수수(Sorghum bicolor (L.) Moench.)는 C4 형태 광합성 특 징을 가지고 있는 식물로서 가뭄, 고온, 저습 내성 관련 생리 적 기작 연구가 활발하게 진행되고 있는 작물이다(Burow et al., 2008). 수수는 전세계적으로 식량자원과 항산화 활성이 높 아 약용으로 쓸 수 있는 주된 작물로 손꼽히고 있다(Ryu et al., 2006). 수수는 수확후에 종자 자체를 양조하여 달달한 맛 을 내어 식용으로 이용하거나 잎은 건초로 사용되어 왔다 (Seong et al., 2011). 또한, 수수는 전분이 풍부하여 동물의 먹이용으로 재배되었고, 여러 가지 다양한 잎 형태에 따라서 거즈나 천 같은 것을 만들거나 건초, 사료 등으로도 이용되었 다(Seong et al., 2011; Cho et al., 2004). 수수의 추출물은 에탄올로 전환시켜 바이오연료로 빠르게 만들 수 있는 공급원 료로서 각광받는 등 많은 이점을 지닌 작물이다(Wang et al., 2008). 최근에 사탕수수와 옥수수 같은 식물종들은 바이오 연 료 생산을 위한 잠재적인 공급 원료로서 광범위하게 연구되고 사용되어지고 있다(Urbanchuk 2011). 옥수수의 40%와 미국 곡물 수수의 29%는 에탄올 생산을 준비하는데 쓰이고 있는 실 정이다(Goettemoeller & Goettemoeller, 2007).
국내의 수수 재배 형태를 보면 1960년대에 16,000 ha 정도로 재배 해오다가 요즘은 급격히 감소하는 추세였고, 1993년 이후 2000 ha까지 회복되었다(Cho et al., 2004; Kim et al., 2011). 수수는 개간지와 척박지에 적응력이 뛰어난 작물 특성을 가지 고 있지만, 국내에서는 주식량원이 아니기 때문에 강원도와 충 청북도의 산간지대에서 감자와 콩의 간작 정도로 재배되고 있 는 실정이다.(Choi et al., 1996; Park et al., 1999; Lee & Kim, 1997; Lee et al., 1997). 하지만, 수수의 생리활성 기 능 등의 연구로 인해 산업화 가능성이 대두되어 점차 수수 작물 자체 관심도가 증가되고 있다(Kil et al., 2009). 수수는 키, 엽, 줄기, 이삭 및 종실 특성에 따라 통계적 분류 방법으 로 3군으로 분류되었고, 이전의 연구에서 작물학적으로 용이 하게 이용 가능하도록 이삭 형태와 소밀 정도, 소수의 형태에 따라 야생형, Shattercane, bicolor, guinea, caudatum, kafir 및 durra 군으로 구분하였다(Harlan & Wet, 1972; Kang & Lee, 1996). 수수는 식이섬유, 페놀 화합물 등의 유효 성분이 다량 함유되어 있어서 새로운 품종 육성을 위한 유전자원으 로서 보존과 증식에 대한 인식이 확대되고 있다(Jogeswar et al., 2007).
수수의 생리적 기능에 대한 보고들은 있지만, 수수 유전자 원에 대한 연구가 아주 미흡한 실정이며 점차 수요가 늘어날 것으로 전망되기 때문에 본 연구는 국내 여러 지역의 수수 수집종을 분류 증식하여 조사한 수수의 특성을 보고하고 우 수계통 선발을 위한 기초 자료로 이용하고자 실시하였다.
재료 및 방법
본 연구의 수수 시험재료는 2009년 국내와 미국에서 수집 한 수수 총 72 수집종을 사용하였다. 따라서 본 연구는 2009년도에 수집한 국내 수수 62 수집종과 미국 10 수집종 을 분류, 증식하면서 특성조사를 실시하였으며, 초기생육이 양호하고 재배가 원활하여 품종육성 가능한 수수를 선별하였 다. 수집한 수수를 강원대학교 부속농장에 이식하였다. 재배 한 밭의 기준은 휴폭 60 cm × 주간 20 cm로 한 달된 유묘 를 2본씩 이식하여 10일 후에 건전한 수수 1주만 남기고 제 거하였으며, 비료는 전량기비로 성분량이 10 a당 질소 5 kg, 인산 4 kg, 가리 4 kg으로 하여 사용하였다. 기타 재배관리는 수수 표준 경작법에 따라 시험하였다(Seong et al., 2011).
조사항목은 이식 후 6개월 후에 농촌진흥청 농업 유전자 원센터의 평가 기준에 따라, 수수 수집종 의 간장, 줄기 직 경, 분얼수, 엽장, 엽폭, 엽형, 엽맥색, 수형, 수장 및 수폭 등을 조사하였다(Seong et al., 2011). 엽장, 엽폭, 엽형, 엽맥색은 위로부터 10번째 잎을 조사하였다. 엽형은 잎의 형태에 따라 넓고 긴 것(1), 넓고 짧은 것(2), 중간(3), 좁 고 긴 것(4), 좁고 짧은 것(5)로 분류하여 조사하였다. 생육 기간은 파종으로부터 이삭이 50%이상 성숙한 시기까지를 생육기간으로 하여 농업적으로 이용가능한 작물학적 특성조 사를 실시하였다.
결과 및 고찰
간장, 줄기직경, 분얼수의 특성
국내와 미국으로부터 수집한 수수 유전자원의 72 수집종을 성숙기에 조사한 결과 간장 길이에 큰 차이가 있는 것으로 나 타났다(Table 2). 국내 62 수집종의 수수 유전자원 중 250 cm 이상의 간장 길이를 나타낸 개체는 09-SB-010, 09-SB-020, 09-SB-025, 09-SB-027, 09-SB-056으로 5자원(8.1%)이 구분되 었다. 이 5자원 중 09-SB-027의 경우 297.7 ± 2.5 cm로 간장에 있어서 가장 우량한 개체임을 알 수 있었다. 미국으로부터 도 입된 수집종 10자원중 3자원을 제외한 나머지 7 자원은 모두 250 cm의 간장 치수로 확인되었고, 특히 09-SB- 104 미국 수집종은 419.3 ± 10.1 cm로 측정되어 총 72 수집종 의 수집종중 가장 간장길이가 긴 우량 유전자원임을 확인할 수 있었다. Table 1
국내 62 수집종의 수수 유전자원 수집종의 줄기 직경을 조 사한 결과, 줄기 직경에 있어서 4 cm 이상 되는 유전자원은 2 자원으로 나타났다(Table 2). 09-SB-006 자원은 4.7 ± 1.1 cm, 09-SB-048 자원은 4.1 ± 0.2 cm로 다른 자원에 비해 수치가 큰 것으로 조사되었다. 나머지 대부분의 수집된 수수 유전자 원들은 4 cm 이하로 나타났다. 또한, 미국 수집종 10자원의 평균 줄기 직경은 2.25 ± 0.15 cm로 측정되었다.
분얼수를 조사한 결과, 국내 수집종에서 4개 이상 분얼이 된 것으로 확인된 자원은 8개체로서 09-SB-001, 09-SB-006, 09-SB-010, 09-SB-017, 09-SB-024, 09-SB-025, 09-SB-033, 09-SB-037 인 것으로 나타났다(Table 2). 미국 수집종에서는 4개 이상 분얼된 자원은 없었다. 2009년 국내 수수 수집종 대 부분 개체의 분얼수는 3개로 조사되었으며, 전체 수집종중 56.6%로 나타났다.
앞서 강원도 지역에서 수집된 수수 수집종의 경우 간장에 있어서 300 cm 이상 우량한 개체가 12%로 나타났다(Seong et al., 2011). 본 연구에서는 간장 조사에 있어서 300 cm 이 상 개체는 찾아볼 수 없었으며, 이는 수집 지역 및 기후 변화 특성에 따른 식물 생육의 차이를 나타낸 결과라고 보여진다. 따라서 수수의 정식 및 이식 시기를 지역의 기후 특성을 잘 고려하여 생육기를 최대한 단축시켜서 기후 변화에 대한 피해 를 최대한 줄이는 것이 수수 재배의 한계를 극복할 수 있는 방법으로 여겨진다. 1996년 보고한 연구에 따르면 수수 유전 자원 평균 간장 수치는 128 cm 이하로 대부분 단간장 형태로 나타났는데, 본 논문의 2009년 수집종 수수의 경우 이보다는 바이오매스가 큰 형태로 나타났다(Choi et al., 1996).
엽장, 엽폭, 엽형, 엽맥색의 특성
국내와 미국 수집종 수수의 잎의 작물학적 특성을 알아보기 위해 엽장, 엽폭, 엽형, 엽맥색을 조사하여 분류하였다(Table 3). 엽장의 경우 90 cm 이상의 긴 길이를 가진 수수는 9 종류로 서 2009년 국내 수집종 전체 수수의 14.5%를 차지하는 것으 로 나타났다. 이에 따라 엽장 길이로 선발된 수수는 09-SB- 003, 09-SB-009, 09-SB-010, 09-SB-017, 09-SB-019, 09-SB- 025, 09-SB-027, 09-SB-033, 09-SB-037 의 유전자원들이다. 미국 수집종에서는 90 cm 이상의 엽장을 갖는 자원은 없었다. 또한 10 cm 이상 엽폭을 보여주는 국내 유전자원은 5자원 (09-SB-008, 09-SB-009, 09-SB-015, 09-SB-016, 09-SB-026) 으로 분류되었고, 엽장의 길이에 따라 엽폭 수치가 달라지지 는 않는 것으로 나타났다. 미국 수집자원중에서는 10 cm 이상 엽폭을 보여주는 자원은 존재하지 않았다. 국내 수집종 엽형 의 분류는 잎이 넒고 긴 광장형(1), 잎이 넒고 짧은 광단형 (2), 중간(3), 잎이 좁고 긴 협장형(4), 잎이 좁고 짧은 협단형 (5)의 총 5 레벨로 나누어 조사하였다. 국내 수수 수집종의 경 우 잎이 좁고 긴 협장형인 형태의 엽형이 17자원으로 나타났 다. 잎이 좁고 짧은 협단형은 국내 수집자원 중 54.8%에 해 당되어 가장 폭넓게 존재하는 것으로 나타났다. 미국 수집종 의 경우, 총 10 자원중 중간이 3자원, 잎이 좁고 짧은 협단형 이 3자원으로 조사되었다. 엽맥색은 국내와 미국의 모든 수수 수집종이 백색을 띄는 것으로 조사되었다.
앞서 보고된 강원도 수집종에서는 90 cm 이상 엽장 길이를 나타낸 수수는 전무하였고 대부분의 수수 길이는 60-70 cm 정 도인 자원으로 보고되었다(Seong et al., 2011). 엽폭은 9 cm 이상에 속하는 수수가 41% 정도 되는 것으로 분류되었다 (Seong et al., 2011). 수수 엽수의 불량 정도는 만파 기간과 관련되었고, 엽수도 초장의 변화와 비슷하게 변하는 것으로 보 고되었다(Cho et al., 2004). 대부분의 수수의 작물학적 특성 과 재배에 관한 연구는 종실수량이나 수확량, 엽수 정도에 그 치는 것이 많으나, 본 연구처럼 수수의 잎 특성도 세밀하게 고 려하여 다양한 조사를 실시하는 것이 바람직하다고 생각된다.
수형, 수장, 수폭의 특성
수수의 수형은 착립밀도에 따라 극산추형(1), 극산직립형(2), 극산불수형(3), 산직립형(4), 산불수형(5), 중간직립형(6), 중간 불수형(7), 반밀수타원형(8), 밀수타원형(9), 밀수란형(10), 반편 수형(11), 편수형(12)으로 분류하여 조사하였다(Table 4). 국내 62 수집종의 자원중 반밀수 타원형으로 재배된 수수가 20자원 으로 2009년 수집종 수수의 32.3%로 가장 많은 수형을 차지 하는 것으로 나타났다. 그 다음으로 많은 비율을 차지하는 수 형은 극산추형으로서 전체 수수의 27.4%로 차지하였고, 산직 립형과 편수형의 순서로 조사되었다. 이는 수형에 있어서 먼 저 보고된 강원도 수집종 수수에서 반밀수 타원형이 46.9%를 나타낸 보고와 같은 경향을 보여주는 것으로 나타났다(Seong et al., 2011). Yoon et al. (2010) 보고에서 소경수수형이 38%, 반소경수수형이 25.1%를 차지하여 본 논문의 결과와는 다르게 나타났는데, 이는 공시된 수수 유전자원이 상이하기 때 문에 직접적인 비교가 어려운 것으로 판단된다. 미국 수집종 10 자원중 4자원(09-SB-102, 09-SB-103, 09-SB-105, 09-SB- 106)이 반산직립지경형으로 나타났다. 수장에 있어서는 5자원 인 09-SB-003, 09-SB-015, 09-SB-017, 09-SB-033, 09-SB- 057이 40 cm 이상을 나타내었다. 2008년도 국내 수수 수집종 에서도 수장이 40 cm 이상되는 자원은 3개로 나타났고, 이는 2009년도 국내 수집종의 수장 결과와 비숫한 경향을 나타내었 다(Seong et al., 2011). Yoon 등 (2010)이 보고한 결과에서 수장의 평균치가 28.8 cm를 보여주었고, 본 연구의 수장 평균 치는 29.2 cm로 나타나 수장에 있어서는 비슷한 평균치를 나타내었다. 이는 1996년 보고(Choi et al., 1996)된 수수 35 수집종의 수장 평균 25 cm보다는 조금 큰 것으로 조사된 것 이다. 미국 수집종 10 자원의 수장 평균은 27.14 ± 1.01 cm로 조사되었고 수폭 평균은 4.42 ± 0.48 cm로 각각 나타났다. 국 내 수집종에서 10 cm 이상의 수폭을 보여주는 것은 15자원으 로서 2009년 국내 수집종의 24.2%를 차지하는 것으로 나타났 다. 앞선 수수 수집종 보고에서는 10 cm 이상 수폭을 보여주 는 것은 7자원 정도로 적었었고, 대부분 10 cm 이하의 수폭을 나타냈었다(Seong et al., 2011). 결과적으로, 재배 조건은 항 상 유사하게 실험하지만, 해마다 수집되는 수수 유전자원의 공 시 재료에 따라 수형, 수장, 수폭에 있어서도 차이가 큰 것으 로 나타났다.
적 요
