콩(Glycine max (L.) Merr.)은 쌀, 보리, 밀과 같은 화곡 류를 주식으로 하는 아시아인에게 단백질을 공급받을 수 있 는 중요한 식량작물로서 존재해왔다. 아시아 지역에서는 최 근 건강식품으로 각광받고 있는 렌틸콩, 병아리콩, 비둘기콩 외에도 20여종 이상의 콩과작물이 재배되고 있는데(이, 2015), 그 가운데에서도 콩의 단백질함량은 39~48%로서 높 은 편이어서 동물성단백질의 공급이 충분하지 않았던 지역 에서는 가치가 더욱 컸다.

우리나라에서 콩은 식생활 문화의 변화로 소비량이 줄어들 어 2015년 1인당 소비량은 8.2 kg수준이고(2016 농림축산식품 주요통계), 재배면적도 2012년 80,842 ha에서 2015년에는 56,666 ha로 3년 사이에 29.9% 감소하였다(통계청 국가통계포 털. 농업면적조사> 노지 식량작물 재배면적). 한편, 가격경쟁력 을 앞세워 매년 많은 양의 외국산 콩이 수입되고 있지만, 우리 의 전통적인 식량작물을 지나치게 수입에 의존하는 것은 식량 안보측면에서도 바람직하지 않으며, 콩의 자급률을 높이기 위 한 다각적인 노력이 필요한 때이다.

최근 지구온난화의 영향으로 한반도에서도 잦은 기상이변이 발생되고 있으며 이는 안정적인 콩 농사에 큰 장해요인이 되 고 있는데, 급변하는 환경조건에서도 연차별 생산량의 증감정 도가 적은 안정성이 높은 품종 개발의 중요성이 높아졌다.

콩의 생육특성들은 다양한 환경조건하에서 크고 작은 변이 를 보이게 되는데, 일장조건, 광 조사(照射) 시기에 따라서 생 육 형질의 변이 정도와 수량 증가에 영향을 끼치는 형질이 다 르며(최 등, 1980b; Mathew et al., 2000), 파종기에 따라서 도 영향을 받는 형질의 종류와 변이 정도가 다르다(최 등 1980a; Kang et al., 1998; 박 등, 2004). 개체당 협수, 개체 당 립수, 유효 분지수, 100립중은 수량 증가에 기여하지만, 높 은 착협고, 주경절수, 긴 생육기간은 수량 감소에 기여하는 형 질임이 보고된 바 있으며(Qin et al., 2015), 종실착립기간동안 에 무한형 콩에서 개체당 립수(seed number per plant; SNP) 와 식물생장률(plant growth rate; PGR)의 관계를 조사하여 개체의 생장정도를 평가한 결과, SNP와 PGR이 선형의 관계 로 나타나 생식생장의 탄력성이 있음을 밝힌 연구결과도 있다 (Claudia et al., 2001).

본 연구는 동일 지역에서 2년 동안 콩 품종의 생육특성을 조사하고 환경에 따른 변이 정도를 분석하여 수량과 연차별 안정성이 높은 품종 육성을 위한 참고자료로 활용하고자 수행 하였다.

재료 및 방법

시험 재료

시험에 사용된 재료는 국립식량과학원에서 보유하고 있는 재래종 2품종(오리알태, 서리태)과 육성품종 28품종(장류 및 두부용 19품종, 나물용 콩 7품종 및 밥밑용 콩 2품종)을 이용 하였다. 장류 및 두부용 품종은 순계분리 품종인 장단백목 (1913년 육성)과 우리나라 최초의 교잡육종법에 의해 개발된 광교(1969년 육성), 육성 품종 중 단백질 함량이 최고 수준으 로 약 48%인(김 등, 2014) 새단백콩(2010년 육성)과 2012년 에 육성된 진풍을 포함하였고, 나물용 품종은 1986년에 육성 된 은하콩을 포함하여 2012년에 육성된 해품까지 7품종을 선 택하였다. 밥밑용 콩 품종으로는 녹색 자엽의 특성을 보유한 청자콩과 청자3호를 포함하였다(Table 1).

재배 방법

본 시험은 수원(위도: 37°15′N) 탑동에 위치한 국립식량과학 원 밭작물시험포장에서 2014년부터 2015년까지 2년간 실시하 였다. 중부지방의 추천 콩 파종기는 6월 상중순으로 2년 모두 6월 2일에 파종하였고, 재식밀도는 휴간 70 cm, 주간 15 cm에 1주 3립씩 파종하고 출현 후 초기 생육단계에서 1주 2개체씩만 남겨 양성하였으며, 시비량은 N-P₂O₅-K₂O 〓 3-3-3.4 (kg/10a) 의 수준으로 전량 기비로 시용하였다. 파종 후 발아가 불량한 시험구에는 유묘를 양성하여 6월 하순에 1회 보식하였고, 콩 의 생육단계가 제3본엽기~제5본엽기 정도가 되었을 때 중경 배토를 1회 실시하였다. 시험구는 난괴법 3반복으로 배치하였 고 기타 재배관리는 농촌진흥청 콩 표준재배법에 따랐다.

생육특성 조사

품종별 특성을 파악하기 위해 포장에서 생육 중인 상태에서 는 개화기, 성숙기, 경장, 개체당 마디수, 개체당 분지수, 개체 당 협수, 협당 립수를 조사하였고, 수확 후에 100립의 무게를 측정하였다. 개화일수(파종 당일부터 개화기까지의 일수), 성숙 일수(개화기부터 성숙기까지의 일수) 및 생육일수(파종 당일부 터 성숙기까지의 일수)는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사분 석기준(2012)에 따라 계산하여 활용하였다. 보식 등으로 시험 구 전 개체의 생육에 균일성이 낮을 경우, 경장, 개체당 마디 수, 개체당 분지수, 개체당 협수, 협당 립수는 발육상태가 심하 게 저조하거나 과한 개체는 제외하고 중간정도의 생육량을 나 타낸 개체를 대상으로 조사하였다. 고사(枯死) 등으로 시험구별 개체수의 편차가 심하여 수량에 대한 변이분석은 제외하였다.

통계분석

SAS (Statistical Analysis System Enterprise Guide 4.3)를 이용하여 콩 품종 전체 혹은 용도별 (장류 및 두부용, 나물용, 밥밑용)로 나누어 형질별 특성치의 기본 적인 분포 상태를 파 악하였고 용도별로 그룹화한 후 그룹 내 형질간의 상관분석 및 그룹 간 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 실시 하였다.

결과 및 고찰

기상환경

2년의 시험수행기간 동안 동일한 지리적 위치에서 같은 날 짜에 파종하고 시험재료를 양성하였으나 2014년과 2015년의 기상조건은 차이가 있었다. 콩의 발아와 생육에 큰 영향을 끼 치는 5월 하순에서 9월 하순까지의 강수량은 2014년이 729 mm, 2015년은 335 mm로 평년 (기상청 기후 자료, 1981 ~2010년) 강수량 962 mm에 비해 2년 모두 낮았는데, 2015 년이 특히 낮았다(Fig. 1A). 파종기 전후인 5월 하순~6월 상 순까지 2014년에는 61 mm의 강수량을 보인 반면, 2015년은 1.4 mm에 불과하여 입모확보를 위해 2015년에는 파종 후 인 공관수를 실시하였다. 개화기 전후인 7월 중순~8월 상순에도 2014년은 348 mm, 2015년은 246 mm로 2015년은 평년(368 mm)에 비해 강수량이 적었으나 개화기 이후인 8월 중순~9월 하순까지는 2014년이 274 mm이었고 2015년은 57 mm로 강 수량의 차이가 더 컸다. 기온의 경우 6월~9월의 평년 기온이 23.2°C이었는데 2014년의 같은 기간 평균 기온은 23.7°C, 2015년은 24.2°C로 평년 기온에 비해 각각 0.5°C, 1°C가 높 았다(Fig. 1B). 주요 생육기간인 6~9월의 일조시간은 평년의 경우 673 시간이었는데, 2014년에 709 시간이었으며 2015년 에는 858 시간으로 평년에 비해 두 해 모두 일조시간은 길었 는데, 2014년에 비해서 2015년에 약 150 시간이 더 길었다 (Fig. 1C). 같은 기간 동안 일사량은 2014년에 1576 MJ m^-2 이였고, 2015년에는 1791 MJ m^-2 으로 2015년에 215 MJ m^-2 이 더 많은 일사량을 나타내었다(Fig. 1D). 시험기간 동안 강 수량, 평균 온도, 일조시간은 평년의 기상과 큰 차이를 나타내 었는데, 이들은 작물의 지상부 생육에 큰 영향을 미치는 요소 들이며, 식량생산의 불안정성이 높아지고 있음을 나타내는 것 이라고 할 수 있다.

품종별 주요 생육 특성 변이 분포

2014년~2015년도 콩 품종들의 경장은 평균 66 cm로 2014 년도에는 53~99 cm, 2015년도에는 42~81 cm의 분포를 보였 는데, 해품은 연차간 경장 차이가 0.4 cm로 가장 적었고, 장엽 콩은 31 cm로 차이가 가장 컸다. 평균 경장이 가장 긴 품종은 서리태였는데, 개화기와 성숙기도 시험 품종 가운데 가장 늦 었다(Table 2). 경장의 증가가 둔화되는 개화기를 살펴보면 모 든 시험 품종의 개화기가 2015년에 더 늦어, 파종~개화기까지 의 일수인 개화일수가 길어졌음에도 경장은 2014년이 더 길 었다. 개체당 마디수도 경장과 비슷한 경향으로 모든 품종의 마디수는 2015년 보다 2014년이 더 많았는데 2014년에는 15~19개, 2015년에는 12~17개로 나타났다(Table 2). 경장과 개체당 마디수에 있어서 2014년과 2015년의 차이는 이들 형 질의 발육이 왕성하게 진행되는 6월 중순~8월 중순의 강수량 이 2014년에 418 mm에 비해 2015년도에는 309 mm로 차이 가 컸으며 수분 부족의 영향이 큰 것으로 보인다(Fig. 1A).

수량구성요소 중 하나인 개체당 협수의 경우는 2014년에 36~158개, 2015년은 43~149개로 2년간 평균 협수는 66개로 나타났는데, 가장 많은 협수를 가진 품종은 오리알태로 재래 종 나물용 콩 품종이었고, 가장 적은 협수를 가진 품종은 밥 밑용 품종인 청자3호로 나타났다(Table 2). 협수와 100립중은 윤과 주(2003)의 보고와 같이 부의 상관관계가 있을 것으로 예상하였으나 본 시험에 사용된 중대립 종인 장류용 품종에서 는 Jadeja et al.(2016)의 결과와 같이 유의적인 관계가 없었 으며(Table 3), 나물용 콩과 밥밑콩에서는 부의 상관관계가 있 었다(Table 4, Table 5).

협당 립수는 평균 2.1개로 2014년에 2.0~2.6개, 2015년도에 1.6~2.5개로 나타났는데 평균 협당 립수가 가장 적은 품종은 1.8개로 대립종인 청자콩과 청자3호였다. 협당 립수가 가장 많 은 품종은 신화, 신강으로 2.6개였으며 각각 극소립과 소립종 에 해당되었다(농촌진흥청, 2012). 100립중과 협당 립수는 부 의 관계가 있을 것으로 예상하였지만(윤과 주, 2003), 본 시험 에서는 장류용, 나물용 및 밥밑용 품종 모두에서 유의적인 관 계가 나타나지 않았다(Table 3, Table 4, Table 5).

종자무게는 100립의 무게를 측정하였는데 평균 19.0 g으로 시험품종이 소립종에서 대립종까지 다양하게 포함되어 있어 2014년에는 8.3~34.7 g, 2015년에는 9.6~31.5 g의 분포를 나 타내었다. 최저 100립중과 최고 100립중을 보인 품종은 2년 모두 동일하여 각각 오리알태와 청자3호로 나타났으며, 소원 콩, 신강, 청자콩은 연차간 100립중의 차이를 보이지 않았다 (Table 2).

콩은 대표적인 단일성 식물로서 콩잎이 발달하면서 일장에 반응한다(Brest et al., 1971). 따라서 6월 중순~8월 상순까지 의 일조시간은 대부분의 콩의 개화기에 영향을 미쳤을 것으로 보인다. 이 기간의 일조시간은 2014년에는 348.7 시간이었고 2015년에는 387.2 시간으로 2015년에 39 시간가량 더 길었는 데(Fig. 1D), 모든 시험 품종들의 개화기가 2015년에 더 늦었 다. 대상 품종들의 개화기는 평균 7월 19일~8월 6일로 나타났 는데, 신팔달콩2호는 2014년에 7월 15일, 2015년에 7월 23일 에 개화기에 도달하여 2년 연속 가장 빠른 개화기를 보였으며, 서리태는 2014년과 2015년에 각각 8월 1일과 8월 11일 무렵 에 개화기에 도달하여 가장 늦은 개화기를 보였다(Table 2). 연차별 개화기 차이가 가장 적은 품종은 우람과 오리알태로 6 일 차이가 났고, 가장 큰 차이가 나는 품종은 장엽콩, 황금콩, 태광콩, 신강으로 11일의 차이를 보였다.

2014~2015년의 평균 성숙기는 9월 19일~10월 16일로 나타 났는데 성숙기가 가장 빠른 품종은 팔달콩으로 2년 모두 9월 19일에 성숙기에 도달하였고, 가장 늦은 품종은 서리태로서 2014년과 2015년에 각각 10월 15일과 10월 18일에 성숙하였 다(Table 2). 광교, 태광콩, 팔달콩, 대풍, 신기, 우람, 6품종은 연차간 개화기는 6~11일 차이가 있었으나, 성숙기는 동일하였 다. 성숙기는 개화기에 비해 품종별 연차간 차이가 적었는데 가장 큰 차이가 6일이었으며, 장엽콩은 2014년도에(10월 2일), 풍산나물콩은 2015년도에(10월 6일) 더 늦게 성숙하였다.

개화일수, 성숙일수 및 생육일수의 변이

본 시험은 수행기간 동안 동일한 지리적 위치에서 같은 날 짜에 파종하고 동일한 재료를 양성하였음에도 콩의 개화일수, 성숙일수 및 생육일수에 대한 변이를 확인할 수 있었다(Table 6). 전체 시험 품종의 평균 개화일수는 55일이었으며, 연차간 표준편차의 평균은 4.6, 평균 변이계수(Coefficient of Variation, CV)는 8.4%이었다. 품종에 따른 개화일수의 CV는 5.9~11.8% 의 분포를 나타내었는데, 소원콩의 CV가 가장 작았으며, 장엽 콩은 11.8%로 연차간 변이가 크게 나타났는데, 이는 윤 등 (2009)의 결과와 같았다.

시험기간 동안 대상 품종들의 성숙일수는 평균 63일로 나타 났으며, 연차간 표준편차의 평균은 4.8일, CV는 7.6%이었다. 품종에 따른 성숙일수의 CV는 2.8~14.0%의 분포를 보였는데, 풍산나물콩의 성숙일수 CV가 가장 작았으며, 장엽콩이 가장 큰 것으로 나타났다. 국내 육성 품종의 성숙일수는 파종일과 상관이 없다는 기존 보고(허, 1963: 김 등, 2010)와 달리 본 시험에서는 동일한 날짜에 파종하였는데도 품종들의 다양한 정도의 연차별 변이를 확인할 수 있었으며 이는 시험연도 간 확연한 환경적 요인 차이에 의한 것으로 생각된다.

품종들의 파종에서 성숙기까지 생육일수는 2년 평균 118일 로 나타났는데, 연차간 표준편차의 평균은 2.2일, CV는 1.9% 이었다. 품종에 따른 생육일수의 CV는 0.5~3.3%의 분포를 보 였는데, 팔달콩의 생육일수 CV가 0.5%로 가장 작았으며, 풍 산나물콩이 가장 크게 나타났다. 팔달콩은 윤 등(2009)의 결 과에서 4년간 평균 116일의 생육일수를 기록하였는데 본 시 험보다 시험기간이 길어 변이의 정도가 크게 나타났지만 4년 가운데 두 해 동안의 생육일수가 109일을 기록하여 본 시험 결과와 큰 차이를 보이지 않는 것으로 볼 수 있으며, 시험연 도의 긴 간격을 고려하였을 때 생육일수 변이가 적은 품종으 로 분류할 수 있겠다.

본 시험에 공시된 품종들의 개화일수 자체는 연차간 차이가 커 보였으나(Table 6), 다른 형질과의 비교를 위해 개화일수, 성숙일수, 생육일수의 평균 CV를 계산해보면 각각 8.4%, 7.6%, 1.9%로 Patil et al.(2011)과 장(1965)의 결과와 마찬가 지로 변이정도가 적은 편이며 이는 생육기간에 관여하는 형질 의 유전력이 높음을 보여주는 결과이다. 본 시험의 경우 한 지역에서 두 해 동안 수행하였지만 보다 세분화된 생태조건별 로 품종들의 변이를 확인할 필요성이 있으며 연차간 변이가 적은 품종에 관한 정보는 다양한 작부체계 형태에 안정적으로 이용 가능한 품종들을 구체적으로 제시하는데 활용될 수 있을 것이다. 또한 생육기간에 관한 형질들은 선발의 효과를 크게 기대할 수 있으므로 기후변화에 대응하여 연차별 등숙기 안정 성이 높은 품종을 육성하는 과정에서 중요한 선발 지표로 염 두에 두는 것이 좋겠다(장, 1965; Patil et al., 2011; Jadeja et al., 2016).

용도별 콩 품종 그룹의 생육 특성 변이 비교

장류용, 나물용, 밥밑용 콩은 각각 생육, 등숙 및 종실 관련 특성에 차이가 있으므로 용도별로 구분하여 형질의 변이를 살 펴보았다(Table 7). 장류용 콩 그룹에서 주요 형질들의 평균 변이계수(CV)는 4.0~53.8%로 나타났는데, 가장 적은 변이를 보이는 형질은 생육일수로서 4.0%의 CV를 나타내었으며, 가 장 큰 변이를 보이는 형질은 개체당 분지수로 53.8%의 CV를 나타내었다. 나물용 콩 그룹에서 주요 특성들의 CV는 3.2~43.6%로 분포하였으며, 장류용 콩과 마찬가지로 생육일수 가 최소 변이를 보였으며, 최대 변이를 보이는 형질도 개체당 분지수였다. 밥밑용 콩 그룹에서 주요 특성들의 CV는 6.9~37.2%의 분포를 보였는데, 최소 변이와 최대 변이를 보이 는 형질도 장류용 및 나물용 콩과 동일하여 각각 생육일수와 개체당 분지수로 나타났다. 품종의 용도별로 구분하여 연차간 변이를 분석하였을 때 최소 변이와 최대 변이를 보이는 형질 은 모두 동일하였지만 그룹 간 변이의 정도는 차이가 있었다. 각 용도별 그룹에서 두 번째로 큰 변이를 보인 형질은 장류용, 나물용, 밥밑용 모두 개체당 협수로 나타났는데 변이의 정도 는 각각 23.5%, 40.5%, 27.5%를 나타내었고 나물용 콩에서 는 개체당 협수의 변이가 상당히 높게 나타났다. 또한 밥밑용 품종 그룹에서는 개화일수와 생육일수의 변이 정도가 다른 품 종 그룹에 비해 크게 나타났다.(Table 7).

한편 수량구성요소(박과 박, 2000) 가운데 개체당 수량에 직 접적으로 가장 큰 영향을 주는(Jadeja et al., 2016) 개체당 협수, 협당 립수, 100립중, 3가지 요소를 변이계수와 연계하여 살펴보았다. 시험에 사용된 품종들의 개체당 협수는 11.3~51.1%의 CV를 나타내었는데, 15%이하로 변이가 적은 품종은 장류용 콩 3품종(광교, 단백콩, 대원콩)과 나물용 콩 3 품종(풍원, 신강, 해품)이 있었다(Table 8). 풍원은 전체 품종 가운데에서도 가장 낮은 11.3%의 CV를 나타내었고, 그 다음 으로 장류용 콩 광교가 12.0%로 낮게 나타났다. 장류용 콩 품종의 개체당 협수 변이 범위는 12.0~33.5%였는데, 대원콩, 단백콩, 광교가 변이계수 15% 이하로 연차간 개체당 협수의 변이가 적은 것으로 나타났다. 장류용 콩 보다 평균 협수가 많은 나물용 콩의 개체당 협수 CV는 11.3~51.1%로 품종간 협수의 변이 폭이 넓게 나타났으며 본 시험에서는 10~20%에 분포하는 품종이 가장 많았는데 풍원, 해품, 신강, 소원콩, 4품 종이 해당되었다(Table 2).

협당 립수의 품종별 CV는 3.3~23.7%의 분포를 보였는데 장 류용 품종 그룹에서는 6.5~23.7%의 CV 범위를 보였고, 나물 용 품종 그룹에서는 협당 립수의 CV가 3.3~11.6%로 변이의 폭이 더 좁아 연차별 차이가 적은 형질로 나타났다(Table 9). 장류용 품종 중에서는 대원콩, 단백콩, 천상, 대풍의 협당 립수 CV가 10%이하로 나타났으며, 단백콩의 협당 립수는 평균 2.1 개, CV는 6.5%로 장류용 콩 가운데 CV가 가장 낮았으며, 대 풍은 협당 립수가 평균 2.4개로 장류용 콩 중에서는 가장 많 으면서 연차별 안정성도 높은 품종으로 나타났다. 나물용 품종 가운데 신강은 평균 협당 립수는 2.6개, CV는 6.2%로 연차별 안정성이 높은 품종으로 나타났다. 밥밑용 콩 품종 중에서는 재래종인 서리태의 협당 립수가 9.8%의 CV를 보였는데 청자 콩과 청자3호의 경우도 각각 12.3%, 12.1%로 나타나 연차별 안정성 정도에서 큰 차이를 보이지는 않았다(Table 2).

시험 품종에는 대립종과 소립종이 포함되어 있어 100립중이 8.9~33.1g로 넓은 범위를 나타내었는데, 품종들의 100립중 CV 는 2.6~11.9%로 개체당 협수와 협당 립수에 비해 변이의 폭 이 상당히 좁게 나타났다(Table 2, Table 10). 이는 시험이 수 행된 두 해 사이의 뚜렷한 기상조건 차이에도 불구하고 100 립중이 높은 유전력을 가진 형질임을 나타내는 결과이다(장, 1965; Jadeja et al,. 2016). 장류용, 나물용, 밥밑용 품종 가운 데 100립중의 변이 정도가 가장 낮은 품종은 각각 신기, 신강, 서리태로 2.6%, 3.5%, 4.4%의 CV를 보였다.

본 시험에서 살펴본 콩의 주요 형질별 연차간 변이정도는 생육일수, 100립중, 성숙일수, 개화일수, 협당립수, 마디수, 경 장, 개체당 협수, 분지수 순으로 낮게 나타났다(Table 2, Table 6). 기존 연구에서는 생육기간에 관여되는 개화일수, 결 실일수, 생육일수의 유전력이 높으며(장, 1965), 형태적 특성 에 관여되는 형질 중 경장, 100립중, 분지수, 개체당 협수의 유전력이 높다고 하였는데(장, 1965; Patil et al., 2011; Jadeja et al., 2016) 본 시험에서는 분지수를 제외하고는 기존 의 결과와 같았다(Table 2).

적 요

2014-2015년 수원에 위치한 국립식량과학원 밭작물시험포장에 서 동일한 시기에 재래종 및 육성종 콩 품종을 재배하여 연차간 주요 생육 특성의 변이 양상을 분석하고 기상 환경의 변화에 따 른 영향이 적은 형질과 안정성이 높은 품종에 대한 정보를 확보 하고자 본 시험을 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다.