정생산을 위해서는 건백과 함께 보급할 수 있는 시들음병에 강한 품종의 개발이 필요하다.

하지만 아직까지 국내에서는 시들음병 검정방법의 확립, 저항성 품종의 개발 등은 미흡한 실정이다. 국립식량과학원 남부작물부에서는 역병과 시들음병에 강하고 수량성이 높은 참깨 품종 ‘강유’를 개발하여 그 육성 경위와 품종 특성을 소개하고자 한다.

재료 및 방법

생육 특성, 병, 도복 및 수량성

지역적응시험은 2017, 2018, 2019년 3년동안 나주, 밀양, 수원, 안동, 청주에서 수행하였으며, 예산, 익산은 2017년에만 지역적응시험을 수행하였다. 파종은 5월 중순에 하였으며 시험구 크기는 11 m2으로 하여 난괴법 3반복으로 시험을 수행하였다. 재식거리는 2017, 2018년에는 30×10 cm, 2019년에는 30× 15 cm로 하였다. 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준에 따라 개화기, 성숙기, 경장, 착삭부위장, 주당삭수, 천립중, 종실중, 도복, 역병, 시들음병, 잎마름병, 도복 등을 조사하였다(RDA 2012).

‘개화기’는 한 구에서 40% 이상의 개체가 개화한 날을 조사하였고, ‘성숙기’는 전 주수의 80~90% 가 잎, 줄기의 황화가 시작된 날을 조사하였다. ‘경장’은 수확 직전 20주의 지표면에서 경선단까지의 길이의 평균값을 조사하였으며, ‘착삭부위장’은 수확 직전 20주의 처음 달린 삭의 부위에서 끝에 달린 삭의 부위까지의 길이의 평균값을 조사하였다. ‘주당삭수’는 수확 직전 20주의 꼬투리수의 평균값을 조사하였다. ‘천립중’은 정선한 종실 1000립의 무게를 조사하였고, ‘종실중’은 시험구 면적 11 m2에서 보더를 제외하고 8.8 m2 얻은 종실량을 10a당 수량으로 환산하였다.

‘도복’은 성숙기에 45°이상 기울어진 개체수를 조사하였고, ‘역병’, ‘시들음병’은 수확 이전 병해가 가장 심할 때 발병주율을 조사하였으며, ‘잎마름병’은 수확 이전 병해가 가장 심할 때 병반면적율을 조사하여 1~9사이의 계급값을 부여한 후 평균값으로 나타내었다. 역병 조사 기준은 무발병일 때는 0, 발병주율이 5% 이하일 때는 1, 5%에서 15%사이일 때는 3, 15%에서 25% 사이일 때는 5, 25% 에서 50% 사이일 때는 7, 50% 이상은 9로 하였다. 잎마름병 조사 기준은 무발병일 때는 0, 병반면적율이 10% 이하일 때는 1, 10% 에서 30% 사이일 때는 3, 30% 에서 50% 사이일 때는 5, 50% 에서 80% 사이일 때는 7, 80% 이상은 9로 하였다. 시들음병 조사 기준은 무발병일 때는 0, 발병주율이 5% 이하일 때는 1, 5% 에서 10% 사이일 때는 3, 10% 에서 20% 사이일 때는 5, 20% 에서 30% 사이일 때는 7, 30% 이상은 9로 나타내었다. 도복 조사 기준은 전체 개체에서 5% 이하의 개체가 도복 되었을 때 1, 6% 에서 10% 사이일 때 3, 11% 에서 50% 사이일 때 5, 51% 에서 75% 사이의 개체가 도복 되었을 때 7, 76% 이상의 개체가 도복 되었을 때 9로 나타내었다.

역병저항성 생물검정

역병저항성 평가를 위해 2018년 확립된 생물검정방법을 이용하였다(Oh et al. 2018). 접종 균주는 Phytophthora nicotianae Breda de Haan. 으로 분리, 동정된 KACC48121 균주를 접종원으로 사용하였다. 균주는 경주에서 수집되었으며 병원성이 강한 것으로 확인된 국내 참깨 역병 대표 균주 중 하나이다. 역병균 접종 방법은 관주 접종으로 하였으며 파종 후 약 10일 경과 후 제1본엽기 유묘 줄기아래부분에 유주자 현탁액을 1×104-105 zoospore/㎖ 농도로 식물체당 5 ㎖ 접종하였다. 역병저항성은 접종 후 약 10일 후에 감수성, 저항성으로 평가하였다.

품질특성

품질특성은 지방 함량, 지방산 조성, 단백질 함량, 리그난 함량을 분석하였으며, 2017, 2018, 2019년 경남 밀양 남부작물부 시험포장에서 생산된 종자를 사용하였다. 지방함량은 분쇄시료 2.0 g을 핵산(n-hexane)을 용매로 하여 자동 속시렛 추출장치(Buchi B-811 extracted system)를 이용하여 추출하여 수분 보정한 값을 환산하였으며, 지방산조성은 추출한 지방을 메틸화한 다음 GC(Gas Chromatography)를 통해 분석하였다. 리그난 함량은. 분쇄시료 1 g을 메탄올을 용매로 하여 24시간동안 상온에서 교반한 후에 필터(0.2 um membrane filter)로 여과 후 액체크로마토그래피(HPLC, High Performance Liquid Chromatography)로 분석하였다. 단백질 함량은 질소분석기(Elementar Analysen system, US/RapidN111, Germany)를 이용하여 분석하였다.

통계분석

통계분석은 SAS program version 9.4(SAS Institute, 2009)를 이용하여 분석하였다.

결과 및 고찰

육성경위

‘강유’는 2006년 병에 강하고 수량성이 높은 China Black, SI982849를 모, 부본으로 하여 인공교배 하였고 계통 육종법에 따라 육성된 품종이다. 2015, 2016년 2년간 경남 밀양 남부작물부에서 생산력검정시험 결과 역병, 시들음병에 강하고 수량성이 높은 MSL06024-2B-2-2-1-1-1-1을 선발하였고 ‘밀양63호’로 계통명을 부여하였다. 이후 2017년, 2018년, 2019년 3개년간 밀양, 청주, 예산, 익산, 나주, 안동, 수원 7지역에서 지역적응시험을 수행하였다. 그 결과2019년 직무육성 신품종 선정위원회에서 그 우수성이 인정되어 ‘강유’로 명명, 신품종으로 등록하게 되었다(Fig. 1).

Fig. 1. Pedigree diagram of ‘Kangyou’

생육특성, 병 저항성 및 수량성

‘강유’는 꼬투리는 3과성 2실 4방 형태로 달리고 초형은 분지발생이 적은 소분지 초형으로 대조 품종인 ‘건백’과 유사한 특성을 가지고 있다(Table 1, Fig. 2). 참깨 초형은 과성과 분지형태의 조합에 따라 ‘3과성 소분지’와 ‘1과성 다분지’ 초형으로 분류된다. 3과성 소분지 초형은 분지 발생이 거의 없고 주경의 마디 양쪽으로 꼬투리가 3개씩 달리는 형태로 다수성 품종에서 나타나는 초형이다. 화색과 종피색은 흰색으로 ‘건백’과 같았으며 개화기는 7월 2일, 성숙기는 8월 21일로 ‘건백’ 보다 조금 빨랐다. 경장은 163 cm으로 ‘건백’과 비슷하였으나, 착삭부위장은 109 cm로 ‘건백’ 보다 11 cm 길었다. 주당삭수는 82개로 ‘건백’ 보다 8개 적었다(Table 2). 농업유전자원센터에서 분양 받은 KACC48121 균주로 역병생물검정결과 ‘강유’는 ‘건백’과 같은 저항성을 나타내었으며, 역병 포장평가결과 ‘강유’는 1로 ‘건백(1)’처럼 강한 특성을 나타내었다. 특히 시들음병 포장 평가 결과 ‘강유’는 1로 매우 강한 것으로 평가된 반면, ‘건백’은 5로 약한 특성을 나타내었다. 시들음병은 토양전염성 병으로 병원균이 증식하면 줄기의 물관을 막아 식물체가 시들어 고사한다(Fig. 3). 또한 잎마름병 포장 평가 결과 강유는 ‘3’으로 다소 강한 것으로 평가되었으며 ‘건백’은 5로 약한 것으로 평가되었다. 잎마름병은 성숙기에 하위엽이 급속히 마르며 등숙률과 수량을 감소시킨다. 건백의 경우 성숙기에 잎마름병 발생으로 하위엽이 급격히 고사되는 것으로 나타났다(Fig. 4). 도복 포장 평가결과 ‘강유’는 3으로 나타나 ‘건백(1)’ 보다 다소 약한 것으로 평가되었다(Table 3). 최근 직파 재배의 솎음 노력을 줄이고자 참깨 육묘이식재배가 늘어나고 있는데, 육묘이식재배의 경우 직파재배 보다 도복에 더 약한 특성을 보이므로 지줏대를 세워 도복이 되지 않도록 유의하여야 한다.

Fig. 2. The maturity stage ‘Kangyou’.

Fig. 3. Fusarium wilt disease resistance of ‘Kangyou’ and ‘Goenbaek’.

Fig. 4. Leaf blight disease resistance of ‘Kangyou’ and ‘Goenbaek’.

Table 1

Inherent characteristics of ‘Kangyou’.

Variety Branching style Flower color Capsule bearing habit Seed coat color
Capsule Carpellate Loculus
Kangyou Few White Tri Bi Quadri White
Goenbaek Few White Tri Bi Quadri White


Table 2

Agronomic characteristics of ‘Kangyou’.

Variety Flowering Date Maturing Date Height of plant (cm) Capsule zone length (cm) Number of capsules 1000 Seed weight (g)
Kangyou Jul. 2 Aug. 21 163 109 82 3.0
Goenbaek Jul. 4 Aug. 22 162 98 90 2.9
tsz -0.81ns -0.01ns 0.15ns 1.41ns -0.22ns 0.63ns

zStudent's T-test between two cultivars(*p<0.05, ns not significant)



Table 3

Resistance to disease and lodging of ‘Kangyou’.

Variety Phytophthora Blight Fusarium Wilt (0-9) Podery Mildew (0-9) Leaf Blight (0-9) Lodging (1-9)
Inoculation (R, S) Field (0-9)
Kangyou R 1 1 2 3 3
Goenbaek R 1 5 1 5 1


2015년, 2016년 2개년간 경남 밀양 남부작물부에서 생산력검정시험 결과 ‘강유’의 1 ha당 평균 수량은 1.02 MT으로 대조 품종인 ‘양백’ 보다 82% 높았다(Table 4). 또한 2017년, 2018년, 2019년 3개년간 나주, 밀양, 수원, 안동, 예산, 익산, 청주 7개 지역에서 지역적응시험 결과 ‘강유’의 1 ha당 평균 수량이 1.37 MT으로 ‘건백’ 보다 13% 높았다. 3개년간 지역별 ‘강유’의 1 ha 당 평균 수량은 나주 1.36, 밀양 1.18, 수원 1.41, 안동 1.35, 익산 1.18, 청주 1.72 MT으로 ‘건백’ 보다 모두 높게 나타났다. 연도별 수량은 2017년 1.24, 2018년 1.46, 2019년 1.45 MT으로 ‘건백’보다 모두 높게 나타났다(Table 5). 2017년 예산, 2018년 청주 지역은 연작으로 역병, 시들음병이 많이 발생하여 수량이 크게 감소하였고 성적에서 제외하였다.

Table 4

Yield performance of ‘Kangyou’ in yield trial.

Variety Grain Yield (MT/ha) Index
2015 2016 Mean
Kangyou 0.86 1.17 1.02 182
Yangbaek 0.93 0.18 0.56 100
tsz 5.07*

zStudent's T-test between two cultivars(*p<0.05, ns not significant)



Table 5

Yield performance of ‘Kangyou’ in regional yield trial for 3 years.

Locations Kangyou (MT/ha) Index (A/B*100) Goenbaek (MT/ha)
2017 2018 2019 Mean (A) 2017 2018 2019 Mean (B)
Naju 1.39 1.66 1.02 1.36 116 1.29 1.38 0.83 1.17
Miryang 1.39 1.13 1.01 1.18 112 1.19 1.17 0.80 1.05
Suwon 1.24 1.47 1.53 1.41 119 0.86 1.28 1.41 1.18
Andong 091 1.56 1.58 1.35 100 0.97 1.71 1.38 1.35
Yesan -z - - - - - - - -
Iksan 1.18 - - 1.18 104 1.14 - - 1.14
Cheongju 1.32 -z 2.12 1.72 123 1.05 - 1.74 1.40
Mean 1.24 1.46 1.45 1.37 113 1.08 1.39 1.23 1.21
tsz=1.41ns

zStudent's T-test between two cultivars(*p<0.05, ns not significant)



품질특성

품질분석결과 ‘강유’의 조지방 함량은 53%로 ‘건백’ 보다 1%p 높았으며, 조단백 함량은 28%로 ‘건백’ 보다 1%p 높게 나타났다. 지용성리그난인 세사민과 세사몰린의 함량은 4.8 mg/g으로 ‘건백’과 비슷한 수준의 함량을 나타내었다(Table 6). 참깨 지용성리그난인 세사민, 세사몰린은 참기름 착유 후에도 그대로 남아있고 항치매, 간세포 보호효과 등 기능성이 우수하다(Kim et al. 2022).

Table 6

Oil and protein content in ‘Kangyou’.

Variety Oil (%) Protein (%) Lignan (mg/g)
sesamin sesamolin Sum
Kangyou 53 28 2.9 1.9 4.8
Goenbaek 52 27 3.8 1.5 5.3
tsz 0.56ns 0.34ns -0.97ns 1.74ns -0.45ns

zStudent’s T-test between two cultivars(*p<0.05, ns not significant)



적응지역 및 재배상의 유의점

도복에 다소 약한 특성을 보이므로, 지줏대를 설치하여 장마, 태풍 등으로 인한 도복이 발생하지 않도록 유의하여야 한다.

적 요

참깨 역병, 시들음병은 토양전염성 병으로 재배기간동안 매우 큰 피해를 주고 있다. 국내 참깨 안정적인 생산을 위해 역병과 시들음병에 강하고 수량성이 높은 참깨 품종 ‘강유’를 개발하여 육성경위와 특성에 대해 소개하고자 한다. ‘강유’는 내병성, 다수성 품종개발을 역병에 강하고 수량성이 높은 ‘China Black’, ‘SI982849’를 교배친으로 하여 계통육종법에 따라 육성되었다. ‘강유’는 ‘건백’과 같은 3과성 소분지 초형으로 화색과 종피색이 흰색이다. 개화기와 성숙기는 7월 2일, 8월 21일로 ‘건백’ 보다 조금 빠르다, 경장은 163 cm로 크고 착삭부위장은 109 cm로 ‘건백’보다 11 cm 길다. 주당삭수는 82개로 ‘건백’ 보다 8개 적었으며 1,000립중은 3.0 g으로 ‘건백’과 비슷하였다. 역병저항성 검정결과 역병저항성이며 포장평가 결과 역병에 강하고 ‘건백’ 보다 시들음병, 잎마름병에 강한 특성을 나타내었다. 수량성은 1 ha당 1.37 MT으로 ‘건백’ 보다 13% 높게 나타났다. 다만 도복에는 다소 약한 것으로 나타났다. 품질 특성은 조지방 함량이 53% 로 매우 높고, 항산화성분인 리그난 함량은 4.8 mg/g으로 ‘건백’과 비슷한 수준을 나타내었다(품종보호권 등록번호: 제 8741호, 2021. 10. 7).

사 사

본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ014254022023)의 지원에 의해 이루어진 것임.

References
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December 2023, 55 (4)
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