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딸기(Fragaria×ananassa Duch.)는 2019년 기준으로 국내 생산액이 15,093억원에 이르고 우리나라 전체 채소생산액(약 11.1조원)의 13.5%를 차지하는 중요한 원예 작물로서 채소 작 물 중 생산액이 가장 큰 소득 작목이다(KOSIS, 2020). 또한, 딸기는 저가의 냉동 딸기가 주로 수출되었던 과거와는 다르게 현재는 고가의 신선 딸기를 중심으로 홍콩, 싱가포르, 태국 등 동남아 시장을 새롭게 개척하고 있다. 2019년에는 5,740톤을 수출하여 54,448천불의 수출액을 달성하였고 신선 농축산물 품 목 중 7위를 차지하는 주요 수출 품목으로 성장하였다(KATI, 2020).

이러한 딸기는 내수와 수출 확대 가능성이 큰 품목이나 병 해충에 취약한 점이 있다. 고품질 딸기의 안정적인 생산을 위 해서 단기적으로는 재배적인 기술의 보완과 더불어 중장기적 으로 유전적인 개량을 통한 신품종의 개발이 요구되고 있다. 국내에 발생하는 딸기 병해는 35종으로 알려져 있다. 육묘기와 정식 초기에는 탄저병, 시들음병, 역병이 주로 발병하며 과실 수확기에는 흰가루병, 잿빛곰팡이병이 큰 피해를 주는 병이다. 그 중에서 탄저병(Colletotrichum fructicola)은 고온다습한 여름 철 흔히 발생하여 육묘 농가에 큰 피해를 주고 있다. 매년 재 배적인 노력에도 불구하고 최근 고온다습한 여름철 이상기상 으로 탄저병 발병이 증가하고 피해 규모는 점차 커지고 있다. 시들음병(Fusarium oxysporum f. sp. fragariae)은 딸기의 뿌 리를 통해 침입하여 발병되는 토양 전염병으로 탄저병과 더불 어 딸기 육묘기와 정식 초기에 큰 피해를 주고 있다(RDA, 2015).

딸기는 육묘와 재배 기간 중 병해 예방과 치료를 위해 정기 적인 약제 방제로 병해 관리가 요구되나 방제 노동력 및 약제 비용 부담이 매우 크다. 재배적인 보완으로서 과거 노지 육묘 에서 최근에는 비가림 육묘 및 점적 관수 형태로 전환되어 탄 저병 피해는 다소 감소하였으나 최근 고온 다습한 여름철에 탄저병 발병이 증가하는 추세이다. 시들음병은 재배 토양 및 인공배지의 물리 화학적인 소독 방법이 권장되나 현장에서 적 용하기에는 한계가 있다. 따라서 방제 노동력 및 비용을 절감 하고 이상기상에 대응하여 안정적인 재배를 위해서는 중장기 적으로 탄저병 및 시들음병 저항성 품종의 개발이 지속적으로 요구된다.

국내 품종 변천사를 보면 병저항성 등 재배안정성이 품종의 변화에 큰 비중을 차지한 것을 알 수 있다. 일본에서 개발되 어 도입된 품종인 ‘Hokowase’는 1970년대 국내 주요 재배 품종으로 탄저병에는 강하였으나 시들음병에는 약해 재배하는 데 애로점이 있었다. 이후 1986년에 개발된 국산 품종 ‘수홍’ 은 과실 품질을 개선하고 탄저병 및 시들음병에 중도 저항성 을 보였다. ‘수홍’은 기존 재배되었던 ‘Hokowase’를 대부분 대체하였고 1990년대 중반까지 중부지역을 중심으로 최대 30%까지 재배가 확대되었다. 초촉성용으로 2000년대 초반까 지 많이 재배되었던 일본 품종 ‘Akihime’는 수량은 많으나 흰 가루병 및 탄저병에는 감수성이었다. 2005년에 딸기시험장에 서 개발한 ‘설향’은 흰가루병에 매우 강하면서 탄저병 및 시 들음병에 어느 정도 저항성을 가지고 있다. 이러한 재배 안정 성을 두루 갖춘 ‘설향’은 기존 재배되었던 일본 품종인 ‘Akihime’와 ‘Redpearl’을 대부분 대체하면서 현재는 87.7%의 보급률을 달성한 대표적인 국산 품종이 되었다. 2005년 이후 약 40여종의 국산 품종이 개발되었지만 최근 개발되는 신품종 은 당도, 경도 등 품질 중심의 선발이 이뤄져 흰가루병, 탄저 병, 시들음병 등 주요 병에 취약한 측면이 있어 보급 확대에 걸림돌로 작용하고 있다(Cho et al., 2020). 따라서 신품종 보 급 확대를 위해서는 병저항성 품종 육성을 통해 재배 안정성 을 향상시키는 것이 필요하다.

새로운 품종을 육성하기 위해서는 다양한 국내외 유전자원 의 수집과 계통 선발을 통한 유전적 다양성의 확보가 매우 중 요하다. 또한 육종의 효율성을 높이고 성공적인 교배 조합을 작성하기 위해서는 사전에 유전자원에 대한 특성 평가가 원활 히 이루어져야 한다(Jeon et al., 2018;Kim et al., 2014;Kim et al., 2017).

본 연구는 국립원예특작과학원에서 확보하고 있는 딸기 유 전자원 및 최근 선발계통을 대상으로 탄저병 및 시들음병 저 항성 평가를 하였다. 선발된 병저항성 유전자원은 교배 자원 으로 활용하고 선발 계통들은 추가적인 원예적 특성 평가를 통해 품종 육성에 활용하고자 수행하였다.

재료 및 방법

1. 실험 재료

국립원예특작과학원에서 보유 중인 국내에서 개발된 20품 종(계통)과 미국, 일본 등 국외에서 도입된 16품종 및 2016~2018년에 국립원예특작과학원 육종 시험사업 중 선발된 27계통 등 총 63개의 유전자원을 대상으로 저항성을 평가하였 다(Table 1). 저항성 검정을 위해 각 품종(계통)의 모주를 2020 년 3월경 고설 육묘 시설의 초화상자(545 × 195 × 150mm)에 정 식한 후 발생하는 자묘를 32구 연결포트에 6월 하순까지 유인 하여 발근시켰다. 육묘 과정 중 전개엽 3매를 남기고 1회 적엽 하였고 묘령이 약 50~60일된 자묘를 양성하였다. 8월 상순에 각 품종(계통)의 런너를 분리하여 품종(계통)당 4주씩 32구 포 트에 교호로 배치하여 탄저병 및 시들음병 저항성을 평가하 였다.

2. 저항성 평가

탄저병(Colletotrichum fructicola) 균주는 시험 연구 포장에 서 탄저병이 발병한 딸기 포기에서 자체 분리 및 동정하여 보 관 중인 탄저병 균주를 사용하였다. 탄저병 균주는 PDA 평판 배지에 14일간 배양(26°C, 명암 12/12hr)하여 셀 스크래퍼로 포자를 채취하였다. 시들음병(Fusarium oxysporum f. sp. fragariae) 균주는 충남도원 딸기연구소에서 분양받아 보관 중 인 시들음병 균주(Fo79)를 증식하여 사용하였다. 시들음병 균 주는 V8 액체 배지에 7일간 현탁 배양(26°C, 150rpm, 명암 12/12hr)한 후 거즈로 걸러 사용하였다. 탄저병은 포자 현탁액 을 1~2 × 10⁵포자/ml 농도로 희석하여 딸기 잎과 엽병에 흘러 내릴 정도로 2020년 8월 10일 분무 접종하였고 투명 비닐과 흰색 부직포로 밀폐하여 RH 80~100% 수준에서 48시간 유지 한 후 연동하우스 온실에서 관리하였다. 2020년 8월 11일에 시들음병 1 × 10⁵포자/ml 농도로 희석한 접종원에 포트를 담가 30초 내외로 침지하고 나머지 희석액을 포트에 관주하여 충분 히 접종한 후 온실에서 관리하였다. 병원균 접종 기간 온실의 평균 온도는 25.2°C, 평균 상대습도는 81.2%이었으며 접종 후 4주차 및 6주차에 발병도를 조사하였다.

딸기 탄저병 저항성 검정 조사 기준에 따라 0 = 건전(무발 병), 1 = 식물체 전체 엽병 중 50% 이하 발병, 2 = 식물체 전체 엽병 중 50% 이상 발병, 3 = 시들음, 4 = 식물체 전체 괴사(고사)한 것으로 5단계로 나누어 조사하였다. 시들음병 저 항성 검정 조사 기준은 0 = 건전(무발병), 1 = 1~2엽이휘어지 고 신엽이 황변, 2 = 모든 잎이 휘어지고 짝잎 발생, 3 = 잎 이 황화되고 식물체의 반 이상이 시들음 증상, 4 = 식물체 전 체가 시들음, 5 = 식물체 괴사(고사)한 것으로 6단계로 나누어 조사하였다(Nam et al., 2005;Nam et al., 2006;RDA, 2017).

탄저병은 접종 6주차의 평균 발병도가 0~1 범위를 저항성 자원, 1~2.5 범위를 중도저항성 자원, 2.5~4 범위를 감수성 자 원으로 분류하였다. 시들음병은 접종 6주차의 평균 발병도가 0~1 범위를 저항성 자원, 1~2 범위를 중도저항성 자원, 2~5 범위를 감수성 자원으로 분류하였다.

결과 및 고찰

1. 탄저병 저항성 평가

국내에서 육성하였거나 일본, 미국, 유럽 등에서 도입한 63 개의 유전자원에 대하여 탄저병 병원균 접종 후 4주차 및 6주 차에 저항성을 평가한 결과는 Table 2와 같았다. 탄저병 접종 후 4주차의 평균 발병도는 3.4로 대부분의 평가 자원에서 발 병되어 시들음 및 고사 증상을 보였다. 63개의 유전자원 중 ‘Hokowase’의 탄저병 발병도가 0.3으로 평가 유전자원 중 유 일하게 탄저병 저항성 유전자원으로 판별되었다. ‘Albion’, ‘San Andreas’, ‘Sweet Charlie’, ‘17-11-20’, ‘18-18-11’ 등 5개의 유전자원은 중도 저항성 자원으로 구분되었다. 이외의 평가 자원 중 ‘Akihime’ 등 57개의 유전자원은 감수성 자원 으로 구분되었다(Table 3).

‘Hokowase’는 1960년에 일본에서 개발한 반촉성 적응 품종 으로서 우리나라에도 도입되어 1970년대 전국적으로 재배되 었다. 기존에 탄저병 저항성 품종으로 알려져 있으며, 본 연구 의 탄저병 저항성 평가 결과에서도 강한 저항성 유전자원으로 확인하였다. 반면 ‘수홍’은 탄저병 저항성 품종으로 현재까지 알려져 있었으나 본 연구에서는 탄저병 발병도가 4.0으로 감 수성 유전자원으로 분류되었다. ‘수홍’의 유전자원 유지 및 보 존 과정 중 품종 혼입 가능성을 확인하기 위해 추후 복수의 보존 기관에서 보유하고 있는 ‘수홍’에 대한 원예적 특성 평 가 및 분자 마커를 활용한 품종 판별을 수행할 필요성이 있을 것으로 보인다. 또한, Kim 등(2017)은 포도에서 접종 균주 종 류에 따라 저항성의 차이가 있다고 하므로 몇 가지 분리 균주 를 대상으로 탄저병 저항성 재검정이 추가적으로 요구된다.

중도 저항성인 유전자원 중에는 미국에서 도입된 ‘Albion’, ‘San Andreas’, ‘Sweet Charlie’ 등 3개의 유전자원이 선발되 었다. 향후 탄저병 저항성 품종 육성 시 ‘Hokowase’와 더불 어 탄저병 저항성 품종 육성 시 육종 소재로 사용 가능할 것 으로 생각된다. 그러나 이들 유전자원 중 ‘Hokowase’는 육성 한지 오래되어 지금은 거의 사라진 작형인 반촉성 및 노지 작 형에 적응하는 품종이다. 휴면이 깊어 첫 수확이 늦고 수량이 적으며 당도, 경도, 외관 등 과실 품질이 열악하여 ‘Hokowase’ 를 모부본으로 활용해 우수한 후대를 창출하는 것은 매우 어려 운 실정이다. 따라서 탄저병에 저항성이면서 원예적 특성을 동 시에 개선하는 방향으로 교배육종, 여교배 육종 등 다양한 육 종 방법을 통해 우량 계통 선발 및 탄저병 검정을 동시에 수 행하는 육종 전략이 필요할 것으로 사료된다. 마찬가지로 미 국 도입 품종인 ‘Albion’, ‘San Andreas’, ‘Sweet Charlie’는 우리나라 재배 방식과는 다른 노지 적응 품종으로 경도는 우 수하나 당도가 낮아 생식용으로는 불가능하고 휴면성 등 생장 특성이 국내와는 다른 측면이 있다. 중장기적인 관점에서 탄 저병 저항성 유전인자를 도입하면서 원예적 특성이 우수한 품 종을 육성하기 위한 육종 전략이 요구된다.

탄저병 중도 저항성 자원으로 선발된 ‘17-11-20’ 및 ‘18-18- 11’ 계통은 교배 조합이 각각 ‘매향’/‘설향’ 및 ‘아리향’/‘대왕’ 이다. 이들 모부본은 원예적 특성은 우수하나 탄저병 저항성 유전자원으로 분류되지 않았다. 다만, ‘설향’의 탄저병 발병도 가 2.5로서 다른 재배 품종에 비하여 상대적으로 높은 저항성 을 가지고 있다. 딸기는 이형접합성의 8배체로서 후대의 표현 형 분리를 효과적으로 예측할 수 없고 원예적 특성이 다양하 게 나타난다. Eikemo 등(2003)은 딸기 역병 저항성 및 감수 성 자원간 교잡 후대의 실생에서 모부본의 저항성을 초월하는 다수의 개체들을 확인할 수 있었다. 이처럼 딸기 육종 과정에 서 모부본이 비록 병저항성 자원은 아니지만 후대에 선발된 계통을 중심으로 병저항성 자원을 선발하는 것도 중요할 것이 다. 이를 위해서는 매년 선발 과정에서 주요 병저항성 자원이 소실되지 않도록 적극적인 병저항성 평가를 수행하는 것이 필 요하다. 탄저병 중도 저항성 자원으로 선발된 ‘17-11-20’ 및 ‘18-18-11’ 계통은 원예적 특성이 미유럽 등 서양에서 도입된 자원보다 양호하므로 향후 육종 소재로 활용 가치가 높을 것 으로 생각된다.

2. 시들음병 저항성 평가

탄저병과 마찬가지로 국내에서 개발되었거나 외국에서 도입 한 63개 유전자원에 대한 시들음병 저항성을 평가한 결과는 Table 4와 같았다. 시들음병 접종 후 4주차 및 6주차의 평균 발병도는 각각 2.2 및 2.8로 나타났다. 탄저병에 비하여 시들 음병 병징이 늦게 발현되는 경향이었다. 접종 온실의 온습도 등 환경에 따라 병의 발병도가 달라질 수 있으나 탄저병은 접 종 후 4주차에서도 충분한 저항성 평가가 가능하고 시들음병 저항성 평가 시에는 접종 후 6주차 이상에서 수행하는 것이 보다 정확할 것으로 사료된다.

시들음병 평가 유전자원 중 ‘Akihime’, ‘홍실’, ‘만년설’, ‘Sweet charlie’ 등 4개 유전자원이 시들음병 발병도가 1미만 이었으며 저항성 유전자원으로 판별되었다(Table 5). 2000년대 중반까지 국내에서 30% 이상 재배되었던 일본 도입 품종인 ‘Akihime’는 탄저병에는 약하나 시들음병에는 강한 유전자원 으로 알려졌는데 이번 평가 결과에서도 시들음병 발병도가 0.3 으로 저항성 유전자원으로 분류되었다. 또한, 딸기 재배 농가 에서 ‘Akihime’ 재배 과정 중 과피색이 흰색인 돌연변이로 선 발된 ‘만년설’ 또한 시들음병 저항성 유전자원으로 분류되었 다. ‘Sweet charlie’는 탄저병 중도 저항성 유전자원이면서 시 들음병 저항성 유전자원으로 분류되어 향후 병저항성 품종 개 발 시 매우 유망한 유전자원으로 평가되었다. ‘Sweet charlie’ 는 미국 플로리다 대학에서 Chandler 등(1997)이 개발한 품종 으로 비록 과실 당도는 낮지만 과거에 국내에 도입되어 경남 밀양 지역에 일부 재배되어 유통된 바 있을 정도로 과실 크기 등 외관 특성 및 수량이 우수한 것이 장점이다. 국내에서 육 성된 ‘홍실’은 탄저병에는 감수성이나 시들음병 발병도는 0.3 으로 시들음병 저항성을 보였다. ‘홍실’은 당도 등 원예적 특 성이 양호한 측면이 있어 향후 시들음병 저항성 육종 소재로 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.

이외에 ‘Albion’, ‘Elsanta’, ‘Karenberry’, ‘San Andreas’, ‘설향’, ‘원교3111호’, ‘16-37-4’, ‘17-11-3’, ‘17-11-20’, ‘18-18- 11’ 등 10개의 유전자원이 시들음병 중도 저항성을 나타냈다. 특히, 대표적인 국산 품종인 ‘설향’은 중간 수준의 시들음병 저항성을 보유하고 있는데 ‘설향’의 모본인 ‘Akihime’에서 유 래된 시들음병 저항성 유전인자에 영향을 받았을 것으로 사료 된다. 선발 계통 중에는 4개의 자원이 시들음병 중도 저항성 자원으로 판별되었는데 그 중에서 ‘17-11-20’은 시들음병 발병 도 1.0, 탄저병 발병도는 2.0이였으며, ‘18-18-11’은 시들음병 발병도 1.5, 탄저병 발병도가 1.8로 기존 재배 품종인 ‘설향’ 보다 높은 편이며 탄저병 및 시들음병 등 2가지 주요 병에 대한 중도 저항성 자원으로 분류되었다.

그 중에서 ‘17-11-20’의 원예적 특성을 분석한 결과에서 과 형은 장원추형이었으며, 경도는 23.3 g·mm², 당도는 11.5 °Brix 및 산도는 0.68% 수준으로 기존 재배 품종인 ‘매향’ 및 ‘설 향’에 비하여 경도는 높은 수준이고 과실 당도는 중간 정도이 나 산도가 높아 당산비가 낮았다(Table 6). 이 계통은 원예적 특성이 대체로 양호한 편으로 육종 소재로 활용이 가능할 것 으로 보인다. 이외에 중도저항성 자원인 ‘18-18-11’ 선발 계통 은 2020-2021년 작기에 원예적 특성 평가가 예정되어 있다. 이러한 자원들은 향후 탄저병 및 시들음병 복합 병저항성 품 종 육성 시 육종 소재로 활용 가치가 높을 것으로 생각된다.

딸기 재배 현장에서 가장 문제시 되고 있는 탄저병 및 시들 음병에 대한 저항성 평가 결과는 딸기 신품종 개발 시 재배 안정성을 향상시키기 위한 병저항성 육종 프로그램에서 중요 한 자료로 활용할 수 있을 것이다. 또한 향후 국내에서 분리 한 다수의 탄저병 및 시들음병 균주를 활용하여 다양한 유전 자원에 대한 병저항성 평가에 관한 연구가 진행될 것이다. 앞 으로 선발되는 다수의 계통에 대해서 주요 병저항성 평가를 통하여 유용한 육종 소재를 계속 발굴하는 노력이 필요하다. 이러한 병저항성 평가 결과에 대한 자료 축적은 앞으로 재배 안정성이 향상된 우수한 품종을 개발하는데 크게 기여할 것으 로 사료된다.

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