적요
‘Yuryeo’ is a rapeseed cultivar suitable for rapeseed oil production which was developed by the Bioenergy Crop Research Institute, NICS, RDA, in 2018. ‘Yuryeo,’ characterized by its high oleic acid content and resistance to sclerotinia stem rot and lodging, was developed through gamma-ray irradiation of ‘Hallayuchae’ seeds followed by pedigree breeding. Regional yield trials for ‘Yuryeo’ were conducted in three regions from 2016 to 2019. As a result, the flowering period of ‘Yuryeo’ was observed to be two days later than that of ‘Hallayuchae,’ but both had a similar maturation period. In terms of yield, there was no significant difference between ‘Yuryeo’ and ‘Hallayuchae,’ but ‘Yuryeo’ showed higher resistance to sclerotinia stem rot and lodge. Notably, the oleic acid in ‘Yuryeo’ was 74.2%, marking a 10% increase over ‘Hallayuchae.’ With its enriched oleic acid content and reliable cultivation characteristics, ‘Yuryeo’ can enhance both rapeseed cultivation and the rapeseed oil industry (Registration No. 8753).
서언
유채(
Brassica napus L., AACC)는
Brassica rapa(AA)와
Brassica oleracea(CC) 사이의 교배로 발생한 이질사배체로 알려져 있다. 일년생 작물인 유채는 겨울형(winter type), 반겨울형(semi-winter type), 봄형(spring type)의 세 가지 유형으로 분류된다. 유채의 생장은 유전형과 환경 조건에 따라 다르며, 일반적으로 종자가 성숙하기 까지는 110-150일 정도의 기간이 소요된다. 유채의 꽃, 종자, 잎 줄기는 다양한 용도로 활용되며, 특히 종자는 식물성 기름과 바이오 연료의 주요 원료로 사용된다(
Raboanatahiry et al. 2021).
세계에서 세 번째로 많이 생산되는 유채유는 팜유와 대두유에 이어 중요한 식물성 기름이며(
Chew 2020), 국내에서는 대두유와 참기름을 뒤이어 높은 점유율을 차지하고 있다(KOSIS 2022). 유채유는 다양한 성분 덕분에 건강에 여러 가지 이점을 제공한다. 유채유는 토코페롤(tocopherol)과 피토스테롤(phytosterol)이 풍부하여 면역력 강화와 암 예방에 기여하는 것으로 알려져 있다(
Woyengo et al. 2009,
Bhatia et al. 2011). 또한, 유채유는 독특한 지방산 구성을 가지고 있는데, 다른 식물성 기름에 비해 포화지방산(saturated fatty acid) 함량이 적으며, 주요 지방산으로는 불포화지방산(unsaturated fatty acid)인 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 리놀렌산(linolenic acid)이 있다.
캐나다에서는 에루스산(erucic acid)과 글루코시놀레이트(glucosinolate)의 함량이 낮은 ‘Canola’와 ‘Dobule low’ 유채 품종을 개발하여 유채유 시장을 확장시켰다(
Qian et al. 2018). 국내에서도 1960년대 이후 에루스산과 글루코시놀레이트가 없는 유채 품종 개발에 주력하였고, 중모7001과 중모7002 같은 품종을 개발하여 유채유 생산을 촉진하고 있다(
Kim et al. 2014,
Kim et al. 2015). 국내에서 유채는 주로 경관 용도로 재배되어었으나, 최근에는 유채유의 건강상 이점 덕분에 관심이 높아짐에 따라, 유채유 생산을 위한 재배면적이 점차 확대되고 있다. 이러한 변화에 따라, 유채유의 품질 향상과 재배 특성 개선을 위한 품종 개발의 중요성이 높아졌다.
도복(lodging)과 균핵병(sclerotinia stem rot)은 유채 작물의 수확량과 품질에 심각한 영향을 미치는 주요 요인이다. 도복은 광합성 능력과 영양소 이동을 감소시켜 수확량 손실과 품질 저하를 일으키며, 수확 과정의 문제를 야기하여 생산 비용을 증가시킨다(
Shah et al. 2017,
Wu et al. 2020). 균핵병은 토양 기반의 곰팡이 병원균
Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) De Bary에 의해 발생하며, 전 세계적으로 유채 재배지역에서 발생한다(
Zhao & Meng 2003).
Sclerotinia sclerotiorum은 배추과(Brassicaceae), 콩과(Fabaceae) 등 광범위한 숙주를 가지고 있으며, 감염 시 솜털 같은 하얀색 균사가 발생하는 것이 대표적인 증상으로, 유채 생산량의 10-20%를 감소시키고 최대 80%까지 손실을 일으킬 수 있다(
Boland & Hall, 1994,
Bolton et al. 2005,
Ding et al. 2021). 이러한 배경을 고려할 때, 내도복성과 균핵병 내성은 유채 작물의 생산성과 효율성을 유지하는데 있어 중요한 가치를 가진다. 따라서 이러한 특성을 갖춘 유채 품종의 개발은 생산성을 향상시켜 경제적 손실을 줄이는 데 기여할 수 있다.
유채 육종은 우수한 형질을 갖는 계통이나 품종을 인공교배를 실시한 후 세대전개를 통해 우수한 계통을 선발하는 계통육성법이 주로 이루어지고 있으나, 시간과 비용이 많이 소요된다. 반면, 방사선 처리를 통한 돌연변이 육종법은 기존의 우수 형질은 유지하면서 단점을 개량할 수 있어 다양한 작물에 적용되고 있다(
Bado et al. 2015). 본 연구에서는 에루스산을 함유하고 있지 않은 다수성 품종인 ‘한라유채’(
Rho et al. 1986)의 종자에 방사선을 처리하여 돌연변이주를 선발하였고, 세대 전개를 통해 올레산 함유량이 높고 도복저항성이 강한 특성이 고정된 ‘유려’를 개발하였다. 따라서 재배 안정성과 우수한 유채유 품질을 제공할 수 있는 ‘유려’의 육성 과정과 주요 생육 및 품질 특성을 보고하고자 한다.
재료 및 방법
육성 및 재배 방법
유채는 감마선량이 1,000 Gy 초과할 때 유묘기 생장이 50% 이상 감소하는 경향이 있어, 육종 목적으로는 1,000 Gy 이하의 선량이 유리하다고 밝혀졌다(
Eun et al. 2007).
Azzam & Abbas (2005)의 연구에서는 유채 품종에 200-500 Gy 선량의 감마선을 조사했을 때 올레산 함량이 감마선을 조사하지 않은 대조구에 비해 증가하는 경향이 관찰되었다. 이에 따라, 고올레산 유채 품종 개발을 위해 2007년에 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소에서 육성한 양질의 다수성 품종인 ‘한라유채’ 종자를 한국원자력연구원 방사선저준위조사실에서 300 Gy(83.4 rad/min)의 감마선을 조사하여 변이체를 생성하였다.
감마선을 조사한 종자를 비닐하우스 내에 직파하고 재배하면서 M1의 개화기에 자가수분이 되도록 유산지 봉투를 씌운 뒤 종자를 수확하였고, 개체별로 지방산 분석을 실시하여 올레산 함량이 높은 개체를 1차 선발하였다. 이후 2009년부터 2013년까지 M2부터 M6세대에 걸쳐 지방산 분석 및 생육 특성 조사를 통해 균핵병과 도복에 강하고 올레산 비율이 높은 ‘TRI-MB-13-1-16-6-3-5’ 계통을 선발하였다.
2014년부터 2015년 동안 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소의 재배 포장에서 ‘한라유채’를 대조품종으로 하여 생산력검정시험을 실시하였다. 생산력검정 예비시험은 계통 당 2.7 m2에 3줄씩 조파하여 난괴법으로 2반복하였고, 본 시험에서는 계통 당 5.4 m2에 6줄씩 조파하여 난괴법으로 3반복하여 배치하였다. 2016년부터 2018년까지 무안, 진도, 진주에서 지역적응시험을 수행하였으며, 모든 시험 배치는 5.4 m2에 6줄씩 조파하여 난괴법 3반복으로 배치하였다. 조파는 0.4 m×0.05 m (휴폭×파폭)의 간격으로 하였으며, 파종량은 1,000 g/10a로 설정하였다. 비료 시비량은 기비로 10a당 N-P2O5-K2O를 10-40-43과 퇴비 1,000 kg를 사용하였고, 추비는 10a당 N 10 kg을 시용하였다. 병해충 관리와 기타 생육관리는 농촌진흥청 유채 표준재배법을 참고하여 진행하였다.
농업형질 및 수량성 조사
생육 특성 조사는 지역적응시험 동안 유채의 작물연구조사분석기준(
RDA 2012)에 따라 수행하였다. 고유특성 조사에는 초형, 잎 모양, 꽃 색, 종피색 등을 관찰하였으며, 생육특성 조사에는 경장, 수장, 1협 결실수 등을 측정하였다. 병해충 및 재해 저항성 조사에는 도복 및 균핵병을 평가하였으며, 지역적응시험 동안 배치된 시험의 전구를 관찰하여 조사하였다. 도복은 도복 정도를 무도복(0), 10% 이하 개체 도복(1), 11~20%(3), 21~30%(5), 31~50%(7), 50% 이상(9)로 나타내었고, 균핵병은 발병 정도를 무발병(0), 발병주율 1% 미만(1), 1~10%(3), 11~20%(5), 21~50%(7), 51% 이상(9)로 나타내었다. 수량성 조사는 생산력검정시험과 지역적응시험 동안 진행하였으며, 일정 면적의 종실량을 10a당으로 환산하여 측정하였다.
유채 종자의 조지방과 지방산 분석은 지역적응시험 기간 동안 배치된 3반복의 시험구에서 수확된 종자를 이용하여 각 시험구별로 3반복 샘플링을 통해 실시하였다. 유채 종자의 조지방 분석은 Soxhlet 추출법을 이용하였다(
Soxhlet 1879). 유채 종자 1.5 g과 수기를 건조기에 넣고 80.0℃에 18시간동안 건조하였다. 건조시킨 수기는 무게를 측정하였고(W
0), 종자는 마쇄한 후 80.0℃에서 30분간 한번 더 건조하였다. 그 후, 조지방 분석기(Soxtec 2050, Foss, Denmark)에 Ether 70 ㎖를 주입한 후 가열추출(30분), 냉추출(1시간 20분), 용매회수(20분)의 조건으로 추출하였다. 추출이 끝난 후 12시간 동안 에테르를 증발시킨 후, 수기의 무게를 측정한 뒤(W
1), 아래의 식으로 조지방 함유량을 계산하였다.
조지방 함유량(%) = (W1 - W0 / S)×100
W0: 빈 수기의 중량 (g)
W1: 조지방 추출 후 건조된 수기의 중량 (g)
S: 시료의 채취량 (g)
유채 종자의 지방산 분석을 하기 위해 수확된 종자를 0.3 g씩 마쇄한 후 Methanol 15 ㎖, Sodium methoxide 30 wt.% 1 ㎖을 처리하였다. 그 후, 80.0℃ water bath에 2시간동안 반응시켜 메틸화하였다. 반응물을 2시간 동안 상온에서 냉각시킨 후, n-hexane 15 ㎖을 첨가 한 후 상층액이 투명해질 때까지 분리하였고, 상층액을 필터링하여 가스크로마토그래피(Agilent 7890A, Agilent, USA)를 이용하여 분석하였다. 분석 컬럼(column)은 HP-INNOWAX (30 m×0.32 ㎜×0.25 ㎛, Agilent 19091N-113, USA), 검출기(detector)는 flame ionization detector(FID, Agilent, USA)를 사용하였다. 주입부(Inlet) 온도는 200℃, split ratio는 10:1로 설정하였고, Oven은 140℃에서 1분 동안 유지하고 6.0℃/min으로 250℃까지 승온한 후 5분간 유지하여 지방산을 분석하였다.
결과 및 고찰
육성경위
국내에서 유채는 주로 경관용으로 재배되었으나, 최근 유채유 생산 목적의 재배가 증가하는 추세이다. 에루스산이 포함되지 않는 유채 품종 개발로 유채유 품질 개선이 이루어졌으나, 유채유 품질 향상을 위한 고올레산 함유 품종 개발의 필요성이 대두되었다. 또한, 유채 종자의 안정생산을 위한 균핵병과 도복에 대한 저항성을 갖춘 품종의 중요성도 강조되었다.
이러한 배경 속에서, 고올레산 함유 및 재배안정성을 가진 품종 개발을 목표로 ‘한라유채’ 종자에 감마선을 조사하였다. ‘한라유채’는 올레산을 64% 함유하는 다수성 품종으로, 3원교잡 F
1(망운/Bronowski//Erra)을 모본, 그리고 ‘Tower’를 부본으로 한 교배에서 육성되었다(
Fig. 1). 여러 세대의 전개를 통한 생육 특성 조사와 지방산 분석을 거쳐, 올레산 함유량이 74%이며, 균핵병과 도복에 저항성을 가진 우수한 계통인 ‘TR1-MB-13-1-16-6-3-5’를 선발하였으며, ‘목포123호’로 명명되었다(
Fig. 2). ‘목포 123호’는 생산력검정시험과 지역적응시험을 통해 그 특성이 검증되었고, 2019년 직무육성신품종선정위원회의 심의를 거쳐 ‘유려’로 명명되었으며, 2021년에는 국립종자원의 심사를 통과하여 품종보호 등록(제8753호)되었다.
‘유려’는 Ⅳ형의 초형을 가지며, 잎은 하부익상전렬 모양이고 녹색이며, 결각은 중간 정도이다(
Fig. 3). 꽃 색은 황색이며, 개화 균일성은 대비품종인 ‘한라유채’보다 우수하다. 종피색은 ‘유려’와 ‘한라유채’가 같으며 완전히 성숙되었을 때 흑색이다(
Table 1).
‘유려’의 추대기 및 개화기는 각각 3월 22일과 4월 9일로 나타났고, ‘한라유채’에 비해 각각 2일 늦었으나, 성숙기는 6월 2일로 동일하였다. ‘유려’의 경장과 수장은 각각 126±14.9 cm와 44±2.6 cm 였으며, 분지수는 5±1.3개로 ‘한라유채’와 농업적 형질은 비슷하였다(
Table 2). ‘유려’의 수당 협수는 58±28.0개, 협당 결실수는 18±2.1개로 ‘한라유채’보다 많고, 천립중은 4.0±0.2 g으로 ‘한라유채’보다 약간 낮았다(
Table 3).
대규모 재배단지의 구축은 유채유 생산에 있어 중요하다. 특히, 안정적이고 높은 생산성을 위해서는 기계화 재배와 병해충 관리의 필요성이 강조된다. 이와 관련하여, 기계 수확 시 수량의 저하를 최소화하기 위한 내도복 특성의 중요성이 도출되었다. 유채의 도복은 종자의 기름 함량 감소 및 지방산 구성의 변화를 초래하여 에루스산의 증가로 인해 유채유 품질을 악화시킨다고 보고되었다(
Khan et al. 2018). 도복과 마찬가지로 균핵병은 유채 수량 감소 및 유채 기름 함량 감소, 지방산 구성 변화로 인해 유채유 품질에 부정적인 영향을 미친다(
Ding et al. 2021,
Pressete et al. 2019). ‘유려’의 도복정도(0-9) 및 균핵병 발생 정도(0-9)는 각각 2.00 및 0.00 이며, ‘한라유채’에 비해 도복저항성과 내병성이 강한 것으로 나타났다(
Table 4). 따라서 ‘유려’는 품종 특성상 균핵병에 강하고 내도복성으로 인해 기계화 재배에 용이하여, 유채유 생산에 적합할 것으로 판단된다.
생산력검정시험(2014-2015년) 결과 ‘유려’는 281 kg/10a의 수량을 나타내어 대조품종인 ‘한라유채’보다 33% 증수된 것으로 확인되었다(
Table 5). 3개소에서 실시한 지역적응시험(2016-2018년)의 결과, ‘유려’의 수량은 243 kg/10a로, ‘한라유채’와 차이가 나타나지 않았다(
Table 6).
지역적응시험 기간 동안 ‘유려’ 종자의 조지방 함량 및 지방산 분석을 실시하였다. ‘유려’ 종자 내의 조지방 함량은 43.4%로 ‘한라유채’ 종자의 42.9%보다 0.5% 높게 나타났다(
Table 7). ‘유려’의 포화지방산 비율은 7.7%이며, 불포화지방산은 92.3%로 나타났으며, 불포화지방산 조성은 올레산 74.2%, 리놀레산 10.5%, 리놀렌산 6.3%, 에루스산 0.0% 로 구성되어 있다. 유채유는 에루스산의 함량이 낮아야만 식용으로 적합하다고 알려져 있으며(
Russo et al. 2021), ‘유려’와 ‘한라유채’ 모두에서 에루스산 비율은 검출되지 않았다. ‘유려’는 ‘한라유채’에 비해 올레산 비율이 높고, 리놀레산의 비율은 낮다는 점에서 차별화된다.
Coughlan et al. (2022)에 따르면, 올레산은 리놀레산보다 열 안정성과 산화 안정성이 더 높다고 알려져 있다. 이러한 특성은 ‘유려’가 ‘한라유채’에 비해 유채유 착유 시 활용성이 더 높고 장기 저장에도 유리하다는 것을 의미하며, 이는 고품질 유채유 생산에 있어 더 큰 활용 가치가 있을 것으로 사료된다.
‘유려’는 내한성이 약하므로 냉해가 발생할 수 있는 지역(전북 이북, 중산간 고랭지 등)에서의 재배는 피해야 한다. 파종은 월동 중에 냉해를 최소화하기 위해 파종 최적 시기인 10월 상순에서 중순 사이에 이루어져야 한다. 또한, 파종 시 필요한 양은 산파일 때는 2.0 kg/10a, 조파의 경우는 0.7-1.0 kg/10a이며, 0.4 m×0.05 m (휴폭×파폭)로 재배하는 것을 권장한다. 유채는 배수가 제대로 이루어지지 않는 토양에서 월동 중 습해 및 동해가 발생할 수 있으므로, 배수 상태가 좋은 토양에서 재배하여야 한다.
적요
최근 유채유의 수요 증가에 따라 유채 재배면적 확대가 이루어지고 있다. 이에 따라, 재배 안정성 및 유채유 품질 향상을 중점으로 한 ‘유려’의 개발이 이루어졌다. ‘유려’는 ‘한라유채’에 감마선을 조사하여 변이체를 생성한 후, 여러 세대를 걸쳐 올레산 비율이 높고 도복 및 균핵병에 저항성이 우수한 계통을 선발하여 ‘목포 123호’로 계통명을 부여하였다. ‘목포 123호’는 지역적응시험을 통해 그 뛰어난 특성이 입증되어 신품종으로 선정되었으며 ‘유려’로 명명되었다. ‘유려’는 ‘한라유채’에 비해 개화기가 2일 늦지만, 성숙기는 동일하다. 수량 면에서는 ‘유려’와 ‘한라유채’에서 큰 차이가 없었으나, 도복 및 균핵병에 대한 저항성은 높았다. 또한, 에루스산을 함유하고 있지 않으며 특히, 올레산 비율이 ‘한라유채’보다 약 10% 높아 74.2%로 나타났다. ‘유려’는 내한성이 약하며, 재배 적합 지역은 전남, 경남 등의 남부지역이다. 고올레산 및 균핵병과 도복 저항성 특성을 지닌 ‘유려’는 국내 유채 재배 및 유채유 산업 발전에 기여할 것으로 기대된다.
사사
본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제명: 수요자 맞춤 용도별 유채 품종 개발(3단계)(1주관), 과제번호: PJ01513301)의 지원에 의해 수행되었다.
Fig. 1Genealogical diagram of ‘Yuryeo’.
Fig. 2Pedigree diagram of ‘Yuryeo’.
Fig. 3Plant of ‘Yuryeo’ (left) and ‘Hallayuchae’ (right).
Table 1Inherent characteristics of ‘Yuryeo’.
Table 1
|
Variety |
Plant Typez
|
Leaf color |
Flower color |
Seed color |
|
Yuryeo |
Ⅳ |
Green |
Yellow |
Black |
|
Hallayuchae |
Ⅳ |
Green |
Yellow |
Black |
Table 2Agronomic characteristics of ‘Yuryeo’ (Regional Yield Trial, 2016-2018).
Table 2
|
Variety |
Bolting date |
Flowering date |
Ripening date |
Stem length
(cm) |
Panicle length
(cm) |
No. of branches/Plant |
|
Yuryeo |
Mar. 22. |
Apr. 9. |
Jun. 2. |
126±14.9ns
|
44±2.6ns
|
5±1.3ns
|
|
Hallayuchae |
Mar. 20. |
Apr. 7. |
Jun. 2. |
128±17.1 |
44±3.1 |
5±0.5 |
Table 3Pod and seed characteristics of ‘Yuryeo’ (Regional Yield Trial, 2016-2018).
Table 3
|
Variety |
No. of pods/plant |
No. of seeds/Pods |
Seed set percentage (%) |
1000-seeds weight (g) |
|
Yuryeo |
58±28.0ns
|
18.3±2.1ns
|
80±10.1ns
|
4.0±0.2ns
|
|
Hallayuchae |
56±28.1 |
17.9±1.6 |
81±8.5 |
4.2±0.2 |
Table 4Lodging tolerance and stem rot resistance of ‘Yuryeo’ (Regional Yield Trial, 2016-2018).
Table 4
|
Variety |
Lodging tolerance (0~9)z
|
Stem rot resistance (0~9)y
|
|
Yuryeo |
2.00a
|
0.00ns
|
|
Hallayuchae |
4.75b
|
1.00 |
Table 5Preliminary and advanced yield trial of ‘Yuryeo’ (2014-2015).
Table 5
|
Variety |
Yield (kg/10a) |
Index |
|
|
2014 |
2015 |
Mean |
|
Yuryeo |
287 |
275 |
281 |
133 |
|
Hallayuchae |
216 |
206 |
211 |
100 |
Table 6Regional yield trials of ‘Yuryeo’ (2016-2018).
Table 6
|
Location |
Yuryeo (kg/10a, A) |
Index(A/B) |
Hallayuchae (kg/10a, B) |
|
|
|
2016 |
2017 |
2018 |
Mean |
2016 |
2017 |
2018 |
Mean |
|
Muan (Upland) |
270 |
327 |
298 |
298 |
99 |
266 |
315 |
320 |
300 |
|
Jindo (Paddy) |
245 |
178 |
206 |
210 |
103 |
217 |
161 |
231 |
203 |
|
Jinju (Paddy) |
165 |
345 |
152 |
221 |
97 |
203 |
337 |
146 |
229 |
|
|
Mean |
227 |
283 |
219 |
243 |
100ns
|
229 |
271 |
232 |
244 |
Table 7Oil content and fatty acid composition of ‘Yuryeo’.
Table 7
|
Variety |
Crude oil contents (%) |
Fatty acid composition (%) |
|
|
Stearicacid |
Oleicacid |
Linoleicacid |
Linolenicacid |
Eicogenicacid |
Erucicacid |
SFAz
|
UFAy
|
|
Yuryeo |
43.4ns
|
3.1ns
|
74.2a
|
10.5b
|
6.3ns
|
1.3ns
|
0.0ns
|
7.7ns
|
92.3ns
|
|
Hallayuchae |
42.9 |
3.3 |
64.4b
|
19.9a
|
6.4 |
1.1 |
0.0 |
8.1 |
91.9 |
References
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