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알스트로메리아(Alstroemeria.spp)는 알스트로메리아과(Alstroemeriaceae)에 속하는 단자엽 식물로 Inca Lily로 알려져 있다(Bridgen 2018). 원산지는 칠레와 브라질이며, 일부 종은 남미에서 발견된다(Meerow et al. 1999). 다양한 화색과 저온재배 특성을 가진 알스트로메리아는 세계 10대 절화에 속하여 전 세계적으로 인기 있는 작물로써 재배 및 판매되고 있다 (Lim et al. 2023). 국내에서 재배되는 품종은 대부분 수입묘로 비싼 로열티를 지불하고 있어 농가 경영비 부담이 크기에 로열티가 상대적으로 적고 유통 과정의 발생 비용이 적은 국내 개발 품종이 필요하다.

품종 육성을 위한 주요 방법은 종간교배로, 화훼식물에서 주로 사용되며 다양성이 낮은 종 및 다양한 형질을 도입시켜 기존 품종보다 유전적 변이가 뚜렷한 특징을 보인다(Bak and Han 2023). 그러나 여러 작물에서 종간 교배 시 수정 전 장벽으로 인해 화분 발아가 안 되거나 멈추는 경우가 있어 수정이 어렵다 (Dubouzet et al. 1998;Park et al. 2017). 종간교배에 따른 교잡에 의한 불화합성 원인으로는 서로 다른 염색체 수, 유전체 크기, 화분관의 기형적 신장으로 인한 어려움 등이 있다(Bak and Han 2023;Chichiricco 1996). 불화합성에 의해 생긴 수정 전 장벽을 극복하는 방법으로는 식물 성장조절물질 처리(Niimi et al.1999), 지연수분(Niimi et al. 1997), 화주 절단수분방법(Van Tuyl et al. 1991) 등이 있고, 수정 후 장벽을 극복하는 방법으로는 배 배양(Van Tuyl et al. 1991), 자방 배양(Kim et al. 2015), 배주 배양(Lee et al. 2011) 등이 있다.

알스트로메리아에는 다양한 이유로 수정 전·후 장벽이 보고 되었다. Park et al.(2015) 은 임성이 낮은 국외 개발 알스트로 메리아 품종을 이용해 교배 후 수정 전·후 장벽으로 인한 식물체 획득의 어려움을 극복하고자 배주배양을 실시하여 임성이 회복된 ‘씨엔알스호프’를 개발한바 있으며, De Jeu et al.(1995) 연구에서는 알스트로메리아의 교배친화성을 분석하여 자가수 분은 가능하지만 종간 교배 시 수정 전 장벽으로 인해 수정율이 낮다고 보고한 바 있다. 이러한 수정 전 장벽을 극복하기 위해 백합(Lilium)에서 많이 이용되는 화주절단수분법이 사용된다 (Kim et al. 2003). 화주의 길이를 줄여 화분관 신장 길이를 단축시키는 화주절단법이 백합 종간교배를 통한 품종육성에 최근까지 이용되고 있다(Lee et al. 2019). 이에 본 연구는 백합에 서 주로 사용되는 화주절단수분방법을 알스트로메리아에 적용 시켜 교배 가능성 확인 및 교배 효율 증진을 위해 수행되었다.

재료 및 방법

전남대학교 화훼원예학 실험실에서 개발된 임성이 회복된 Alstroemeria 계통 D100은 본 실험에 이용되었다(Fig. 1). 알스트로메리아 화주절단수분을 통해 착과와 종자 결실수를 알아보기 위해 자가수분을 통한 화주절단수분방법을 사용하였고, 5가지 처리구로 무 절단(Non-cut), 20% 절단(20% cut), 50% 절단(50% cut), 90% 절단(90% cut), 100% 절단(100% cut)으로 실험을 진행하였다(Fig. 2). 실험은 2024년 5월 02일부터 2024년 5월 17일 수분을 진행하였고, 2024년 6월 13일부터 2024년 6월 22일까지 착과된 열매를 수확하였다(Fig. 2). 각 처리구 별 실험은 화훼원예학 실험실에서 보유한 비닐하우스 두 곳에서 실험을 진행하였고 수분부터 착과까지의 평균 기온은 각각 28.6℃와 29.2℃로 관리되었다. 실험 결과는 SPSS software(IPM SPSS statistics 23)을 이용하였으며, 유의성 검정은 ANOVA(Analysos of variation) 후 p<0.05 수준에서 Duncan의 다중검정법(Duncan’s multiple range test)으로 분석하였다.

결과 및 고찰

알스트로메리아 자가수분을 통한 화주절단수분법으로 착과율을 조사한 결과 무 절단, 20% 절단, 50% 절단, 90% 절단, 100% 절단 처리구에서 각각 80%, 60%, 30%, 10%, 0%로 나타났다(Table 1). 꽃가루를 포획 및 접착을 위한 주요 기능을 담당 하는 주두는 화주 절단 시 주두의 점성물질이 줄어들어 화분을 포획하는 기능이 감소하고, 그로 인해 화분의 발아가 정상적으로 어려워지는 것으로 사료된다(Heslop and Heslop 1985). 또한 백합 자가수분에 화주절단수분법을 적용한 결과 Oriental group과 Trumpet group에서 일부 종이 주두수분에 비해 화 주절단수분 시 착과율이 떨어졌다고 보고한바 있다(Lee and Lim 2003). 그러나 백합 자가불화합성 계통에서 주두수분으로 종자 획득이 어려운 경우 화주절단수분법을 이용하면 종자를 획득할 수 있다(Cheng and Richard 1972). 종간 교배 시에도 화주 무절단에 비해 화주의 길이가 짧아질수록 무절단에 비해 착과율과 종자 수가 증가되었다고 보고 했다(Kim et al. 2001). 이에 따라, 주두수분을 통해 종자가 얻어지는 조합에서는 화주 절단수분법보다 종자수가 많고, 자가불화합성 종 및 품종과 종간교배 시에는 주두수분에 비해 화주절단수분으로 종자 획득을 기대할 수 있다.

화주절단수분법으로 알스트로메리아의 처리구별 종자 수는 무 절단, 20% 절단, 50% 절단, 90% 절단, 100% 절단에서 각각 22개, 10개, 3개, 1개, 0개로 나타났으며, 열매 당 종자수는 각각 2.2개 1개 0.2개, 0.1개, 0개로 확인되었다. 처리구당 종자의 너비는 3.75±0.15, 4.42±0.23, 3.88±0.24, 4.12, 0.00 으로 나타났다(Table 1). Kim et al.(2001) 연구에서는 종간교배에서 화주절단수분법을 적용할 경우, 화주의 길이가 짧아질수록 종자수가 증대된다는 연구결과가 있어 자가수분시 종자 결실 수가 증대될 것으로 기대했으나, 본 연구에서는 화주의 길이가 짧아짐에 따라 착과율과 종자 수가 줄어드는 경향을 보였다.

본 연구를 통해 알스트로메리아의 자가수분에서 착과와 종자 형성이 가능했으나 무 절단, 20% 절단, 50% 절단, 90% 절단, 100% 절단 순서로 착과율과 종자 수가 감소함을 확인하였다. 이는 화주절단수분으로 종자 수확 증대를 기대하기 어렵지만, 품종개발을 위한 화주절단수분법의 적용이 가능하다는 것을 확인했다. 알스트로메리아는 주로 유럽지역에서 종간 또는 품종 간의 교잡을 통해 개발되고 있으나, 보급되는 품종들은 불임으로 종자형성이 어렵고 품종 개발 기술은 기업 기밀로 알려지지 않아 품종개발에 어려움이 있다(De Jeu and Jacobsen 1995;Dubouzet et al. 1998;Lu and Bridgen 1996;Park 2017). 이처럼 같은 종내의 국외 품종을 이용한 교배에서도 정상 종자 획득이 어렵다. 임성이 회복된 계통 D100과 임성이 낮은 국외 품종의 교배 후 배배양을 실시하였으나, 전체 30화 중 정상 종자는 0개였으며, 미성숙 종자 또한 기내 배양 후 전량 고사되었다(자료미제시). 또, 계통 D100의 자가수분 30화 실시 후 배배양을 통해 총 2개의 식물체를 획득하였듯이 임성이 회복된 개체를 교배에 사용하는 것이 가장 중요하며 화주절단수분법과 배배양을 결합하여 식물체를 획득하는 실험이 추가적으로 진행되어야 한다. 본 연구 결과는 알스트로메리아 종내·외 교배에서 발생되는 수정 전·후 장벽 장벽 타파에 화주절단수분법의 활용 가능성을 확인하였으며, 본 결과가 우수 품종 육성을 위한 알스트로메리아 교배에 적극 활용되기를 기대한다.