Abstract
‘Ganghan’ is a high-yielding soybean (Glycine max L. Merrill) cultivar developed for improved shattering resistance and suitability for mechanized harvesting. It was bred through pedigree selection after an artificial cross between ‘Taeseon’ (female parent) and ‘Cheonga’ (male parent) in 2015. ‘Ganghan’ is a determinate type with an average main stem length of 65 cm and first pod height of 19.6 cm, which is favorable for mechanical harvesting. Compared to the control cultivar ‘Daewonkong,’ it showed stronger lodging tolerance and carried a genetic allele associated with pod shattering resistance. In disease resistance evaluations, it exhibited higher resistance than ‘Daewonkong’ to soybean mosaic virus (G6H), bacterial pustule, and black root rot. Regarding seed quality, it contained 38.8% protein, 17.6% oil, 86.1% unsaturated fatty acids, and 3,124 μg/g total isoflavones. The tofu yield was 232%, with mechanical properties and color comparable to ‘Daewonkong.’ In fermentation processing tests, ‘Ganghan’ recorded a γ-PGA content of 11.4 mg/g and amino nitrogen content of 390 mg%, indicating potential use in traditional fermented soy foods. In regional yield trials (RYT) conducted across 10 locations from 2020 to 2022, ‘Ganghan’ had an average yield of 3.58 tons/ha, 14% higher than that of ‘Daewonkong’. The adoption and expansion of ‘Ganghan’ is expected to contribute to increased domestic soybean productivity, harvest efficiency, and cultivation stability under changing climate conditions, thereby improving the domestic soybean self-sufficiency rate (Registration No. 10459).
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Keywords: Soybean; Breeding; Cultivar; Lodging; Shattering; High-yield
서언
콩(
Glycine max L. Merr.)은 우리나라에서 재배되는 주요 식량 작물로서 단백질, 지방 및 여러 기능성 성분 등을 함유한 작물이다. 우리나라에서 콩은 주로 두부, 장류(간장, 된장), 콩나물 등 식품의 핵심 원료로 사용될뿐만 아니라, 최근에는 건강기능식품에 대한 수요 증가로 콩에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다(
Choi et al. 2012,
Kim et al. 2021). 국내 콩 재배면적은 2024년 약 7만 4천 ha, 생산량은 15.4만 톤으로 알려져 있다(
KOSIS 2024). 정책적 지원으로 인해 콩 재배면적과 생산량은 늘고 있는 추세지만, 국내 콩 재배는 기후 변화, 노동력 부족, 그리고 수입 콩과의 가격 경쟁이라는 어려움에 직면해 있다(
Byeon 2023,
Kim et al. 2022,
Lee et al. 2021). 기존 콩 육종분야는 내병성, 내충성 및 수량성 증대와 같은 형질 개선에 집중하고 있었다(
Carter et al. 2016,
Kopisch-Obuch et al. 2005). 하지만 최근 기후변화, 밭작물 기계화 등 환경과 기술 변화에 따라 내도복성 및 기계 수확 적응성과 같은 형질이 신품종 개발에서 더욱 부각되고 있다(
Kato et al. 2021,
Liu et al. 2017,
Sarkar et al. 2023).
쓰러짐(도복, lodging)은 콩에서 빈번하게 발생하는 현상으로, 쓰러짐이 발생하면 콩 줄기가 넘어지거나 기울어져 수확작업 및 생산성에 부정적 영향을 미친다(
Board 2001). 쓰러짐이 발생하는 요인은 기상 조건(강풍, 호우 등)이나 품종의 경장, 주경 강도, 초형 또는 재배양식(조기파종, 밀식) 등이 있는데, 재래종 및 기존 품종은 경장이 커서 쓰러짐에 취약하다고 알려져 왔다(
Liu et al. 2017,
Wilcox & Sediyama 1981). 기존 연구(
Liu et al. 2017,
Sarkar et al. 2023)에 따르면, 쓰러짐은 콩에서 수량 감소뿐 아니라 콤바인 수확 과정에서의 손실을 증가시키며, 종실 품질 저하 및 작업 효율 저하로도 이어진다고 밝혀진 바 있다. 따라서 쓰러짐에 강한 콩 품종의 개발은 콩 생산의 안정성 및 효율성 제고라는 측면에서 중요하기 때문에 관련 유전형질이나 쓰러짐 저항성 특성 등을 규명하고 개선하는 연구가 활발히 이루어지고 있다(
Liu et al. 2017,
Sarkar et al. 2023). 콩 수확 시 꼬투리 달리는 높이(착협고, First Pod Height)가 낮으면 기계 수확 시에 꼬투리가 남거나 터지게 되어 수량 손실이 커지는데, 첫 꼬투리가 달리는 높이가 높은 품종은 수확 손실이 현저히 적으며 이는 수량성 향상으로 직접 연결된다고 알려져 있다(
Kang et al. 2017). 이러한 이유로, 최근 품종 육성 단계에서는 단순히 도복 저항성뿐만 아니라 착협고를 높이는 것이 기계화 수확에 중요한 육종 목표로 인식되고 있다(
Jiang et al. 2018). 탈립(Shattering)은 작물이 성숙되어 꼬투리에서 종자가 자연적으로 떨어져 나가는 특성을 뜻한다. 야생 콩은 종자 확산을 위해 꼬투리가 쉽게 터지도록 진화되었으나, 종자를 수확해야 하는 재배종 콩에서는 꼬투리가 쉽게 터지게 되면 수확량이 크게 감소하며, 수확 시기가 늦어질 경우 피해가 커진다(
Lee et al. 2020,
Liu et al. 2022,
Philbrook & Oplinger 1989). 성숙기 때 탈립 발생은 콩 기계화 재배의 주요 장애 요인으로, 내탈립성이 낮은 품종은 콤바인 수확 중 충격으로 종실이 바닥에 떨어져 손실되기 쉽다(
Seo et al. 2019b). 이러한 이유로 꼬투리 탈립은 콩 재배 안정성을 저해하는 농업적 요인으로 인식되고 있으며, 농가에서 콩 재배를 어렵게 만드는 원인 중 하나로 지적되고 있어 이후 육종에서는 ‘대원콩(
Kim et al. 1998)’ 수준의 강한 내탈립성을 유지하는 것이 중요한 목표가 되었다.
이러한 배경 속에서, 농촌진흥청 국립식량과학원은 기계화 수확에 적합하고, 내도복성이 뛰어나며, 탈립이 안되며 높은 수량성을 갖춘 콩 신품종 ‘강한’(Ganghan)을 개발하였다. 본 논문을 통해 ‘강한’ 품종의 육성 경위, 주요 특성(농업적 형질, 가공특성)을 소개하고자 한다.
재료 및 방법
육성과정
‘강한’은 쓰러짐에 강하고, 기계화 수확을 할 수 있는 다수성 콩 품종육성을 목표로 육성되었다. 따라서 도복에 강한 ‘태선’(
Kim et al. 2014)을 모본으로, 강원도 지역에 적응하는 다수성 품종인 ‘청아’(
Ha et al. 2013)를 부본으로 2015년 인공교배하여 육성한 품종이다. 이후 국립식량과학원 중북부작물연구센터(경기도 수원시 권선구, 37° 26' N, 126° 98' E)에서 2015/2016년 동계온실을 활용하여 F
1 개체 양성, 2016년에는 F
2 집단을 육성하고, 2017년에 F
3~F
5세대를 Single Seed Decent (SSD) 방식으로 베트남 헝록농업연구센터(Hung Loc Agricultural Research Center, Trảng Bom District, Đồng Nai province, Vietnam)에서 1년/3세대 세대촉진을 하여 형질을 고정시키고, F
6~F
7세대에 계통을 전개하여 계통육종법으로 SS15119-2B-S-S-S-28-1 계통을 선발하였다. 선발된 계통에 대해서 2019년~2020년 생산력검정시험을 수행하여 수량성이 높고 쓰러짐에 강하면서 양질인 특성이 나타나 계통명 ‘수원277호’를 부여하였다. 이후 2020~2022년 3년동안 전국 10개소에서 지역적응시험을 통해 품종의 안정성을 평가한 결과, 쓰러짐에 강하고 착협고가 높으며, 숙기는 중만숙이고 대립 다수성이 인정되어 2022년 12월 직무육성 신품종 선정위원회에서 ‘수원277호’를 신규등록품종으로 결정하고 품종명을 ‘강한’으로 명명하였다(
Figs. 1,
2). 이어서 2023년에 출원, 2년간 재배심사를 거쳐 2025년에 품종보호권등록(품종보호 제10459호, 국립종자원)이 완료되었다.
2019년 생산력검정예비시험(Preliminary Yield Trial, PYT), 2020년 생산력검정본시험(Advanced Yield Trial, AYT)을 국립식량과학원 중북부작물연구센터에서 수행하였다. 생산력검정예비시험은 파종기 6월 14일, 시험구 면적 5.6 m2이고 재식거리는 70 cm, 주간거리 15 cm, 1주 2본으로 재배되고 시험구배치는 난괴법 2반복으로 하였다. 생산력검정본시험은 파종기 6월 9일, 시험구 면적 5.6 m2, 재식거리는 70 cm, 주간거리 15 cm, 1주 2본으로 재배하였고, 시험구는 난괴법 3반복으로 배치하였다. 대조품종은 ‘대원콩’으로 설정하여 농업과학기술 연구조사분석기준(RDA 2012)에 따라 고유특성, 생육특성 및 수량성을 조사하였다.
지역적응시험
지역적응시험(Regional Yield Trial, RYT)은 2020년부터 2022년까지 3년동안 경기도 연천군, 경기도 수원시, 강원특별자치도 춘천시, 충청북도 청주시, 충청남도 예산군, 전북특별자치도 익산시, 전라남도 나주시, 경상북도 칠곡군, 경상남도 진주시, 대구광역시 달성군(경상남도 밀양시) 등 10개의 지역에서 진행되었다. 재배방법은 시험구 면적 11.2 m2, 재식거리는 70 cm, 주간거리 15 cm, 1주 2본으로 재배되고 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 배치되었다. 파종기는 6월 중순이고, 표준품종 ‘대원콩’으로 설정하여 농업과학기술 연구조사분석기준(RDA 2012)에 따라 생육특성 및 수량성을 조사하였다.
내도복 및 내탈립성 검정
내도복성 평가는 지역적응시험(RYT) 시험구 내에서 쓰러짐 정도를 육안으로 관찰하여 등급화하였다. 도복 평가는 콩의 성숙기 시점에 수행되었으며, 시험구 전체를 대상으로 주경이 45° 이상 기울어진 개체의 비율을 기준으로 하였다. 등급 기준은 ‘1’ (5% 이하), ‘3’ (6~10%), ‘5’ (11~50%), ‘7’ (51~75%), ‘9’ (76% 이상)으로 설정되었고, 최종 도복 등급은 1~9 범위로 표시하였다. 반복과 연차 간 결과는 평균을 내고 반올림하여 최종 값을 산출하였다. 내탈립성 평가는 국립식량과학원 대구시험지의 지역적응시험 시험구를 대상으로 실외 및 실내 검정을 병행하여 실시하였다. 실외 검정은 수확 후 꼬투리의 탈립 정도를 기준으로 ‘잘 터지지 않음(1)’, ‘보통(5)’, ‘잘 터짐(9)’의 세 등급으로 구분하여 평가하였다(RDA 2012). 실내 검정은 성숙기에 수확한 꼬투리 20개를 7일간 실온에서 보관한 후, 40℃ 조건의 건조기(HB-503LF, Hanbaek, Korea)에서 48시간 건조시켰다. 이후 터진 꼬투리의 수를 조사하여 탈립률(%)로 나타내었다.
내탈립성 마커 검정
개발된 품종의 내탈립성 유전자를 분석하기 위해, 초생엽에서 QIAxcel DNA High Resolution kit (Qiagen, Hilden, Germany)을 이용하여 DNA를 추출한 후 KASP (Kompetitive Allele Specific PCR) 마커 분석을 수행하였다. 분석에 사용된
qPDH-KS 마커는 내탈립성과 연관된 유전자좌위로, 해당 마커는 “콩 내탈립성 판별 마커 및 이의 용도”에 관한 국내 등록 특허(
Seo et al. 2019a)를 활용하였다. 즉, 반응 혼합액은 2× KASP master mix 5 μL, KASP 프라이머 혼합액 0.14 μL, 5 ng/μL 농도의 genomic DNA 5 μL를 포함하였다. PCR 증폭은 Applied Biosystems의 QuantStudio™ 5 Real-Time PCR System (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)을 이용하였으며, 제조사에서 제시한 Touchdown 사이클 조건에 따라 수행하였다. PCR 조건은 94℃에서 15분간 초기 활성화 후, 94℃에서 20초, 61℃에서 시작하여 매 cycle마다 0.6℃씩 감소시키는 방식으로 55℃까지 진행되는 Touchdown 사이클을 10회 반복하였다. 이후 94℃에서 20초, 55℃에서 60초의 조건으로 26회 증폭을 추가로 수행하였다. 최종적으로 30℃에서 60초간 반응을 실시하여 fluorescence endpoint reading을 진행하였다. 유전자형 판별은 QuantStudio Design & Analysis Software를 이용하여 분석하였다.
품종의 병 저항성을 평가하기 위해 콩모자이크바이러스(Soybean mosaic virus, SMV)와 불마름병(Bacterial pustule,
Xanthomonas citri pv. glycines)에 대한 자연 감염률을 조사하였다. 시험구는 대구시험지의 검정포장에 5월 상순에 파종하였으며, 병징이 나타난 개체 수를 확인하여 0에서 9까지의 등급으로 구분하였다. 등급 기준은 ‘0’ (무발병), ‘1’ (1% 이하), ‘3’ (1~10%), ‘5’ (11~30%), ‘7’ (31~50%), ‘9’ (51% 이상)으로 설정되었다. 콩모자이크바이러스에 대한 인공 접종 평가는 G6H 계통(
Seo et al. 2009)을 활용하여 수행하였다. 이병된 잎을 마쇄한 후 2 M 인산나트륨 완충용액에 희석하여 즙액을 만들고, 초생엽기에 카보런덤(Carborundum, SiC)을 이용해 잎 표면에 상처를 낸 후 해당 즙액을 접종하였다. 접종 2주 후에는 접종 부위인 하위엽과 상위엽을 기준으로 증상 유형에 따라 병징을 무병징(-), 국소 병반(L), 엽맥 병반(V), 모자이크 증상(M), 고사(N) 등으로 분류하여 관찰하였다. 불마름병에 대한 인공 접종은 8ra 균주를 사용하여 수행하였다. 해당 균주는 페트리디시에서 배양한 다음, 증류수에 접종농도 조절은 600 nm에서 광학밀도(optical density)값 0.2~0.3 수준으로 희석하여 접종액을 준비하였다. 이 접종액은 콩의 V3~V4 생육 단계에서 충분히 분무하여 처리한 후, 습식 상태를 유지하였다. 접종 후 10일이 지난 시점에 병징이 나타난 잎의 병반 면적을 기준으로 두 차례에 걸쳐 관찰하고, 0부터 9까지 등급화하여 병 발생 정도를 평가하였다. 검은뿌리썩음병(Black Root Rot,
Calonectria ilicicola)은 과습 조건의 포장에서 재배하며 자연적으로 발병한 개체 수를 조사하여 발병률(%)로 산출하였다. 또한 종자 이병립 평가를 위해 시험구에서 임의로 추출한 종자 100립씩 3반복하여 자주무늬병(Purple seed stain,
Cercospora kikuchii), 갈반병(Seed mottling), 미이라병(Phomopsis seed decay,
Phomopsis longicolla)에 감염된 종자의 수를 육안으로 조사한 후 그 비율을 퍼센트로 나타내었다.
단백질 함량 분석은 질소분석기(Elementar Analysen system, US/RapidN111, Germany)를 사용하여 수행하였다. 지방 함량은 자동 유지 추출장치(Soxhlet System: BUCHI Labotechnik, B-911, AG, Switzerland)를 활용하였으며, 시료에 n-hexane을 적용한 열수 추출을 통해 지방을 추출한 후 함량을 산출하였다. 지방산 조성은
Choung (2006)을 참고하여 가스크로마토그래피 장비(GC 7890A, Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 분석하였고, 추출한 유분 중 각 불포화지방산 함량과 조성을 % 단위로 나타내었다. 이소플라본 성분 분석을 위해 시료 1.0 g을 분쇄한 후, 이를 50% 메탄올 용액 20 mL에 넣어 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 이후 추출된 용액은 3,500 rpm에서 10분간 원심분리한 뒤, 상등액을 2 mL 튜브에 분주하여 12,500 rpm에서 5분간 추가 원심분리하였다. 얻어진 상등액은 0.2 ㎛ 주사기 필터로 2회 여과하여 2 mL HPLC 바이알에 수집하였으며, 이소플라본 정량 분석에 사용하였다. 분석은 액체크로마토그래피(Ultimate 3000, Thermo Fisher Scientific, USA)를 이용해 분석하였다. 컬럼은 Lichrospher RP-18 (5 ㎛, 4×125 mm)을 사용하였다. 이동상은 0.1% 아세트산이 함유된 증류수(A)와 0.1% 아세트산이 함유된 아세토니트릴(B)로 구성하였고, 유속은 1.0 mL/min, 시료 주입량은 10 μL로 설정하였다. 비배당체(aglycone)는 Daidzein, Glycitein, Genistein 3가지를 표준물질(Sigma-Aldrich Co., Saint Louis, MO, USA)을 통해 정량하였다. 배당체(glycoside)는 Daidzin, Glycitin, Genistin, Malonyl-daidzin, Malonyl-glycitin, Acetly-daizin, Malonyl-genistin, Acetly-glycitin, Acetly-genistin 9가지를 표준물질(Sigma-Aldrich Co., Saint Louis, MO, USA)을 통해 정량하였다. 총 이소플라본 함량은 배당체(glycoside)와 비배당체(aglycone)의 총합으로 표시하였다.
품종의 두부적성 평가를 위하여, 다음 과정을 통해 두부를 제조한 후 평가하였다. 원료콩 150 g을 10℃에서 총 가수량이 원료콩의 13배가 되도록 하여 15시간 동안 침지하였다. 이후, 해당 콩은 두부제조기(Kocotofu-8800, Kocotofu Co, Seoul, Korea)를 사용하여 가열 및 마쇄 과정을 거쳤다. 마쇄된 두유와 비지는 여과포에 담아 한일탈수기를 사용하여 3분간 탈수함으로써 두유와 비지를 분리하였다. 분리된 비지는 실온에서 식힌 후 무게를 측정하였다. 두유에는 황산마그네슘 3 g (전체 두유 대비 2%)을 첨가한 뒤, 막대를 사용하여 천천히 저어 응고를 유도하였다. 이후 랩으로 덮고 10분간 방치하여 응고가 완료되면, 응고물을 크기 12×10×4 cm의 나무 재질 두부 성형틀에 담고, 자체 제작한 압축기(압력 4 psi)를 이용하여 압착 성형하였다. 압착된 두부는 냉장 상태에서 1시간 동안 방냉한 후 시료 간 온도를 동일하게 맞추고 물성, 색차 및 수율 분석을 위한 시료로 사용하였다. 물성 분석은 물성측정기(Texture analyzer, Zwick Roell, Ulm, Gemany)를 이용하여 탄력성, 경도, 응집성, 검성, 씹힘성 등의 항목을 측정하였다. 색차는 색차계(JP/CM-3700D, Minolta, Osaka, Japan)를 활용하여 L값, a값, b값을 측정하였다. 발효적성 실험은 콩 시료 20 g을 15시간 침지한 후, Auto Clave (DS-60A, Dasol Scientific, Hwaseong, Korea)를 사용하여 121℃에서 40분간 가열하였다. 조리된 콩은 24시간 배양된 청국장균(
Bacillus subtilis)을 1% (w/w) 비율로 접종한 후, 항온기(DS- 10G2-H, Dasol Scientific, Hwaseong, Korea) 내 45℃, 상대습도 70% 조건에서 24시간 동안 발효시켰다. 발효 후 끈적임은 ‘대원콩’을 기준치(3점)로 하여 1점(적게 늘어남, 나쁨)부터 5점(많이 늘어남, 좋음)까지 5단계로 평가하였다. 발효물은 증류수 180 ml를 첨가한 후 진탕배양기에서 150 rpm 속도로 1시간 동안 교반하였다. 이후, 교반된 용액 중 50 ml를 2회 반복하여 팔콘튜브에 옮기고, 3,500 rpm 조건에서 30분간 원심분리하였다. 발효액의 pH는 전위차적정기(TitroLine 5000, SI Analytics, New York, USA)를 사용하여 측정하였다. 점질물(Gamma-polyglutamic acid, γ-PGA)은 원심분리한 용액 중 20 ml를 추출해 동결건조시킨 후, 생성된 고형물의 무게를 측정하여 정량하였다. 청국장의 아미노태 질소 함량은
Shin et al. (2020)의 방법에 준하여 진행하였다. 시료 5 ml에 Formalin 용액(HT5012, Sigma-aldrich Co., St Louis, MO, USA) 10 ml, 증류수 10 ml, 그리고 0.5% phenolphthalein (Sigma-aldrich Co., St Louis, MO, USA) 용액 2방울을 첨가하여 검정용 시료를 준비하였다. 이후, 0.1 N NaOH 용액을 적정하여 시료가 미홍색으로 변할 때까지 NaOH 소비량을 기록하고, 이를 통해 아미노태질소 함량을 산출하였다.
모든 통계 분석은 SAS Enterprise Guide 7.1 (64-bit; SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 사용하여 수행하였으며, 독립표본 t-검정은 통계적 유의성이 확인된 후 실시하였다.
결과 및 고찰
고유특성 및 생육특성
‘강한’의 고유특성은
Table 1에 나타내었다. ‘강한’은 유한신육형이며, 엽형은 난형, 화색은 백색, 모용색은 회색, 협색은 연한 갈색, 종실은 구형이며 종피색과 배꼽색은 황색이다. ‘강한’의 생육특성은 개화기 8월 7일, 성숙기 10월 20일로 ‘대원콩’ 대비 9일, 2일 늦은 것으로 나타났다(
Table 2,
Fig. 3). 경장은 65 cm, 착협고는 19.6 cm, 마디수는 16개, 분지 수는 4.6개였다. 수량구성요소인 협수는 54개, 100립중은 26.1 g으로 대립 특성의 품종이다(
Table 2,
Fig. 4). ‘강한’은 대비품종인 ‘대원콩’에 비해 경장(
p<0.05), 착협고(
p<0.001), 분지 수(
p<0.01), 마디 수(
p<0.05)에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다(
Table 2). 일반적으로 주경 길이(main stem length)와 쓰러짐 저항성은 음의 상관관계를 가지며, 주경 길이가 짧아질수록 쓰러짐이 덜 일어나는 경향이 있다고 밝혀진 바 있다(
Keep et al. 2016,
Ramteke et al. 2011). 즉, ‘강한’은 경장이 ‘대원콩’에 비해 작아 쓰러짐에 강할 것으로 판단되며, 착협고가 높아 기계화 수확에도 유리할 것으로 생각된다(
Fig. 5). ‘강한’은 경장이 작음에도 불구하고 마디 수와 분지 수가 많은 것을 기반으로 하여 수량을 내는 단간 다분지형 품종이다.
‘강한’의 포장에서의 내도복, 내탈립 정도를
Table 2에 나타내었다. 도복 지수는 ‘강한’이 ‘2’, ‘대원콩’이 ‘3’으로, 수치상으로도 ‘강한’의 내도복성이 ‘대원콩’보다 도복에 강했음을 알 수 있었다. 내탈립과 관련하여,
Table 2의 건조시험 결과에서는 ‘강한’이 평균 16.7%의 탈립률을 보인 반면, ‘대원콩’은 0%로 나타났다. 표면적으로는 ‘강한’이 열처리 조건에서 ‘대원콩’ 대비 약한 모습을 보였지만, 포장 평가에서는 두 품종 모두 ‘2’ 이내로, 일반 농가 재배 환경에서는 탈립 우려가 크지 않을 것으로 판단된다. 내탈립 분자마커 검정 결과, ‘강한’은 비탈립 저항성 대립유전자(R allele)를 보유하고 있어 ‘대원콩’과 같았고(
Fig. 6), 탈립이 약한 ‘태광콩’과 다른 유전자형을 보였다(
Kang et al. 2022). 이는 ‘강한’이 유전적으로도 내탈립성이 확보된 품종임을 뒷받침한다.
‘강한’의 병 저항성 검정 결과를
Table 3에 나타내었다. ‘강한’은 콩모자이크바이러스(G6H 균주)에 대한 반응에서 상위엽에 Mosaic 증상만 관찰되었으며, 실제 포장에서는 ‘대원콩’과 비슷한 이병성을 보였다. 불마름병(8ra 균주)에 대해서는 포장과 인공접종에서 각각 ‘1’, ‘2’ 정도의 반응을 보여 ‘2’, ‘5’ 반응을 보인 ‘대원콩’보다 불마름병에 강한 것으로 나타났다. 검은뿌리썩음병, 자주무늬병이나 미이라병 등의 종자 병해에 대해서도 대조품종과 유사하거나 더 양호한 특성을 나타냈다.
‘강한’의 종실 품질은
Table 4에 제시하였다. ‘강한’은 단백질 함량 38.8%, 지방 함량 17.6%, 불포화지방산 비율이 86.1%로 나타났고 지방산 조성은 ‘대원콩’과 통계적인 차이는 보이지 않았다. 총 이소플라본 함량은 ‘대원콩’과 차이가 없었지만, 조성에 있어서는 ‘대원콩’ 대비하여 Glycitein form함량은 낮고 Genistein form함량이 높았다. 이소플라본은 형태에 따라 두부 응고 조건에서 단백질과의 결합력이나 커드(curds) 내 잔존율에 차이가 나타나는 것으로 보고되었으며, 특히 genistein은 단백질과의 소수성 상호작용이 강해 두부의 젤 구조 형성에 기여할 수 있다는 연구 결과도 있다(
Hsia et al. 2016,
Ryu et al. 2010).
‘강한’에 대한 두부 가공 적성 결과를
Table 5 및
Fig. 7에 나타내었다. ‘강한’은 두부 수율 원료곡 대비 232% 정도로 나타나 ‘대원콩’과 통계적인 차이가 없었다. 두부의 색차(L, a, b)도 각각의 값은 ‘대원콩’과 비슷하여 차이가 없었으나, ΔE값은 0.6로 미약한 차이가 있는 것으로 나타났다. 두부의 기계적 물성(경도, 점착성, 씹힘성, 응집성 등)도 ‘대원콩’과 통계적인 차이가 없었다. 결과적으로, 신품종 ‘강한’의 두부 가공 특성은 ‘대원콩’과 차이가 없다는 것을 나타내며, ‘대원콩’이 두부용으로 오래 쓰여진 점을 미루어 보았을 때 두부 가공용으로 적합하다는 점을 시사한다.
‘강한’의 발효 특성을
Table 6에 나타내었다. ‘강한’은 발효 정도는 ‘4점’, γ-PGA 11.4 mg/g, 아미노태 질소 390 mg%로 나타났으며, ‘대원콩’과 통계적인 차이는 없었다. 이는 미생물에 의한 점질물 생성력과 발효 적성이 ‘대원콩’과 비슷하여 발효 가공용 콩 품종으로도 활용 가능함을 보여준다.
‘강한’은 2019년~2020년 수원에서 실시한 생산력검정시험 결과 평균 수량 3.58 ton/ha로 ‘대원콩’ 대비하여 8% 증수하였다(
Table 7). 2020~2022년에 실시한 10개소의 지역적응시험 결과에서는 ‘강한’이 10개 지역에서 평균 3.58 ton/ha의 수량을 나타냈으며, 이는 대원콩(3.12 ton/ha) 대비 14% 향상된 수치였다(
p<0.01,
Table 8). ‘대원콩’ 대비 최대 수량을 보인 곳은 28% 증수된 전라남도 나주이고, 가장 낮은 수량을 보인 곳은 1% 증수된 강원특별자치도 춘천시였다. 10개소에서 평가한 결과, ‘대원콩’ 대비하여 증수되어 ‘강한’의 지역 적응성이 높은 것으로 평가되었다.
‘강한’는 중만생종으로 파종기가 6월 말 이후로 늦어지면 등숙기간이 짧아지기 때문에 100립중이 작아질 수 있어 유의하여야 하며, ‘대원콩’ 대비 불마름병에 강하나 개화기 이후에 기본방제를 해주는 것이 좋다.
적요
‘강한’은 기계화 수확에 적합한 내탈립 다수성 콩 육성을 목적으로, ‘태선’(IT333598)을 모본으로, ‘청아’를 부본으로 2015년에 인공교배 후 계통육종법을 통해 육성되었다. ‘강한’은 유한신육형이며, 평균 경장 65 cm, 착협고 19.6 cm로 기계화 수확에 유리한 초형을 가진다. ‘강한’은 대조품종인 ‘대원콩’ 대비 도복에 강하였고, 유전적으로 내탈립성 유전자를 보유하고 있었다. 내병성 평가에서는 콩모자이크바이러스(G6H), 불마름병, 검은뿌리썩음병 등 주요 병에 대해 대조품종보다 높은 저항성을 보였다. 품질 측면에서, ‘강한’은 단백질 함량 38.8%, 지방 17.6%, 불포화지방산 비율 86.1%, 총 이소플라본 3,124 μg/g을 보였으며, 두부 수율 232%로 기계적 물성과 색차에서도 대조품종 ‘대원콩’과 동등한 수준을 보였다. 발효 적성에서도 점질물 함량(γ-PGA, 11.4 mg/g) 및 아미노태 질소(390 mg%) 함량이 우수하여 장류용 콩으로 활용 가능할 것으로 보였다. 2020~2022년 10개 지역에서 수행된 지역적응시험 결과, 평균 수량은 3.58 ton/ha로 ‘대원콩’ 대비 14% 높은 수준을 보였으며, 전라남도 나주에서는 최대 28% 증수 효과가 나타났다. 이러한 ‘강한’의 도입 및 확대는 국내 콩 재배 현장의 생산량, 수확 효율성 증가 그리고 기후변화 및 재배 안정성 제고 측면에서 국내 콩 자급률 향상에 기여할 것으로 기대된다.
사사
‘강한’을 육성함에 있어 함께 협력하고 도와주신 국립식량과학원 중북부작물연구센터, 밭작물개발부 콩육종연구실 및 각 도농업기술원 콩 육종 담당자들과 농촌진흥청 연구정책국 관계 분들께 감사드리며 본 연구는 농촌진흥청 기관고유사업(과제명: ｢중북부지역 적응 수요자 맞춤형 콩 신품종 개발(2단계)｣, 과제번호: PJ01722402)의 지원으로 수행된 결과입니다.
Fig. 1Pedigree diagram of ‘Ganghan’.
Fig. 2
Fig. 3Cultivated polt of Ganghan (Left: R2 stage, Right: R8 stage).
Fig. 4Comparison of seeds between two cultivars (Left: ‘Daewonkong’, Right: ‘Ganghan’).
Fig. 5Appearance of ‘Daewonkong’ (Left) and ‘Ganghan’ (Right).
Fig. 6KASP marker test of ‘Ganghan’, ‘Daewonkong’ and ‘Taekwangkong’ to evaluate for pod shattering, showing non shattering allele clearly against shattering allele in ‘Ganghan’.
Fig. 7Tofu appearance of ‘Ganghan’ and ‘Daewonkong’ (Left: Ganghan, Right: Daewonkong).
Table 1Qualitative characteristics of ‘Ganghan’.
Table 1
|
Cultivar |
Growth
type |
Leaflet
shape |
Flower
color |
Pubescence color |
Pod
color |
Seed
coat color |
Hilum
color |
Seed
shape |
|
Ganghan |
Determinate |
Oval |
White |
Grey |
Light brown |
Yellow |
Yellow |
Spherical |
|
Daewonkong |
Determinate |
Oval |
White |
Grey |
Light brown |
Yellow |
Yellow |
Spherical |
Table 2Quantitative characteristics of ‘Ganghan’ determined by regional yield trial from 2020 to 2022.
Table 2
|
Cultivar |
Flowering Date (Month, Day) |
Maturity Date (Month, Day) |
Plant Height (cm) |
First Pod Height (cm) |
No. of nods |
No. of branches |
No. of pods |
100-seed weight (g) |
Lodging at field (0-9)z
|
Shattering |
|
|
Field (0-9)y
|
Ratio by Oven test (%) |
qPDH-KS (R/S) |
|
Ganghan |
Aug 7 |
Oct 20 |
65 |
19.6 |
16 |
4.6 |
54 |
26.1 |
2 |
2 |
16.7 |
R |
|
Daewonkong |
Jul 29 |
Oct 18 |
74 |
11.0 |
15 |
3.4 |
51 |
27.6 |
3 |
1 |
0 |
R |
|
|
t-valuex
|
-3.48*
|
-0.97ns
|
3.88*
|
-8.70***
|
-4.29*
|
-6.32**
|
-0.88ns
|
0.72ns
|
- |
- |
- |
- |
Table 3Quantitative characteristics of ‘Ganghan’ determined by regional yield trial from 2020 to 2022.
Table 3
|
Cultivar |
Bacterial Pustule (0-9)z
|
Root rot (%)y
|
Soybean Mosaic Virusx
|
|
Percentages of damaged seed (%)y
|
|
|
|
|
Field |
Inoculation |
Inoculation (G6H) |
Field (0-9)z
|
Purple seed stain |
Seed discoloration |
Phomopsis |
Total |
|
|
inoculated leaf |
upper leaves |
|
Ganghan |
1 |
2 |
0 |
- |
M |
2 |
|
0.0 |
0.3 |
0.2 |
0.5 |
|
Daewonkong |
2 |
5 |
0 |
M |
M |
2 |
|
0.1 |
0.2 |
0.6 |
0.8 |
Table 4Major component of seed in ‘Ganghan’ estimated from 2020 to 2022.
Table 4
|
Cultivar |
Crude Protein (%) |
Crude Oil (%) |
Fatty acids (%)z
|
|
Isoflavone (µg/g) |
|
|
|
Unsaturated |
Ole. |
Lin. |
Lnl. |
Daidzein forms |
Glycitein
forms |
Genistein
forms |
Total |
|
Ganghan |
38.8 |
17.6 |
86.1 |
22.5 |
53.8 |
9.8 |
|
1,285 |
159 |
1,680 |
3,124 |
|
Daewonkong |
38.5 |
19.4 |
87.4 |
24.2 |
55.0 |
8.1 |
|
1,056 |
307 |
1,230 |
2,593 |
|
|
t-valuey
|
-0.25ns
|
2.23ns
|
1.30ns
|
0.59ns
|
0.43ns
|
-2.71ns
|
|
-1.90ns
|
3.94*
|
-2.93*
|
-2.11ns
|
Table 5Characteristics of tofu of ‘Ganghan’ estimated from 2020 to 2022.
Table 5
|
Cultivar |
Tofu yield (%) |
Color valuez
|
|
Physical characteristics |
|
|
|
L |
a |
b |
ΔE |
Springiness |
Gumminess |
Cohesiveness |
Chewiness |
Hardness (g/3.14 mm2) |
|
Ganghan |
232 |
90 |
-1.9 |
18.5 |
0.6 |
|
0.89 |
1,176 |
0.79 |
1,052 |
1,490 |
|
Daewonkong |
216 |
90 |
-1.5 |
18.0 |
|
0.86 |
1,485 |
0.69 |
1,207 |
1,753 |
|
|
t-valuey
|
-0.92ns
|
-0.18ns
|
0.81ns
|
-0.38ns
|
- |
|
-1.59ns
|
1.53ns
|
-1.33ns
|
1.26ns
|
2.31ns
|
Table 6Soybean fermentation characteristics of ‘Ganghan’ estimated from 2020 to 2022.
Table 6
|
Cultivar |
pH |
Amino nitrogen (mg%) |
Yield
(%) |
Degree of fermentation (1-5)z
|
γ-PGA (mg/g)y
|
|
Ganghan |
6.7 |
390 |
253 |
4 |
11.4 |
|
Daewonkong |
6.7 |
483 |
258 |
3 |
13.6 |
|
t-valuex
|
0.33ns
|
1.83ns
|
0.75ns
|
- |
1.3ns
|
Table 7The result of yield trials of ‘Ganghan’ from 2019 to 2020 in Suwon.
Table 7
|
Cultivar |
Yield (ton ha-1) |
Indexx
|
|
|
PYTz ('19) |
AYTy ('20) |
Meanw
|
|
Ganghan |
3.92 |
3.25 |
3.58ns
|
108 |
|
Daewonkong |
3.65 |
3.00 |
3.33 |
100 |
Table 8The result of Regional Yield Trials (RYT) of ‘Ganghan’ carried out at 10 locations.
Table 8
|
Location |
Yield (ton ha-1) |
|
|
Ganghan |
|
Daewonkong |
|
|
|
2020 |
2021 |
2022 |
Meanw
|
Indexz
|
2020 |
2021 |
2022 |
Mean |
|
Suwon |
3.88 |
4.22 |
3.58 |
3.89 |
110 |
|
3.43 |
3.97 |
3.17 |
3.52 |
|
Yeoncheon |
2.87 |
4.77 |
3.89 |
3.84 |
117 |
|
1.79 |
4.87 |
3.23 |
3.30 |
|
Chuncheon |
3.21 |
2.92 |
3.31 |
3.15 |
101 |
|
2.86 |
3.44 |
3.01 |
3.10 |
|
Naju |
3.71 |
3.71 |
3.81 |
3.74 |
128 |
|
3.05 |
2.62 |
3.12 |
2.93 |
|
Dalseong |
3.63 |
4.01 |
-y
|
3.82 |
111 |
|
3.25 |
3.61 |
-y
|
3.43 |
|
Miryang |
-y
|
-y
|
3.29 |
3.29 |
119 |
|
-y
|
-y
|
2.75 |
2.75 |
|
Yesan |
3.92 |
5.16 |
2.65 |
3.91 |
117 |
|
2.75 |
4.92 |
2.37 |
3.35 |
|
Iksan |
3.38 |
3.97 |
3.02 |
3.46 |
117 |
|
2.85 |
3.43 |
2.56 |
2.95 |
|
Jinju |
3.47 |
-x
|
3.00 |
3.24 |
111 |
|
2.69 |
-x
|
3.13 |
2.91 |
|
Cheongju |
3.48 |
3.20 |
3.45 |
3.38 |
120 |
|
2.79 |
3.05 |
2.57 |
2.80 |
|
Chilgok |
3.59 |
3.38 |
3.55 |
3.51 |
111 |
|
3.20 |
3.19 |
3.11 |
3.17 |
|
|
Total mean |
3.51 |
3.93 |
3.35 |
3.58**
|
114 |
|
2.87 |
3.68 |
2.90 |
3.12 |
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