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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.28 No.4 pp.496-504
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2016.28.4.496

Comparison of Growth Characteristics and Isoflavones Contents of Major Soybean Cultivars in Mid Part of Korea

Geon-Sig Yun†, Se-Gu Hwang, Seong-Taeg Hong, Ui-Yeon Hong, Hong-Tae Yun*, Hong-Sig Kim**
Chungcheongbuk-do Agricultural Research & Extension Services, Cheongju 28130, Korea
*Department of Functional Crpo, NICS, RDA, Miryang 50424, Korea
**College of Agriculture, Life & Environment Sciences, Chungbuk National University, Cheongju 28644, Korea
Corresponding author: +82-43-220-5562; lothmv@korea.kr
July 27, 2016 October 31, 2016 November 4, 2016

Abstract

This study was performed to select the high-yield soybean cultivar suitable for the mid part of Korea and to provide as a basic data for improving productivity of the farmhouse. To this, Daewon as a control and four soybean cultivars such as Uram, Taeseon, Saegeum and Seonpung soybean seeds known that high-yield varieties developed after 2010 were selected. Growth characteristics and functional isoflavone contents of five soybeans were field tested at the field in Goesan, Chungbuk during 2014 and 2015. In comparison with Daewon, maturity date was recorded the earliest at Taesun with 15th Oct. Height of the first pod for the mechanical harvesting have a benefit to Uram (16.8 cm) and Taeseon (14.6 cm), however; shattering percentage of Taeseon were showed the high value of 11.2%. Productivity of Uram, Seonpung and Taesun were increased with 20, 9, and 5 %, respectively, compare to that of Daewon. Total isoflavones contents (μg/g) of five soybeans were ordered as Saegeum (1222.2) > Uram (1111.9) > Seonpung (897.2) > Daewon (885.8) > Taesun (829.5). Total isoflavones contents when soil mulching compare to the non-mulching were increased 206.6 μg/g at Daewon and 460.8 μg/g at Uram soybean.


중부지역의 콩 주요 품종별 생육특성 및 아이소플라본 함량 비교

윤 건식†, 황 세구, 홍 성택, 홍 의연, 윤 홍태*, 김 홍식**
충북농업기술원 작물연구과,
*국립식량과학원 남부작물부,
**충북대학교 식물자원학과

초록


    Rural Development Administration
    PJ0101950 22016

    우리나라에서 콩(Glycine max (L.) Merrill)은 신석기시대 부터 경작이 시작되었고, 초기 청동기시대(BC 1,500)에는 한반 도 및 동북아시아 지역에서 식용으로 보편화되었을 것으로 보 고 있다(Lee, 2015). 콩은 단백질 공급원으로서 5대 식량작물 중의 하나이며, 용도에 따라 풋콩 등 콩 자체뿐만 아니라 두부, 두유 형태로 이용하거나 장류 등 전통식품의 원료로 아주 중 요하게 식생활에 사용해 왔다(RDA, 2015; Lee et al., 2015). 그 중 장류 콩은 전세계 재배면적의 70%를 차지하고 있을 정 도로 콩의 주요 소비형태 중의 하나가 되고 있다(Wang & Roh, 2009).

    충북지역의 콩 생산면적은 7,976ha로 전국의 14.1%를 차지 하고 있으며, 콩 생산성 또한 2014년도에 222 kg/10a로 전국 최고였으며, 2015년도에 198 kg / 10a (국가통계포탈, 2015)로 조사되어 명실상부한 우리나라의 주요 콩 생산지역이다. 이 중 우리나라의 중부지역에 위치한 괴산지역은 콩 생산량이 1,897 톤으로 충북 생산량의 23% 정도를 차지하는 주요 생산지역이 다. 국내 농작업별 기계화율은 경운작업 96%, 방제작업 90% 로 높지만 비닐피복 22%, 수확작업 8% (Lee et al., 2010)로 낮은 편인데 비해 괴산지역은 파종부터 수확까지의 생력화가 고루 이루어져 콩 생산을 위한 노동력이 절감되고 있는 대표 적인 지역이다.

    콩은 생력화를 위해 성숙이후 탈립이 되지 않아야 하며 꼬 투리가 달리는 위치가 높아야 한다(Lee & Cho, 2010). 1997 년도에 개발된 대원콩은 괴산지역에서 주로 재배되고 있는데, 착협고가 낮아 생력화에 따른 수량의 손실과, 최근에 개발된 품종들에 비해 수량성이 떨어져 콩 생산성의 한계가 있다. 더 구나 농가에서는 2015년도에 수확기에 잦은 강우로 인하여 종 자의 품질이 저하됨으로 우수한 신품종에 대한 수요가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

    한편, 콩에는 isoflavone, phytic acid, trypsin inhibitor, saponin, 식물성 sterol과 phenol 화합물 등과 식이성 섬유, 올 리고당 등의 많은 기능성 물질들이 보고되고 있고 그 중 isoflavone이 가장 건강에 유리한 영향을 주는 것으로 여겨지 고 있다(Crouse et al., 1999). 콩의 자엽에 대부분 존재하고 있는 생리활성 물질인 isoflavone은 식물성 에스트로겐 (phytoestrogen)으로 여성호르몬인 estrogen과 유사한 구조로 (Coward et al., 1993), 혈액내의 콜레스테롤을 제거하여 심장 병을 낮추고 폐경기 여성의 골격 손실 억제에 따른 골다공증 의 예방과 유방암에 대한 예방을 위한 생리활성이 높다고 보 고되고 있다(Setchell & Cassidy, 1999; Barnes et al., 1998; Fotsis et al., 1995; Kang et al., 2012). Isoflavone의 함량은 콩의 생산연도(Wang & Murphy, 1994), 등숙기 온도(Kitamura et al., 1991; Tsukamoto et al., 1995; Shin et al., 2014), 파종기(Kim et al., 2014), 품종(Park et al., 2012), 표고(Ok et al., 2008)에 따라서도 변이가 나타나고 있다. 최 근에 한국에서 육성된 콩 품종의 육성연도, 용도, 종실크기, 육 성모지에 따라서도 isoflavone의 함량이 다른 것으로 나타났다 (Park et al., 2012).

    따라서 본 연구는 기존의 장류 콩으로 가장 많이 재배되고 있는 대원콩을 대비품종으로 하여 2010년 이후에 개발된 우 람콩, 태선콩, 선풍콩, 새금콩을 현장 실증시험을 통하여 중부 내륙지역 콩 다수확을 위한 농가 선도단지를 조성하고자 콩 품종별 생육평가를 실시하고 더불어 생리활성 물질인 isoflavone의 함량을 조사하여 우수한 품종의 재배확대와 소비 자의 기호성을 동시에 만족시킬 수 있는 품종을 선발하기 위 한 기초정보를 제공하고자 본 연구를 수행하였다.

    재료 및 방법

    본 연구는 2014년부터 2015년까지 충청북도 괴산군 불정면 농가포장에서 수행하였고, 시험품종은 괴산지역에서 주로 재 배하고 있는 장류콩인 대원콩을 대비로 하여 2010년 이후 개발 된 다수성 신품종인 우람콩, 태선콩, 선풍콩, 새금콩을 사용하였 다. 파종은 2014년은 6월 26일, 2015년은 6월 29일에 재식밀도 휴폭 80 cm, 주간 25 cm로 하여 주당 5 ~ 6립을 파종한 후 초 생엽 전개기에 주당 2개체씩 남기고 솎아 주었다. 시비는 콩 전 용 복합비료 50 kg / 10a (N : P2O5: K2O=3: 3 : 3.4 kg / 10a)와 퇴비 200 kg을 전량기비로 사용하였고, 생육특성 및 수량 조 사는 농촌진흥청 농업과학기술연구조사분석기준(농진청, 2012) 에 따랐고, 기타 재배관리는 농촌진흥청 표준재배법에 준하였 다. 시험구 배치는 난괴법 3반복을 실시하였다. 수확한 종자는 –20°C의 냉동고에 보관하여 isoflavone 분석에 이용하였다. 포 장에서의 콩 탈립률은 수확기에 포장에서 협이 벌어진 개체수 를 계수하였고, 비닐하우스 내에서 탈립률은 수확 후 비닐하 우스에서 5일 동안 방치하면서 24시간 마다 조사하였다. 종자 외관품질은 탈곡 후 무작위로 300립씩 선택하여 5반복 조사 하였다.

    Isoflavone 분석

    Isoflavone 분석은 Park(2012) 방법을 사용하였다. 분쇄한 0.5 g의 시료에 1 N HCL 15ml를 첨가하여 100°C에서 가수 분해하고 상온에서 냉각시킨 후 100% MeOH 20 ml룰 첨가 하여 2시간 교반 후 추출액을 여과(Whatman No. 2)하였다. 여과된 시료는 다시 HPLC분석(Waters 600, USA)을 위해 0.45 μm 필터를 이용하였고, 각 분석시료는 3반복으로 조사하 였으며, daidzein, genistein, glycitein을 포함한 12가지의 isoflavone을 분석하였다. 분석을 위한 기기 조건은 Table 1과, retention 시간에 따른 분리된 isoflavone의 크로마토그램은 Fig. 1과 같다. Isoflavone의 정량분석을 위한 성분별 표준검량 곡선식은 Table 2와 같다.

    결과 및 고찰

    기상특성

    콩 재배기간 동안 기상 상황은 2014년 평균기온은 파종기 인 6월 하순은 평년과 비슷하였으며, 반면 강우는 평년보다 75 mm 적어 가뭄으로 입모에 어려움이 있었고, 개화기인 8월 상순을 지나면서 평년보다 기온이 낮고, 수확기인 10월부터 11 월까지는 강우가 많고 일조시간이 적어 콩 생육에는 불리한 환경이었다. 2015년도에는 비가 적으면서 일조시간이 적어 콩 생육이 저조하였고, 수분이 가장 많이 필요한 8월 개화기와 9 월 협비대기에도 평년대비 강우가 434 mm적어 종실 비대가 원활히 이루어지 않았다. 반면 수확기에는 비가 자주 오고 일 조시수가 낮아 수확이 늦어지거나, 병의 발생에 유리한 환경 이 조성되었다(Fig. 2).

    콩 품종별 생육 및 수량특성

    괴산지역에서 5개 품종의 개화기와 성숙일을 조사한 결과 (Table 3), 개화기는 대원콩이 8월 8일로 가장 빨랐으며, 우람 콩과 태선콩이 8월 12일, 선풍콩 8월 16일, 새금콩은 가장 늦 은 8월 20일로 나타났다. 전반적으로 개화기는 2014년 보다 2015년도에서 0 ~ 3일 빠른 것으로 나타났는데, 이는 개화에 영향을 미치는 온도와 일장이 2015년 평균기온과 일장시간이 2014년에 비해 평균기온은 0.2°C, 일조시수는 23.9시간 많게 나타난 기상자료와 일치하였다. 성숙기는 대원콩 10월 21일, 우람콩 10월 24일, 선풍콩 10월 26일, 새금콩이 가장 늦은 10월 29일이었으며, 태선콩은 10월 15일로 가장 빨랐고 성숙 일수도 64일로 가장 짧게 나타났다. 성숙일수가 2014년에 비 하여 2015년은 0 ~ 7일 길어진 것은 수확기(10월 하순 ~ 11월 상순) 온도가 2014년 비해 평균기온이 0.7°C 높았지만, 상대 적으로 일조가 37.0시간 적은 원인으로 생각되었다. 등숙은 단 일조건에서 촉진이 되지만, 흐린 날씨로 인해 수확기가 늦어 진 것으로 판단된다(Kim et al., 2013).

    콩의 품종별 생육특성을 살펴보면 경장은 개화일수가 가장 긴 새금콩이 79 cm로 가장 컸으나 줄기의 직경이 커서 도복 에는 강하였으며, 우람콩은 경장은 68 cm로 새금콩보다 적었 으나 주경에서 가지의 분지각이 새금콩에 비해 크고 백립중이 무겁기 때문에 도복이 새금콩보다 높게 나타난 것으로 보인다 (Table 4). 주경절수는 경장이 큰 새금콩에서 13.6개를 보였고, 다음 선풍콩 12.4개, 태선콩 11.6개, 우람콩 7.3개의 순이었다. 분지수는 우람콩과 태선콩이 4.8 ~ 4.9개로 비슷하였고 선풍콩 이 가장 적은 3.9개를 나타냈다(Table 4). 기계수확을 위해서 는 착협고가 높아야 종자의 손실이 적은데(Lee & Cho, 2010) 기존의 대원콩이 9.2 cm인 것에 대비하여 우람콩 16.8 cm, 태선콩 14.6 cm로 조사되어 기계수확에 용이한 것으로 판단되 었다.

    기존의 대원콩을 새로운 품종으로 대체하여 확대 보급하기 위해서는 무엇보다 수량성이 중요한데, Table 5에서 수량 구성 요소 중 개체 당 협수는 새금콩이 116개로 가장 많았고, 다음 으로 우람콩, 대원콩, 태선콩 순이었으며, 100립중은 우람콩이 29.5 g, 대원콩 28.1 g으로 무거웠으며, 태선콩이 24.1 g으로 가 장 적게 나타났다. 10 a당 수량은 우람콩이 454 kg, 선풍콩 415 kg이었으며 새금콩은 356 kg으로 가장 적게 나타났으며, 대원콩을 대비로 수량지수는 우람콩이 20%, 선풍콩 9%, 태선 콩 5% 증가하였다.

    콩 품종별 종자 외관 품질

    5개 콩 품종에 대해 종자에 피해를 주는 병원균의 피해 정 도를 1,500립을 조사하여 비교한 결과(Table 6), Cercospora kikuchii란 진균에 의해 종피에 자색 얼룩이 생겨 품위를 떨어 뜨리는 자주무늬병 이병 종자는 우람콩에서 21개로 다른 품종 에 비해 많았으며, Septoria glycines Hemmi에 의해 발생되는 점무늬병은 태선콩이 가장 낮게 발병되었으며, Diaporthe phaseolorum var. sojaePhomopsis lingicola에 의해 발생하 는 미이라병은 새금콩에서 가장 높게 나타났다. 자주무늬병과 미이라병은 종자의 외관에 병반을 나타내어 상품 가치를 없게 할 뿐 아니라 감염종자를 이듬해 파종시 재발병의 위험이 있 다(Oh & Kim, 2001). 종피의 균열은 대부분 16 ~ 25개로 나 타났다. 미성숙립은 우람콩이 96개로 가장 많았는데 이는 종 자가 대립이어서 성숙이 지연된데 기인한 것으로 보인다. 자 주무늬병, 점무늬병, 미이라병들은 2015년에 발생이 많았는데, 2015년도 수확기에 비가 자주 내리면서 다습한 환경조건들이 만들어져 발병률이 높았을 것으로 생각되며, 이는 Schuh (1992)가 자주무늬병은 일조시간이 짧을수록, 잎의 습도가 높 을수록 잠복감염의 가능성이 높다라는 보고와도 일치하였다.

    콩 품종별 탈립률

    농가에서는 대부분 단일 작물보다 여러 작물을 동시간에 같 이 재배할 때 농작업 일정에 따라, 수확시기에 비가 내려 수 확이 어려울 때 수확이 연기가 될 수 있다. Lee et al. (2010) 은 콩의 콤바인 수확을 위해서 꼬투리와 종자가 완전히 건조 되어야 종자의 품질을 높일 수 있다고 보고된 바와 같이 수 확이 늦어질 때까지 콩 꼬투리가 탈립에 안전해야 하는데 Fig. 3에서 포장에서의 콩 탈립률을 살펴보면 새금콩이 0.2% 로 가장 안전하게 나타났고, 선풍콩 0.6%, 우람콩 1.2%로 대원콩 보다 0.3% 포인트 높게 탈립이 발생하였고, 태선콩은 11.2%로 탈립에 가장 위험한 것으로 나타났다. 농가포장보다 비닐하우스는 온도가 높아 협의 수분이 빨리 건조되기 때문에 탈립률 평가가 용이한데 Fig. 4에서 수확 후 비닐하우스 내에 서 5일 동안(120h) 품종별 탈립률을 살펴보면 포장에서의 결 과와 같이 새금콩이 낮았고, 태선콩은 가장 높았으며, 모든 품 종이 시간이 경과 함에 따라 탈립이 증가하는 경향을 보였다. 위의 결과를 종합적으로 살펴볼 때 수량성을 고려하여 품종 을 선택할 때는 우람콩과 선풍콩을, 탈립에 안전한 품종을 선 택할 때는 새금콩과 선풍콩을 고려해 볼 수 있다. (Table 7).

    콩 품종별 isoflavone 함량

    콩 종자에서 isoflavone의 총함량은 건조량의 0.05%에서 0.50%의 범위에 있고 이 범위내의 각각의 isoflavone 함량의 분포 또한 상당히 다양하게 존재한다. Lee et al. (2004)은 daidzein과 genistein은 콩 종자에서 거의 동일한 함량으로 존 재한다고 하였고 반면에 glycitein은 그보다는 적은 양으로 존 재한다고 보고하였지만 콩 종자의 isoflavine 함량의 조성과 양 의 변화는 많은 요인의 결과로서 발생할 것이다.

    본 연구에서 분석한 콩 종자에서 12가지 isoflavone 총함량 은 새금콩이 1,222.2 μg/g, 우람콩 1,111.9 μg/g, 대원콩 885.8 μg/g, 태선콩 829.5 μg/g 순이었지만 통계적으로 유의성 은 보이지 않았다. 항암효과가 보고된 daidzein과 genistein함 량은 새금콩 7.8 μg/g, 우람콩 7.0 μg/g으로 다른 콩에 비하여 높게 나타났다. (Table 8).

    무피복 대비 비닐멀칭시에 isoflavone의 함량 변화를 알아보 기 위하여 대원콩과 우람콩을 대상으로 isoflavone의 총함량을 비교한 결과 isoflavone의 총함량은 무피복 대비 비닐멀칭시에 대원콩은 206.6 μg/g, 우람콩은 460.8 μg/g이 각각 증가 하였 다. 항암효과가 보고된 daidzein과 genistein 함량 또한 무피복 대비 비닐멀칭시에 대원콩이 3.7 μg/g, 우람콩이 3.8 μg/g이 각 각 증가하였다. 이는 Kim et al. (1997)이 isoflavone의 80 ~ 90%가 종실에 존재한다고 보고하였는데 비닐멀칭으로 지온이 상승하여 콩 생육이 촉진되면서 종실의 백립중이 상대적으로 증가되고 이에 따라 isoflavone 함량도 증가된 것으로 판단된 다. 또한, Shin et al. (2012)이 파종기에 따른 재배양식 간 isoflavone의 함량을 비교했을 때 비닐피복재배에서 isoflavone 함량이 높았다는 결과 와도 일치하였다.

    적 요

    본 연구는 중부내륙권 지역에서 기존의 대원콩을 대체할 수 있는 새로운 우수한 품종을 선발하여 재배기술과 결합한 콩 다수확 선도단지를 조성하고자 콩 주요 품종별 생육특성과 수량성을 농가 현장에서 실증하고 콩의 기능성물질인 아이소 플라본의 함량을 조사하였다.

    1. 콩 품종별 성숙기는 태선콩 10월15일, 대원콩 10월21일 순이었고, 새금콩은 10월29일로 가장 늦었다.

    2. 기계수확을 위한 착협고는 대원콩 9.2 cm에 비하여 우람 콩 16.8 cm, 태선콩 14.6 cm로 높아 기계수확에 유리한 품종 으로 나타났다.

    3. 콩 품종별 수량은 대원콩에 비해 우람콩, 선풍콩, 태선콩 이 각각 20%, 9%, 5% 증수 되었다.

    4. 콩 종자에 피해를 주는 병원균의 피해 정도는 자주무늬 병은 우람콩, 미이라병은 새금콩에서 높게 나타났다.

    5. 콩 품종별 포장에서의 탈립률은 선풍콩, 새금콩이 0.6%, 0.2%로 대원콩에 비해 탈립에 안전하였고, 태선콩은 11.2%로 탈립이 높게 나타났으며, 우람콩은 대립이어서 미숙립율이 높 았다.

    6. 콩 종자에서 12가지 isoflavone의 총함량은 새금콩 1,222.2 μg/g, 우람콩 1,111.9 μg/g으로 대원콩보다 높았고, 비 닐멀칭시 isoflavone 총함량은 무피복 대비 대원콩은 206.6 μg/ g, 우람콩은 460.8 μg/g이 증가하였다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호 : PJ0101950 22016)의 지원에 의해 수행되었습니다.

    Figure

    KSIA-28-4-496_F1.gif

    HPLC chromatogram pattern (UV 254 nm) of soybean isoflavones. Peak: 1, daidzein; 2, glycitin; 3, genistin; 4, malonyldaidzin; 5, malonylglycitin; 6, acetyldaidzin; 7, acetylglycitin; 8, malonylgenistin; 9, daidzein; 10, glycitein; 11, acetylgenistin; 12, genistein.

    KSIA-28-4-496_F2.gif

    Weather information during the soybean cultivation period in Goesan during 2014 and 2015.

    KSIA-28-4-496_F3.gif

    Pod shattering rate according to the varieties of soybean after harvest in the in field.

    KSIA-28-4-496_F4.gif

    Pod shattering rate of soybean in greenhouse test by the time in change.

    Table

    Analysis conditions for isoflavones.

    Calibration curves of the 12 individual isoflavones standards.

    Flowering date and maturity date of five soybean varieties in Goesan.

    Growth and characteristics of five soybean varieties in Goesan.

    yLodging degree : 1 : below 5%, 3 : 6 ~ 10%, 5 : 11 ~ 50%, 7 : 51 ~ 75%, 9 : above 76%
    zMeans followed by the same letter in each column are not significantly by Duncan’s multiple range test at 5% level.

    Yield and yield components of five soybean varieties in Goesan.

    zMeans followed by the same letter in each column are not significantly by Duncan’s multiple range test at 5% level.

    Apparent seed quality of five soybean varieties in Geosan.

    z1500 seeds was randomized counting after soybean harvest

    Comparison of isoflavones contents of seeds from five soybean varieties (Unit : µg/g)

    zMeans followed by the same letter are not significantly different by Duncan’s multiple range testat 5% level.

    Comparison of isoflavones contents by vinyl mulching (Unit : µg/g)

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