Abstract
In this study, we investigated the fruit and vine characteristics of hypo- and hyper-tetraploid grapes from which a chromosome was added or deleted. The aim of this study was to evaluate the possibility of developing seedless grapes by utilizing the characteristics of hypo- and hyper-tetraploid grapes. Both the hypo- and hyper-tetraploid grapes showed stable vine growth characteristics unlike other aneuploid plants, which displayed abnormal leaf morphology and unstable vine growth patterns, indicating that hypo- and hyper-tetraploid grapes can be used for commercial purpose. The hypo-tetraploid grapes produced 100% seedless fruits, with large berries ranging from 8.5 to 10.5 g, when the grapes were applied with 100 ppm gibberillic acid during their full bloom period. Although the fruits of the hyper-tetraploid grape were larger than those of the hypo-tetraploid grapes, it produced a lower percentage of seedless fruits. We conclude that the characteristics of hypo-tetraploid grapes may be exploited to develop seedless grapes with large berries.
-
Keywords: Hypo-tetraploid; Hyper-tetraploid; Seedless grape; Fruit characteristics
서 언
국내의 포도 재배면적은 2013년 기준으로 약 16,931ha이 고 총 생산량은 약 26만톤에 이르고 있다(
Korean Statistics Information Service 2013). 국내의 품종 구성을 보면 ‘캠벨 얼리’가 전체 생산량의 70% 이상을 차지하고 있고 이외에 ‘거봉’과 ‘MBA’가 10%정도의 점유율로 몇 개의 유핵포도 품종에 편중되어 있다(
Kim et al. 2014,
Lee et al. 2014). 일 부 품종에 국한 된 포도 품종의 재배는 홍수출하로 인한 가격 등락이 심할 뿐만 아니라 소비자의 다양한 기호를 만족시키 기 어렵다. 이러한 상황에서 FTA 협정 체결에 따른 껍질째 먹는 편리성, 큰 과립 등과 같은 장점을 가진 고품질의 포도 의 수입은 국내 포도 산업의 경쟁력 근간을 흔들 수 있는 요 인으로 작용할 수 있다. 실제 2012년 기준으로 외국에서 수입 되고 있는 포도의 양은 60,000톤으로 국내생산량의 20%를 육박하고 있는 실정이다(
Korea Customs Service, 2013). 국 내에서도 소비자의 다양한 요구에 부응하고 소수 품종의 홍 수 출하에 따른 가격 하락을 방지하기 위하여 2배체 포도 품 종 ‘청수’가 육성 된 이후 4배체 품종 ‘흑구슬’과 3배체 품종 ‘파라다이스’ 등 수 많은 품종이 육종되었으나(
Heo et al. 2015,
Lee et al. 1994,
Park et al. 2004), 현재까지 재배면적 은 전체 포도 재배 면적의 0.1% 미만으로 극히 저조한 실정 이다.
농가에서의 새로운 품종의 도입을 유도하기 위해서는 국제 경쟁력을 갖춘 고당도의 대립성 무핵포도의 육성이 매우 중 요하다. 포도에서 무핵포도를 육성하기 위한 다양한 방법이 있으며, 그 중 하나가 이수체와 3배체가 가진 낮은 화분·배낭 임성을 이용하여 종자가 발생하지 않는 계통을 육성해 내는 것이다(
Heo et al. 2007,
Park et al. 1999). 특히, 4배체에서 염색체가 가감 된 hypo-와 hyper-tetraploid 이수체의 경우 3 배체 무핵포도 보다 과중과 과립이 큰 대립계 포도의 육성이 가능한 것으로 알려져 있다. 실제 일본에서 ‘거봉’의 방임수 분으로 선발된 hypo-tetraploid 포도인 ‘Takao’ 품종의 경우 GA
3 100ppm의 1회 처리만으로 대립성의 무핵과 포도의 육 종 가능성을 제시한 바 있다. 하지만, 국내·외적으로 hypo-, hyper-tetraploid 특성을 이용하여 무핵포도를 육성하기 위한 체계적인 연구가 수행된 바는 없었다. 강원도농업기술원과 강 원대학교는 1990년대 후반부터 hypo-, hyper-tetraploid 포도 의 육성을 위한 연구를 공동으로 수행하여 왔으며 그 결과 hypo-, hyper-tetraploid 계통의 효율적 선발 방법과 다양한 이수체 계통 발생방법을 구명해 내었다(
Park et al. 2010). 하 지만, 실제 육종목표인 대립성 무핵과 형질 발현 여부에 대한 검토와 염색체 수 이상에 따른 수체 생육 특성 등에 대한 검 정은 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 그 동안 연구 를 통해서 획득 된 몇 개의 hypo-, hyper-tetraploid 계통을 이용하여 대립계 무핵포도 품종 육성과 재배 가능성에 대해 서 검토하고자 수행하였다.
재료 및 방법
식물재료 및 식물관리 방법
본 실험은 2004년부터 2005년까지 강원도 춘천에 소재한 강원도 농업기술원 과수원 포장에서 4년 생 이수체 포도 4계 통과 4배체 포도 한 품종을 이용하여 수행하였다. 본 실험에 이용된 hypo-tetraploid 또는 hyper-tetraploid 포도들은 4배 체의 방임 수분 또는 4배체 포도간의 교배를 통해서 획득된 계통들로서 육성경위는 Table
1에 나타낸 것과 같다. 이수체 포도들의 생육과 과실의 특성을 비교하기 위한 4배체 대조품 종으로는 ‘거봉’을 이용하였다. 본 실험에 이용된 포도들은 EVA 0.05 mm 필름으로 피복된 폭 7 m, 높이 3.5 m, 길이 70 m인 아치형 단동 하우스에서 재배관리 되었다. 이들 포도 들의 정식거리는 5.5 × 1.5 m이었으며 수형은 수평 코든형으 로 구성하였다. 동계전정은 모두 단초전정을 하였고, 생육기 간동안 신초는 무전정의 하수축형으로 유인하였다. 또한 하우 스내의 관수는 점적호스를 설치하여 생육초기에는 15일 간격, 생육중기에는 10일 간격, 생육후기에는 5~7일 간격으로 1회 에 30~50 mm정도로 관수하였고, 수확기에는 당도 등 과실 품질 향상을 위해서 15~20일정도 관수를 중단하였으며 나 무상태에 따라 관수량과 횟수를 가감하였다. 겨울철 월동을 위해서는 볏짚을 이용하여 수체를 피복하였고, 재배기간 동안 의 신초정리 및 병해충관리 등은 일반적인 포도재배에 적합 한 포도과원 표준관리지침에 준하여 실시하였다.
Table 1.Origins of grapes used in this study.
Table 1.
|
Cultivar and line |
No. of chromosomes |
Origins |
|
|
KA2001 |
74 |
‘KA9301(Kyoho x Muscat of Alexandria)’ self pollination |
|
KS2004 |
74 |
‘Kyoho’ self pollination |
|
KA2002 |
75 |
‘KA9301(Kyoho x Muscat of Alexandria)’ self pollination |
|
‘Kyoho’ |
76 |
‘Ishihara Wase’ × ‘Centernail’ |
|
RB9127K |
77 |
‘RB9127(Red Pearl x Musact Bailey A)’ × Kyoho |
Hypo-, Hyper-tetraploid 포도의 생육상과 생육특성 검정
본 실험에 이용된 포도들의 생육상은 농촌진흥청 ‘농업과 학기술연구 조사 분석 기준’에 준하여 발아기, 개화기, 변색기 와 숙기를 2년간 조사하여 검정하였다. 발아기는 식물체에서 50%의 눈이 발아된 시기, 개화기는 1~2화방의 개화가 50% 이상 된 시기, 변색기는 과방의 20~30%가 착색된 시기, 숙 기는 전 과실의 70~80%가 성숙한 시기를 기준으로 하여 2 년간 조사 되어진 일수의 평균을 표기하였다. 생육특성은 10 월 중순경 신초생장 정지기 이후 주당 10개씩 선정하여 나무 의 수고와 횡경 그리고 신초경과 신초장을 측정함으로서 검 정하였다. 각 포도들의 수고는 지접부위로부터 결과모지 끝까 지 측정하였고, 횡경은 지접부위로부터 100 cm 위치의 직경 을 측정하였다. 신초경은 동계전정 부위로부터 결과지의 2번 째 절간의 직경을 조사하였고 신초장은 동계전정의 전정부위 로부터 당년 생육된 결과지의 선단부를 측정하였다.
Hypo-, Hyper-tetraploid 포도의 엽형태적 특성 검정
각 포도의 엽의 특성은 엽의 형태적 특성을 수량화 할 수 있도록
Galet (1976)의 분석법에 따라 검정하였다. 이를 위해 서 포도들에서 엽의 종경과 횡경, 중앙엽맥의 길이(L
1), 제1측 맥 길이(L
2), 제2측맥 길이(L
3), 제2측맥과 제1지맥의 길이 (L
4), 중앙맥과 제1측맥간의 각도(α), 제1측맥과 제2측맥간의 각도 (β), 제2측맥과 제1지맥간의 각도(γ) 등을 측정한 후 이 들의 값을 이용하여 A=L
2/L
1, B =L
3/L
1, S
1=α+β, S
2=α+β+ γ, r=엽의 종경/횡경 등을 계산하였다.
이수체 포도들은 임성이 낮기 때문에 과실의 발육을 돕기 위해 화방이 50%정도 개화하였을 때 GA3 100 ppm를 1회 처리한 후 적정 수확기에 과실을 채취하여 무핵과율과 과실 특성을 조사하였다. 과중은 5과방을 수확하여 전자저울을 이 용하여 g단위로, 과립 종경과 횡경은 과립 20개를 채취하여 버니어캘리퍼스(530, Mitutoyo, Japan)를 이용하여 mm단위 로 측정하였다. 포도의 적정 산도는 시료의 과육부를 마쇄하 여 얻은 착즙액 5 ml를 취한 후 5배로 희석하여, 이 희석액을 0.1N NaOH로 pH 8.2까지 적정하여 소비된 양을 tartaric acid로 환산하여 나타내었다. 가용성 당함량은 산도를 측정하 기 위해 착즙한 시료를 휴대용 디지털 굴절 당도계(PR-101, Atago Co., USA)를 이용하여 측정하였다. 각 포도의 유리당 과 유기산은 과육부 20 g에서 착즙되어 나온 시료액 1.5 ml 을 5배 희석한 후 High-Performance Liquid Chromatography (HPLC)용 메탄올과 3차 증류수로 활성화 한 Sep-pak C18 cartridge로 처리하였다. 이후 0.45 μm membrane filter로 여 과하여 HPLC (1100, Agilent, USA)로 유리당 조성을 분석 하였다. 유리당 조성 분석을 위한 column은 Sugar-pak (6.5 × 300 mm, Alltech Inc., USA)을 사용하였고 이동상으로는 0.5 mM Ca-EDTA를 이용하여 0.5 mL·min-1의 속도로 분석 하였다. 유기산 조성 분석을 위한 column으로는 Zorbax SB-Aq (4.6 × 250 mm, Agilent, USA)을 이용하였고, 이동상은 gradient로 20 mM potassium phosphate monobasic buffer (pH 2.0)와 acetoritrile을 97:3의 비율로 이용하여 0.5 ml･ min-1의 속도로 흘러 주어 분석을 하였다.
결과 및 고찰
Hypo-, Hyper-tetraploid 포도의 생육상과 생육특성
Hypo-tetraploid 포도인 KA2001, KS2004, KA2002의 발 아기는 각각 4월 1일, 3월 26일, 4월 1일로 조사되었으며, 숙 기는 9월 8일, 9월 4일, 9월 23일로 조사되었다. Hypertetraploid 포도인 RB9127K의 발아기는 4월 1일로 숙기는 9월 30일로 나타났다. 따라서 KA2001과 KS2004는 ‘캠벨얼리’ 와 비슷한 조･중생종의 숙기를 나타냈고, KA2002는 9월 20일 경으로 ‘Kyoho’와 비슷한 만생종으로 나타났으며, RB9127K 는 극만생종으로 나타났다(Table
2).
Table 2.Mean of phenological observations of grapes used in this study.
Table 2.
|
Cultivar and line |
Sprouting date |
Full blooming date |
Veraison date |
Maturity date |
|
|
KA2001 |
1 April |
7 June |
5 August |
8 September |
|
KS2004 |
26 May |
5 June |
1 August |
4 September |
|
KA2002 |
1 April |
11 June |
10 August |
23 September |
|
‘Kyoho’ |
26 May |
7 June |
6 August |
18 September |
|
RB9127K |
1 April |
5 June |
1 August |
30 September |
Hyper-tetraploid 포도인 RB9127K는 수세가 강하여 3년차 에 수형이 완성되었을 뿐만 아니라 착과가 안정적으로 이루어 져 ‘거봉’과 동일한 생육상을 보였다. 반면, Hypo-tetraploid 포도인 KA2002, KS2004와 KA2001의 수세는 ‘거봉’에 비 해 상대적으로 약하고 영양생장 기간도 길어 4년차에 수형이 완성되고, 안정적인 착과가 이루어졌다. 신초의 길이는 hypo-, hyper-tetraploid 포도들이 ‘거봉’ 보다 전반적으로 긴 것으로 조사되었다. ‘거봉’의 신초길이는 120.5 cm에 불과하였지만 RB9127K의 경우 185.4 cm까지 신장하였으며 다른 포도 계 통들도 170 cm 이상 신장하는 것으로 조사되었다. Hypo-, hyper-tetraploid 포도들의 신초경은 1.2~1.5 cm 범위에서 조사되었고, ‘거봉’의 신초경은 1.2 cm로 나타났다(Table
3). 따라서 실험에 이용된 hypo-, hyper-tetraploid 포도들은 전반 적으로 ‘거봉’과 유사한 수체 생장력을 가진 것으로 조사되었다.
Table 3.Growth characteristics of grapes used in this study.
Table 3.
|
Cultivar and line |
Tree height (cm) |
Tree diameter (cm) |
Shoot length (cm) |
Shoot diameter (cm) |
|
|
KA2001 |
332 |
3.5 |
160.0 |
1.2 |
|
KS2004 |
340 |
3.6 |
175.4 |
1.5 |
|
KA2002 |
350 |
3.4 |
174.0 |
1.3 |
|
‘Kyoho’ |
340 |
3.5 |
120.5 |
1.2 |
|
RB9127K |
350 |
3.8 |
185.4 |
1.2 |
Hypo-, Hyper-tetraploid 포도의 엽형태적 특성
KA2001의 엽은 단종형으로 열각은 상열각 2개와 엽병열 각으로 구성되어 있으며 엽병열각은 닫혀 있는 형태로 나타 났다. KA2001에서 엽의 종횡비는 0.98이었으며 엽면적은 186.5 cm
2으로 ‘거봉’보다 다소 큰 것으로 조사되었다(Table
4). KS2004의 엽은 원형 또는 신장형으로 열각은 상열각 2개 와 엽병열각으로 구성되어 있으며 엽병열각은 열려 있는 형 태로 조사되었다. 엽의 종횡비는 1.0으로 정비례하였고, 엽면 적은 160.6 cm
2으로 ‘거봉’에 비해서 다소 작은 것으로 조사 되었다. KA2002의 엽은 원형 또는 신장형으로 열각은 상열 각 2개, 하열각 1개로 구성되어 있었다. 특히 상열각은 다른 포도 계통들에 비해 매우 깊었으며 엽이 좌우 비대칭의 형태 로 엽병열각은 열려 있는 형태였다. KA2002에서 엽의 종횡 비는 1.17로 폭이 길게 나타났으며, 엽면적은 170.0 cm
2으로 ‘거봉’에 비해서 다소 작은 것으로 조사되었다. RB9127K의 엽은 원형으로 열각은 상열각 2개와 엽병열각으로 구성되어 있었으며 하열각은 미비하게 형성되어 있고 엽병열각은 열려 있는 형태로 조사되었다. 엽의 종횡비는 0.96으로 엽의 길이 가 다소 긴 것으로 나타났고, 엽면적은 180.8 cm
2으로 ‘거봉’ 에 비해서 다소 큰 것으로 조사되었다.
Table 4.Leaf characteristics of grapes used in this study.
Table 4.
|
Cultivar and line |
Leaf length (cm) |
Leaf width (cm) |
Leaf thickness (mm) |
Leaf area (cm2) |
Angles |
r |
A |
B |
S1 |
S2 |
No. of serrations |
Phyllotaxis |
Leaf shape |
|
|
α |
β |
γ |
|
|
2n=4x-2=74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KA2001 |
16.7 |
17.0 |
0.3 |
186.5 |
59 |
50 |
37 |
0.97 |
0.81 |
1.06 |
89 |
124 |
74.4 |
single and alternate leaf |
truncate |
|
KS2004 |
14.8 |
14.8 |
0.3 |
160.6 |
43 |
46 |
38 |
1.00 |
0.87 |
0.66 |
89 |
127 |
70.2 |
single and alternate leaf |
orbicular-reniform |
|
2n=4x-1=75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KA2002 |
23.6 |
20.1 |
0.3 |
170.0 |
44 |
43 |
23 |
1.17 |
0.96 |
0.78 |
87 |
110 |
62.3 |
single and alternate leaf |
orbicular-reniform |
|
2n=4x+1= 77 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RB9127K |
17.3 |
18.4 |
0.3 |
180.8 |
41 |
41 |
32 |
0.94 |
0.87 |
1.00 |
82 |
114 |
68.3 |
single and alternate leaf |
orbicular |
|
2n=4x=76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
‘Kyoho’ |
17.8 |
18.5 |
0.3 |
174.1 |
43 |
46 |
37 |
0.96 |
0.88 |
0.82 |
89 |
126 |
79.0 |
single and alternate leaf |
orbicular |
Hypo-, Hyper-tetraploid 포도의 과실특성
실험에 이용된 포도들의 과실특성을 조사한 결과는 Table
5에 나타낸 것과 같다. Hypo-tetraploid 포도 계통은 100%의 무핵율을 보인 반면, hyper-tetraploid 포도인 RB9127K의 무 핵율은 54.5%로 낮게 나타났다. 이러한 결과는 화분임성이 0%인 hypo-tetraploid 포도와 달리 hyper-tetraploid 포도의 경우 화분임성이 20%가량에 이르렀기 때문으로 생각되었다 (data unpublished).
Lee et al. (2013)에 보고에 따르면 유핵 포도품종의 경우 무핵과로 만들어 내기 위해서는 2회 처리 또 는 다양한 생장조절물질의 혼용처리가 필요하다고 한 바 있 다. 특히, 무핵과 유도에서 있어서 포도 품종 간 생장조절제에 대한 반응성이 다르기 때문에 RB9127K가 품종으로서 재배 가 될 경우에는 생장조절제 처리에 따른 과실의 특성 변화 양 상에 대해서 추가적인 검정이 필요할 것으로 판단되었다.
Table 5.Fruit characteristics of grapes used in this study.
Table 5.
|
Cultivar and line |
Cluster |
Berry |
% of seedlessness |
Solubler solids content (%) |
Titratable acidity (%) |
SST/TA ratio |
Hardness (kg/φ5mm) |
Sugar contents |
Organic acid contents |
|
|
|
|
|
Type |
Weight (g) |
Diameter (cm) |
Length (cm) |
Type |
Weight (g) |
Diameter (cm) |
Length (cm) |
Fructose (mg mL–1) |
Glucose (mg mL－1) |
Tartaric acid (mg mL－1) |
Malic acid (mg mL－1) |
Citiric acid (mg mL－1) |
|
|
2n=4x-2=74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KA2001 |
Conicle |
350.3 |
10.4 |
15.8 |
Round |
10.4 |
2.3 |
2.5 |
100 |
18.6 |
0.77 |
24.2 |
0.09 |
5.124 |
5.000 |
1.71 |
2.02 |
0.44 |
|
KS2004 |
Cylind- rical |
345.0 |
9.4 |
14.1 |
Ovoid |
8.8 |
1.5 |
2.0 |
100 |
20.8 |
0.62 |
33.5 |
0.17 |
6.223 |
5.542 |
1.75 |
2.09 |
0.46 |
|
2n=4x-1=75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KA2002 |
Conicle |
365.0 |
8.4 |
16.4 |
Ovoid |
9.4 |
2.2 |
2.6 |
100 |
21.4 |
0.69 |
31.0 |
0.09 |
5.508 |
4.802 |
1.78 |
2.41 |
0.39 |
|
2n=4x+1=77 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RB9127K |
Conicle |
386.4 |
10.4 |
15.0 |
Ovoid |
8.6 |
1.8 |
2.0 |
54.5 |
16.8 |
0.71 |
23.7 |
0.12 |
4.788 |
3.997 |
3.04 |
1.31 |
0.68 |
|
2n=4x=76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
‘Kyoho’ |
Conicle |
422.0 |
13.3 |
21.9 |
Ovoid |
9.4 |
2.4 |
2.7 |
0 |
15.5 |
0.68 |
22.8 |
0.24 |
3.543 |
3.154 |
1.89 |
2.27 |
0.51 |
각 포도들의 과방형은 KS2004를 제외하고는 모두 원추형 이었으며, 과립의 형태의 경우는 KA2001만이 원형으로 장타 원형의 과립을 가진 다른 계통들과는 차이가 있었다(Fig.
1). Hypo-, hyper-tetraploid 포도들의 과방중은 350~386.4 g 범위로 4배체 포도인 ‘거봉’의 422 g에 비해 유의적으로 작 게 나타났다. ‘거봉’ 보다 과방중이 다소 작게 조사된 것은 시 험에 이용된 계통 대부분이 실생 모수로서 ‘거봉’에 비해 왕 성한 영양생장이 이루어짐에 따라 꽃눈분화 능력이 낮았기 때문으로 차후 수령이 증가됨에 따라서 수세가 안정화 되면 과방의 크기도 커질 것으로 사료되었다. 과립의 가용성 당함 량은 16.8~21.4의 범위로서 실험에 이용된 계통 모두 ‘거봉’ 보다 높은 당함량을 가지고 있는 것으로 조사되었다. 산도 역 시 0.62~0.77의 범위로서 ‘거봉’보다 낮게 나타났다. 소비자 들이 과일을 구매할 때 당도나 적정 산도 등 개별적인 요인보 다는 당산비가 중요하다고 보고 된바가 있으며(
Crisosto & Crisosto 2002), 실제 망고와 토마토 등에서 소비자 선호도를 예측하는 효율적인 지표로 제시된 바 있다(
Baldwin et al. 1999,
Malundo et al. 2001). 포도에서도 당산비가 관능적 품 질 평가에 있어서 가장 중요하게 작용할 수 있을 것이라고 추 정된 바 있다(
Park et al. 2014). 본 실험에서 나타난 이수체 포도들의 당산비는 23.7~33.5로서 현재 대립계 포도 품종 중 가장 많이 판매가 이루어지고 있는 ‘거봉’의 22.8보다 높 게 나타나 시장에서 경쟁력을 충분히 확보할 수 있을 것으로 사료되었다. 하지만, 본 실험에 이용된 이수체 포도들의 과육 경도는 ‘거봉’에 비해서 모두 낮은 수준으로 나타나 유통 시 저장 또는 수송 등에 있어서 문제점 발생여부에 대해서 검정 할 필요성이 있을 것으로 판단되었다.
Fig. 1.Fruit appearance of hypo- and hypertetraploid grapes (A: KA2001, B: KS2004, C: KA2002, D: RB9127K).
Hypo-, hyper-tetraploid 포도에서 수확기 유리당과 유기산 함량을 분석한 결과는 Table 에 나타낸 것과 같다. 유리당 분 석 결과, 실험에 이용된 모든 포도 계통에서 sucrose는 검정 되지 않고 fructose와 glucose 만이 검출되었다. 유리당 함량 은 가용성 당함량이 높았던 계통에서 전반적으로 높게 나타 나 KS2004와 KA2002에서 가장 높은 수치가 나타났다. 특 히, 모든 계통에서 fructose 함량이 glucose보다 높게 나타났 다.
Lavee & Nir (1969)는 포도에서 감미로운 맛을 내는 것 은 fructose로서 성숙기에 glucose보다 fructose 함량이 높은 계 통의 식미가 우수하다고 하였다. 이러한 결과는 육성된 hypo-, hyper-tetraploid 포도 모두 우수한 식미를 가지고 있다는 것 을 지지하는 것으로 판단되었다. Hypo-, hyper-tetraploid 포 도에서 과실의 유기산을 분석한 결과 tartaric acid, malic acid와 citric acid가 검출되었다. 포도에 있어서 유기산은 malic acid와 tartaric acid로 전체 산 함량의 90% 정도로 구성 되어 있고, 이외에 다른 성분으로 citric acid, succinic, fumaric, acetic, glycolic, lactic 등의 산으로 구성되었다고 보고되어 있다(
Winkler et al. 1974). 본 실험에서는 일부의 소량 유기 산은 검출되지 않았는데 이는 유기산을 검출하는 방법 또는 품종간의 차이에 의해 발생한 것으로 사료되었다. 포도의 경 우 품종 또는 외부의 온도에 따라서 유기산의 함량이 변화하 나 성숙기에는 대부분 malic 함량이 높게 나타나게 되는데, 본 실험결과에서도 동일한 양상이 나타났다.
본 실험 결과 hypo-tetraploid 포도인 KA2001, KA2002, KS2004는 GA
3 100 ppm 1회 처리만으로도 대립계의 무핵 과가 형성되고 당 함량도 18.6% 이상으로 품질면에서도 매우 우수한 것으로 나타났다. 특히 KA2001는 과피가 얇아 과피 까지 식용할 수 있는 특성을 가지고 있었으며 숙기도 9월 상 순경으로 국내에서 추석대목을 위한 품종으로 육성할 수 있 는 유망한 계통으로 판단되었다. KA2002은 ‘거봉’과 숙기가 유사하였지만 당도가 21.4도로 매우 우수하여 차후 ‘거봉’을 대체할 수 있는 유망 계통으로 판단되었다. Hyper-tetraploid 인 ’RB9127K‘의 경우 과실의 품질은 우수하였지만 무핵과 율이 낮은 단점이 있는 것으로 발견되었다. 무의 hypertetraploid에서도 비정상적인 화분 발생은 0.3~1.3%로서 4 배체 무에서 비정상적 화분발생 비율 범위인 0.0~1.7%와 큰 차이가 없는 것으로 보고된 바가 있다(
Fukushima & Tokumasu, 1957). 따라서 hyper-tetraploid 식물체의 경우 전반적으로 생 식핵 또는 영양핵의 퇴화 정도의 빈도가 낮아 저임성 개체의 획득율이 낮을 수 있는 것으로 판단되었다. 하지만, 보다 정확 한 결론을 도출하기 위해서는 현재 육성 중인 다른 hypertetraploid 개체들을 활용하여 화분모세포의 발달 과정과 화분 임성을 추후 검토해야 할 것으로 사료되었다.
멜론과 사과의 2배체와 3배체의 교배를 통해서 획득된 이 수체 식물체들의 경우 엽이 작고 생육도가 떨어진다고 보고 되기도 하였으나(
Ezura et al. 1992,
Hiroshi et al. 1994,
Zhang & Park 2009), 포도간의 방임수분 또는 교배를 통해서 획득 된 hypo-와 hyper-tetraploid 포도들의 생육 특성은 이수체임 에도 불구하고 ‘거봉’과 유사한 수준으로 농가에서 재배상으 로 문제가 발생하지 않을 것으로 판단되었다. 따라서 ‘hypo-, hyper-tetraploid의 특성을 이용한 대립계 무핵포도 육종연구 는 국내 포도산업의 고급화의 경쟁력 강화에 기여를 할 수 있 을 것으로 사료된다.
사 사
본 연구는 농촌진흥청 포도 신품종 보급 확대를 위한 품종 별 핵심연장애로기술 개발(과제번호 PJ010907)과제의 지원 에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.
적 요
본 연구에서는 4배체에서 염색체가 가감된 hypo-, hypertetraploid 포도들의 수체생육과 과실의 특성을 검정함으로서, 이들의 특성을 이용한 대립계 무핵포도 품종 육성 가능성에 대해서 검토하고자 하였다. Hypo-, hyper-tetraploid 포도들 은 다른 이수체식물들에서 보고되었던 엽의 기형이나 수체 생육의 불균일 현상 없이 4배체 포도인 ‘거봉’과 유사한 생육 상을 보여 재배적으로 활용하는데 문제가 없는 것으로 나타 났다. Hypo-teraploid 포도에서 만개기에 GA3 100 ppm 1회 처리 시 완전 무핵과 과실을 형성하였고, 과립도 8.5~10.5 g 사이로 대립성 과실을 형성하였다. 하지만, Hyper-teraploid 포도는 hypo-teraploid 포도들에 비해 큰 과립을 가진 포도를 형성하였으나 낮은 무핵율을 나타나게 되는 것으로 조사되었 다. 따라서 hypo-tetraploid 포도들의 특성을 이용하는 것은 대립계 무핵포도를 육성하기 위한 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.
References
- 1. Baldwin EA, Burns J, Kazokas W, Brecht JK, Hangenmaier RD, Bender RJ, Pesis E. Effects of two edible coatings with different permeability characteristics on mango (Mangifera indica L.) ripening during storage. Postharvest Biol. Technol 1999. 17: 215-226.
- 2. Crisosto CH, Crisosto GM. Understanding American and Chinese consumer acceptance of 'Redglobe' table grapes. Postharvest Biol. Technol 2002. 24: 155-162.
- 3. Ezura H, Amagai H, Yoshioka K, Oosawa K. Highly frequent appearance of tetraploidy in regenerated plants, a universal phenomenon, in tissue culture of melon (Cucumis melo L.). Plant Sci 1992. 85: 209-213.
- 4. Fukushima E, Tokumasu S. On the occurrence of aneuploidy in the offspring of the artificially induced autotetraploid plants in Japanese radish (Raphanus sativus L.) and Chinese cabbage (Brassica pekinensis Rupr.). J. Fac. Agr. Kyushu. Univ 1957. 11: 1-23.
- 5. Galet P. A practical ampelography. 1976. Cornell Univ. Press. NY. USA.
- 6. Heo JY, Park KS, Yun HK, Park SM. Degree of abortion and germination percentage in seeds derived from interploid crosses between diploid and tetraploid grape cultivars. Hort. Environ. Biotechnol 2007. 48: 115-121.
- 7. Heo JY, Park SM. Breeding of a new triploid seedless table grape cultivar 'Paradise'. J Am Pomol Soc 2015. 69: 170-172.
- 8. Hiroshi E, Kikuta I, Oosawa K. Production of aneuploid melon plants following in vitro culture of seeds from a triploid × diploid cross. Plant Cell 1994. 38: 61-64.
- 9. Kim SJ, Park SJ, Koh SW, Jung SM, Hur YY, Nam JC, Park KY. Labor saving effect and fruit characteristics of grape 'Campbell Early' according to pedicel thinning. Korean J. Plant Res 2014. 28: 290-295.
- 10. Korea Customs ServiceExport and import trade statistics, imported fruit report in the last decade 2013. Korea Customs Service. Daejeon, Korea.
- 11. Korean Statistical Information ServiceCensus of Agriculture 2013. forestry and fisheries. Seoul, Korea.
- 12. LaveeS. NirG. Grape. CRC Handbook of fruit set and development 1969. CRC Press. Boca Raton, FL, USA.
- 13. Lee BH, Kwon YH, Park YS, Park HS. Effect of GA3 an Thidiazuron on seedlessness and fruit quality of 'Kyoho' grapes. Korean J Hort. Sci. Technol 2013. 31: 135-140.
- 14. Lee DK, Suh HS, Park KS, Lee CH, Moon JY, Yae BW, Hwang HS, Kim JH, Kim JC, Lee JC, Kim YK. 'Cheongsoo' a new mid-season ripening table grape cultivar with high quality. Korean J. Hort. Sci. Technol 1994. 12: 144-145.
- 15. Lee SH, Kim SK, Hong EY, Chun SH, Son IC, Kim DI. Effect of harvest time on the several phenolic compounds and fruit quality of grape cultivars. Korean J. Plant Res 2014. 27: 119-124.
- 16. Malundo TMM, Shewfelt RL, Ware GO, Baldwin EA. An alternative method for relating consumer and descriptive data used to identify critical flavor properties of mango (Mangifera indica L). J. Sensory Studies 2001. 16: 199-214.
- 17. Park KS, Yun HK, Suh HS, Jeong SB, Chung KH, Jun JH, Cho MH, Kang SJ. Breeding of a black table grape cultivar 'Heukgoosul' (Vitis sp.) with large berries and high quality. Korean J Hort. Sci. Technol 2004. 22: 462-466.
- 18. Park SM, Hiramatsu M, Wakana A. Aneuploid plants derived from crosses with triploid grapes through immature seed culture and subsequent embryo culture. Plant Cell Tissue Organ Cult 1999. 59: 125-133.
- 19. Park YS, Kim IJ, Park SM. Selection of hypo-and hyper-tetraploid seedlings from abnormal cotyledons seedlings obtained during crossing of tetraploid grapes (Vitis complexes). Korean J. Hort. Sci. Technol 2010. 28: 810-817.
- 20. Park YS, Lee BH, Jung MH, Kim HS, Park HS. Suitable yields reflecting consumer preferences in 'Hongisul' grapes. Korean J Hort. Sci. Technol 2014. 32: 303-309.
- 21. Winkler A, Cook J, Lider JA, Kliewer WM. General viticulture. 1974. University of California Press. CA. USA.
- 22. Zhang CH, Park SM. Growth and fruit characteristics of aneuploid apple obtained from crosses between diploid and triploid. J Bio-Environ Control 2009. 18: 481-491.
