적요
‘KM5,’ a high grain yielding maize hybrid, was developed for the Southeast Asian seed market in 2018 by the maize breeding team of the National Institute of Crop Science (NICS), Rural Development Administration (RDA). ‘KM5’ was bred by crossing two inbred lines—14K23 and CL59. After a 1-crop year yield trial in Dong Trieu and Vietnam, country adaptability trials were performed in 2017 and 2018 in three different countries—Vietnam, Cambodia, and Indonesia. The seed type is flint-like and suitable for both food and feed. ‘KM5’ adapted well to northern Vietnam, northwestern Cambodia, and Central Java in Indonesia. It is an early maturing, high grain yield F1 hybrid that is also resistant to downy mildew. The silking date of ‘KM5’ in Vietnam is 74 days, which is the same as that of LCH9—a leading cultivar in Vietnam. ‘KM5’ produced a grain yield of 695, 764, and 678 kg/10a in Vietnam, Cambodia, and Indonesia, respectively, thus demonstrating a higher yield than the leading cultivar in each country. ‘KM5’ produced 2%, 27%, and 8% more grain than the respective control varieties in Vietnam, Cambodia, and Indonesia, respectively (Registration No. 8947).
서언
옥수수(
Zea mays L.)는 벼, 밀과 함께 세계 3대 식량 작물로 우리나라뿐 아니라 전세계적으로 식용, 사료용, 바이오 에너지 등 다양한 분야에서 이용되고 있다(
Woo et al. 2015). 전세계 옥수수 재배면적은 약 1억9천7백만ha이며, 생산량은 11억9천만톤 정도로 식량작물 중 가장 생산량이 많은 작물이다(
FAOSTAT 2021). OECD/FAO의 옥수수 수급 전망을 보면 2032년까지 세계 옥수수 생산량, 소비량 및 교역량 등이 모두 증가할 것으로 예상하고 있다(OECD/FAO 2023).
세계 인구 증가, 농작물 재배면적 증가, 곡물가격 상승 등으로 세계종자시장 규모는 최근 10년간 연평균 3.8%씩 성장하여 2020년 약 449억불이며 2027년 547억불까지 성장할 것으로 추정되고 있다(MAFRA 2023). 이중 아시아는 25억불, 옥수수는 80억불 정도이다. 이렇듯 종자 산업이 지속적으로 성장함에 따라 글로벌 종자 기업들은 막대한 수익을 창출하고 우수한 유전자원을 확보하기 위해 적극적으로 투자하고 있다. 반면, 우리나라는 1997년 IMF (International monetary fund) 관리체제 이후 많은 국내 종자 기업들이 외국계 종자 기업에 인수⋅합병 되어 국내 종자 산업은 발전이 저해되고 있다. 최근 국내에서도 종자 산업의 중요성에 대한 평가가 다시 이루어지면서 정부에서도 종자 산업 육성을 위한 다양한 대응책을 마련하고 있다(MAFRA 2023). 또한 국내 식량작물 품종개발 연구는 벼, 옥수수, 콩 등에 대해 농촌진흥청 국립식량과학원을 중심으로 연구가 이루어 지고 있다. 국립식량과학원에서는 non-GMO 종실 옥수수 1대 교잡계 품종개발 연구가 수행되고 있으며, ‘신황옥’, ‘신황옥2호’, ‘수안옥’과 같이 종실 수량이 8톤/ha 이상인 우수 품종들이 개발되었다(NICS 2019). 지금까지는 국내 소비를 위한 품종 개발에 중점을 두었기 때문에 해외 시장에 적합한 품종이 제한적이었다. 하지만 국내 옥수수 품종 개발 기술이 발전함에 따라 최근 국립식량과학원에서는 해외종자시장 진출을 위한 품종 개발에 성과를 보이고 있다(
Baek et al. 2019,
Bae et al. 2021).
동남아시아의 옥수수 생산량은 1990년대 이후 꾸준히 증가하면서 시장이 확대되고 있으며, 이로 인해 시장 진입에 유리한 환경이 조성되고 있다. 따라서 우리나라가 동남아시아 종자 시장에 성공적으로 진출하기 위해서는 품질, 생산성, 재배안정성이 우수하면서 가격 경쟁력을 갖춘 품종을 현지에서 개발하는 것이 중요하다. 아시아 지역에서 옥수수를 가해하는 주요 병해충은 노균병, 깨씨무늬병, 조명나방 등이고 척박한 토양과 건기 가뭄 피해가 크기 때문에 동남아시아 지역 적응 옥수수 품종은 습해, 가뭄, 노균병, 녹병에 강한 특성을 지녀야한다(
Gerpacio & Pingali 2007,
Baek et al. 2015).
이에 농촌진흥청 국립식량과학원에서는 열대지역 옥수수 종자 시장 진출을 목표로 베트남, 캄보디아, 인도네시아 현지 육종포장에서 열대지역 적응성이 우수한 조숙 다수성 신품종 ‘케이엠5’를 개발하였다. 따라서 ‘케이엠5’의 육성 경위와 품질 특성 및 수량성 등 주요 농업 특성에 대해 보고하고자 한다.
재료 및 방법
종자친(모본)인 ‘14K23’은 2002년에, 화분친(부본)인 ‘CL59’는 2001년에 수집한 자원을 일수일렬법으로 전개하여 계통으로 육성하였으며 ‘14K23’은 2014년에, ‘CL59’는 2011년에 계통명을 부여하였다. 2016년에 ‘14K23’과 ‘CL59’를 교배하여 F1 교잡계를 육성했으며 우량교잡계로 선발되어 2017년 상반기에 베트남 북부 Dong Trieu에서 베트남 재배종인 ‘LCH9’을 대조품종으로 하고 난괴법 3반복으로 생산력검정시험을 수행하였다. 그 후 국가별 적응성 시험은 2017년 하반기부터 2018년까지 2년간 베트남 Dong Trieu, 캄보디아 북서부의 옥수수 재배 지역인 Battambang, 인도네시아 중부 중자바 지역인 Yogyakarta 등 3개 지역에서 수행하였다. 대조품종은 각국의 재배종인 ‘LCH9’(베트남), ‘CP888’(캄보디아), ‘P21’(인도네시아)을 사용하였다.
국가별 적응성 시험을 위한 파종은 베트남에서 2017년 9월 12일과 2018년 2월 6일에, 캄보디아에서는 2017년 12월 6일과 2018년 6월 22일에, 인도네시아에서는 2017년 12월 4일과 2018년 6월 24일에 파종하였다. 재식밀도는 5,700본/10a(70×25 cm)으로 하였고, 2립씩 파종하여 3~4엽기에 1개체만 남기고 솎았다. 시비량은 10a당 N-P2O5-K2O = 17.4-3.0-6.9 kg으로 시용하였으며, 그 중 질소(N) 8.7 kg, 인산(P2O5) 3.0 kg, 칼리(K2O) 6.9 kg은 기비로, 질소(N) 8.7 kg은 본엽 7~8엽기에 추비로, 퇴비는 10a당 2톤을 시용하였다.
‘케이엠5’의 고유특성은 2018년에 베트남 Dong Trieu에서 국립종자원의 신품종 심사를 위한 작물별 특성 조사 기준(KSVS 2019)에 따라 조사하였다. 출사일수는 파종부터 출사까지 소요일수로 하였다. 간장은 지면에서 웅수 가장 아래 마디까지의 길이를 측정하였고, 착수고율은 지면으로부터 최상단 이삭이 달린 마디까지의 높이를 측정하여 간장에 대한 비율로 계산하였다. 도복, 깨씨무늬병(Southern leaf blight), 노균병(Downy mildew), 녹병(Rust)은 자연발생조건에서 조사하였다. 옥수수 종실의 조단백 함량은 국립식량과학원(NICS)에서 TruMac N analyzer (Leco, Michigan, USA)를 이용하여 듀마스법(Dumas method)으로 정량하였다. 전분 함량은 total starch assay kit (K-TSTA, Megazyme International Ireland Ltd. Wicklow, Ireland)를 이용하여 AOAC 방법으로 측정하였다. 기타 농업적 특성과 수량성은 농촌진흥청 농업과학기술연구조사분석기준(
RDA 2012)에 따라 조사하였다.
시험결과에 대한 통계 처리는 SAS 9.2(SAS Institute inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 Student’s t-test로 95% 유의수준에서 분석하였다.
결과 및 고찰
육성경위
‘케이엠5’는 열대지역 수출용 옥수수 품종으로 개발된 조숙 내도복 단교잡 1대 잡종이다. 2014년 베트남에서 육성한 자식계통 ‘14K23’을 종자친(모본)으로 하고, 2011년에 육성한 자식계통 ‘CL59’를 화분친(부본)으로 하여 교잡된 단교잡종이다. ‘케이엠5’는 2017년 베트남에서 생산력검정시험을 실시한 결과 출사일수, 수량성 등 여러 농업 형질이 우수하여 ‘아세25호’로 교잡계명을 부여하고, 2017년 하반기와 2018년 상반기에 베트남, 캄보디아, 인도네시아 등 3개 국가에서 적응성시험을 실시하였다. 그 결과 도복에 강하고 조숙이면서 수량이 많은 열대지역 적응형으로 그 우수성이 인정되어 2018년 농작물직무육성신품종선정심의회에서 신품종으로 선정되었으며 품종명을 ‘케이엠5’로 명명하였다(
Figs. 1,
2).
‘케이엠5’의 출사일수는 베트남 74일, 캄보디아 55일, 인도네시아 59일로 각국의 대조품종인 ‘LCH9’(74일), ‘CP888’(57일), ‘P21’(56일)과 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지는 않았다. ‘케이엠5’의 간장은 베트남, 캄보디아, 인도네시아에서 각각 195, 223, 302 cm로 각국의 재배종인 ‘LCH9’, ‘CP888’, ‘P21’ 보다 다소 크게 나타났다. 이삭길이 또한 ‘케이엠5’가 18.7, 20.6, 21.0 cm로 각국의 재배종인 ‘LCH9’, ‘CP888’, ‘P21’ 보다 길었으며, 착립장률은 94~97% 정도로 각국의 재배종과 큰 차이를 나타내지 않았다(
Table 2).
2017년과 2018년 ‘케이엠5’의 캄보디아와 인도네시아 적응성 시험포장에서 자연 발생한 깨씨무늬병(Southern leaf blight), 노균병(Downy mildew), 녹병(Rust) 피해 발생 정도를 검정한 결과는
Table 3에서 보는 바와 같다. 캄보디아와 인도네시아에서 ‘케이엠5’의 깨씨무늬병 발병 등급은 각각 1, 2등급이었는데 대조 품종들과 비슷한 수준이었다. 열대지역에서 가장 문제시 되는 병해인 노균병에 대한 ‘케이엠5’의 발병등급은 캄보디아와 인도네시아에서 각각 1과 2로 ‘CP888’, ‘P21’과 같거나 조금 약했다. 인도네시아에서 ‘케이엠5’의 녹병 발병등급은 2로 ‘P21’ 보다는 비교적 강한 편이었다. 노균병은 동남아시아에서 옥수수 수량에 가장 큰 피해를 주는 병으로 최대 100%까지 수량이 감소할 수 있다(
Sudjono 1988,
Gerpacio & Pingali 2007,
Baek et al. 2015). 따라서 동남아시아 시장 진출을 취한 품종의 경우 노균병에 대한 강한 저항성을 지녀야한다. ‘케이엠5’는 노균병, 녹병에 대하여 캄보디아와 인도네시아에서 현지 재배 품종들과 대등하게 강한 경향이었다. ‘케이엠5’의 도복 발생등급은 1로 베트남, 캄보디아, 인도네시아 현지 재배 품종과 같이 강하였다.
베트남, 캄보디아, 인도네시아에서 ‘케이엠5’ 종실의 단백질 함량은 각각 7.2, 9,7, 7.8%로 ‘LCH9’ (7.4%), ‘CP888’ (9.0%), ‘P21’ (8.2%)과 비슷하였다(
Table 4). ‘케이엠5’의 베트남, 캄보디아, 인도네시아에서 종실의 전분 함량은 각각 68.0, 67.1, 68.6%로 ‘LCH9’ (68.5%)과 비슷했으며 ‘CP888’ (68.1%), ‘P21’ (69.9%)보다는 조금 낮은 수준이었다(
Table 4).
‘케이엠5’의 종실 수량은 2017~2018년 베트남, 캄보디아, 인도네시아에서 수행한 국가별 지역 적응성 시험에서 각각 695, 764, 678 kg/10a이었다(
Fig. 3). 베트남에서는 ‘LCH9’의 수량과 비슷하였고, 캄보디아와 인도네시아에서도 각 나라의 대비품종인 ‘CP888’과 ‘P21’ 보다 수량성이 각각 27%p와 8%p 더 높은 경향이었다(
Fig. 3).
‘케이엠5’는 동남아시아 지역에 적응하는 품종으로 베트남의 북부지역, 캄보디아 서북부 지역, 인도네시아 중자바 지역 재배에 적합하다. 잡종강세를 이용한 단교잡종이므로 매년 갱신된 종자를 이용하여야 한다. 아시아 지역에서 노균병은 4종이 주종을 이루며, 태국에는 주로 필리핀형 등 3종, 인도네시아에는 자바형 등 2종이 분포하는 등 노균병의 종류가 많고 다양하다(
White 1999). ‘케이엠5’가 노균병 등 병해에 대하여 대체로 강한 편이나 본 품종의 적응 지역이 넓으므로 이에 대한 더욱 정밀한 검정이 요구된다. 배수불량 밭이나 과습지는 재배를 지양하는 것이 좋으며 품질 및 수량성 유지를 위해서는 적기 수확하는 것이 좋다. 또한 건기 재배 시에는 한발 피해를 받기 쉬우므로 관수가 용이한 포장에서 재배하는 것이 유리하다.
적요
‘케이엠5’는 열대 적응형 조숙이면서 다수성인 열대지역 수출용 옥수수 품종으로 2014년에 베트남에서 육성된 자식계통 ‘14K23’을 종자친(모본)으로 하고 2011년에 육성된 자식계통 ‘CL59’를 화분친(부본)으로 하여 교잡된 단교잡종이다. ‘케이엠5’는 2017년 베트남에서 생산력검정시험을 실시한 결과 출사일수, 수량성 등 여러 농업 형질이 우수하여 ‘아세25호’로 교잡계명을 부여하고 2017년 하반기와 2018년 상반기에 베트남, 캄보디아, 인도네시아 등 3개 국가에서 국가별 적응성시험을 실시하였다. 베트남, 캄보디아, 인도네시아에서 ‘케이엠5’는 각국의 대조품종인 ‘LCH9’, ‘CP888’, ‘P21’과 출사일수는 비슷하였고, 간장은 더 크게 나타났다. 이삭길이는 대조품종 보다 길었으며 착립장률은 94~97%로 유사하였다. ‘케이엠5’는 베트남 북부와 캄보디아 서북부, 인도네시아 중자바 지역에서 적응력이 좋은 사료용 및 식가공용 품종으로 립색이 적오렌지인 Flint-like 타입이다. 깨씨무늬병과 노균병에 비교적 강한 편이고, 도복에도 강한 편이다. 종실수량은 베트남에서 695 kg/10a로 ‘LCH9’과 비슷하였고, 캄보디아에서는 764 kg/10a로 ‘CP888’ 대비 27% 증수, 인도네시아에서는 678 kg/10a로 ‘P21’ 대비 8% 증수하는 다수성 품종이다.
사사
본 논문은 농림축산식품부⋅해양수산부⋅농촌진흥청⋅산림청의 재원으로 농림식품기술기획평가원 Golden Seed 프로젝트 사업의 지원을 받아 연구되었음(213009-05-5-CG700, PJ012649012021).
Fig. 1Breeding procedure of ‘KM5’.
Fig. 2Plant type and ear appearance of ‘KM5’ and ‘LCH9’.
Fig. 3Comparison of grain yields between ‘KM5’ and the leading cultivar of the country where adaptability trials were performed (2017~2018, Vietnam, Cambodia and Indonesia). Error bar is standard deviation (n=6). Bracket, ( ) means grain yield index of ‘KM5’ compared to that of the leading cultivar. ‘ns’ and ‘*’ indicate not significant and significant differences at p≤0.05 by Student’s t-test, respectively.
Table 1Inherent characteristics of ‘KM5’ (2018, Vietnam).
Table 1
|
Hybrid |
Color of silk |
Color of tassel |
Color of coat |
Type of grain |
|
KM5 |
Purple |
Purple |
Red orange |
Flint-like |
|
LCH9 |
Dark purple |
Purple |
Yellow orange |
Flint-like |
|
CP888 |
Light purple |
Purple |
Yellow orange |
Flint-like |
|
P21 |
Purple |
Purple |
Yellow |
Dent-like |
Table 2Agronomic characteristics of ‘KM5’ (2017~2018, Vietnam, Cambodia, and Indonesia).
Table 2
|
Location |
Hybrid |
Day to silking
(days) |
Stem
length
(cm) |
Ear height
ratio
(%) |
Ear characteristics |
|
Length
(cm) |
Width
(cm) |
Tip-fill
(%) |
|
Vietnam |
KM5 |
74 |
195 |
52 |
18.7 |
4.8 |
97 |
|
LCH9 |
74 |
186 |
50 |
18.4 |
4.8 |
95 |
|
tsz
|
0.00ns
|
1.02ns
|
1.01ns
|
0.43ns
|
0.35ns
|
1.87ns
|
|
|
Cambodia |
KM5 |
55 |
223 |
56 |
20.6 |
5.0 |
96 |
|
CP888 |
57 |
210 |
60 |
16.5 |
4.3 |
92 |
|
ts
|
0.78ns
|
1.00ns
|
4.59**
|
8.21**
|
7.92**
|
2.41*
|
|
|
Indonesia |
KM5 |
59 |
302 |
51 |
21.0 |
4.9 |
94 |
|
P21 |
56 |
281 |
47 |
17.9 |
5.3 |
94 |
|
ts
|
1.52ns
|
2.70*
|
1.43ns
|
5.51**
|
3.66**
|
0.25ns
|
Table 3Disease and lodging occurrence of ‘KM5’ in country adaptability trials (2017~2018, Vietnam, Cambodia and Indonesia).
Table 3
|
Hybrid |
Vietnam |
Cambodia |
|
Indonesia |
|
|
|
Lodgingz
|
Southern
leaf blighty
|
Downy
mildewy
|
Lodging |
Southern
leaf blight |
Downy
mildew |
Rusty
|
Lodging |
|
KM5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
2 |
2 |
2 |
1 |
|
LCH9 |
1 |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
|
CP888 |
- |
1 |
1 |
1 |
|
- |
- |
- |
- |
|
P21 |
- |
- |
- |
- |
|
3 |
1 |
3 |
1 |
|
ts
|
0.01ns
|
0.16ns
|
0.06ns
|
0.08ns
|
|
0.30ns
|
0.11ns
|
0.32ns
|
0.07ns
|
Table 4Starch and protein contents in grain of ‘KM5’ in country adaptability trials (2018, Vietnam, Cambodia and Indonesia).
Table 4
|
Hybrid |
Vietnam |
|
Cambodia |
|
Indonesia |
|
|
|
Protein
(%) |
Starch
(%) |
Protein
(%) |
Starch
(%) |
Protein
(%) |
Starch
(%) |
|
KM5 |
7.2 |
68.0 |
|
9.7 |
67.1 |
|
7.8 |
68.6 |
|
LCH9 |
7.4 |
68.5 |
|
- |
- |
|
- |
- |
|
CP888 |
- |
- |
|
9.0 |
68.1 |
|
- |
- |
|
P21 |
- |
- |
|
- |
- |
|
8.2 |
69.9 |
|
ts
|
0.99ns
|
0.14ns
|
|
0.20ns
|
0.74ns
|
|
1.69ns
|
1.52ns
|
References
- 1. Bae HH, Shin SH, Go YS, Ha JY, Choi YC, Son JH, Jung TW, Baek SB, Kim JY, Lee JS, Son BY, Kim KY. 2021.
- 2. Baek SB, Son BY, Kim JT, Lee JS, Bae HH, Kim SG, Lee SK, Lee BM, Seo MJ, Park CH, Lee JH, Park BY. 2015. Maize production and constraints to increasing productivity in Indonesia. J Korean Soc Int Agric 27: 609-613.
- 3. Baek SB, Son BY, Kim JT, Lee JS, Bae HH, Shin SH, Song HS, Kim SG, Kim BJ, Lee SK, Go YS, Kim SL. 2019. Tropical single cross corn hybrid 'KM1' with early maturity, lodging tolerance, and high yield. Korean J Breed Sci 51: 99-104.
- 4. FAOSTAT. 2021. Food and agricultural organization of the united nations. FAOSTAT on-line database. Retrieved from http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC
- 5. Gerpacio RV, Pingali PL. 2007. Tropical and subtropical Maize in Asia: Production systems, constraints, and research priorities. Mexico, D.F.: CIMMYT.
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- 7. Ministry of Agriculture.Food.Rural Affairs (MAFRA).2023. 3rd Seed Industry Development Plan (2023~2027).
- 8. National Institute of Crop Science(NICS).2019. 2019 Guide book of upland crops varieties.
- 9. OECD/FAO.2023. OECD-FAO Agricultural outlook 2023-2032: Grain. OECD, United States.
- 10. Rural development administration(RDA).2012. Agricultural science technology standards for investigation of research. pp. 366-385.
- 11. Sudjono MS. In: Dalam Subandi, Syam M, dan A. 1988. Penyakit jagung dan pengendaliannya. (Eds). Widjono (Eds.). Puslitbangtan Bogor, Jagung.
- 12. White DG. 1999. Compendium of corn diseases. The American Phytopathological Society. pp. 26.
- 13. Woo RK, Choi HJ, Sa KJ, Cho JW, Lee JK. 2015. Analysis of morphological characteristics among super sweet corn inbred lines. Korean J of Crop Sci 60: 190-196.
