서 언
키위(kiwifruit)는 중국 양쯔강을 중심으로 북위 23~35°에 자생하는 다년생 식물로 전세계적으로 76종이 분포하고 있다 (Huang & Ferguson, 2007). 1920년 이후에 뉴질랜드에서 과 육색이 녹색인 ‘Hayward’라는 품종이 선발, 보급되면서 상업적 으로 재배되기 시작했다(Cui et al., 2002; Ferguson, 1999). 우리나라의 키위 품종 구성은 ‘Hayward’가 총 재배면적의 85%를 차지하여 가장 많고(Park et al., 2009), 그 외에 과육 색이 노란 골드키위와 빨간 홍 키위 등이 재배되고 있다(Moon et al., 2012). 또한 농촌진흥청에서 ‘Golden Yellow’에 ‘Songongu’ 을 교배하여 육성한 노란 과육색의 조생종 골드키위 ‘Jecy Gold’가 농가에 보급되어 재배되고 있다(Kim et al., 2007a). ‘Jecy Gold’ 품종은 신초에 털이 없고 결과모지와 결과지 표면 이 매끄러우며, 과실의 산 함량이 낮고, 발아와 개화가 ‘Hayward’ 보다 빠르다. 그리고 수세는 ‘Hayward’와 비슷하나 발아가 잘되고, 과실 당도는 높으며, 과피 털이 적은 특징을 갖 고 있다(Kim et al., 2007a, 2007b, 2009, 2012). 과실 생육기 중 특성 변화 관련 연구는 주로 ‘Hayward’를 대상으로 하였으 나(Salinero et al., 2009) 최근에는 과육색이 노란 ‘Hort16A’에 서 생물계절양상(biologische bundesantalt, bundessortenamt, chemische industrie, BBCH)를 이용하여 과실 특성 변화가 체 계적으로 조사된 바 있다(Minchin et al., 2003). 이러한 연구 는 개화기(BBCH 61)부터 수확기(BBCH 89)까지 과실 특성 변화를 명확히 제시하기 때문에 정확한 수확시기를 제시할 수 있다(Richardson et al., 2011). 하지만 ‘Jecy Gold’는 과실 특성 변화 연구가 이루어지지 않아 정확한 수확 시기를 제시 하지 못하고 있다. 또한 키위는 전형적인 후숙형 과일로 후숙 후의 당도를 예측하기 위한 많은 연구가 이루어진 바 있다 (Asami et al., 1988; Beever & Hopkirk, 1990). 과실 특성 요인 중 건물중은 주로 전분이 차지하고 있으며 후숙 과정에 서 전분은 대부분 가용성 고형물로 변환된다(Beever & Hopkirk, 1990; Richardson et al., 1997). 그런 이유에서 수 확 시의 건물률을 이용하여 후숙 후의 당도를 예측하고 있는 데, 실제로 호주(Scott et al., 1986)와 미국(Mitchell et al., 1990; Crisosto 1992)에서는 상업적으로 이용하고 있다. 하지 만 ‘Jecy Gold’의 후숙 후 당도를 예측 할 수 있는 연구는 아직 이루어진 바 없다.
따라서 본 연구는 ‘Jecy Gold’의 과실 발육 과정을 체계적 으로 조사함으로써 정확한 수확시기를 결정하고, 수확 시의 과 실 건물률을 이용하여 후숙 후 당도를 예측할 수 있는 방법을 개발하고자 수행되었다.
재료 및 방법
식물 재료
본 시험은 2011년부터 2013년까지 농촌진흥청 온난화대응 농업연구소 시험포장(북위, 33° 28’ 30’ ’ ; 동경, 126° 31’ 89’ ’)의 무가온 하우스에서 수행하였으며, 4년생 ‘Jecy Gold(Actinidia chinensis Planch.)’ 총 20주를 시험재료로 이 용하였다. 무가온 비닐하우스(높이 5 m, 폭 5.5 m)는 철재 골 조식 4연동으로 지붕의 양 가장자리와 사방의 측면은 개폐가 가능하고 개폐부분은 그물망(2 mm×3 mm)을 씌었다. 재식거리 는 5.5 m×6 m였고, 수형은 일자형이었으며 시비, 관수, 병해충 방제 등은 농촌진흥청의 골드키위 재배력을 따랐다.
과실 생육 및 특성 조사
과실 생육 조사는 생육이 균일한 5나무를 선정하여 3년간 만개일부터 수확일까지 1주 간격으로 조사하였고 과실은 비슷 한 굵기의 결과모지 중간에 위치한 결과지에서 5개(나무 당 총 30과)를 채취하여 조사하였으며 3년간 수집한 총 데이터는 백분율로 환산하여 나타냈다. 만개 후 일수(day after anthesis, DAA)는 0일부터 210일까지 조사하였으며 BBCH scale은 전 생육단계 중 과실 생육과정을 나타내는 7~9단계를 이용하여 각 단계별로 코드에 맞추어 조사하였다. 당도와 산 함량은 과 실 1개당 각각 과육부위를 거즈로 싼 다음 압착기로 압착하여 과즙을 추출한 후 당산분석기(NH-200, Horiba, Japan)로 측정 하였다. 과실 경도는 과실 중앙 부위의 과피를 1 mm 두께로 벗겨낸 후 직경 3 mm 평면 probe(RHEO TEX SD-700, Japan)를 사용하여 조사하였다. 과육 색도는 과실 중앙 부위를 절단한 후 색차계(CR-200 chroma meter, Minolta, Japan)를 이용하여 Hunter 값으로 나타내었다. 과실 건물률(dry matter, DM)은 건물 중을 생체 중으로 나눈 값을 백분율로 나타냈으 며 생체 중은 과실 중앙 부위를 5 mm 두께로 잘라 무게를 측정하고 건물 중은 70°C의 건조기에서 5일간 건조한 후 무 게를 측정했다. 후숙 후 과실 특성 조사는 상온(20~25°C)에서 20일간 후숙 시킨 후 후숙 전 과실특성 조사와 같은 방법으로 조사하였다.
후숙 후 당도 예측 조사
일반적으로 키위 과실은 만개 후 150~170일에 수확 가능하 며, 과실 특성은 성숙기에서 완숙기 사이에 급격히 변한다 (Kim et al., 2012). 따라서 과실 성숙기(DAA 130)에서 완숙 기(DAA 190)까지 20일 간격으로 나무 당 60개 과실을 무작 위로 채취한 다음 30개는 수확 직후에 30개는 후숙 후에 과 실 특성을 조사하였다. 후숙 전 과실 특성 요인과 후숙 후 당 도와의 상관분석과 후숙 전 건물률과 후숙 후 당도와의 상관 관계는 R 프로그램(R 2. 13. 0)을 이용하였으며 최종적으로 가장 적합한 1차 회귀식을 구하였다. 부분 최소 제곱 회귀 (partial least square regression, PLSR)분석은 R 프로그램(R 2. 15. 0)을 이용하였으며 예측 모델의 정확도를 향상시키기 위하여 1개의 X 변수에 대해 2개의 Y 변수를 각각 교차검정 하였다. 또한 후숙 후 과실 당도 예측의 정확도를 검증하기 위하여 후숙 후 과실 당도의 실측치와 예측치의 선형회귀분석 으로 상관계수를 조사하였다.
결과 및 고찰
과실 생육 및 특성 변화
‘Jecy Gold’의 과실 생육 및 특성 변화는 만개 후 일수 (DAA)를 이용하여 만개기(DAA 0)부터 후숙기(DAA 210)까 지 수행하였고 BBCH scale을 이용하여 개화 단계(stage 65), 착과 단계(stage 70), 성숙 단계(stage 80), 과육연화 단계 (stage 87), 후숙 단계(stage 90)로 표시하였다(Fig. 1). BBCH scale에서 BBCH 70~80는 과실 비대 정도를 나타내는데 BBCH 75는 과실비대가 50%로 DAA 50일정도이며 과실비대 가 80%인 BBCH 78는 DDA 110일이었다. BBCH 78 (DDA 110)에서는 과실이 서서히 비대하며 종자 색깔은 검은 색으로 변화하였다. ‘Hort16A’의 경우는 BBCH 78에서부터 종자 색깔이 하얀색에서 갈색으로 변하고, BBCH 80에서 검 은색으로 변한다고 하였다(Richardson et al., 2011). 과실 비 대가 완성되는 BBCH 80은 DAA 140일이며 이후에는 과실 성숙이 시작된다는 것을 알 수 있었다. 과실 경도는 DAA 120일부터 조사하였는데 조사 일부터 서서히 감소하다가 DAA 190일 (BBCH 87)부터는 급격하게 감소하는 것을 알 수 있었 다. ‘Hayward’의 경우, DAA 225일 (BBCH 88)에서 급격하 게 감소하다가 DAA 270~285일 (BBCH 90)에 에틸렌과 향 이 발생하면서 노화된다고 보고되었다(Schroder & Atkinson, 2006). 건물률의 경우, BBCH 83 (DAA 160)까지 점차 증가 하였으며 BBCH 87 이후에는 변화가 거의 없었다. 과실 비대 는 BBCH 80 (DAA 140)에서 멈추었지만 당도와 관련된 건 물률은 BBCH 83 (DAA 160)까지 계속 증가하였다. 당도는 BBCH 80 (DAA 140)까지 변화가 거의 없다가 BBCH 83 (DAA 160) 이후부터 DAA 200일까지 급격하게 증가했다 (Fig. 1). 과육의 착색 정도를 측정한 결과, 명도를 나타내는 L값의 경우 BBCH 80 (DAA 140)까지 서서히 증가하다가 이후부터 감소하는 경향을 보였으며 노란색을 나타내는 b값의 경우 BBCH 85 (DAA 145)까지 계속 증가하다가 이후에는 더 이상 변화가 없었으며 빨간색을 나타내는 a값의 경우도 b 값과 같은 경향을 보였다(Fig. 2). 과실 생육기중 주요 단계를 BBCH와 DAA로 나타내면, 개화 후 착과 시기인 BBCH 70 은 DAA 10일, 과실이 80% 비대하고 종자가 검은색으로 변 하는 BBCH 78은 DAA 110일, 과실 비대가 끝나고 성숙단 계로 바뀌는 BBCH 80은 DAA 140일, 과육색의 변화가 끝 나는 BBCH 85는 DAA 145일, 과육이 부드러워지는 BBCH 87은 DAA 190일이며 과실이 노화되는 BBCH 90은 DAA 210일 이상으로 조사되었다(Table 1). 따라서 ‘Jecy Gold’는 과실 당도가 급격히 증가하는 BBCH 83 (DAA 160)에서 수 확하는 것이 가장 바람직하다고 판단된다.
후숙 후 당도 예측
후숙 후 당도를 예측하기 전에 과실의 성숙 단계별 후숙 전 과 후숙 후의 특성 변화를 알아보기 위해 조사한 결과를 만개 후 130일부터 190일까지 20일 간격으로 나타냈다(Table 2). 성숙 진행에 따라 후숙 전 당도는 4.3Brix (만개 후 130일)에 서 12.5Brix (만개 후 190일)로 급격히 증가하였으며 후숙 전 건물률은 12.5% (만개 후 130일)에서 13.5% (만개 후 190일) 로 서서히 증가하였다. 후숙 후의 경우, 당도는 11.4Brix (만 개 후 130일)에서 13.9Brix (만개 후 170일)로 증가하다가 13.5Brix (만개 후 190일)로 감소하는 경향을 보였으며 건물률 은 11.6% (만개후 130일)에서 14.6% (만개 후 170일)로 증 가하다가 이후에는 변화가 없었다. ‘Hayward’ 품종은 과실의 밀도와 건물률이 높을수록 당도가 높고 건물률은 14~19.5%를 보이는데 이러한 건물률은 후숙 후 당도를 예측할 수 있는 지 표로 이용된다고 보고했다(Asami et al., 1988; Beever & Hopkirk, 1990; Paterson et al., 1991). 후숙 전 과실특성 요 인과 후숙 후 당도와의 상관 분석을 실시한 결과(Table 3), 후 숙 전 당도, 착색 L값, 착색 a값 그리고 건물률이 후숙 후 당 도와 정의 상관관계를 보였다. 특히 후숙 전 건물률과 후숙 후 당도와의 상관계수가 0.927로 가장 높은 상관관계를 나타 냈다. ‘Hayward’의 경우, 수확 시기의 건물률은 후숙 후 당도 를 예측하는 가장 중요한 지표로 알려져 있으며(Asami et al., 1988; Richardson et al., 1997), Crisoto (1992)은 수확기 이 후에도 건물률을 이용하여 후숙 후 당도 및 과실 품질을 예측 할 수 있다고 보고한바 있다. ‘Jecy Gold’ 또한 후숙 전 건물 률과 후숙 후 당도가 높은 상관관계를 나타내어 후숙 전 건물 률이 후숙 후 당도를 예측할 수 있는 유용한 지표인 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 바탕으로 후숙 전 건물률을 이용 하여 후숙 후 당도를 예측하기 위한 회귀분석을 수행한 결과 (Fig. 3), 건물률과 당도가 정의 선형 관계로 비례적으로 증가 하였으며 그 회귀식은 후숙 후 당도(y)=1.1841ⅹ건물율(x)- 3.5244(r2=0.9338)였다. 최근에는 근적외분광분석법(Near Infrared Spectroscopy, NIR)을 이용하여 키위의 비파괴 품질 선과가 상용화되고 있는데 이는 건물률과 당도와의 상관관계 를 이용한 결과라 볼 수 있다(McGlone et al., 2002). 수확 시기의 건물률을 이용하여 후숙 후 당도 예측 값과 실측 값과 의 PLS 모델링을 계산 하였으며 당도의 실측 값과 예측 값을 이용하여 회귀분석을 수행한 결과, 상관계수가 R2 = 0.86으로 높게 나타났다(Fig. 4). 앞으로 근적외분광분석법을 이용한 비 파괴 품질 선별의 연구가 필요하다고 판단되며 이러한 후숙 후 당도 예측 모델을 이용한다면 효과적이고 정확한 예측이 가능 할 것으로 판단된다. 또한 재배 농가는 수확시기를 정확히 판 단할 수 있고 과실 품질의 등급화가 가능하며 소비자들은 보 다 맛있는 키위를 제공할 수 있을 것이다. 하지만 건물률을 측 정하기 위해서는 과실을 건조시켜야 하는데 건조에 오래 시간 이 걸리므로 현장에서 건물률을 신속하게 측정하기 위해서는 빠른 시간에 건조 할 수 있는 방법이 고안되어야 할 것이다.
적 요
본 연구는 과육색이 노란 국내 육성 키위 ‘Jecy Gold’ 품 종의 수확 적기 판정과 후숙 후 당도 예측 방법을 개발하고자 수행하였다. 과실 생육 단계 중 과실 비대기는 BBCH 70~78(DAA 10~110), 과실 성숙 단계는 BBCH 80(DDA 140), 당도가 급격히 증가하는 시기는 BBCH 83(DDA 160), 과육이 부드러워지는 시기는 BBCH 87(DAA 190), 과실이 노화되는 시기는 BBCH 90(DDA 210)이었다. 이러한 결과를 토대로 BBCH 83(DAA 160일)에서 수확하는 것이 가장 바람 직할 것으로 판단되었다. 후숙 전 과실 건물률과 후숙 후 당 도가 정의 상관관계를 보였다. 후숙 전 건물률을 이용하여 후 숙 후 당도를 예측하기 위하여 회귀분석을 수행한 결과, 후숙 후 당도(y)=1.1841ⅹ건물율(x)-3.5244(r2=0.9338)으로 나타났으 며, 실측 값과 예측 값을 이용하여 회귀분석을 수행한 결과, 상관계수 R2 값이 0.86으로 높게 나타났다. 따라서 수확 시기 의 건물률을 이용하면 후숙 후 당도를 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
