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농촌진흥청 국립농업과학원 공동기획 [우수 연구성과 현장 속으로Ⅲ ]
알록달록 국화 유전자원, 꽁꽁 얼려서 영구 보전
2017년 12월 22일 (금) 13:22:57 위계욱 기자 .
길고 무더운 여름이 지나고 가을이 돌아오면 우리의 눈과 코를 즐겁게 하고 마음을 안정시켜주는 국화의 계절이 온다. 국화는 동양에서 재배하는 관상식물 중 가장 역사가 긴 꽃 중의 하나로 전 세계에 약 200여종이 분포하고 있는 것으로 알려져 있고, 재배용으로 육종된 품종 수는 그보다 훨씬 많다.

꽃은 노란색·흰색·빨간색·보라색 등 품종에 따라 다양하고 크기나 모양도 품종에 따라 다르다. 꽃의 지름에 따라 18cm 이상인 것을 대륜, 9cm 이상인 것을 중륜, 그 이하인 것을 소륜이라 하며 꽃잎의 형태에 따라 품종을 분류하기도 한다.

국화는 현재 다양한 형태로 연구가 지속되고 있고 국화 유전자원은 주로 포장과 이용한 기내보존으로 유지되고 있다. 두 가지 보존 방법은 유지비용이 많이 들고 기내보존의 경우 오염이나 정전 등에 의해 소실될 위험이 상존하는 실정이다.


우리나라는 최근 10년간 국화 약 100여 품종 이상이 육종돼 보급되고 있으며 농촌진흥청에서 개발한 국화 품종인 ‘백마’는 국화의 나라 일본에도 수출되는 등 국화는 우리나라 화훼산업에서 가장 중요한 품목 중의 하나로 자리매김하고 있다.

대부분의 국화품종은 교배육종을 통해 이뤄지고 있다. 우리나라에서는 매년 여러 품종이 육종되고 있지만 육종에 소요되는 기간이 길고 꽃은 다른 품목에 비해 기호도가 훨씬 다양해 새로운 품종의 지속적인 육종이 필요한 품목이다.

육종기간을 단축하기 위해 일부 방사선을 통한 돌연변이 육종이나 생명공학 기술을 이용한 형질전환 기술도 품종개발에 접목되고 있지만 결론적으로 새로운 품종은 다양한 유전자원간 교배를 통해 육종되는 것이 일반적이다.

따라서 소비자의 수요에 맞는 다양한 품종을 육종하는데 필요한 여러 가지 특성의 유전자원을 확보하고 관리하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. 다양성을 바탕으로 유전적으로 거리가 먼 국화를 육종재료로 사용함으로써 교배집단 내 다양성을 높여 새로운 형질을 보유한 품종을 육종하는데 유리하기 때문이다.

그러기 위해서는 필요할 때 언제든지 사용할 수 있는 다양한 유전자원을 안정적으로 보존할 수 있는 기술의 개발이 매우 중요하다. 영양체 증식을 하는 국화 유전자원은 포장에서 관리해야하는 점 때문에 시간과 비용이 많이 소요될 수밖에 없다.

또한 천재지변이나 예측할 수 없는 병해충 등에 항상 노출돼 있어 유전자원이 소실될 위험성을 줄이기 위해 조직배양으로 유지하기도 한다. 조직배양의 경우 균일한 상태의 유전자원을 유지할 수 있다는 장점이 있으나 무균시설에서 숙련된 인력에 의해 주기적인 계대배양을 해야하는 번거로움과 실수로 인한 오염으로 일시에 전체 유전자원을 잃을 수 있는 위험이 있다.

 최근까지 농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터에서는 종자에 의한 장기보존이 어려운 다양한 종류의 영양번식 유전자원들에 대한 영구보존 방법인 ‘초저온동결보존’ 기술을 개발하고 성공적으로 자원을 보존하고 있다.

‘초저온동결보존’이란 영하 196℃의 액체질소에 담가 급속 냉동시킨 상태로 영구보존할 수 있는 기술로 현재 나리, 국화와 같은 화훼류에 대한 초저온동결보존 기술을 개발해 실용화에 성공했다.

개발된 기술은 기내증식한 국화 식물체의 경정을 적출해 고농도 수크로스 배지에서 전배양, LD1 용액 (PVS3용액의 35% 희석액)에서 삼투보호처리, PVS3 용액 (수크로스 50%, 글리세롤 50%)에서 탈수 처리해 시료의 수분을 감소시킨 후 영하 196℃의 액체질소로 급속 냉동시키는 보존법이다.

보존된 국화 기내경정은 필요 시 저장탱크에서 꺼내 40℃ 수조에서 급속해동 후 재분화 배지에 치상해 8〜10주 후 재생이 가능하다. 국화 유전자원 25자원 1,180개체를 구축된 방법으로 보존 중이며 저장위치, 재생율 등 관리정보 DB화를 완료했다.

이들 화훼류는 주로 기내 줄기생장점을 이용한 초저온동결기술인 ‘작은방울유리화법’이란 기술을 적용하는 것이 유리한데 최근 이 기법으로 초저온동결보존 처리된 국화 유전자원의 재생에 성공했다. ‘작은방울유리화법’은 기내에서 자란 줄기의 생장점을 잘라 삼투보호제, 동결보호제 등을 조건에 맞춰 처리하고 동결보존하는 기술이다. 국화의 경우, 이 기술을 적용했을 때 재생율이 최대 80.7%로 높았으며 완전한 식물체로 생장하고 식물학적 특성도 동결하지 않은 식물체와 동일함을 확인했다.

특히 개발된 기술은 막대한 영양체 유전자원 보존비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다. 초저온동결보존을 통한 유전자원 보존은 포장보존보다 연간 품목 당 약 54백만원의 보존비용을 절감할 수 있으며, 넓은 포장 대신 액체질소 저장탱크에서 보존하기 때문에 자원의 집약관리와 자연재해 등으로 인한 소실을 막을 수 있는 큰 장점이 있다.

농촌진흥청은 식량농업식물유전자원에 관한 국제조약(ITPGRFA, International Treaty for Plant Genetic Resources of Food and Agriculture)에 대한 프로그램으로 종자 장기보존과 더불어 영양체자원의 장기보존과 기술개발을 담당해 왔으며, 안전중복보존연구의 일환으로 초저온동결보존 연구를 지속적으로 수행하고 있다.
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