Original Research Article

The Korean Journal of Crop Science. 30 June 2016. 124-130
https://doi.org/10.7740/kjcs.2016.61.2.124

ABSTRACT


MAIN

아마(Linum usitatissimum L.)는 Linaceae과 Linum속에 포 함되어 있는 약 200종 중 한 종이다(Diederichsen and Richards, 2001). 아마는 자가수분을 하는 이배체 식물이며, 약 30개 의 염색체(2n=30)와 비교적 작은 게놈 크기(~700 Mbp)를 가진 1년생 작물이다(Cullis, 1981; Bennett and Leitch, 2004). 캐나다는 2014년 614,800톤의 아마씨를 생산하여 세계 최 고의 생산국 이고(Flax Statistics), 프랑스는 세계 최고의 아 마섬유 생산국이다(FAOSTAT, 2012).

아마씨는 식용 기름, 건강식품, 사료, 섬유, 페인트, 비누 및 의약 등 다양한 용도를 가지고 있다(Kajla et al., 2015; Singh et al., 2011). 아마 줄기는 리넨(linen)과 같은 섬유 (textiles)와 특수 목적의 용지(지폐, 친환경 단열재)로 이용 된다(Vaisey-Genser and Morris, 2001). 아마씨는 지방(~45%), 단백질(25%), 및 식이섬유(30%)가 풍부하여 영양적 가치 가 높은 식품으로 사용되고 있다. 아마인유는 오메가-3(ω-3) 계열의 지방산인 알파-리놀렌산(α-linolenic acid)이 50% 정도로 주요 식물성 유지인 유채유(11%)와 대두유(8%)에 비해 월등히 높게 함유되어 있다(Wang et al., 2008). 아마 인유의 알파-리놀렌산은 인체에서 대사과정을 거쳐 DHA (docosadocosahexaenoic acid)와 EPA (eicosapentaenoic acid) 로 전환 된다(Chen et al., 2006). 오메가-3 지방산은 영양적 장점뿐만 아니라, 인체에서 심혈관 질환, 비만, 당뇨, 염증, 및 여러 가지 신경계 질환의 위험을 감소시켜 건강을 개선 하는 것으로 보고되었다(Tou et al., 2011). 그러나 식품에 서 오메가-3 공급원으로서 아마인유의 사용은 기름의 산화 안정성이 떨어지기 때문에 그 사용이 제한된다(Kolanowski et al., 2004; Choo et al., 2007). 한편 아마씨에는 SDG (secoisolariciresinol diglycoside)가 풍부하고, 이것은 대장 의 미생물에 의해 포유류의 리그난(mammalian lignans)인 enterolactone (EL) 및 enterodiol (ED)로 변환되며, 이들 성 분들은 모두 항암 효과와 관계가 있는 것으로 보고되었다 (Thompson et al., 1991).

본 연구의 목적은 국립식량과학원 바이오에너지작물연 구소 보유 유전자원 중 임의 선발한 121점에 대해 봄파종 후 농업적 특성과 지방산 조성, 조지방 및 조단백질 함량을 분석하여 우리나라 농업 작부체계에 적합한 아마 유전자원 선발과 신규 경관작물로서 아마를 활용하기 위한 기초자료 를 얻고자 수행 하였다.

재료 및 방법

농촌진흥청 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소에 서 보유중인 아마 유전자원 121점을 2015년 3월 27일(봄재 배)에 파종하였다. 파종방법은 평휴 광산파 하였고, 재식거 리는 조간거리 30 cm에 파폭 200 cm로 하였다. 파종량은 10a 당 3 kg의 아마씨를 파종하였다. 개화기, 등숙기 또는 수확 후에 농업적 특성(개화시, 개화기간, 생육기간, 초장, 주당분지수, 경태, 주당삭수, 삭당종실수, 천립중 및 종실수 량)을 조사하였다. 본 시험에서 공시한 아마 유전자원 121 점은 Table 1과 같다.

Table 1

Flax germplasms used in this experiment.

NoName or DesignationSourceNoName or DesignationSourceNoName or DesignationSource
1ArgentineU.S.A.42DakU.S.A.83RecordU.S.A.
2Argo 407”43Dakota”84Red son”
3Arrow”44Dorst”85Redwing”
4Atlas”45Fiachskoph”86ReinaJapan
5B-5218”46FiburaJapan87Reina-1”
6Beatae”47Fibura 19720U.S.A.88Reina-2”
7Bisol M3 M1”48Fibura 87114Japan89RenewU.S.A.
8Bison 389”49Fibura 87124U.S.A.90Rik”
9Biwing”50Flachskoph”91Roket”
10Bolley 1178”51Formasa”92Russia”
11Bolley Golden 644”52Gilgitpakist 2284”93Russia 505”
12Budax J.w.s”53Herculose”94Russia 625”
13C&F 1752”54Holland 1382”95Russia 630”
14C&F 1753”55Holland 1383”96Russia 641”
15C&F 1761”56Hollandia”97Rwd x Birio 12290”
16C&F 1762”57Hollandia 1803”98Rwd x Birio 2272”
17C&F 1771”58Horal”99Rwd x Crystal 2472”
18C&F 1773”59Horal 2230”100Rwd x Mar”
19C&F 1774”60Ireland”101Sakino 1”
20C&F 1778”61Ireland 1657”102Sectoss”
21C&F 1779”62Ireland 1956”103Sillman”
22C&F 1781”63J.w.s”104Solido”
23C&F Res Br 1181”64Japan 1504”105Storm Gross 1782”
24C&F Res Br 1182”65Japan 1505”106Svetoc”
25C&F Res Br 1764”66Japan IntroductionJapan107Tal crystal 1982”
26C&F Res Br 1766”67JeytilefiaxU.S.A.108Talmmune”
27C&F Res Br 1767”68Koto”109Textile”
28C&F Res Br 1814”69Lival Domino”110Textile Flax”
29C&F Res Br 1817”70Mapun”111Turkey”
30Cardwell 1908”71Marine–62”112Turkey x Roman Water”
31Cercello”72Mathis”113Ventnoy”
32CI NO 1657-2”73Norfolk”114VieraJapan
33CI NO 1747”74Norland”115WadaU.S.A.
34CI NO 1756”75Novelty 140”116Walsm”
35CI NO 1757”76Novety”117WieraJapan
36CI NO 1762”77Paphntedt 1858”118Wiera 1784U.S.A.
37Cirrus”78Perallo Blue”119Windom”
38Concurrent”79Percello 1778”120Zadar 22304”
39Concurrent 1799”80Pinnade”121Tae Jung Sun 1 (大中選號))Taiwan
40Crystal Red-son”81Raina”
41Dahlem”82Ramblandt”

농업형질 조사

아마 유전자원의 농업형질은 개화시(처음 꽃이 핀 날), 꽃색(백색, 연보라, 보라, 진보라), 도복정도(1~3), 성숙기 (수확할 수 있는 시기(날)), 생육기간(파종일 부터 성숙기까 지의 총 일수), 초장(아마 주경의 높이), 주당분지수(1주당 옆가지의 수), 경태(아마주경의 굵기), 주당삭수(1주에 붙어 있는 삭의 총 개수), 삭당종실수(1삭 내에 들어있는 종자수) 및 천립중(한품종의 종자 천개의 무게)을 조사하였다. 종자 는 수분함량이 약 13% 이하로 건조한 후 성분분석에 이용 하였다.

조지방 함량 조사

아마종자의 기름 함량은 Soxtec ™ 2050 자동 지방 추출 시스템(Foss Tecator, Höganäs, Sweden)을 사용하여 석유 에테르를 용매로 이용하여 추출하였다.

지방산 조성 분석

아마씨 0.3 g을 막자사발에서 잘 마쇄한 후 Pear-shaped flask에 넣고, methanol (15 mL)과 sodium methoxide (1 mL) 을 넣은 후, 100°C에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응물을 상온에서 냉각시킨 후, n-hexane (15 mL)을 첨가, 혼합한 후 추출하고 상층액을 여과한 후, 가스크로마토그래피(Agilent 7890)를 이용하여 분석하였다(Lee et al., 2012). 지방산 조 성 분석 시 칼럼은 HP-Innowax (30 m x 0.32 mm x 0.25 um) 를 사용하였고, 주입부 및 검지부 온도는 200°C와 250°C로 하였으며, 오븐 온도는 150°C에서 1분간 유지한 후, 분당 5°C씩 250°C까지 상승시키고, 250°C에서 20분간 유지하 였다.

조단백질 함량 조사

아마씨의 조단백질 함량 분석을 위해 0.2 g의 분쇄시료를 사용하였으며, Vario MAX CN cube (Elementar, Germany) 로 분석하고, 조단백질 함량은 질소계수 6.25를 곱하여 분 석하였다.

결과 및 고찰

아마 유전자원의 농업적 특성

아마 유전자원 121점을 국립식량과학원 바이오에너지작 물연구소(전남 무안 소재)에서 2015년 3월 27일에 파종하 여, 개화는 5월 17~31일에 시작되었고, 평균 개화소요일수 는 57일로 나타났다. 아마의 잎은 어긋나고 넓은 선형(線形) 이다(Fig. 1(a)). 열매는 삭과(蒴果: 여러 개의 씨방으로 된 열매)로 둥근 형태이고 종자는 평평한 긴 타원형이며 황갈 색이다. 아마의 꽃은 5개의 작은 꽃잎으로 구성되어 있으 며, 꽃색은 진보라색, 연보라색, 보라색 및 백색이 각각 20 점(13%), 17점(11%), 42점(28%), 및 67점(44%)으로 나타 났으며, 보라색 계열이 전체의 50% 이상을 차지하였다(Fig. 1(c), (d), (e)). 아마 유전자원들의 주요 농업형질을 조사한 결과, 개화시, 개화기간, 등숙기, 생육기간, 초장, 주당분지 수, 경태, 주당삭수, 삭당종실수 및 천립중에 대한 각각의 평균값은 5월 25일, 17일, 6월 27일, 85일, 95 cm, 3개, 3.4 mm, 74개, 8개 및 4.5 g으로 나타났다(Table 2).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2016-061-02/A0350610208/images/KJCS-61-124_F1.jpg
Fig. 1
Flax plant, capsules, and flowers. (a) Flax plants with three branches, (b) Flax seed capsules, (c) Dark purple flax flower, (d) Lilac flax flower, (e) White flax flower.

Table 2

Agronomic characteristics of 121 flax germplasms.

StatisticsFlowering date (month.day)Flowering period (day)Ripening date (month.day)Growth period (day)Plant height (cm)No. of branches/P lantStem diameter (mm)No. of capsules /PanicleNo. of seeds /Capsule1000-seeds weight (g)

Maximum5.31267.694124931.3284116.8
Mean5.25176.27859533.47484.5
Minimum5.17106.11755211.61953.1

봄파종(3월 27일) 후, 개화시가 5월 17~20일로 빠른 유전 자원 10점(Novelty 140, Reina-1, Reina-2, CI NO 1657-2, CI NO 1762, Sectoss, CI NO 1747, CI NO 1756, CI NO 1757, Rwd x Birio 12290)과 개화시가 5월 28~31일로 늦은 유전 자원 10점(Lival Domino, Pinnade, Budax J.w.s, Russia 641, C&F 1774, Dak, Novety, Russia 505, Russia 625, Russia 630) 에 대해 농업형질을 상호비교 한 결과(Table 3), 개화시가 빠른 유전자원들은 모두 꽃색이 백색이고, 도복에도 강한 것으로 나타났다. 또한 개화시가 빠를수록 성숙기와 생육 기간이 짧고, 초장, 주당분지수, 경태, 주당삭수, 삭당종자 립수, 천립중, 및 종실수량은 감소하는 것으로 나타났다. 이 상의 결과에서 보듯이 아마의 재배기간이 75~94일(평균 85 일)로 매우 짧아 우리나라에서 봄재배(3월 하순~6월 하순) 와 여름재배(7월 하순~10월 하순/11월 초순), 즉 이기작 재 배가 가능할 것으로 판단된다. 또한 아마의 꽃색이 진보라 색, 연보라색 및 흰색으로 다양하고, 평균 개화기간도 17일 정도로 나타나, 여름철 경관작물로도 활용이 가능할 것으 로 판단된다.

Table 3

Comparison of agronomic characteristics between early and late flowering flax germplasms.

Flowering date (month.day)Flower colorLodging degree (1-3)Ripening date (month.day)Growth period (day)Plant height (cm)No. of branches/ PlantStem diameter (mm)No. of capsules /PanicleNo. of seeds /Capsule1000-seeds weight (g)Seed yields (g)

5.17~20White16.27672222673.540
5.28~31Dark purple37.69412067174105.7139

아마 유전자원의 지방산 조성

아마 유전자원 121점의 지방산 조성은 Table 4와 같다. 팔미트산, 스테아린산, 올레산, 리놀레산, 및 리놀렌산에 대 한 각각의 평균값은 5.3, 4.3, 29.7, 13.1 및 46.4%이었고, 변이 정도는 각각 3.4, 5.2, 18.1, 6.6, 및 17.3%로 유전적으 로 변이가 큰 것으로 나타났다(Table 4). 변이계수로 볼 때 올레산의 함량 변이가 가장 컸고, 다음으로 리놀렌산 이었 고, 팔미트산의 변이는 가장 작았다.

Table 4

Fatty acid composition of 121 flax germplasms.

Fatty acid compositionsPalmitic acid (C16:0)Stearic acid (C18:0)Oleic acid (C18:1)Linoleic acid (C18:2)Linolenic acid (C18:3)OthersTotal

Maximum7.17.640.415.954.11.8-
Mean5.34.329.713.146.40.8100
Minimum3.72.422.39.336.80.0-

아마 유전자원의 지방산 조성 분포는 Fig. 2와 같다. 팔 미트산의 분포는 4~5%와 5~6%가 92점으로 가장 많았고, 그 다음은 6~7%가 27점을 차지하였다. 스테아린산의 함량 은 3~4%가 27점, 5~6%가 22점 순이었다. 올레산의 함량은 28~31%의 범위가 41점으로 가장 많았고, 다음으로 25~28% 가 33점으로 많았으며, 31~34%인 자원은 30점이었고, 34% 이상인 자원도 10점 이었다. 리놀레산 함량의 분포는 13~14% 의 범위가 36점으로 가장 많았고, 12~13%의 범위가 33점, 14~15%인 자원도 27점 이었다. 리놀렌산은 42~44%, 44~46%, 46~48%, 및 48~50%가 각각 25, 26, 22, 및 19점으로 전체 자원의 76% (92점)를 차지하였고, 50% 이상인 자원도 23 점 이었다. 전체적으로 아마의 포화지방산 함량은 12%로 낮았으나, 불포화 지방산은 88%로 매우 높았다. 불포화지 방산 함량의 조성은 89~90%의 범위가 가장 많았고, 그 다 음인 88~89%와 90~91%가 각각 29점이었고, 91% 이상인 자원도 12점 이었다. 또한 아마 유전자원 121점의 지방산 조성 간에 상관관계를 분석한 결과, 올레산은 리놀레산과 리놀렌산 사이에서 부(-)의 상관관계가 뚜렷하게 나타났고. 스테아린산도 리놀렌산과 부(-)의 상관관계를 나타내었다. 그러나 전체적으로 다른 지방산 사이에서는 상관관계 지수 가 통계적으로 유의성이 없었다(Table 5). 본 연구의 결과 를 바탕으로 고 리놀렌산(High linolenic acid (≥51%)) 및 고 올레산(High oleic acid (≥34%)) 유전자원을 각각 10점 씩 선발한 결과는 Table 6과 같다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2016-061-02/A0350610208/images/KJCS-61-124_F2.jpg
Fig. 2

Frequency distribution of fatty acid composition in 121 flax germplasms.

Table 5

Correlation coefficients between fatty acid composition of 121 flax germplasms.

Correlation coefficient (r)
Palmitic acid (C16:0)Stearic acid (C18:0)Oleic acid (C18:1)Linoleic acid (C18:2)Linolenic acid (C18:3)Others
Palmitic acid (C16:0)--0.040-0.134-0.097-0.0390.035
Stearic acid (C18:0)--0.1040.125-0.476**-0.214*
Oleic acid (C18:1)----0.323**-0.825**-0.132
Linoleic acid (C18:2)-----0.088-0.066
Linolenic acid (C18:3)------0.066
Others------
*represents not significant or significant at p ≤ 0.05 and p ≤ 0.01, respectively
**represents not significant or significant at p ≤ 0.05 and p ≤ 0.01, respectively

Table 6

Selection of high linolenic and oleic acid in 121 flax germplasms.

ItemFlax germplasmFatty acid compositions

Palmitic acid (C16:0)Stearic acid (C18:0)Oleic acid (C18:1)Linoleic acid (C18:2)Linolenic acid (C18:3)Others

High Linolenic acid (≥51%)C&F Res Br 17666.42.924.011.154.11.5
Wiera6.42.725.511.353.90.2
Ireland 16577.12.622.311.253.63.2
Textile6.42.825.811.152.71.2
Ventnoy6.72.524.312.852.41.3
Percello 17784.43.325.813.052.31.3
C&F 17625.73.424.812.951.81.4
Ireland3.73.028.313.451.50.0
Beatae4.63.226.513.351.41.1
Biwing4.43.626.812.950.91.3

High Oleic acid (≥34%)Reina-14.56.840.410.337.30.8
Talmmune4.73.537.010.942.01.8
Bisol M3 M14.63.536.79.944.31.0
Lival Domino6.94.436.614.136.81.3
Russia 6256.24.934.913.039.51.5
Marine-625.15.034.813.439.91.7
Svetoc4.73.734.713.043.10.8
CI NO 17565.94.134.49.345.70.7
Holland 13834.83.634.212.643.61.1
Sillman6.34.734.013.539.81.7

아마 유전자원의 조지방 및 조단백질 함량

리놀렌산 함량이 51% 이상인 유망 유전자원 중에서 임 의로 선발한 5점(Hollandia 1803, Red son, C & F Res Br 1767, Wiera, Ireland 1657)에 대한 조지방과 조단백질 함 량의 범위는 각각 30~36% 및 5.4~6.9%로 나타났다(Table 7). 이러한 아마 유전자원들은 식이에서 리놀렌산(오메가-3) 의 불균형을 해소하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대 된다.

Table 7

Total lipid and protein content of five selected flax germplasms with high linolenic acid (≥51%).

GermplasmHollandia 1803Red sonC&F Res Br 1767WieraIreland 1657
Flaxseedhttp://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2016-061-02/A0350610208/images/KJCS-61-124_T7-F1.jpghttp://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2016-061-02/A0350610208/images/KJCS-61-124_T7-F2.jpghttp://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2016-061-02/A0350610208/images/KJCS-61-124_T7-F3.jpghttp://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2016-061-02/A0350610208/images/KJCS-61-124_T7-F4.jpghttp://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2016-061-02/A0350610208/images/KJCS-61-124_T7-F5.jpg
Total lipid content (%)3633323030
Total protein content (%)6.266.896.125.755.43

적 요

아마(Linum usitatissimum L.)의 기름과 줄기섬유는 다양 한 용도를 가지고 있어 최근 들어 주목을 받고 있는 작물이 다. 본 연구는 아마의 활용도 제고를 위해 아마 유전자원 121점에 대해 농업형질, 지방산 조성, 조지방 및 조단백질 함량을 분석하여 신규 경관작물 및 유지작물 개발의 기초 자료로 활용하고자 수행하였다. 아마는 재배기간이 75~95 일로 짧고, 키가 52~124 cm 정도 자라며, 꽃색이 흰색, 연 보라색, 진보라색, 및 보라색으로 크게 4종류로 나타났다. 개화시가 빠른 유전자원들은 모두 꽃색이 백색이고, 도복 에도 강하게 나타났을 뿐만 아니라 성숙기와 생육기간은 짧고, 초장, 주당분지수, 경태, 주당삭수, 삭당종자립수, 천 립중, 및 종실수량은 감소하는 것으로 나타났다. 아마의 지 방산 조성은 팔미트산(C16:0) 5.3%, 스테아린산(C18:0) 4.3%, 올레산(C18:1) 29.7%, 리놀레산(C18:2) 13.1 및 리놀렌산(C18:3) 46.4%로 나타났다. 리놀렌산 함량이 51% 이상인 유망 유 전자원 10점 중에서 임의로 선발한 5점(Hollandia 1803, Red son, C & F Res Br 1767, Wiera, Ireland 1657)에 대 한 조지방과 조단백질 함량의 범위는 각각 30~36% 및 5.4~6.9% 로 나타났다. 본 연구결과를 종합해 볼 때 아마는 재배기간 이 3~4개월로 짧아 기타 동·하계 작물과 작부체계상 매우 유리하고, 꽃색이 흰색, 연보라색 및 진보라색으로 다양하 여 경관작물로도 활용이 가능할 것으로 기대된다.

사 사

본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제번호: PJ01109801) 의 지원에 의해 이루어진 것임.

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