서 언

토마토는 2020년 기준, 전 세계 재배면적 505만ha, 생산량 186,821천톤에 달하는 대표적인 채소로서, 가지과(Solanaceae) 식량작물인 감자와 재배면적 및 생산량을 비교해볼 때 각각 30.6%, 52.0%에 달할 정도로 생산 규모가 크다(유엔식량농업 기구 FAO). 한편, 우리나라의 토마토 재배역사는 비교적 짧으 며, 식용으로 보급되기 시작한 것은 20세기 이후로 보고 있다. 처음으로 국내 통계자료가 집계되기 시작한 1980년의 결과를 보면, 그해 재배면적과 생산량은 1,742ha, 49,241톤에 그쳤다 (국가통계포털 KOSIS). 이후 재배기술의 발전, 시설 현대화 등 의 기술적 진보와 함께, 토마토의 기능성에 대한 소비자들의 관심 증가 등에 힘입어 산업 규모가 지속적으로 성장하였으며, 2014년에는 재배면적과 생산량이 각각 7,070ha, 499,960톤을 기록하였다. 다만, 2015년부터는 그 규모가 소폭 감소하는 추 세이다(Fig. 1).

국내 토마토 품종 육성을 위한 노력은 1910년대부터 시작되 었다. 초기에는 미국, 유럽 등지에서 품종을 도입하여 국내에 서의 재배 적합성을 평가하는 수준이었으며, 생식용으로 일반 화되지 못했다. 1950년대 이후에 이르러서야 원예연구소(현, 농 촌진흥청 국립원예특작과학원)를 주축으로 보다 적극적인 품 종 도입, 계통화, 조합 작성 등의 육종 연구가 진행되었고, 우 리의 환경에 맞는 품종 개발의 기반을 구축할 수 있었다(Cho et al., 2020). 시기별 주요 품종 육성 목표를 살펴보면, 1990 년대 이전까지는 다수성, 내병성 중심이었고, 1990년대부터는 방울토마토 품종 개발이 진행되었다. 최근에는 농가 및 소비 자의 수요가 다양해짐에 따라 육종의 목표 또한 세분화되어 대목용, 관상용 품종 등이 개발되었고, 이상기상에 대응하기 위한 신규 병저항성, 내재해성 품종 육성 또한 활발히 진행되 고 있다. 2022년 기준 국립종자원에 품종보호등록된 농촌진흥 청 육성 토마토 품종은 20품종이며, 출원 완료된 2품종을 포 함한 22품종의 정보는 Table 1과 같다.

한편, 국내 토마토 품종 개발 성과가 두드러지기 시작한 것 은 근 10년의 일이다. 2011년까지만 해도 토마토 종자 자급률 은 15.6% 수준이었으나, 이후 방울토마토를 중심으로 국내 품 종 점유율이 꾸준히 상승하여 2021년 자급률은 54.9%를 달성 하였다. 그 배경에는 국립원예특작과학원을 비롯한 대학, 도농 업기술원, 민간기업 등의 노력이 있었으며, 이를 뒷받침하는 국가 주도의 연구개발사업(Golden seed project, 농촌진흥청 공동연구 등)이 있었다. 오늘날 국립원예특작과학원은 개발한 품종들을 지속적으로 국내 종자회사에 통상실시함은 물론, 연 구 주체간 상호 협력방안 모색 등을 통하여 육종의 효율성을 높이기 위해 힘쓰고 있다. 본 논문에서는 최근 국립원예특작 과학원에서 개발한 토마토 8품종의 육성 배경, 경위 및 주요 특성을 알아보고, 향후 토마토 품종 육성 방향에 대하여 살펴 보고자 한다.

본 문

2000년대 이후 국립원예특작과학원의 토마토 품종 육성 목 표는 크게 다음 4가지로 요약할 수 있다. 안정생산을 위한 대 목용 토마토, 신수요 창출을 위한 관상용 토마토, 소비 진작을 위한 고당도 방울토마토, 재배안정성 제고를 위한 토마토황화 잎말림바이러스(tomato yellow leaf curl virus, TYLCV) 저항 성 토마토 개발이며, 각각의 목표에 부합하는 ‘파워가드’, ‘톰리 틀’, ‘원예9014’, ‘티와이썬’ 등의 품종을 육성하였다. 최근에는 지구 온난화가 심화됨에 따라 이상기후 발생에 대응하기 위한 목적으로 고온 및 저온에서도 착과가 원활하여 에너지 절감이 가능한 품종을 육성하였으며, 2021년 고온내성 ‘원예9016’, ‘원 예9017’ 품종을 출원, 현재 재배 심사를 진행 중이다.

대목용 토마토 ‘파워가드’

국가통계포털 KOSIS에서 제공하는 과채류 생산량 현황에 따르면, 국내 토마토 생산은 2010년을 기준으로 모두 시설재 배로 전환되었으며, 2019년 기준 수경재배 면적 비율은 13.7%로 집계된다(농촌진흥청 내부자료). 현재까지 대부분의 농가는 동일 토양에서 수년간 토마토를 재배하고 있으며, 이 에 따라 연작장해와 토양 전염성 병해 피해를 겪고 있다. 한 편, 최근에는 기후 온난화에 따른 평균 기온 상승으로 고온성 토양전염병 발생이 심화되고 있으며, 가지과 작물의 경우 풋 마름병(Bacterial wilt)의 피해가 특히 심각하다. 풋마름병 유발 병원균(Ralstonia solanacearum)은 식물체 지하부의 상처를 통 해 침입하는데, 이후 물관부를 막아 시듦 증상을 유발함으로 써 식물체가 푸른 상태로 시들어 죽게 한다(Peeters et al., 2013). 풋마름병은 등록된 약제의 수가 한정적이며 이마저도 대부분 예방 차원의 것으로서, 발병 후에는 치료가 어려워 저 항성 대목을 활용한 접목 재배가 권장된다.

‘파워가드(Powerguard)’는 2007년 다끼이 종자회사(Takii Seed Co.)의 대목용 시판 품종 ‘B-barrier’와 ‘B-blocking’을 교배하여 얻은 F1 조합에 시들음병 저항성 자원 ‘07-9-47’을 교배한 후 선발 및 세대진전을 반복하여 육성하였다. 매년 풋 마름병 인공접종을 실시함과 동시에 시들음병(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici race 3) 마커검정을 병행하여, 두 병 모두에 저항성인 계통을 육성하였다(Choi et al., 2020a). 2011년 대목용 시판품종과 함께 풋마름병 접종을 실 시한 결과, ‘파워가드’의 발병지수(disease index, 0: 시듦 증상 없음-5: 고사)는 0.6으로서 교배친 ‘B-blocking’과 유사한 성능 을 보였다. 한편, 2019년 8월 정식하는 장기재배 작형에서 대 목 종류에 따른 완숙토마토 ‘감마’ 품종의 수량을 비교한 결 과, ‘파워가드’ 대목을 사용한 개체의 수량이 ‘B-blocking’ 대 목을 사용한 개체보다 5.9% 높은 것으로 나타났는데(Lee et al., 2020), 이는 ‘파워가드’ 대목이 재배 안정성뿐만 아니라 수량 증대에도 효과적임을 보여주었다.

관상용 토마토 ‘톰리틀’, ‘톰하트’

‘톰리틀(Tomlittle)’과 ‘톰하트(Tomhart)’는 세계채소센터 (World Vegetable Center, WorldVeg)에서 도입한 ‘AV107’에 유한생장형 ‘Florida basket’을 교배하여 얻은 후대를 대상으로 선발 및 세대진전을 반복하여 육성하였다(Fig. 2). 대부분의 토 마토는 계속 생장하면서 잎이 형성되고 꽃이 피기 때문에 지 주와 유인 작업 없이는 화분재배가 어렵지만, 두 품종은 모두 초장이 40cm 내외로서 화분재배가 용이하며 실내에서 키울 경우에도 햇볕을 충분히 받을 수 있으면 착과 또한 어렵지 않 다. 두 품종은 동일한 교배조합에서 유래하였지만 별도의 선 발 과정을 거쳐 육성된 것이기에 생장형 이외의 특성은 상이 하다. 과실 특성의 경우, ‘톰리틀’은 빨간색 원형이며 평균 무 게는 44g, 당도는 2.5°Brix이나, ‘톰하트’는 주홍색 타원형 또 는 심장형이며 평균 무게는 37g, 당도는 3.0°Brix이다(Table 2). 코로나-19로 집에서 시간을 보내는 사람들이 늘어나면서 식물 키우기가 하나의 취미로 떠오르고 있는데, ‘톰리틀’과 ‘톰하트’는 키가 작고 관리가 용이하기 때문에 반려식물로서의 가치가 높다. 또한 두 품종은 도시 농업용으로 활용될 수 있 으며, 다양성 측면에서 독특한 과색과 과형을 가지는 두 품종 을 함께 재배한다면 보다 다채로운 텃밭을 구성할 수 있을 것 으로 판단된다.

고당도 대추방울토마토 ‘원예9014’, ‘원예9015’

‘원예9014(Wonye 9014)’와 ‘원예9015(Wonye 9015)’는 2010년 국립원예특작과학원에서 개발한 ‘홍조’와 세계채소센 터에서 도입한 ‘08-9-59’를 교배하여 얻은 F1 조합에 다시 ‘홍 조’ 품종으로 여교배를 반복하여 육성하였다(Fig. 3). 두 품종 은 동일한 교배조합에서 유래하였지만 다른 선발 과정을 거친 결과 독특한 과실 특성을 보유하게 되었다. ‘원예9014’ 과실 의 평균 무게는 27g에 과형지수(과장/과폭)는 1.3이며, ‘원예 9015’ 과실의 평균 무게는 17g에 과형지수는 1.1이다. 두 품 종의 가장 큰 특징은 각각 9.0°Brix, 8.4°Brix에 이르는 높은 당도로서, 생과로 소비하기에 적합하다(Table 2). 한편 포장 달 관조사 결과, 두 품종 모두 대조품종인 ‘키스꿀’보다 흰가루병 및 바이러스 발생은 적었으나, 최근 HRM (high resolution melting) 마커를 활용한 병저항성 재 검정 결과 분석한 8종의 병저항성 유전자를 모두 보유하고 있지 않았다(Table 3). 따라 서 생산성 확보를 위해서는 주기적인 병해충 방제가 필수적이 라고 할 수 있다. 현재 두 품종 모두 민간종묘회사에 통상실 시를 완료하였으며 고품질 토마토 품종육성을 위한 중간모본 으로 널리 활용될 수 있도록 적극적으로 기술이전의 폭을 넓 힐 계획이다.

토마토황화잎말림바이러스 저항성 토마토 ‘티와이썬’

토마토황화잎말림바이러스(tomato yellow leaf curl virus, TYLCV)는 담배가루이에 의해 전염되는 제미니바이러스과 (Geminiviridae) 베고모바이러스속(Begomovirus) 바이러스로서, 토마토 식물체의 위축, 잎 말림, 황화 등을 유발하여 생산성을 크게 저하시킨다. TYLCV 피해는 한국뿐만 아니라 전 세계 각 국에서 보고되고 있으며, 이병성 품종의 경우 수량 손실이 100%에 달한다는 보고도 있다(Lefeuvre et al., 2010). 국립원예 특작과학원에서는 TYLCV 저항성 품종 육성을 목표로 세계채 소센터 보유 저항성 자원 ‘08-9-59’를 도입하였으며, 기존 개발 품종간 교배조합을 작성하여 조합능력을 검정하였다. 그 결과, ‘원예9002호’를 부본으로 사용한 조합의 특성이 가장 우수함을 확인하였고, 이를 ‘티와이썬(TY-sun)’으로 명명하였다(Choi et al., 2020b). ‘티와이썬’ 과실의 평균 무게는 235g 내외로서 대 과종이며, 당도는 4.2°Brix이다(Table 2). ‘티와이썬’의 경우, 2012년 격리하우스 내 보독 담배가루이를 이용한 유묘기 생물 검정을 통해 TYLCV 저항성이 검증되었고, 최근 HRM 마커를 활용한 병저항성 검정 결과 Ty1/3 저항성 유전자를 보유하고 있 음이 확인되었다(Table 3). 다만, 바이러스 유전체 변이에 따라 TYLCV strain도 지속적으로 분화되고 있고, 최근에는 야생종 유래 저항성 QTL 또한 보고되고 있어(Prasad et al., 2020), ‘티와이썬’의 저항성이 완벽하다고 보기에는 무리가 있다. 따라 서 안정생산을 위해서는 주기적인 담배가루이 밀도조사 및 방 제와 같은 적절한 재배관리가 뒷받침되어야 한다.

고온 내성 토마토 ‘원예9016’, ‘원예9017’

기상청에서 제공하는 폭염일수(일 최고기온이 33℃ 이상인 날의 수)를 5년 단위로 비교해보면, 2006-2010년 평균 4.0일, 2011-2015년 7.4일에서 2016-2020년 18.2일로 크게 증가하였 다. 최근 5년간(2016-2020) 가락시장 토마토 반입량 및 도매 가 추이를 살펴보면, 반입량은 5-6월 최대치를 기록한 후, 고 온기를 지나며 지속적으로 감소하는 추세를 보이고 그 결과 9 월 도매가는 6월 대비 2.2배까지 상승하였다. 이처럼 과도한 고온은 토마토의 안정생산에 부정적인 영향을 주는데, 지구 온 난화에 따른 고온 기간 연장으로 기간별 수급 편차가 더욱 심 화될 것으로 보인다. 따라서 고온에서도 정상적으로 착과 및 과실 비대가 이루어지는 품종 개발이 필요하다고 할 수 있다.

국립원예특작과학원에서는 고온 내성 품종 육성을 목표로, 주간 온도를 다르게 관리하는 별도의 하우스를 이용하여 고온 에서도 적온에 버금가는 착과율을 보이는 품종 ‘원예 9016(Wonye 9016)’과 ‘원예9017(Wonye 9017)’을 선발, 육성 하였다(Fig. 3). ‘원예9016’은 세계채소센터에서 도입한 고온 내성 자원 ‘14-9-90’을 국내 환경조건에서 재배하며 개체 선발 및 계통화를 진행하여 육성하였다. 다음으로 ‘원예9017’은 세 계채소센터에서 도입한 ‘12-9-49’를 과형이 우수한 신젠타 종 자회사(Syngenta Co.) 시판종 ‘대프니스’와 교배한 뒤 선발 및 세대진전을 반복하여 육성하였다. 주요 과실 특성을 살펴보면, ‘원예9016’의 무게는 120g 내외, 당도는 3.6°Brix이며, ‘원예 9017’의 무게는 110g 내외, 당도는 5.5°Brix이다(Table 2). 두 품종 모두 고온 재배 시에도 우수한 착과율을 보이긴 하지만, 주간 평균 기온이 35℃ 이상일 경우에는 착과가 저하된다는 측면에서 최소한의 냉방 관리가 필요하며, 병 저항성 유전자 도입 및 당도 개선 등 보완사항도 남아있다.

향후 토마토 품종 육성 방향

최근에는 돌발 병해충 저항성 품종, 생리장해과 발생이 적 은 품종, 신선편이 산업과 연계한 가공적성 우수 품종에 대한 요구가 증가하고 있다. 재배 조건과 기후가 변화함에 따라 그 간 문제되지 않았던 병해충 피해가 증가하고 있으며, 기존 육 성 품종들의 저항성을 무너뜨리는 분리 균주 발생도 보고되고 있다(Prasad et al., 2020). 이에 따라 돌발 병해충에 대하여 저항성을 가지는 중간모본을 육성, 보급함으로써 신규 병 저 항성 품종 육성 기반을 마련하는 것이 필요하다. 다음으로 과 실에 발생하는 대표적인 생리장해 현상인 열과의 경우, 관수 불균형이나 부적절한 환경 조건에 의해 발생하는 것으로 알려 져 있는데, 이상기상 발생이 심화되면서 재배관리를 통한 열 과 조절에도 어려움을 겪고 있다. 중국, 스페인 등에서는 열과 가 과실 고유의 특성과도 연관이 있다는 점에 주목하여, 열과 발생 관련 유전 분석을 진행한 바 있는데(Capel et al., 2017;Xue et al., 2020), 국내에서도 열과에 안정적인 계통을 육성 하여 보다 넓은 시각에서 안정생산 대책을 수립할 필요가 있 다. 끝으로 가공적성이 우수한 품종 개발도 필요하다. 토마토 는 햄버거, 샌드위치 등에 넣어 활용되는데, 해외에서는 토마 토를 절단하여 신선 편이 식품의 형태로 유통하고 있으나 국 내에서는 상용화되지 못하여 패스트푸드 매장의 효율성이 낮 은 상황이다. 과육이 단단하고 과즙이 흘러내리지 않는 품종 을 육성하여 1차 유통과정에서 잘라서 토마토를 유통하는 기 반을 마련한다면, 토마토를 활용한 다양한 품목 개발에 박차 를 가할 수 있어 토마토 소비 촉진에도 기여할 수 있을 것이 다. 이 외에도 다양한 현장의 요구를 파악하여 선제적으로 육 성 목표를 수립하는 것이 필요하며, 이 과정에서 대학, 도농업 기술원, 민간기업 등과의 긴밀한 협력이 이루어진다면 토마토 종자산업 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 기대된다.

적 요

농촌진흥청 국립원예특작과학원에서는 1950년대부터 토마 토 품종육성을 위한 연구를 진행해왔으며, 토마토 재배가 본 격적으로 이루어지기 시작한 2000년대 이후에는 다변화되는 시장의 요구에 대응하기 위하여 대목용, 관상용, 고당도, 바이 러스 저항성 토마토 품종육성 등의 목표를 수립하여 자원 수 집, 교배조합 작성, 선발 및 세대진전을 진행해왔다. 2022년 기준 국립종자원에 보호등록된 농촌진흥청 육성 토마토 품종 은 대목용 ‘파워가드’, 관상용 ‘톰리틀’, 고당도 대추방울토마 토 ‘원예9014’, TYLCV 저항성 대과종 ‘티와이썬’을 비롯한 20개이다. 최근에는 지구온난화에 따른 이상기상 심화에 대응 하기 위한 내재해성 품종 육성에 집중하였고, ‘원예9016’, ‘원 예9017’을 품종보호 출원하였다. 본 논문에서는 최근 국립원 예특작과학원에서 개발한 토마토 8품종의 육성 배경, 경위 및 주요 특성을 살펴보았으며, 각 품종이 고유한 가치를 지니고 있어 텃밭에서부터 일반 농장에 이르기까지 다양한 장소에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.