벼의 출수는 일반적으로 온도와 일장에 의하여 조절을 받 으며 고온조건에서는 출수가 촉진되며 저온에서는 지연이 된 다고 알려져 있다(Vergara & Chang, 1985). 벼는 단일식물로 서 품종에 따라 온도뿐 만 아니라 광에 대한 민감도의 변이가 크며 장일조건에서는 개화를 할 수 없거나 지연이 된다(Okada and Kato, 1953). 벼 품종이나 유전자원들의 일장에 따른 개화 반응은 그 범위가 매우 넓다고 알려져 있으며 일장에 대한 민 감도의 정도에 따라 일장민감형과 둔감형으로 구분할 수 있다 (Morinaga & Kuriyama, 1954). 최근 들어 다기작에 적합한 조생품종 육성을 위하여 일장 둔감형 품종의 활용도가 늘어나 고 있는 추세이다(Vergara & Chang, 1985).

벼의 생장기는 영양생장기, 생식생장기, 성숙기로 구분되며 생식생장기는 약 35일, 성숙기는 30 ~ 35일이 소요된다. 영양생 장기와 생식생장기의 경과일수는 고온조건에서 단축되고 저온 조건에서 지연되는 경향은 있지만 품종에 상관없이 비교적 일 정한 편이라고 알려져 있다(Vergara & Chang, 1985). 한편 영 양생장기는 기본영양생장기와 일장감응기로 나뉘는데 기본영 양생장기는 일장에 영향을 받지 않는 유묘기를 말하며 품종에 따라 기본영양생장기의 기간은 변이가 크다(Vergara et al., 1965). 기본영양생장기의 길이나 일장감응기의 민감 정도는 개 화시기에 영향을 미치는데 일반 벼 품종의 기본영양생장기는 10 ~ 85일이며 일장감응기는 둔감형 품종의 경우 0 ~ 30일, 민 감형 품종은 31일 이상이 소요되는 것으로 보고되고 있다 (Gomosta & Vergara, Purshpavesa, 1980; Murty & Murty, 1976). 자포니카형 품종은 인디카형 품종에 비하여 기본영양생 장기가 짧고 감광성이 예민하며(Ahn, 1968) 최적일장은 8.5 ~ 12 시간 범위인 것으로 알려져 있다(Robert & Capenter, 1965).

벼의 개화는 두개의 독립유전자인 Heading date 1(Hd1)과 Early heading date 1(Ehd1)에 의하여 조절되며 그 중 주동유 전자인 Hd1은 핵심 전사조절유전자인 OsGIGANTEA(OsGl) 에 의하여 circadian clock에 관여한다(Tamaki et al., 2007, Komiya et al., 2009). Ehd1은 Hd3a(Heading date 3a)와 RICE FLOWERING LOCUS T1(RFT1) 발현을 조절하며 장일조건에 서 북반구의 자포니카형 벼 개화에 관여 한다고 보고된 바 있 다(Naranjo et al., 2014).

본 실험에서는 금후 지구온난화에 따른 벼 재배지역의 재배 치에 대한 기초자료를 얻고 국내육성 벼 품종의 고위도 지방 의 활용가능성을 알아보기 위하여 한국(경북 군위), 터키 및 루마니아에서 각각 재배하여 개화시기의 변화와 일장과의 관 계를 분석하고 그 결과를 보고하는 바이다.

재료 및 방법

시험재료

본 실험에 공시한 재료는 전체 26품종으로 조생은 오대벼 등 16품종, 중생은 삼덕벼 등 4품종, 만생품종으로는 남평벼 등 6 품종을 2013년 국립식량과학원 벼 교배친포장에서 수확 된 종자를 분양받아 사용하였다(Table 1).

재배지 및 재배방법

공시품종의 지역별 출수기 검정을 위하여 한국, 터키, 루마 니아에 각각 공시하였으며(Table 2), 터키와 루마니아에서는 최 아 후 각각 2014년 5월 1일과 15일에 건답에서 점파로 파종 한 다음 담수하여 재배하였다. 각 시험지별 재배법은 한국에 서는 5월 1일 파종하여 6월 1일에 30 × 15 cm의 재식거리로 주당 3본씩 이앙하였고 만기재배는 6월 5일 파종하여 7월 5일 이앙하여 재배하였다. 시비량은 N-P₂O₅-K₂O = 9-4.5- 5.7 kg/10a로 조기와 만기 동일하게 시비하였다. 터키에서는 5 월 1일 루마니아에서는 5월 15일 300 ~ 400립/m²의 밀도로 건답상태에서 조간거리 20 cm로 점파하였으며 시비량은 NP₂O₅- K₂O = 4.1-10.6 - 0 kg/10a로 전량 기비한 다음 요소 6.9 kg/10a를 파종 1달 후 동일하게 추비하였다. 시험구 배치 는 난괴법 3반복으로 하였으며 수량은 품종당 5 m²을 수확하 여 정조수량을 계측한 다음 헥터당 수량으로 환산하였다. 출 수일수 산정은 파종일로부터 총경수의 40%가 출수한 일수를 조사하였다.

결과 및 고찰

지역별 벼 생육기간내의 일장분포

한국(경북 군위), 터키 및 루마니아에서 국내 육성품종의 개 화 관련 일장반응을 조사하기 위하여 시험지별 일장을 분석한 바(Fig. 1), 조사한 지역 중 북위45도로 가장 고위도였던 루마 니아 브러이라의 경우 5월 1일 일장은 14.1시간이었고 하지인 6월 22일의 일장은 15.5시간으로 나타났다. 터키 에디르네의 5월 1일 일장은 13.9시간, 하지 일장은 15.1시간이었으며 군위 의 경우 5월 1일과 하지인 6월 22일의 일장은 각각 13.7시간 과 14.5시간으로 하지의 일장은 군위가 브러일라보다 1시간 짧았다. 지구의 세차운동에 의하여 일년 중 낮의 길이는 하지 인 6월 20 ~ 22일이 가장 길고 동지인 12월 20 ~ 22일이 가장 짧으며 고위도록 갈수록 낮의 길이가 길어진다. 우리나라의 경 우 최남단인 제주도는 위도가 33도에 위치하고 있으며 하지에 낮의 길이는 14시간 22분이며 최북단인 고성군의 경우 14시 간 49분으로 위도에 따라 약 27분의 차이가 난다.Fig .1

루마니아, 터키에서의 국내 육성품종 출수기 비교

루마니아와 터키에서 국내육성 품종의 출수기를 한국(군위) 에서의 출수기와 비교한 바(Table 3), 국내에서 조생종의 출수 기 평균은 7월 28일이었고 터키에서는 8월 8일, 루마니아는 9 월 7일이었다. 한국과 루마니아간의 평균 출수기 차이는 42일 이었고 출수일수의 차이는 27일이었다. 중생품종의 경우 한국 과 루마니아, 터키의 평균 출수기는 각각 8월 10일, 8월 25일, 9월 16일이었다. 한국에서 조생품종과 중생품종의 평균 출수 기 차이는 12일이었으나 터키에서는 14일로 2일 많았으며 루 마니아에서는 평균 출수기의 차이가 10일로 한국에서보다 적 었다. 품종의 생태형에 따른 지역간 출수일수의 차이는 한국 의 경우 조생종과 중생종은 13일, 중생종과 만생종은 7일 차 이였으며 터키는 각각 19일과 7일로 조생종과 중생종간의 차 이가 한국에서보다 크게 나타났다. 루마니아는 생태형별 평균 출수일수의 차이는 조생과 중생품종간은 9일 중생과 만생간은 8일로 품종의 조만에 따른 출수일수의 차이가 한국이나 터키 보다 비교적 적게 나타났다(Table 3). 지역간 출수기의 차이는 품종에 따라서도 서로 상이하였는데 ‘고운’의 경우는 한국과 터키에서의 출수기 차이가 1일로 가장 적게 나타났으며 통일 형 품종인 남천과 삼강은 5일로 비교적 출수기 차이가 적었다. 한국과 터키간의 출수기 차이가 많이 난 품종으로는 ‘남평’과 ‘주남’으로 각각 24일과 26일이었다(Table 3).

루마니아의 경우 공시한 모든 품종이 한국보다 14 ~ 55일 늦 게 출수하였는데 ‘한아름’의 경우 55일로 가장 길게 나타났고 ‘삼강’의 경우 14일로 가장 짧았다. 조생종 벼의 경우 감온성 이 강하며 고온에 의하여 출수가 촉진되며 만생종의 경우 고 온과 단일에 의하여 출수가 촉진된다고 알려져 있어 (Ahn, 1968) 조생종과 중생종간의 출수일수차이가 중생종과 만생종 보다 크게 나타난 것으로 판단된다. Yang et al. (2001)도 북 한 벼 품종을 대상으로 한 온도반응시험에서 평균온도를 21°C 에서 28°C로 높였을 때 출수가 촉진된다고 보고하여 대부분 이 조생인 북한품종이 온도에 민감한 것으로 보고되어 본 실 험의 결과와 유사한 경향이었다. 루마니아에서 2014년 국내 조생품종의 평균 출수기는 평균 9월 7일로 터키나 한국에 비 하여 1달 이상 늦은 것으로 조사되었는데, 루마니아에서 많이 재배하는 벼 품종인 ‘Polizesti-28’의 경우 최근 3년간 출수기 추이를 보면(Table 4), 2012년(5월 25일 파종)과 2013년(5월 5일 파종)의 경우 출수기가 각각 8월 5일, 출수기는 8월 7일 로 파종기에 관계없이 비슷하였고 국내육성 품종도 비슷한 경 향이었다. 한편 2014년(5월 15일 파종)의 경우 출수기가 8월 20일로 평년보다 14일 이상 늦었는데 이러한 결과는 2014년 의 경우 초기생육기인 5 ~ 6월의 평균기온이 2012년과 2013보 다 약 2도 정도 낮은데 기인한 것으로 판단된다(Table 3, Table 4). 루마니아에서 국내품종의 년차간 수량성 차이는 매 우 큰 것으로 나타났는데(Table 4), ‘조운’의 경우 2012년에는 10 a 당 수량이 788 kg으로 가장 높았으나 2014년에는 376 kg 으로 가장 낮아 수량에 대한 환경변이가 심한 품종이었으며 ‘운광’의 경우 2012년에서 2014년간의 수량성이 각각 685 kg, 766 kg, 518 kg으로 비교적 년차간 수량성의 차이가 적었다. 벼의 기상생산력은 최적 출수기에 따라 품종별로 상이하다고 보고되고 있어(Park et al., 2008) 환경변이에 대한 수량성이나 출수기의 변이는 품종 고유의 특성인 것으로 판단되나 지역별 기상생산력에 대해서는 보다 깊이 있는 연구가 추진되어야 할 것으로 생각된다.

본 실험에서 위도가 높아질수록 공시한 모든 품종들의 개화 기가 늦어졌는데(Table 4), Choi et al. (1983)은 국내 육성품 종을 대상으로 10 ~ 16시간 범위로 일장을 조절하면서 출수일 수를 분석한 실험에서 일장이 10시간에 16시간으로 갈수록 출 수일수의 평균이 59일에서 80일로 증가하였다고 하였다. 일반 적으로 기본영양생장성은 일본형 벼가 짧고 통일형이 길며 감 광성 정도는 일본형이 예민하고 통일형이 둔감한 것으로 알려 져 있는데(Choi et al., 1983) 통일형인 삼강벼의 경우 일장에 상관없이 출수일수의 차이가 112 ~ 117일로 가장 적게 나타나 본 실험의 결과와 유사한 경향이었다(Table 5). 벼의 평균 영 양생장기간은 파종에서 출수까지의 재배기간에서 35일 감한 기간으로 보고되고(Vergara et al., 1966) 있는 데 지역별 공 시품종의 출수기를 기준으로 35일전 기본영양생장기에서 유수 형성기로 전환된다고 가정하여 해당 날짜의 일장을 조사한 바 (Table 6), 출수기는 품종간에 다소 차이는 있었지만 영양생장 기에서 생식생장기로 전환된 시기의 일장은 출수생태형과는 관계없이 14시간 30분 ~ 15시간으로 나타났다. 한편 터키에서 조생품종의 한계일장은 평균이 15시간 6분이었으며 최대가 15 시간 11분으로 나타나 국내 육성품종의 경우 15시간 11분에 서도 영양생장에서 생식생장으로의 전환이 가능한 것으로 판 단되었다. 벼의 개화시기에 영향을 미치는 요인은 여러가지가 있겠지만 주로 재배기간 동안의 일장과 온도에 영향을 받으며 품종에 따라 다소 상이하지만 일반적으로 고온은 개화를 촉진 하고 저온은 개화시기를 지연한다고 알려져 있다(OKA, 1952, Nogouchi, 1960). 한국에서의 기본영양생장기를 기준으로 터 키와 루마니아에서 출수기까지 일장감응 기간을 계산하면 출 수생태형과 일장에 관계없이 평균 각각 5 ~ 7일로 비슷하게 나 타나 생태형별 기본영양생장기간은 품종에 관계없이 비슷하였 다고 한 Choi et al. (1983)의 결과와 유사한 경향이었다.

이상의 결과를 종합하면 국내 육성품종의 출수기는 위도에 비례하여 늦어지는 경향이었고 한계일장은 약 15시간 10분 까 지 출수가 가능한 것으로 나타났다. 삼강벼의 경우 일장에 관 계없이 출수기가 일정하여 출수생태적인 측면에서 광지역 적 응성이 있는 것으로 판단된다.

적 요

지구온난화에 따른 벼 재배지역의 재배치에 대한 기초자료 를 얻고자 국내육성 벼 품종을 대상으로 한국, 터키 및 루마 니아에 재배하여 개화시기의 변화와 일장과의 관계를 분석하 였다.