고구마 재료 준비 및 재배법

바이러스 무병묘와 일반묘의 생산량 및 품질의 차이를 알 아보기 위하여 국내 육성 품종인 주황미, 신자미, 신황미, 신건 미, 그리고 연황미 품종 등 5종을 이용하였다. 주황미 등 5개 품종의 바이러스 무병묘는 정단분열 조직을 배양하여 육성하 였으며, 논산, 보령, 익산, 무안, 함안 등 5개 지역의　농가에서 5월 중순에 이식하여 9월 중순에 수확하였다. 재배법은 고구 마 재배 표준영농교본에 준하여 수행하였다. 무병묘와 일반묘 의 포장에서 시험구 배치법은 난괴법 3반복으로 수행하였다.

바이러스 검사를 위한 RT-PCR

바이러스 검사는 Viral DNA/RNA/ Extraction kit (Viral gene-Spin^TM, iNtRON)에서 제시한 방법으로 DNA/RNA Virus를 추출 후, Sweetpotato Featherl mottle virus (SPFMV), Sweet potato leaf curl virus (SPLCV), Sweet potato latent virus (SwPLV), Sweet potato G virus (SPGV)를 대상으로 Table 1에서 제시한 바이러스 특이적인 primer를 이용한 RT-PCR로 바이러스 감염 여부를 확인하였다.

생육 조사 및 상저수량 측정

고구마의 생육 특성은 농촌진흥청 농업과학기술 연구조 사 분석기준에 준하여 실시하였다. 지상부 무게인 만중 (vine weight)은 넝쿨무게 즉 생중을 측정한 것이며, 고구마 상저무게(marketable root weight)는 개당 무게가 50 g 이상 인 것을 골라 합산하여 10a 단위로 환산하여 나타냈다.

껍질색 측정

색도는 색차계(CM-3500d, Konica Minolta Co. Ltd., Japan) 를 이용하여 Hunter’s value L, a, b 값을 측정하여 품종에 따른 lightness, redness, yellow 값을 각각 구하였다

외관품질 조사

외관 품질은 율미를 표준 품종으로 하여 9(상), 5(중), 1 (하) 등 1에서 9까지의 index를 만들어 측정을 하였으며, 무 병묘, 일반묘 각각 30개체를 무작위적으로 선별하여 측정한 후 평균을 내었다.

전분 함량 측정

고구마 전분 함량은 알카리 침지법으로 Sin and Ahn (1983) 이 제시한 방법에 따라 분석하였다. 고구마를 씻어 껍질을 벗기고 자른 후 100 g을 취하여 3배의 0.1% NaOH 용액 300 ml을 가하여 3분간 마쇄하고 100 mesh와 270 mesh에 차례로 통과시켰다. 실온에 정치하여 상층액은 버리고 얻어 진 침전물에 0.1% NaOH 용액을 가하는 과정을 4회 반복한 후 증류수로 2회 세척하였다. 세척된 침전물에 0.1N HCl을 사용하여 pH 6.5~7로 중화한 후 40°C에서 20시간 건조시 켜 무게를 측정하였다. 고구마 전분 함량은 고구마 생체 100 g 당 건조 전분 무게를 측정하여 건물율에 대한 백분율 로 나타내었다.

당도 측정

고구마 당도는 찐고구마 20 g에 80 ml의 물을 넣고 믹서기 로 분쇄한 후 상온에서 굴절당도계(RA-250/KEM, MTH56908, Japan)를 이용하여 측정한 후 희석배수를 곱하여 주었다.

바이러스 무병묘 실증 시험

바이러스 무병묘와 일반묘를 이용하여 2010년에 재배와 생육조사를 수행하였다. 충남 논산, 보령, 전북 익산, 전남 무안, 경남 함양에서 신자미, 주황미, 신황미, 신건미, 연황 미 등 5개의 농촌진흥청 육성 품종을 대상으로 무병묘와 일 반묘의 실증 실험을 진행하였으며 함양에서는 연황미와 신 건미의 실증 시험은 진행하지 못했다.

그 결과 신황미의 경우 무안지역에서 무병묘가 일반묘에 비하여 상품괴근수에 대해 최대 58.7% 생산량의 증가를 가 져왔으며, 보령지역에서 최소 15% 생산량 증가 효과를 보 았다. 주황미는 함양에서 최대 59%, 논산에서 최소 30% 증 가하였으며, 연황미는 최소 14%에서 최대 39%로 재배 지 역에 따라 다른 증가율을 보였으며, 신건미는 지역에 따라 최소 13%에서 47%로 증가하였다. 그러나 신자미의 경우 함양에서 조사한 결과 무병묘가 일반묘에 비하여 10.7% 감 소하였다. 이는 함양지역의 기후와 토양의 차이, 덩굴쪼김 병과 같은 여러 병의 발생 차이로 생각되어진다. 반면 익산 지역에서는 최대 증가율인 68% 증가율을 보였으며, 무안 7%, 논산 12%, 보령 15%등 증가율의 증가율을 보였다(Fig. 1(a) and 1(b)). Song (2012) 등에 의하면 3개의 품종을 대 상으로 무병묘와 농가묘의 비교 실험을 수행한 결과 상품성 을 지닌 괴근이 일반묘에 비하여 무병묘에서 품종에 따라 4.2~7.8% 증가하였고, 괴근 형성수도 평균 0.6개 이상 증가 한 것으로 밝혔다. 본 실험에서도 품종별로 평균 괴근 형성 수가 신황미 0.78, 주황미 0.66, 신자미 0.36, 연황미 0.22, 그리고 신건미는 0.37개 증가 된 것으로 파악되었다(Table 2). 중국의 경우 2005년 산둥지방에서 수행된 5개 품종의 고구마 바이러스 무병묘와 SPFMV, SPLCV 감염묘의 고구 마 총 생산량과 상품성 있는 고구마 생산량의 비교 결과 총 생산량은 품종에 따라 20.3~62% 생산량 증가의 차이를 보였 으며, 상품성 있는 고구마 생산량도 품종에 따라 11.3~32.9% 까지 증가한 것으로 나타났다(Zhang et al., 2005). 본 실험 에서도 품종에 따라 총괴근 수량의 차이는 있으나 함양의 신자미를 제외한 모든 품종이 각 지역에서 최대 66.1%(익 산, 신자미)에서 최소 6.3%(논산, 연황미)까지 일반묘에 비 해 증가하였으며, 함양의 신자미는 7.3% 감소하였다.

Fig. 1.

Yield index of marketable storage root among different cultivation regions (a) and different varieties (b) at 120 days transplanted Data followed by different letters in the same local and varieties indicated significant at p<0.05.

Wang (2000) 등에 의해 수행된 Xushu 18, Beijing 53, Xushu 34 등 품종의 바이러스 무병묘와 SPLCV와 SPFMV 바이러스 감염묘 생육 조사 결과, 바이러스 무병묘가 감염 묘에 비하여 분지 수, 줄기 길이, 생중 등의 생육이 우수함 을 입증하였다. 본 실험에서 줄기의 생중과 길이를 측정한 결과 품종과 지역에 따라 차이를 보였다. 신황미의 경우 모 든 지역에서 무병묘가 일반묘에 비하여 줄기 무게 및 길이 가 낮은 수치를 보였으며, 주황미는 줄기 무게와 길이 생장 이 높게 나타났다. 신자미, 연황미는 줄기 생중과 길이가 지 역별로 차이가 났으며, 신자미는 보령 지역을 제외한 4개 지역에서 일반묘가 생육이 우수하였다. 이에 반해 총 괴근 수량은 보령지역에서 수확한 신자미 한품종만 제외하고 전 품종이 모든 지역에서 무병묘가 수확율이 높았다(Table 2). 함양과 보령의 무병묘 신자미의 총 수량성과 생육의 감소 결과를 토대로, 고구마 지상부의 생육이 수량 증가와 유의 상관 관계가 아닐수 도 있으며, 이는 품종의 고유 특성에 의 해 결정될 수 있을 것이라 생각된다.

Du et al. (1993)은 무병묘와 SPFMV감염묘의 뿌리 생육 비교 조사 하였다. 그 결과 무병묘가 바이러스 감염묘에 비 하여 뿌리 형성시기가 빠르며 뿌리 길이도 길게 뻗어 나가 는 것을 확인하였으며, Villordon et al. (2009)에 의하면 괴 근 형성시기는 삽식 후 20일에서 35일안 결정이 되며, 괴근 형성은 삽식 후 1주일 이내에 발생한 부정근으로부터 발달 한다고 하였다. 이런 보고를 토대로 주당 괴근 형성를 측정 하였다. 그 결과, 논산 지역에서만 주당 괴근 형성수가 신자 미, 연황미, 신건미에서 일반묘에 비해 차이가 없거나 낮게 형성되는 것을 확인하였다(Table 2). 이는 삽식 초기 다른 지역과 비슷한 강수량을 보였으나 평균 기온이 높아 토양내 수분 부족 및 건조에 의해 초기 뿌리 생육이 좋지 않아 발 생한 것이라 생각되어진다(Table 3).

일반묘와 바이러스 무병묘의 색가 및 품질 분석

2010년에 수행한 고구마 실증 시험을 통해 수확한 고구 마의 피색, 육색 및 외관 품질을 조사하였다. Song et al. (2012)에 의해 이뤄진 무병묘와 농가묘에서 생산된 고구마 의 피색을 조사한 결과 명도를 나타내는 L값과 적색을 나 타내는 a값과 황색을 나타내는 b값에서 품종이 지닌 고유 의 색깔에 따라 무병묘가 농가묘에 비하여 명도가 높고 밝 은 적색을 보여 피색이 선명해진 것을 확인하였다. 본 실험 에서도 피색, 육색, 선명도, 및 상품성을 조사하였다. 피색 을 분석한 결과 L값은 0.36~7.97 범위에서 무병묘의 피색 이 더욱 선명하였으며, 농홍색을 띄는 주황미, 연황미, 담홍 색을 띄는 신건미, 자색을 띤 신자미의 피색의 홍색(a)값은 일반묘에 비해 높았으나 홍색을 띄는 신황미의 홍색값은 무 병묘가 일반묘에 약했다. 그러나, 황색을 의미하는 b값에서 무병묘가 일반묘에 낮음으로써 육색의 차이는 일반묘와 무 병묘의 큰 차이가 나지 않았다. 육색의 경우 농황색을 띄는 연황미의 경우 무병묘의 b값이 일반묘에 비해 2.01 높았으 며, 짙은 주황색을 띄는 주황미의 경우 무병묘 a값이 3.13 높고, b값은 0.22 낮아 일반묘에 비해 더욱 선명한 짙은 주 황색을 나타냈으며, 주황색을 띄는 신황미는 a값과 b값 모 두 무병묘가 일반묘에 높아 더욱 선명한 주황색을 보여줬 다. 연한 황색을 나타내는 신건미는 무병묘가 일반묘에 비 해 b값이 낮고 a값이 높아 무병묘가 일반묘에 비해 황색이 연하게 나타났으며, 신자미는 a값에 큰차이 없이 b값이 일 반묘에 비해 무병묘가 낮게 나와 자색이 더 선명하게 나왔 다. 따라서 괴근의 피색은 무병묘에서 일반묘보다 명도가 높고 피색이 선명하며, 반대로 육색은 각 고구마 특성에 맞 는 진한색은 더 진하게 밝은색은 더욱 밝게 나타내었다 (Table 4).

2010년 실증 시험을 통해 수확된 고구마를 무작위적으로 선택하여 외관 피색 및 모양, 크기를 총체적으로 종합하여 외관 품질이 높은 것을 9 낮은것을 1이라는 수치 index를 만들어 외관 품질을 평가한 결과, 무병묘는 고품질이라 할 수 있는 9~7수준으로 나타났으며, 일반묘는 3이라는 외관 품질의 결과가 나타났다(Table 4). 이러한 결과는 Carrolla (2004)등에 의해 이뤄진 실험 결과인 무병묘 피색의 a값이 선명해지고, 육색의 b값이 증가하며, 상품 고구마 비율이 증가한다는 보고와 일치하며, 바이러스 무병묘가 바이러스 에 의해 피색의 퇴색, 불균일한 모양등 상품성 저하를 막을 수 있는 하나의 방법임을 제시한다.

Du et al. (1999)에 의해 수행된 무병묘와 바이러스 감염 묘의 광합성 능력 측정결과, 무병묘가 일반묘에 비해 6.6 mg (CO2)/dm2h 높았으며, Chen et al. (2001)이 조사에 의하면 광 합성율은 무병묘가 바이러스 감염묘에 비하여 약 5 μmol/m^-2S^-1 높다고 하였으며, 전분 분해 효소활성도는 0.06 (mg/mg^-1min^-1) 높다고 보고하였다. 또한, 전분생산량도 1 ha당 약 10톤 가 량 무병묘가 바이러스 감염묘에 비하여 증가한 것으로 밝혀 졌다.

국내 보다 앞서 무병묘를 생산한 중국의 경우 SPFMV, SPLCV 감염묘와 무병묘의 세대별 수량성 평가를 진행하였 다. 그 결과 바이러스 감염묘에 비하여 바이러스 무병묘 1 세대, 2세대, 3세대의 1개체당 상저 고구마수는 2.8~2.9개 로 차이는 보이지 않았다. 그러나 개체당 개체중 100 g 이상 의 고구마는 바이러스 감염묘의 평균 2.1개 보다 높은 2.3~ 2.6으로 무병묘 1세대에서 3세대까지 높게 나타났으며, 반 대로 100 g 이하는 바이러스 감염묘가 평균 0.8개로 0.3~ 0.6를 나타낸 바이러스 무병묘 1세대, 2세대, 3세대에 비해 높 게 나타났다. 고구마 총 생산량도 무병묘 1세대는 40.8 t/ha, 2세대 39.2 t/ha, 3세대 27.4 t/ha으로 25.1 t/ha의 생산량을 보인 바이러스 감염묘 보다 높게 나왔다. 2세대까지는 고구 마 총 생산량 및 상품성 높은 고구마 생산량이 높게 나왔으 며, 바이러스 무병묘 3세대는 바이러스 감염묘보다 생산량 등이 높게 나왔으나 바이러스 감염묘와 유사한 수치를 보였 다. 따라서 바이러스 무병묘 사용 가능한 한계 판단의 근거 로 삼을 수 있을 것이라 여겨진다(Wong and Chen, 2001). 이 보고 등을 참고하여 외관의 품질뿐만 아니라 식미에서 단맛을 측정하는 Brix값을 측정한 결과 각 품종별로 무병묘 와 일반묘 간의 Brix°%값의 차이는 거의 없었다(Fig. 2). 그 러나 전분 수량을 측정한 결과, 17.2~43.8%의 전분 수량이 무병묘에서 증가하였음을 확인하였다. 그러나 이는 전분함 량의 차이가 아니라 주당 상저수의 증가 혹은 괴근 평균중 이 품종에 따라 증가하였기 때문이라 생각된다(Fig. 3(a), 3(b)).

Fig. 2.

Comparison of Brix°(%) of sweetpotato rootbetween virus free and control. In virus free sweetpotato field application test in 2010, we analyzed Brix°(%) of 5 varieties grown at 5 local fields with 30 repeats.

Fig. 3.

Comparison of starch yield (a) and value (b) of sweetpotato root between virus free and control. To analyze starch yield and value, 5 varieties grown at 5 local fields with 30 repeats were applied. Starch yield shows difference only in Yeonhwangmi, but starch value shows no difference statistically (ns, * non-significant and significant at p< 0.05).

수분, 탄수화물, 단백질, 지방, 비타민 A 등이 주성분을 이루며, 단백질 및 탄수화물이 풍부하여 최근 건강 다이어 트 식품으로도 각광을 받고 있는 고구마는, 품종에 따라 카 로티로이드(주황미), 안토시아닌(신자미) 등이 함유되어 있 어 노화 예방, 피로 회복, 항산화 활성 및 성인병 예방에 효 과적이다(Han et al., 2013). 이러한 고구마에 피해를 주는 바이러스는 최근 전 세계에 30여종이 분포하고 있다고 하 며(Christopher A. Clark et al., 2012), Kwak et al. (2006) 의 보고에 의하면 국내에 SPFMV, SPGV, SPLCV, 그리고 SwPLV 등 4종의 바이러스가 포장 감염률이 100%이며, 고 구마 주산지의 농가 묘상은 묘상에 따라 3~100% 감염되어 있다고 보고 하였다(Park et al., 2011). 이런 높은 감염률을 보이는 바이러스의 피해를 줄이기 위해 한국을 포함 중국, 일본 등에서 바이러스 무병묘가 사용되어 지고 있다.

최근 Song et al. (2012)과 Yoo et al. (2013)의 보고에 의 하면 바이러스 무병묘는 국내에서도 일반묘보다 수량 및 품 질이 향상된 것으로 보여진다. 그러나, 한 지역에서 수행된 연구결과여서, 기상 조건과 토양 조건이 다양한 조건하에서 도 무병묘가 우수한지 알아볼 필요가 있다. 이를 위하여 본 실험에서는 전국 5개 지역에서 5개의 품종을 대상으로 무 병묘 재배 효과를 입증하였다. 함양에서 재배한 신자미를 제외한 5개 지역에서 모든 품종이 무병묘가 생육이 우수하 게 나타났으며, 품질에서도 각 품종에 맞는 육색과 피색, 외 관 등 품질이 무병묘가 보다 우수하게 나타나 일반묘에 비 해 무병묘가 우수하다는 것을 입증하였다. 그러나, 논산에 서 수행된 신자미, 연황미, 신건미 같이 주당 괴근수의 감소 는 Song et al. (2012)이 보고한 것 같이 항상 무병묘가 높 지는 않았다. 이는 기후 조건과 각 지역 토양 조건, 병 발생 정도에 따라 다양하게 나타 날수 있다고 생각되어진다. 또 한, 바이러스 무병묘의 생산만큼이나 중요한 것은 바이러스 방제이다. 바이러스 매개체로 알려져 있는 담배가루이와 진 딧물의 효과적인 방제에 대한 연구도 진행되어져야 할 것이 라 생각된다.