서 론

산업혁명 이후 온실가스의 증가로 인하여 지구의 온도는 약 1.5°C 상승하였으며 온실가스의 증가는 최근 들여 빈번히 발생하는 태풍이나 가뭄 및 홍수 등 기후변화의 주된 원인으 로 부각되고 있다(Valerie et al., 2018). 국제 사회에서는 지구 온난화를 가속 시키는 온실가스 배출을 억제하기 위하여 유엔 기후변화협약(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)을 통해 국가별 의무감축 목표 설 정, 공동이행제도(Joint implement, JI) 및 배출권 거래제 (Emission Trading, ET) 등을 추진하고 있다(Kuyper et al., 2018). 우리나라도 국제 사회의 노력에 부응하기 위하여 2030 년까지 온실가스 40% 감축을 주요 골자로 하는 국가감축목표 (National Determined Contribution, NDC)를 재설정 한 바 있 다(Choi et al., 2021). 농축산 부문에서 배출되는 비에너지 온 실가스는 약 21.2백만 톤(CO₂ eq.)으로 경종 부문이 53%인 11백만 톤을 차지하며 축산 부문은 9.4백만 톤으로 42%를 차 지한다(Choi et al., 2021). 정부는 농축산부문에서 온실가스 발 생량을 2018년 대비 27.1% 감축을 목표로 설정하고 저탄소 농업구조로의 전환을 위한 세부 추진계획을 수립한 바 있다 (Kim et al., 2022). 경종 부문에서 발생하는 온실가스의 종류 로는 메탄(CH₄)과 아산화질소(N₂O)가 있으며 주로 화학비료 시용과 벼 논재배에서 발생한다. 전체 농경지의 53%를 차지 하는 논에서는 연간 총 메탄 배출량의 약 22%인 6백만 톤 (CO₂ eq.)이 발생되어 논에서 메탄 저감 기술은 경종 부문 NDC 목표달성을 위한 중요한 요인 중의 하나이다(GIR, 2019).

논에서 메탄가스 발생은 토양환경뿐만 아니라 일교차 및 계 절적인 요인에 따라 상이하며 물관리, 경운, 시비 및 품종 등 과 같은 경종적인 요인에도 영향을 받는다고 알려져 있다(Itoh et al., 2011, Gwon et al., 2022). 그중 물관리 기술은 벼 재 배 시 메탄 배출량을 감축에 가장 효과적인 방법으로 상시 담 수 대비 간단관개와 얕게대기를 하였을 때 각각 66%와 78% 메탄 발생이 적었다고 보고된 바 있다(Ahn et al., 2014). 조 생종은 담수 기간이 만생종에 비해 짧아 메탄 발생량이 적으 며(Atulba et al., 2015) 일반 품종은 다수확 품종보다 적다 (Setyanto et al., 2000). 재배양식에서 보면 건답직파재배는 이 앙재배보다 메탄 발생량이 약 2배 정도 적다고 알려져 있다 (Lee et al., 1997). 직파재배는 육묘 기간 없이 본답에 직접 파종하기 때문에 입모율이 가장 중요한 농업형질 중의 하나이 다. 저온발아율과 중배축 신장율은 입모율에 큰 영향을 미치 는 요인으로 일부 재래종을 제외한 국내 자원의 경우 평가나 활용이 미흡한 실정이다(Park et al., 2019). 조생 품종의 직파 재배는 담수기간을 줄여 수도작에서 저탄소 농업을 위한 한 방안이 될 수 있을 것으로 생각되지만 국내에서 육성된 직파 적응 품종은 대부분 만생 품종으로 조생 품종은 없다(Ko et al., 2011).

본 논문에서는 금후 논에서 온실가스 저감의 한 방편으로 직파재배의 활성화를 목표로 조생?직파용 신품종 육성의 교배 모본으로 활용하기 위하여 직파 적성이 높은 유럽 및 터키 벼 품종을 대상으로 직파재배의 중요한 형질 중의 하나인 저온 발아 관련 특성 및 중배축 신장을 분석하였다.

재료 및 방법

본 실험에 사용한 벼는 골든씨드프로젝트(GSP)의 일환으로 수집된 유전자원 74품종으로 유럽연합(EU) 육성 37품종, 터키 육성 37품종과 국내 품종인 조평, 백일미 및 일본 품종인 니 폰바레를 대비품종으로 사용하였다(Table 1). 먼저, 수집한 유 전자원을 2022년 하계에 경북대학교 군위 실습장 벼 교배친 포장에서 표준재배법으로 재배한 후 건실한 종자를 채종하여 8개월간 12°C 항온기에서 보관한 다음 발아시험에 사용하였다. 저온발아율 조사는 페트리디쉬(90×15 mm)에 필터페이퍼 (Whattman No. 2)를 2장 깔고 약 100립의 종자를 치상한 다 음 10 ml 증류수를 첨가하고 13°C와 30°C 항온기에서 15일간 발아를 유도하였다. 저온 발아 관련 형질조사는 발아율(Final germination percentage, FGP%), 평균발아일수(MGT: Mean Germination Time), 발아속도(SG: Speed of Germination), 발아세(GE: Germinating energy), 평균발아일수(MGT: Mean Germination Time) 및 발아속도계수(GCV: Germination coefficient of velocity)는 Samir & Marwan(2019)의 방법 에 준하여 구하였다. 국내 육성품종의 저온발아율은 1990~2017년 사이에 농촌진흥청에서 육성된 ‘백일미’ 등 110품종으로 ‘농사로’ 작목정보의 품종특성 소개(RDA, 2021, https://www.nongsaro.go.kr/portal/farmTechMain.ps?menuId =PS65291&stdPrdlstCode=FC010101)와 한국육종학회지의 신 품종 개발 논문에서 데이터를 수집하여 사용하였다. 중배축신 장율 조사는 육묘용 트레이에 육묘용 상토를 약 1 cm 충전한 다음 종자를 파종하고 약 5 cm 복토 한 다음 30°C 항온기에 서 암상태로 14일간 배양하여 품종별 10개씩 중경의 길이를 측정하여 평균을 구하였다.

결과 및 고찰

가. 유럽 및 터키 벼 품종의 저온 발아율

유럽 및 터키 벼 품종의 저온발아율을 보면(Fig. 1A, Table 2), 13°C에서 평균 발아율은 89.0±14.1%이었고 100~16.3%의 범위를 나타내었으며 ‘Teti’가 16.3%로 가장 낮았고 Altimyazi’, ‘Ermes’는 50% 부근이었고 나머지 품종들은 모두 70% 이상 이었다. 조사한 품종 중 ‘Biga incisi’, ‘Ece’, ‘Hamzadere’, ‘Kale’, ‘Kirkpinar’, ‘kiziltan’, ‘Meco’, ‘Musa’, ‘Ringo’, ‘Venere’, ‘Haziran’은 저온발아율이 100%였다. 국내에서 육성 된 ‘백일미’ 등 110품종의 평균 저온발아율은 70.3±19.8%로 98~2%의 범위를 보여 일부 품종을 제외하고는 대부분의 품종 이 유럽 및 터키 품종보다 낮은 경향이었으며 변이의 폭도 넓 게 나타났다(Fig. 1B). 한편 Ko et al.(2011)은 직파 적응성이 있는 국내 육성 품종의 저온발아율은 평균 63.4%였다고 보고 하면서 직파재배 시 안정적인 입모 확보를 위해서는 저온발아 성이 높은 품종이 필요하다고 하였다. 저온발아율은 입모율과 담수토중출아율 및 수면출현율과 고도의 정의상관이 있는 것 으로 보고된 바가 있다(Kim et al., 2020). 유럽 및 터키 품 종의 경우 Osmancik-97 등 36품종이 저온발아율이 95% 이 상으로 높게 나타났다. 유럽 및 터키는 벼 육종 목표를 단기 생육성, 내염성 및 도열병 저항성 등에 두고 있으며(Brigitte et al., 2014) 작물학적 특성도 국내 품종과 비슷하여 조생·직 파 품종 육성에 교배모본으로 직접 활용이 가능할 것으로 판 단된다(Yi, 2020).

나. 유럽 및 터키 벼 품종의 저온발아 관련 특성 분석

13°C에서 유럽 및 터키 벼 품종의 발아속도(SG)는국내 육 성 조생 품종인 ‘백일미’와 ‘조평’은 각각 1.3과 3.5인 반면 유럽 및 터키 품종은 6.6으로 빠르게 나타났다(Fig. 2A). 일자 별 발아세(GE)를 보면(Fig. 2B), 유럽 및 터키 품종은 치상 4 일 후부터 발아를 시작한 반면 ‘조평’과 ‘백일미’는 각각 8일 과 10일 후부터 발아가 시작되었다. 발아추이는 유럽 및 터키 품종은 치상 8일 후부터 급격히 발아세가 증가였으며 11일후 부터는 둔화된 반면 ‘조평’과 ‘백일미’는 발아를 시작한 시점 이후 비교적 일정한 비율로 발아한 종자가 증가하는 경향이었 다. 유럽 및 터키 품종의 평균발아일수(MGT)는 9.9±1.2일이 었으며 ‘백일미와 조평’은 12.7일과 12.0일 보다 약 2일 빨랐 고(Fig. 2C), 평균발아일수(MGT)의 역수값인 발아속도계수 (GVC)는 치상후 4~10일까지는 2.6~5.3으로 완만히 증가였으 며 10일 이후는 7.0~12.0까지 빠르게 증가하였다(Fig. 2D). 반 면, ‘조평’과 ‘백일미’의 GVC는 치상 7일과 9일 후부터 3.2와 2.3까지 완만히 증가하여 발아속도가 유럽 및 터키 품종보다 늦었다. 발아속도계수의 경우 값이 클수록 평균발아일수가 짧 아지게 되어 발아속도가 빠른 것을 의미한다. 국내 육성 품종 의 경우 발아속도나 발아속도계수 등을 조사한 연구는 거의 없으나 ‘밀양23호’나 ‘기호벼’의 경우 발아속도계수가 약 9.0 정도였다는 보고(Kim et al., 2021)가 있어 유럽 및 터키 품 종이 발아속도가 국내 품종에 비하여 빠른 것으로 판단된다. Ko et al.(2011)은 직파품종육성을 위한 저온발아성 분석에서 조생종과 중생종보다는 중만생종이 저온발아율이 양호하였다고 하여 국내에서 조생종으로 분류되는(Yi, 2020) 유럽 및 터키 품 종은 저온 발아성 개량에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

한편 유럽 및 터키 품종의 중배축 신장율은(Fig. 3) 평균 4.0±0.4cm였으며 1.1~7.3cm의 범위를 나타내었다. 중배축 신 장이 가장 많았던 품종은 ‘Agusto’(7.3 cm)와 ‘Mevlutbey’ (7.0 cm)였으며 ‘Ringo’(1.1 cm), ‘Tosya Gunesi’(1.6 cm) 및 ‘Europa’(1.8 cm)가 가장 적었다. 대비품종인 ‘조평’, ‘백일미’ 및 ‘니폰바레’의 중배축 신장은 각각 4.7±0.2 cm, 3.6±0.8 cm 및 4.4±0.6 cm 였다. 직파재배에서 입모율에 영향을 미치는 중 배축 신장은 인디카 품종이 자포니카 품종에 비하여 뚜렷하고 변이도 크고 서남아시아 품종이 동남아시아 품종보다 신장성 이 강하다고 보고된 바 있다(Takahashi, 1978). 그러나 중배축 신장은 검정 방법이나 반복간 변이가 크다고 알려져 있으며 (Wu et al., 2015) 국내 자원의 경우 중배축 신장성에 대한 평가나 활용이 부족한 실정이다(Park et al., 2019). 중배축 신 장성 입모율과 가장 연관된 형질이어서 저온발아율이 높고 중 경신장이 많았던 ‘Agusto’와 ‘Mevlutbey’에 대한 농업 특성과 직파 관련 형질에 대한 정밀한 연구가 수행되어야 할 것으로 생각된다.

이상에서 보면, 논은 연간 국내 총 메탄 배출량의 약 22% 를 차지하고 있어서(GIR, 2019) 논에서 온실가스 발생 감소는 금후 경종부문 저탄소 농업구조 전환에 있어 핵심적인 요소로 생각된다. 그러나 논에서 메탄가스 발생 감축을 위한 물관리 나 시비 등 재배기술에 관한 연구는 많이 이루어졌지만 품종 개발 연구는 다소 미흡 실정이다(Gwon et al., 2022). 최근 농촌진흥청은 논에서 메탄가스 배출 감소를 목표로 물과 비료 사용량을 줄일 수 품종개발을 위하여 그린라이스(Green rice) 프로젝트를 시작하였다. 메탄 배출 감소에 적합한 품종으로는 조생·직파 품종이 유리하다고 알려져 있지만(Lee et al., 1997, Atulba et al., 2015) 국내에서 개발된 12품종의 직파 적응 품 종은 대부분 만생으로 조생 품종은 없으며 조생은 중생이나 만생 품종에 비하여 저온발아율이 낮다고 보고된 바 있어 저 온 발아율이 높은 조생 직파 적응 품종의 개발이 요구된다(Ko et al., 2011). 유럽 및 터키 품종은 국내에서 재배시 조생이면 서(Yi, 2020) 저온발아성이 높아 저탄소 농업전환에 적합한 형 질을 가지고 있는 것으로 판단된다.

적 요

논에서 온실가스 저감의 한 방편이 될 수 있는 조생·직파용 신품종 육종에 교배모본으로 활용하기 위하여 유럽 및 터키 벼 품종을 대상으로 종자의 저온 발아 관련 특성 및 중배축 신장율을 분석한 바,