01. F12-39.pdf421.3KB

• 서 언
• 재료 및 방법
• 식물 재료
• 생육 및 개화 특성 조사
• 화분의 저장, 교배방법 및 배배양
• 결과 및 고찰
• 시험 품종 특성
• 자방성숙 시기
• 배배양

서 언

 백합의 분류는 1967년 이후 영국 왕립원예학회(Royal Horticultural Society)에 의해 Asiatic, Oriental, Longiflorum, Martagon, Candidum, American 및 Trumpet group의 7개 그룹으로 분류되었으며, 이후 De Jong (1974)에 의해 수정되어 Martagon, Pseudolirium, Lilium, Archelirion, Sinomartagon, Leucolirion, Oxypetalum의 7개의 section으로 재분류되었다. 상업적으로는 Asiatic hybrid, Oriental hybrid 및 Longiflorum hybrid가 주로 재배되고 있다. 이 중 Asiatic group은 화색이 다양하나 향기가 없고, Oriental group은 개화기가 늦으나 꽃이 크고 향기가 강하며, Longiflorum group은 순백색의 화색에 향기가 강한 것이 특징이다(Lim, 2000).

 백합의 육종은 1900년대 네덜란드와 일본에서부터 시작되었으며(Kim and Ahn, 2003), 국내에서는 바이러스 등의 내병성 증대, 화색의 다양화, 화형, 방향성, 초장 및 개화기 등의 우량형질개량에 육종목표를 두고 실시되고 있다(Kim and Sung, 1990).

 백합의 종간잡종 형성 시 배주 억제물질 분비(Jost, 1970), 화분관 신장 억제(Asano, 1980; Van Roggan et al., 1988) 등으로 인한 자가불화합성 식물로 알려져 왔다. 그러나 신품종 창출을 위해서는 다양한 유전자의 이입을 위한 종간교잡(Introgressive hybridization)이 요구된다. 불화합성을 해결하기 위해 화주절단수분법, 식물생장조절물질의 이용, 화주접목, 고온처리, 시험관 수정 및 자방 절편 배양, 배주 배양, 원연간의 화분을 혼합하여 사용하는 기술 등이 연구되어 왔다 (Hayashi et al., 1986; Morimoto, 1990; Prosevicius and Strikulyte, 2004; Van Tuyl et al., 1991).

 한국의 자생종과 원예종과의 교배를 통한 종간잡종을 획득한다는 것은 새로운 품종의 백합 육종뿐만 아니라 자원개발 및 국제 경쟁력 확보 측면에 그 의의가 크다(Kim and Sung, 1990). 따라서 본 실험에서는 Oriental hybrid ‘Siberia’를 교배모본으로 하고 한국의 자생나리인 L. amabile, L. callosum, L. hansonii, L. tsingtauense 및 교배종인 Longiflorum hybrid ‘Lorina’를 부본으로 한 종간교잡의 교배조합을 통해 유전적 친화성을 조사하고자 실시하였다.

재료 및 방법

식물 재료

 경북대학교 원예과학과 온실에서 재배하고 있는 Oriental hybrid인 ‘Siberia’를 모본으로 하고 Sinomartagon section의 L. amabile, L. callosum과 Martagon section의 L. tsingtauense, L. hansonii, Longiflorum hybrid ‘Lorina’를 부본으로 사용하였다. 시험재료는 정식을 위해 사용한 상토는 코코피트(25%), 피트모스(4%), 퍼라이트(10%), 버미큐라이트(25%)를 혼용하여 정식상자(가로 56cm, 세로 36cm, 높이 20cm)에 10cm 간격으로 정식하였으며 관수는 주 1-2회 실시하였다.

생육 및 개화 특성 조사

 교배품종의 특성 조사는 생육 최성기의 초장과 정식 후 개화 소요일수를 조사하였으며 화색은 꽃이 만개하였을 때 칼라차트(RHS, 2001)를 이용하여 구분하였다. 또한 잎수, 잎 배열, 화서, 꽃수 및 개화 방향을 조사하였다.

화분의 저장, 교배방법 및 배배양

부본으로 사용한 화분은 개화 당일 채취하여 화분 발아율을 조사하였으며 화분친과 자방친의 개화기가 일치하지 않는 것은 화분을 먼저 채취하여 23^˚C의 incubator에서 12시간 동안 건조 후 화분의 활력을 유지하기 위하여 수분 전까지 냉동저장(-20^˚C)한 후 사용하였다. 화분 발아율 조사를 위해 화분을 화분발아시험 배지(sucrose 100g · L^-1, agar 5g · L^-1, H₃BO₃ 0.02g · L^-1, pH 5.8)에 치상하였으며 5시간 후 실체현미경(CarlZeiss, Stemi 2000-C, Germany) 하에서 300개의 화분 중 화분관 신장이 일어나는 화분을 검경하여 발아율을 조사하였다.

모든 조합의 교배는 화분절단수분(cut-style pollination)법으로 수행하였다. 자가수분을 막기 위하여 개화 1일 전 제웅한 후, 개화당일 화주의 기부 3mm 정도에서 예리한 면도칼로 비스듬히 절단하여 수분시킨 후 화분절단 부분이 건조되지 않도록 스카치테이프를 이용하여 밀봉하였다.

 성숙된 자방은 수확하여 70% alcohol에 수 초간 표면 살균한 후 절단하여 배(embryo)가 육안으로 확실히 구별되는 것은 배를, 그렇지 않은 경우에는 배주(ovule)를 배지에 치상하였다. 배배양은 MS(Murashige and Skoog, 1962) 배지에 sucrose 90g · L^-1, NAA 1.0mg · L^-1, agar 8g · L^-1, pH 6.0으로 조정된 배지를 사용하였고 배주배양은 1/2 MS 배지에 sucrose 60g · L^-1, agar 8g · L^-1, pH 5.8로 조정된 배지를 사용하였으며 모두 25^˚C에서 암배양 하였다. 배로부터 신초 또는 뿌리가 형성되었을 때 구비대 배지(1/2 MS, sucrose 90g · L^-1, agar 8g · L^-1, pH 5.8)로 옮겨 25^˚C에서 명배양 하였다.

결과 및 고찰

시험 품종 특성

 교배 모, 부본으로 사용된 품종들의 생육 특성을 조사한 결과는 다음과 같다(Table 1). 개화소요일수에 대한 정보는 개화기가 다른 품종간의 교배조합 작성시 도움이 된다(Kim and Park, 2004). Sinomartagon section(L. amabile, L. callosum)과 Martagon section(L. hansonii, L. tsingtauense)은 개화소요일수가 63 ~ 77.5 일이었으며 Longiflorum ‘Lorina’는 88.5일로 관찰되었다. 그러나 Oriental hybrid ‘Siberia’는개화일수가 108일로 가장 길었다. Oriental hybrid는 꽃이 아름답고 향기가 진한 것이 특징이나 다소 개화기가 긴 단점이 있다. 따라서 Oriental hybrid의 개화기를 조절하기 위해 개화기가 다소 빠른 Asiatic hybrid나 Martagon section내의 품종과의 이입육종이 Oriental hybrid의 개화기 조절을 위해 도움이 될 것으로 판단된다. 초장은 ‘Siberia’와 ‘Lorina’는 80 cm 이상이었으나 Sinomartagon section(L. amabile, L. callosum)과 Martagon section (L. hansonii, L. tsingtauense)은 55cm 이하로 관찰되었다. 분화용 백합으로 적합한 초장은 35 ~ 50cm으로(Lee and Lim, 2003) 초장의 길이가 짧은 품종과의 이입육종을 통해 분화용 Oriental hybrid를 육성 할 수 있으며 ‘Lorina’와의 교잡은 절화용 Oriental hybrid를 육성하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 잎은 Martagon section(윤생)을 제외하고 모두 호생이었으며 꽃은 ‘Siberia’와 ‘Lorina’는 총상화서, Sinomartagon section 은 산형화서, Martagon section은 산방화서로 관찰되었다. 개화방향은 ‘Siberia’와 L. tsigntauense(상향)를 제외하고는 측향 또는 하향으로 관찰되었다. 상향개화성은 수송 시 유리하고 관상가치가 높으므로(Kim and Park, 2004) 상향 개화성을 가진 품종을 육종에 적극적으로 이용해야 한다. 화분의 발아율을 조사한 결과, Sinomartagon section인 L. amabile와 L. callosum는 38과 30%로 Martagon section인 L. hansonii와 L. tsingtauense는 50%와 40%로 Longiflorum ‘Lorina’는 22%로 관찰되었다. Suh et al.(2008)은 L. hansonii와 L. tsingtauense의 화분발아율을 46%와 41%로 Longiflorum ‘Lorina’는 62%로 보고하였다. 화분의 발아율 차이는 채취시기, 온도와 습도 등의 외부환경과 건조 및 보관 방법에 따라 차이가 나타난 것으로 판단되었다.

Table 1. Characteristics of the lily species used this experiment.

자방성숙 시기

 자방의 성숙시기는 수분일로부터 자방이 더 이상 비대되지 않을 때 까지로 교배조합별로 차이가 관찰되었다(Table 2). Sinomartagon section을 부본으로 사용한 교배조합의 경우 ‘Siberia’ × L. amabile가 82일, ‘Siberia’ × L. callosum이 68일이었다. Martagon section의 L. hansonii를 부본으로 사용하였을 때는 수정이 되지 않고 수분 직후 위조 고사 하였으며, 반면에 ‘Siberia’ × L. tsingtauense 70일로 관찰되었다. ‘Siberia’ × ‘Lorina’의 OL 교배조합은 109일로 다른 교배조합에 비해 자방의 성숙시기가 길었다. 이러한 결과는 배배양에 적합한 자방의 성숙기간이 서로 다른 genome composition(OA, OM 또는 OL)에서 명확한 차이가 있을 뿐만 아니라 같은 genome composition(OM) 내에서도 차이가 있음을 의미한다.

Table 2. Number of seed set and production of hybrids after interspecific crossing.

배배양

 성숙된 자방을 시기별로 채취하여 기내에서 배배양한 결과(Table 3), OA(Oriental × Asiatic group) 조합의 ‘Siberia’ × L. amabile(OA)의 경우 13개체를 주두절단 교배하여 배배양이 가능한 2개의 삭과(Fruit set)를 채취할 수 있었으며, 75개의 배주(Ovule)를 획득하였으나 재분화된 식물체는 얻을 수 없었다. ‘Siberia’ × L. callosum(OA) 교배조합 역시 16개체를 주두 절단교배하여 2개의 자방에서 37개의 배주를 적출하여 치상하였으나 식물체는 획득할 수 없었다. OM(Oriental × Martagon group) 조합의 ‘Siberia’ × L. tsingtauense 은 수분시킨 꽃이 172개임에도 불구하고 7개의 자방만 획득할 수 있어 종간 불화합성이 강하게 나타났다. 획득한 7개의 자방에서는 1개의 배와 39개의 배주를 치상하여 12.0%가 발아되었으며 자방 한 개당 0.6개의 식물체를 획득하였다(Fig. 1B). 반면에 L. hansonii 를 부본으로 사용하여 7개의 꽃에 교배한 결과, 같은 OM 교배조합임에도 불구하고 전혀 수정이 이루어지지 않았으며 pre-fertilization barrier가 나타난다고 판단되었다. ‘Siberia’³를 모본으로 ‘Lorina’를 부본으로 교배한 OL 교배조합의 경우 총 8개의 꽃을 교배하여 3개의 삭과를 얻어 수정율이 37.5%로 가장 높았으며, 적출한 35개의 배주 중 32개가 발아하여 발아율 또한 91.4%로 가장 높았다(Fig. 1A). 본 실험에 사용된 화분 중 원예종인 Longiflorum hybrid ‘Lorina’의 화분 발아율은 가장 낮았지만 Oriental hybrid ‘Siberia’와 수정율이 가장 높은것으로 볼 때 일반 자생종 나리보다 Oriental hybrid ‘Siberia’와 유전적 친화성이 높은 것으로 판단된다. 한편 본 실험의 OL 교배조합과 Lim and Van Tuyl(2004)의 LO 교배조합을 비교해 보면 자방당 평균 배의 수가 OL 교배조합이 10.7개, LO 교배조합이 3.0개로 OL 교배조합이 3.3배 높았으며, 이는 Oriental hybrid가 모본으로 사용되는 것이 효율적이라는 것을 알 수 있다. 백합 종간교잡시 수정전 장벽을 제거하기 위하여 화주절단수분법이 효과적이라고 하였으나(Asano and Myodo, 1977; Van Tyul et al., 1991) 본 실험에서는 OM의 교배조합에서는 화주절달수분법의 효과가 없는것으로 보아 다른 수정장벽이 존재하는 것으로 생각되었다. 따라서 이러한 종간교잡 불화합성 조합에서의 수정장벽을 타파할 수 있는 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Fig. 1. Plantlets formation from embryo rescue. A, Oriental hybrid ‘Siberia’ × ‘Lorina’ (OL); B, Oriental hybrid ‘Siberia’ × L. tsingtauense (OM).