KR20170013006A - 바이러스병과 흰가루병 복합내병성 쥬키니호박 신품종 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호박에 발생하는 바이러스병과 흰가루병에 복합내병성을 지니는 쥬키니호박 신품종 식물에 관한 것으로, 초형과 과실 특성이 우수한 쥬키니호박 계통과 내병성이 강한 쥬키니호박 계통과의 교잡을 통해 우수한 과실 특성을 가지면서 복합내병성 유전자가 집적된 쥬키니호박을 육성하여 농약을 적게 살포하면서 재배 가능함은 물론 일반 품종의 재배가 힘든 여름 고온기 재배와 수확 기간을 연장시킴으로써 농가의 소득을 증대시킬 수 있는 신품종일 것으로 기대된다.

Description

바이러스병과 흰가루병 복합내병성 쥬키니호박 신품종 {Virus and Powdery Mildew Resistant Variety in Cucurbita pepo}

본 발명은 호박에 발생하는 바이러스병과 흰가루병 복합내병성 쥬키니호박 신품종에 관한 것이다.

호박은 박과에 속하는 작물로 전 세계적으로 12~14종이 존재하는 것으로 보고되고 있으나 우리가 주로 식용으로 하는 것은 쿠쿠르비타 모샤타(애호박 종류), 쿠쿠르비타 페포(쥬키니호박 종류), 쿠쿠르비타 맥시마(단호박 종류) 등이 90% 이상 차지하고 있다. 호박의 몇 야생종에서는 바이러스병과 흰가루병 등에 강한 저항성을 갖는 유전자를 보유하고 있는 것도 있어 호박 품종 육성가들의 관심의 대상이 되어왔다. 대부분 연구자들이 지금까지 야생종의 병충해 저항성을 재배종으로 이전해서 이용하는데 집중해 왔다.

우리나라의 쥬키니호박은 일본, 미국, 유럽과는 다른 길이, 모양 및 과피색을 지니고 있는데 쥬키니호박 품종을 시판하기 시작한 후 지금까지 그 품종적 특성은 변화가 거의 없었다. 즉, 국내 쥬키니호박은 왜성 초형으로 과실의 길이가 28~32cm, 굵기는 4~6cm, 녹색 바탕에 흰점박이 무늬의 과피를 가지며 바이러스병과 흰가루병에 아주 쉽게 걸리는 특성을 지니고 있다.

호박에 발생하는 바이러스는 10여 종이 보고되었으며, 국내에서는 주로 쥬키니황화모자이크바이러스(Zucchini Yellow Mosaic Virus, ZYMV), 수박모자이크바이러스(Watermelon mosaic virus, WMV) 및 오이모자이크바이러스(Cucumber mosaic virus, CMV) 등이 호박에 주로 피해를 입히는 종이다. 이들 식물바이러스의 작물에 대한 피해가 급증하고 있으나 이들 바이러스 병해를 방제할 수 있는 화학농약은 전무한 실정이며, 기존에 연구되어진 항바이러스 물질들은 약효가 매우 미미하거나 강력한 세포독성으로 산업화된 사례가 없는 실정임으로 궁극적으로는 바이러스병 저항성 품종 개발이 요구되고 있다.

흰가루병(병원균: Sphaerotheca fuliginea)은 호박 재배 시 가장 중요한 병의 하나이고, 호박뿐만 아니라 오이, 참외, 멜론 등 다른 박과채소 작물에서도 방제에 많은 어려움이 있다. 흰가루병은 기온이 20℃ 이상으로 상승하면 많이 발생하는 병으로 일단 발병하면 급속하게 만연하여 그 피해가 매우 크다. 흰가루병에 감염되면 식물이 바로 고사하는 것은 아니지만 초세가 심히 약화되어 과실 생산량이 크게 저하될 뿐 아니라 마침내는 잎이 고사해 과실 생산 기간이 짧아질 수밖에 없다.

흰가루병의 방제를 위하여 사용하는 일부 화학농약은 약제 저항성을 유발하여 약효가 저하되고, 무분별한 약제사용과 남용으로 최근 건강과 환경에 관한 관심이 증가됨에 따라 안전생산의 중요성이 강조되고 있다. 흰가루병에 대한 효과적인 방제방안으로 저항성 품종의 개발이 절실하게 요구되어 지고 있는 실정이다.

한국등록특허 제0475308호에는 'CGMMV-저항성 형질전환 박과 작물을 제조하는 방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1035151호에는 '식용 미니박 육종방법'이 개시되어 있으나, 본 발명의 '호박에 발생하는 바이러스병과 흰가루병 복합내병성 쥬키니호박 신품종'에 대해서는 개시된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 교잡을 통해 호박에 발생하는 바이러스병과 흰가루병 내병성 유전자를 우리나라 쥬키니 타입으로 도입하여 기존의 쥬키니에 ZYMV, WMV, CMV 등 호박에 많이 감염되는 바이러스와 흰가루병에 복합저항성을 나타내게 함으로써 일반 재배종과는 완전히 새로운 개념의 복합내병성 쥬키니호박 품종을 개발하여 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 호박에 발생하는 바이러스병 및 흰가루병에 복합내병성을 가지는 것을 특징으로 하는 쥬키니호박 신품종을 제공한다.

본 발명에 따른 쥬키니호박 신품종은 호박에 발생하는 바이러스병 및 흰가루병에 복합저항성을 가지는 쥬키니호박 품종 생산을 가능케 하며, 나아가 호박 재배 농가들이 농약을 적게 살포하면서 대량 재배할 수 있음은 물론 재배시기 및 수확기 확대를 통해 농가의 생산성과 농산물의 부가가치를 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명에 이용한 쥬키니황화모자이크바이러스(Zucchini Yellow Mosaic Virus, ZYMV) 병징엽, ZYMV의 EM 사진 및 ZYMV 면역반응 결과를 보여준다. S:항혈청(antiserum), a:정제한 ZYMV, b:이병즙액, c:건전즙액.
도 2는 본 발명에 이용한 수박모자이크바이러스(Watermelon Mosaic Virus2, WMV2) 병징엽 및 WMV2 면역반응 결과를 보여준다. S:항혈청(antiserum), A:정제한 WMV2, B:이병즙액, C:건전즙액.
도 3은 바이러스 즙액접종 장면 및 바이러스 병징을 나타낸다.
도 4는 흰가루병 포자 분무접종 장면 및 흰가루병 병징을 나타낸다.
도 5는 SP213-1(P1), SS39-1(P2), SP213 × SS39(F₁) 및 F₂ 집단의 랜덤 프라이머(random primers)(OPF-10, OPF-19 및 OPF-20)를 이용한 RAPD(random amplified polymorphic DNA) 분석을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 호박 신품종(우) 및 대조구인 일반품종(좌)의 바이러스 이병성 정도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 호박 신품종(상) 및 대조구인 일반품종(하)의 흰가루병 이병성 정도를 나타낸다.
도 8은 생육이 왕성할 때의 본 발명의 호박 신품종(좌) 및 대조구인 일반품종(우)의 청과 모습을 나타낸다.
도 9는 생육 후기의 본 발명의 호박 신품종인 'SP213 × SS39'(좌) 및 대조구인 일반품종 '남강쥬키니'(우)의 청과 모습을 나타낸다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 호박에 발생하는 바이러스병 및 흰가루병에 복합내병성을 가지는 것을 특징으로 하는 쥬키니호박 신품종을 제공한다.

상기 호박에 발생하는 바이러스병은 쥬키니황화모자이크바이러스병(Zucchini Yellow Mosaic Virus, ZYMV), 수박모자이크바이러스병(Watermelon mosaic virus, WMV), 오이모자이크바이러스병(Cucumber mosaic virus, CMV), 파파야원형반점바이러스병(Papaya Ringspot Virus, PRSV), 스쿼시모자이크바이러스병(Squash Mosaic Virus, SqMV), 담배원형반점바이러스병(Tobacco Ringspot Virus, TRSV), 토마토원형반점바이러스병(Tomato Ringspot Virus, TmRSV), 콩황화모자이크바이러스병(Bean Yellow Mosaic Virus, BYMV) 등이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 쥬키니황화모자이크바이러스병, 수박모자이크바이러스병 및 오이모자이크바이러스병으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상일 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

본 발명에 따른 쥬키니호박 신품종의 청과는 길이가 26~34cm, 굵기가 4~6cm, 배꼽 크기(지름)이 10~12mm, 과피는 녹색 바탕에 작은 점무늬모양을 띠며, 윤기가 많은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 쥬키니호박 신품종의 청과 모양은 목 부분이 가늘어지지 않는 H형으로 생육 단계 또는 생육 왕성 정도에 상관없이 모양을 유지함을 특징으로 한다.

본 발명의 쥬키니호박 신품종은 한국생명공학연구원 미생물자원센타에 2015년 7월 21일자로 기탁하였다(수탁번호 KCTC12873BP).

또한 본 발명은

a) 호박에 발생하는 바이러스병과 흰가루병에 강한 쥬키니호박(SA12)에 과실의 특성이 우수한 쥬키니호박(SC26)을 여교잡하여 내병성과 과실 특성이 우수한 호박 계통(SP213)을 선발하는 단계; 및

b) 상기 a)단계에서 선발된 호박 계통을 초세가 강한 호박 계통(SS39)과 교잡하여 내병성 및 초세가 강하고 과실 특성이 우수한 잡종을 제조하는 단계를 포함하는 쥬키니호박 신품종(수탁번호 KCTC12873BP)의 육종 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에 따르면, 먼저 호박에 발생하는 바이러스병과 흰가루병에 대한 내병성이 강한 쥬키니호박 계통을 과실의 특성이 우수한 쥬키니호박과 여교잡하여 내병성 과실 특성이 우수한 호박 계통을 선발하였다.

상기 여교잡을 통하여 도입된 내병성 형질(유전자)을 지니는 계통을 생물검정, 특성조사 또는 분자유전학적 분석법 등을 통하여 검정 및 선발할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 방법에서 내병성을 보이는 계통을 선발하기 위하여 ZYMV, WMV, CMV 또는 흰가루병원균에 식물체를 인공접종하여 병저항성 정도를 조사할 수 있다. 또한 RAPD-PCR 방법을 사용하여 선발된 계통이 내병성 형질(유전자)을 지니는지 확인할 수 있다.

상기 선발된 내병성과 과실 특성이 우수한 호박 계통을 초세가 강한 호박 계통과 교잡하여 내병성 및 초세가 강하고 과실 특성이 우수한 잡종을 선발하는 과정을 통하여 본 발명의 쥬키니호박 신품종을 육성하여 'SP213×SS39’이라고 명명하였다.

이하, 본 발명에 따른 쥬키니호박 신품종에 대하여 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1. 쥬키니호박 신품종 육성을 위한 유전자원의 수집 및 여교잡 실시

바이러스병과 흰가루병에 내병성이 강한 호박을 수집 및 교잡하여 바이러스병과 흰가루병에 내병성이 강한 집단인 SA12를 1차 만든 후, 과실 품질이 우수한 내혼계인 SC26과 교잡하여 과실 특성이 우수하고 바이러스병과 흰가루병에 내병성을 갖는 계통을 자식과 여교잡을 통해 선발하였다. 바이러스병과 흰가루병에 강한 유전자원을 4월 15일 40구 연결포트에 파종하여 5월 5일 포장에 정식하였으며 정식 후 약 30일경부터 교배를 실시하였다. 교배는 암꽃과 수꽃이 피기 하루 전에 고깔을 씌운 후 개화 당일 고깔을 벗겨 수꽃의 화분을 암꽃의 주두에 묻히고 다시 고깔을 씌움으로써 타 화분의 혼입을 방지했다. 그 후 라벨을 붙여 이력 관리를 실시했다. 과실 특성이 우수한 계통과의 여교잡 역시 동일한 방법으로 교배를 실시하였다. 세대를 진행하면서 병검정과 특성조사를 실시하여 저항성 유전자의 존재를 확인하였으며 그 자세한 육성경과는 하기 표 1과 같다.

[표 1]

실시예 2. 병저항성 계통 선발 실시

본 실시예의 병검정에 이용된 쥬키니황화모자이크바이러스(Zucchini Yellow Mosaic Virus, ZYMV)는 쥬키니 재배포장에서 심한 모자이크 증상을 보이는 감염주로부터 분리한 바이러스이다. 수박모자이크바이러스(Watermelon mosaic virus2, WMV2)는 애호박포장에서 전형적인 WMV2 증상을 보이는 감염주로부터 분리하였다. 2종의 바이러스 균주의 동정은 항원항체 면역반응을 검정할 수 있는 한천겔확산법(agar gel double diffusion test)을 통하여 확인하였다. 오이모자이크바이러스(Cucumber mosaic virus, CMV)의 경우 발병이 심한 포장을 이용하여 포장선발을 실시하였으며 RT-PCR을 통해 병원균의 식물체 감염 여부를 판단함으로써 CMV 저항성 여부를 결정했다. 이러한 포장선발은 CMV 뿐만 아니라 포장에서 발병할 수 있는 모든 바이러스에 개발 중인 계통들을 노출시킨다는 의미에서 육종적인 의의가 크다고 할 수 있다. 또한 흰가루병은 애호박 포장에서 채집하여, 흰가루병원균 분류 기준에 의거하여 동정하였다. 또한 순수 분리한 바이러스 및 흰가루병원균은 시판 애호박(농우애호박) 및 쥬키니(서울쥬키니)에 인공접종하여 각 균주의 이병엽을 냉동보존 또는 식물체에 유지하면서 시험의 접종원으로 사용하였다. 공시한 2종의 바이러스에 대한 항원항체 면역검정 결과, 각각 ZYMV 및 WMV2임이 동정되었으며, 건전한 애호박 유묘에 인공 접종한 결과 전형적인 바이러스 병징이 재현되었다(도 1 및 2). 이상에서 개발된 균주와 방법을 이용하여 세대별, 계통별 저항성 정도를 확인했으며 이를 바탕으로 교배조합을 작성하였다.

ZYMV 또는 WMV2를 도 3과 같이 고압스프레이건(high pressure spray gun)을 이용하여 즙액접종(분사압 2 bar) 방법으로 호박의 유식물체에 접종한 결과 95% 이상의 감염율을 유도하였다.

흰가루병의 접종은 분생포자를 증류수에 포자농도가 1×10⁶ 포자/ℓ로 현탁하여 포자 스프레이(spore spray) 접종한 결과 접종엽의 흰가루병 발생율은 95%이상 안정적으로 병징이 발현되었다(도 4).

또한, 2012년 1월부터 3월에 걸쳐 수행되었던 계통선발시험에서 162계통(SQ1~SQ162)을 공시하여 ZYMV 및 CMV에 대한 내병성 검정을 실시하였으며, 그 결과 34계통의 복합내병성 계통을 선발하였다. ZYMV, WMV2 또는 흰가루병에 복합내병성 계통에 대한 선발은 하기 표 2와 같이 진행되었으며 공시된 55계통 중 11계통이 복합내병성을 나타냈으며 그 중 K25(SP213)를 본 조합작성에 이용하였다.

[표 2]

실시예 3. 바이러스 저항성 관련 RAPD 마커 검정

바이러스 저항성 관련 RAPD-PCR 분석을 위하여, 2014년 5월 내지 7월에 호박 바이러스 저항성 관련 분자마커 검정용 계통의 개체들을 샘플링(sampling)하여 추출한 DNA를 이용하였다. 본 실시예에서는 오페론 랜덤 프라이머(OPERON random primer) 3종(OPF-10(5'-GGAAGCTTGG-3', 서열번호 1), OPF-19(5'-CCTCTAGACC-3', 서열번호 2) 및 OPF-20(5'-GGTCTAGAGG-3', 서열번호 3))을 이용해 실험을 진행하였다. PCR 반응조건은 i-Taq 중합효소(polymerase)를 이용하여 94℃에서 3분 동안 변성시킨(pre-denature) 후 증폭은 94℃에서 1분간 변성, 37℃에서 1분간 어닐링(annealing), 72℃에서 1분간 중합(polymerization) 과정을 1회(1 cycle)로 하여 최종 40회 반복하고 72℃에서 10분간 처리 후 반응을 종료하였다. 반응 결과를 확인하기 위하여 1.5% 아가로스 겔(agarose gel)에서 전기영동하였다. 그 결과, 내병성에 강한 친계(SP213-1)에 존재하는 밴드가 잡종 식물체(F1)에서 확인되었다(도 5). 상기 RAPD 마커는 생물 검정과 더불어 저항성 유전자의 존재 유무를 판단하고 내병성 계통을 선발하는데 이용되었다.

실시예 4. 우수한 잡종 1대 조합 검정

상기 실시예 2에서 선발된 복합내병성을 보이는 11계통과 기 개발된 우수계통과의 교배조합을 작성하였다. 작성된 조합의 성능검정을 통해 내병성 정도, 수량, 과실모양, 과피색, 절간 등의 특성을 파악하여 바이러스병과 흰가루병에 복합저항성이면서 우수한 과실 특성을 보이는 조합을 선발하였다. 작성된 조합 중 K25(SP213)와 초세가 강한 SS39의 조합은 쥬키니호박 주산지에서 농가실증시험을 통해 기존의 품종보다 바이러스병과 흰가루병에 강하고 수량과 품질이 우수함을 확인했다(도 6 내지 도 9). 이를 'SP213×SS39’이라고 명명하였다.

본 발명의 쥬키니호박 신품종 'SP213×SS39’조합의 주요 특성은 하기 표 3과 같다.

[표 3]

쥬키니호박 신품종 'SP213×SS39'가 기존의 상업품종인 남강쥬키니와 비교하여 바이러스 및 흰가루병 내병성에 대하여 뚜렷한 차이를 보임을 확인하였다(도 6, 도 7 및 표 3).

도 8에서와 같이 생육이 왕성할 때의 본 발명의 쥬키니호박 신품종의 청과는 기존의 상업품종인 남강쥬키니의 청과와 형태적 특성이 유사하였다. 그러나 생육이 약해지거나 생육 후기에는 남강쥬키니의 청과 목 부분이 가늘어지는 현상이 나타나는 반면, 본 발명의 쥬키니호박 신품종은 청과 목 부분이 가늘어지지 않는다는 것을 확인하였다(도 9). 즉, 청과 목 부분이 가늘어지는 것은 제품의 상품성을 떨어뜨리는 요인이 되므로 본 신품종의 청과 목 부분이 가늘어지지 않는 것이 특성의 하나이다.

한국생명공학연구원 KCTC12873BP 20150721

<110> SUH, SANG KI <120> Virus and Powdery Mildew Resistant Variety in Cucurbita pepo <130> PN15213 <160> 3 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 ggaagcttgg 10 <210> 2 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 cctctagacc 10 <210> 3 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 ggtctagagg 10

Claims (3)

1. 호박에 발생하는 바이러스병 및 흰가루병에 복합내병성을 가지며, 청과의 목 부분이 가늘어지지 않는 H형인 것을 특징으로 하는 쥬키니호박 신품종.
2. 제1항에 있어서, 상기 호박에 발생하는 바이러스병은 쥬키니황화모자이크바이러스병, 수박모자이크바이러스병 및 오이모자이크바이러스병으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 쥬키니호박 신품종.
3. 제1항에 있어서, 상기 쥬키니호박 신품종은 수탁번호 KCTC12873BP로 기탁된 것을 특징으로 하는 쥬키니호박 신품종.

Images