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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.32 No.4 pp.403-407
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2020.32.4.403

Breeding of New Tomato Rootstock Cultivar ‘Powerguard’

Hak Soon Choi*, Eun Young Yang*, Myeong Cheoul Cho*, Soo Young Chae*, Young Chae*, Ok Rye Kim**, Hyo Bong Jeong*†
*National Institute of Horticultural and Herbal Science, RDA, Republic of Korea
**Seobu Branch Office, Korea Seed and Variety Service, MAFRA, Republic of Korea

Hak Soon Choi and Eun Young Yang contributed equally to this work.


Corresponding author (Phone) +82-63-238-6614 (E-mail) bong9846@korea.kr
October 5, 2020 November 10, 2020 November 13, 2020

Abstract


‘Powerguard’ was developed from three-way crosses between two bacterial wilt resistant cultivars and a Fusarium wilt resistant line. In 2007, a F1 hybrid, ‘6TS72S’ was obtained from a cross between ‘B-barrier’ (Takii Seed Co.) and ‘B-blocking’ (Takii Seed Co.). Both parental lines were resistant to bacterial wilt. To stack Fusarium wilt resistance gene, ‘6TS72S’ was crossed with ‘07-9-47’. Two generations were proceeded per year by selecting individuals resistant to both bacterial and Fusarium wilt. For selection, bacterial wilt inoculation, and Fusarium wilt molecular marker tests were applied. Superior progenies were selected through progeny tests and the resistance characteristics were fixed through generation advancement during 2009 (F2~F3) and 2010 (F4~F5). In 2011, an inbred line (F6) with bacterial and Fusarium wilt resistance along with uniformity and stability were obtained and designated as ’Powerguard’. The cultivar ‘Powerguard’ is resistant not only to bacterial wilt and but to Fusarium wilt (I3), root knot nematode (Rex), tomato mosaic virus (ToMV), alternaria stem canker (Asc1) and tomato yellow leaf curl virus (Ty3). ‘Powerguard’ shows indeterminate growth and has round-shaped fruits with average 40 g weight and 4.2°Brix sugar content.



토마토 대목용 품종 ‘파워가드’ 육성

최학순*, 양은영*, 조 명철*, 채수영*, 채영*, 김옥례**, 정효봉*†
*농촌진흥청 국립원예특작과학원
**국립종자원 서부지원

초록


    Rural Development Administration(RDA)
    PJ006487201002

    서 언

    토마토는 국내외에서 매우 중요한 채소로 국내 토마토 재배 면적은 가파르게 증가하여 2001년 3,348ha에서 2018년 6,058ha로 증가하였으며(MAFRA, 2018) 종자시장도 2001년 35억 원에서 2019년 267억 원으로 급증하였다(KSA, 2019). 시설현대화 사업 증가 및 수출증대로 국내 토마토 재배면적 및 생산량은 앞으로도 꾸준히 증가할 것으로 전망되며, 건강에 좋 은 채소라는 소비자 인식 확대로 1인당 소비량은 현재 8.5 kg 에서 2022년에는 9.1 kg으로 증가할 것으로 예상된다.

    국내에서 생산되는 토마토는 대부분 시설재배지에서 생산되 고 있는데 가장 큰 문제가 되는 토양 전염성 병해는 풋마름병 과 시듦병으로 계속되는 연작과 기후 온난화에 따른 온도 상 승으로 인해 그 피해가 더욱 커지고 있다. 풋마름병은 Ralstonia solanacearum 균이 일으키며 병원균이 활동하기 좋 은 고온다습한 조건을 만나면 식물 지하부 상처를 통해 침입 한다. 병원균은 물관부를 막아 시듦 증상을 유발하며 결국 식 물체 전체가 죽게 된다(Schell, 2000;Jung et al., 2014). 풋 마름병은 등록된 방제약제가 제한적이기 때문에 화학적, 생물 학적 방제가 어려워, 주로 돌려짓기 하거나 풋마름병 저항성 대목을 이용한 접목묘로 방제하고 있다(Lim et al., 2008). 시 듦병은 진균계의 불완전균으로 3가지의 생리형(Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici) race1, 2 및 3이 존재한다 (Alexander and Tucker 1945;Bohn and Tucker 1939;McGrath et al., 1987). 병원균이 유관속에서 생장하여 수분흡 수를 막게 되면 잎이 황화되거나 시들고 결국 지상부 전체가 고사하는 전신성 병해로 토마토 생산액의 80%까지 손실을 입 히는 매우 치명적인 병이다(Malhotra and Vashistha 1993;McGrath et al., 1987). 국내 시판 중인 토마토 품종은 대부분 시듦병 race 1, 2에는 저항성을 보이나 race 3에 저항성인 품종 은 아직 상용화되지 않아 지속적으로 육성 중이며 농촌진흥청 국립농업유전자원센터에서 보유중인 토마토 유전자원 1,906점 에 대해 토마토 시듦병 race 3 저항성 유전자 I-3의 유전형을 분석한 결과 총 97점의 자원에서 homozygous resistant 피크가 확인된 것으로 보고한 바 있다(Hur et al., 2012)

    이렇듯 시설재배지에서의 연작으로 인한 토양 전염성 병해 의 발생은 방제가 어렵고 피해 규모가 크기 때문에 대목의 중 요성에 대한 인식이 확산되고 있다. 토마토 접목재배는 주로 피해가 큰 풋마름병 예방이 가장 큰 목적이며 그 외 시듦병, 근부위조병 및 갈색근부병 피해를 줄이는데 효과가 있다. 뿐만 아니라 최근 연작으로 인한 염류장해 극복, 겨울철 저온 신장 성 향상을 위한 대안으로 병저항성이나 내염성, 내습성, 내건 성, 내저온성 등 불량환경에 대한 내성(耐性)을 갖는 대목을 이 용한 접목묘의 이용이 증가하고 있다. 현재 농가에서 사용 중 인 대목용 품종들은 10여 종인데 외국에서 육성된 품종이 대 부분이어서 적극적인 국내 대목용 품종 개발이 필요하다.

    따라서 본 연구는 다양한 자원을 수집, 평가하여 토마토 토 양병, 특히 풋마름병 및 시듦병에 저항성을 가지는 대목용 품 종을 개발하고자 수행하였다

    재료 및 방법

    본 시험은 2009~2011년 당시 경기도 수원시 이목동에 위치 하였던 국립원예특작과학원 채소과 시험포장에서 수행하였다. 육성품종과 대비품종은 3월 초 50공 트레이에 파종 후 채소 과 육묘온실에서 2개월간 관리하여 5월 초 플라스틱필름 하우 스에 120 cm×30 cm 간격으로 정식하였다. 재배관리는 농촌진 흥청 표준재배법(RDA 2009)에 준하였으며, 특성조사는 국립 종자원의 토마토 특성조사요령(UPOV 2003)과 농촌진흥청 조 사분석기준(RDA 2003)에 의거하여 실시하였다.

    병저항성 분자마커 검정을 위해 DNA 추출은 유묘기 제2~3 번 잎을 채취하여 QIAGEN사의 DNeasy 96 Plant kit를 사 용하였다. PCR 반응은 10 ng의 template DNA, 200 nM의 primer, 각각 100 μM의 dATP, dTTP, dGTP, dCTP, 1x Taq polymerase buffer와 0.8 U의 Taq polymerase를 포함한 10 μL로 하였다. 증폭 조건은 95°C에서 5분간 주형 DNA를 변성시킨 후, 94°C에서 30초간 변성, primer annealing 온도 에 따라서 53~60°C에서 30초간 annealing, 72°C에서 1분간 합성 과정을 총 35회 반복하였다. 내병성 검정에 사용한 분자 표지 정보는 Table 1과 같다.

    토마토 토양병의 하나인 풋마름병은 유묘기 생물검정으로 저항성을 판정하였다. 본엽 4~5매(파종 후 약 3주) 시기에 풋 마름병균 Ralstonia solanacearum을 108 cfu/ml 농도로 접종하 였다(Fig. 1). 접종 방법은 트레이 상태의 유식물체의 뿌리를 칼 등을 이용하여 단근한 다음 풋마름병 균 현탁액에 30초간 침지 후 7일 차에 발병 정도를 조사하였다. 이병지수는 0~5로 구분하였으며, 0 = 시듦 없음, 증상 없음; 1 = 1~2매의 잎이 시듦, 부분적으로 잎이 시듦; 2 = 2~3개의 잎이 시듦; 3 = 상 단부 2~3개의 잎이 모두 시듦; 4 =모든 잎이 시들었으나 식물 체는 서 있음; 5 = 모든 잎이 시들고, 줄기가 꺾이거나, 고사된 상태를 의미한다.

    육성경위

    토마토 연작재배지에서 큰 문제가 되는 풋마름병에 저항성 이면서 시듦병, 줄기 마름병, 뿌리혹 선충, 토마토 모자이크 바 이러스, 토마토 황화 잎말림 바이러스 등에도 저항성인 대목 용 토마토 품종을 육성하였다(Fig. 3).

    ‘파워가드’는 ‘6TS72S’ב07-9-47’ 교배조합에서 계통 분리 하여 선발하였다. 2007년 풋마름병 저항성 대목 품종인 ‘B 바리아(다끼이)’와 ‘B블로킹(다끼이)’ 간 교배를 실시하여 F1 조합 ‘6TS72S’를 작성하였고, 여기에 시듦병 저항성 유전자 를 집적하기 위해 저항성 자원인 ‘07-9-47’과 다시 교배하였 다. 매년 2세대씩 풋마름병 인공접종을 실시하여 저항성 개체 를 선발하였으며, 시듦병 저항성은 분자표지를 이용하여 확인 하였다.

    품종의 구별성

    ‘파워가드’의 고유특성은 무한생장형이며, 자엽색은 약간 밝 은 녹색, 배축색은 보라색이다. 잎의 결각은 중간 정도이며 잎 의 소엽이 2차에 걸쳐 형성되고 화서의 형태는 단화방이다. 소 화경의 길이는 대비품종에 비해 짧고 꽃자루는 대비품종과 마 찬가지로 분리층이 생기며, 과실의 형태는 둥근형, 미숙과는 밝 은 녹색, 성숙과는 붉은색을 띠고 과실은 둥근형이다(Table 2).

    ‘파워가드’의 가변특성은 엽장과 엽폭이 각각 36.2 cm, 30.4 cm로 대비품종인 ‘B블로킹’과 비슷하며, 1~2화방 사이의 절간길이는 10.4 cm, 1~4화방 사이의 절간길이가 39.2 cm로 대비품종의 21.4 cm, 74.2 cm에 비해 짧은 것으로 조사되었 다. 화방 사이의 엽수는 1.8매로 대비품종인 B블로킹의 3.8매 에 비해 적으며, 잎의 말림이 대비품종에 비해 약간 말려있는 특성을 보인다. 과장은 4.1 cm, 과폭은 4.2 cm, 1 과중은 42.0 g으로 과실크기 및 무게는 대비품종과 큰 차이가 없었 다. 심실수는 2.0개, 당도는 4.2 °Brix로 대비품종과 유의한 차 이가 없었고, 착과 수는 1~3 화방까지 대비품종보다 2배 이상 많았으며 5 화방까지의 착과 수는 48.4개로 대비품종의 26.7 개에 비해 55% 많은 것으로 조사되었다(Table 3).

    분자표지를 이용한 내병성 검정결과 고구마 뿌리혹 선충 (Rex), 시듦병(I3), 토마토 모자이크 바이러스(ToMV), 줄기 마 름병(Asc1), TYLCV(Ty3)에 복합 저항성을 보이는 것으로 나 타났다(Table 4).

    풋마름병 저항성 품종 ‘파워가드’는 매 세대 유묘기 인공접 종을 통해 저항성 개체를 선발하여 형질을 고정시켰다. 최종 적으로 선발한 ‘파워가드’와 시판 대목용 품종 ‘B블로킹’ 및 일반품종 ‘슈퍼도태랑’을 대상으로 한 풋마름병 접종결과는 Fig. 5 및 Fig. 6과 같다. 침지접종 7일 후 발병조사를 하였을 때 ‘파워가드’의 이병지수는 0.6으로 저항성 시판품종인 ‘B블 로킹’과 비슷한 수준으로 나타났다(Fig. 5).

    품종의 농업적 특성

    ‘파워가드’의 주요 농업적 특성은 풋마름병 저항성이 대목용 시판품종 수준으로 높으며, 시듦병(I3), 고구마 뿌리혹 선충 (Rex), 토마토 모자이크 바이러스(ToMV), 줄기 마름병(Asc1), TYLCV(Ty3)에 복합내병성이다. 토마토 과실은 둥근형으로 적 색이며 과중은 40~50 g, 당도는 4.2 °Brix 정도이다. 대목용 품종으로 반드시 갖추어야할 풋마름병 저항성 정도는 유묘기 에 인공접종하여 표현형이 저항성임을 확인하였으며, 또 다른 중요한 토양 병해인 시듦병은 분자마커를 이용하여 I3의 유전 형이 호모 저항성임을 확인하였다. 앞으로 토마토 시설재배지 에서 문제가 되고 있는 토양전염병을 극복할 수 있는 좋은 방 안으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

    신품종의 재배 및 번식상의 유의점

    ‘파워가드’은 비교적 마그네슘 요구도가 크기 때문에 재배 중 결핍되지 않도록 주의해야 비절현상을 방지할 수 있다. 대 목으로 사용할 경우, 접목 시기를 맞추기 위해 접수보다 1주 일 정도 일찍 파종하는 것이 좋다. TYLCV 저항성 유전자를 보유하고 있지만, 대목으로 사용하게 되면 접수에는 영향을 주 기 어려우므로 TYLCV 다발 지역에서는 저항성을 보유하고 있는 접수를 사용하여 접목재배하고 예찰을 위한 끈끈이 트랩 설치 및 정기적인 가루이류 약제 방제를 권장한다.

    신품종의 등록 및 이용정보

    풋마름병 및 시듦병 저항성 토마토 대목 품종 ‘파워가드’는 2011년 11월 농촌진흥청 농작물직무육성 신품종 선정위원회에 상정하여 통과되었다. 국립종자원에 신품종보호법에 따라 본 품종을 2014년 11월 12일에 품종 보호출원하였고 2018년 2월 22일에 품종보호권을 등록(제6969호)하였다. 현재 민간종묘회 사에 유상 기술이전(통상실시)을 완료하였으며 향후 보다 많 은 수요기관이 활용할 수 있도록 적극적으로 기술이전의 폭을 넓힐 계획이다.

    적 요

    ‘파워가드’는 ‘6TS72S’ב07-9-47’ 교배조합에서 계통 분리 하여 선발하였다. 2007년 풋마름병 저항성 대목 품종인 ‘B 바리아(다끼이)’와 ‘B블로킹(다끼이)’ 간 교배를 실시하여 F1 조합을 작성하였고, 여기에 시듦병 저항성 유전자를 집적하기 위해 저항성 자원인 ‘07-9-47’과 다시 교배하였다. 매년 2세대 씩 풋마름병 인공 접종을 실시하여 저항성 개체를 선발하였으 며, 시듦병 저항성은 분자표지를 이용하여 확인하였다. 후대검 정으로 우수계통을 선발하고 2009년과 2010년 1년 2세대 진 전으로 형질을 고정하였다. 2011년 풋마름병과 시듦병 등에 저항성을 보이며 균일성과 안정성이 확보된 F6세대의 고정계 통을 최종적으로 육성하였고 이를 ‘파워가드’라고 명명하였다. ‘파워가드’는 풋마름병 뿐만 아니라 시듦병(I3), 고구마 뿌리혹 선충(Rex), 토마토 모자이크 바이러스(ToMV), 줄기 마름병 (Asc1), TYLCV(Ty3)에 복합내병성을 가지고 있다. ‘파워가드 ’의 생장형은 무한형이며 과형은 원형이며 평균과중 40 g 정 도, 당도는 4.2 °Brix 정도이다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 연구는 농촌진흥청 연구사업(세부과제명: 토마토 시듦병 및 풋마름병 저항성 품종 육성, 세부과제번호: PJ006487201002) 의 지원에 의해 이루어진 것임

    Figure

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    Inoculation of bacterial wilt at tomato seedling stage.

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    New tomato rootstock cultivar ‘Powerguard’ with resistance to Bacterial wilt and Fusarium wilt.

    KSIA-32-4-403_F3.gif

    Tomato plants without (left) and with grafting (right) using ‘Powerguard’.

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    Pedigree of the new tomato rootstock cultivar ‘Powerguard’.

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    Disease index after bacterial wilt inoculation of new tomato rootstock ‘Powerguard’ and commercial cultivars(0, health-5, death).

    KSIA-32-4-403_F6.gif

    Comparison between ‘Super Momotaro’ (left), ‘B Blocking’ (middle) and ‘Powerguard’ (right) after bacterial wilt inoculation.

    Table

    Information on molecular markers used for disease resistance

    Inheritance characteristics of ‘Powerguard’ ('09-'11, NIHHS)

    Variable characteristics of ‘Powerguard’ ('09-'11, NIHHS)

    Disease resistance of ‘Powerguard’ ('11, NIHHS)

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