서 론
재료 및 방법
시험 재료
과실 특성 조사
통계 분석
결과 및 고찰
대목 13종의 조기 생산성 평가
주당 착과수와 주당 생산량과의 상관관계
각 대목별 과일 형질의 차이
주성분 분석(PCA)
요 약
서 론
우리나라는 과수 선진국과 비교해 왜성대목을 이용한 사과 밀식재배 시스템의 도입이 상대적으로 늦은 편이었다. ‘후지’가 국내로 도입되었을 당시 MM.106 또는 M.26 대목을 이용한 왜화재배가 처음 소개되었고(Yun, 1998), 현재 전 세계적으로 널리 활용되고 있는 M.9 대목을 이용한 사과 밀식재배 연구는 국립원예특작과학원 사과연구소를 중심으로 1996년부터 시작되었다(Yang et al., 2010). 사과 밀식재배 시스템을 국내 농가에 보급할 당시, 이탈리아 남티롤 지역에서 행해지고 있던 M.9 대목을 이용한 밀식재배 시스템을 모델로 하여 보급하였다(Yang et al., 2010). 미국을 비롯해 밀식 재배 시스템이 확립된 여러 나라에서는 M.9 대목의 높은 왜화도와 뛰어난 생산성을 입증함으로써 여러 대목 중 M.9 대목을 선택하게 되었다(Marini et al., 2002). 그러나 국내에서는 M.9 대목을 비롯한 여러 대목의 특성이 제대로 평가되지 않았으며, 사과연구소에서 일부 시험되었을 뿐 면밀한 조사와 보고가 이루어지지 않은 상황이다.
M.9 대목은 전 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 대목이다. 1800년대 말 프랑스의 ‘Juane de Metz’ 품종이 영국에 도입된 이후 이스트말링 시험장(HRI-East Malling)에서 1914년에 선발되어 ‘Malling 9’(M.9)으로 명명된 후, 왜성대목으로서 널리 퍼지게 되었다(Webster and Wertheim, 2003). M.9 대목은 실생대목의 25－35%의 왜화도를 가지며 생산성이 높지만 선발된 지 오래되었을 뿐 만 아니라 Apple Chlorotic Leaf Spot Virus(ACLSV)와 같은 바이러스 감염이 문제가 되어 많은 영양계 대목들이 선발되었다. 이스트말링 시험장과 롱애쉬턴(Long Ashton) 시험장에서 공동으로 선발한 M.9 EMLA는 M.9 대목의 첫 영양계 선발 대목으로 M.9보다 25－30% 정도 더 크게 자란다(Webster and Wertheim, 2003). M.9 T-337은 네덜란드의 와게닝겐 대학에서 ACLSV를 비롯한 네 가지 바이러스에 대해 무독한 대목으로 선발하였으며, M.9 EMLA보다 더 왜화되고, 우리나라에서 가장 많이 이용되고 있다(Song et al., 2015). M.9 NIC 계통은 벨기에의 니콜라이 묘목회사에서 선발한 영양계 대목으로, M.9보다 번식이 잘되고 수량이 많은 것이 장점이다. 나무세력은 NIC 8, 19, 29순으로 커진다고 한다(Song et al., 2015). M.26은M.16에 M.9을 교배하여 1929년에 선발된 대목으로, 왜화도는 M.9보다는 떨어지나 토양적응성이 더 뛰어나며 발근이 잘 되어 번식이 쉬운 편이다(Song et al., 2015). M.27 역시 이스트말링 시험장에서 육성된 대목으로 M.13에 M.9을 교배하여 선발하였다. 극왜성 대목으로 조기개화 및 높은 생산효율을 갖지만, 과일 크기가 작아지는 단점이 있다(Webster and Wertheim, 2003). Ottawa 3는 캐나다 오타와농업시험장에서 내한성 증진을 목표로 M.9에 ‘Robin’을 교배하여 1974년에 선발한 대목이다. M.9과 M.26의 중간 정도의 왜화도를 가지며, 조기결실성이고 생산성이 높다(Anonymous, 2018). 러시아(구 소련)의 미추린 원예대학의 Budagovsky 박사는 M.8에 ‘Red Standard’를 교배하여 왜화도는 M.9과 M.26의 중간 정도이며 내한성이 강한 Budagovsky 9(Bud.9)을 육성하였다(Cummins and Aldwinckle, 1983). Polish(P.) 계열의 대목 또한 Bud.9과 마찬가지로 폴란드의 추위에 강한 대목을 육성하기 위해 M.9에 ‘Antonovka’를 교배하여 육성하였다(Cummins and Aldwinckle, 1983). P.2 대목은 M.9보다 약 20% 작게 자라며 생산성이 높고, P.16은 M.27과 M.9의 중간정도의 극왜성대목으로 알려져 있다. P.22는 M.27 정도의 극왜성대목이며, 내동성 또한 M.9보다 우수하다고 보고되었다(Anonymous, 2018). 이렇듯 M.9 대목을 기반으로 다양한 대목품종들이 개발되어 활용되고 있지만, 아직 우리나라 환경에서 각 대목의 특성이 제대로 발현되는지 평가한 연구는 그리 많지 않다.
그래서 본 연구에서는 상기 설명한 사과대목 품종 13종에 대하여 재식 3－4년차까지 조기 생산성에 대하여 평가하였으며, 또한 각 대목별로 생산된 과실을 대상으로 특성조사를 수행해 과일 형질을 조사하였다. 그리하여 우리나라 환경 하에서 13종 대목의 특성을 평가하고, 동북 아시아 지역만의 특색인 대과 위주의 과실 생산에 적합한 대목을 제시하고자 하였다.
재료 및 방법
시험 재료
농촌진흥청 국립원예특작과학원 수원 이목동 캠퍼스 내의 사과대목 유전자원 포장에서 13종의 대목을 증식하였다. 2000년에 각 대목별 20주씩을 4.0 m 간격으로 시험포장에 재식한 후 ‘후지’를 접목하였다. 시비, 관수, 적과, 전정 및 농약살포는 사과 유전자원 관리와 마찬가지로 관행에 따라 동일하게 수행하였다. 재식 3년차인 2002년부터 나무당 착과수 및 생산량을 조사하였다.
과실 특성 조사
과실의 과중, 종경, 횡경은 수확과실 중에서10개씩 3반복으로 조사하여 평균값을 얻었으며, 당도 및 산도는 과실 임의의 부위를 채취하여 착즙한 후, 당도는 굴절당도계(PAL-1, Atago, Japan)를 이용하여 측정하였다. 산도는 Whatman No. 2 여과지로 여과한 후, 과즙 5ml를 0.1N NaOH로 pH 8.2까지 적정하여 사과산 값으로 환산하였다. 경도는 직경이 8mmø인 과실경도계(FHM-5, Japan)로 과실의 적도면 부위 껍질을 얇게 제거한 후 측정하였다.
통계 분석
각 대목별 20주씩 재식하였으나 재식 후 고사주가 발생하여 조사대상 샘플수가 동일하지 않았다. 그래서 분산분석(ANOVA)과 함께 사후분석으로 Scheffe’s test를 활용하였다. 과실 특성 조사는 과일 10개 단위로 3반복으로 조사하였기 때문에 사후분석으로 Duncan’s test를 수행하였다. 통계분석은 R(Ver. 4.1.2, R foundation for statistical computing, Vienna, Austria) 프로그램을 이용하였으며, ‘agricolae’ 패키지를 설치하여 ANOVA 및 사후분석을 수행하였다. 공분산분석(ANCOVA)을 위해 ‘tidyverse’, ‘ggpubr’, ‘rstatix’ 및 ‘broom’ 패키지를 설치하여 그래프를 작성하였다. 주성분 분석(PCA) 또한 R에 ‘FactoMineR’ 및 ‘factoextra’ 패키지를 설치하여 biplot을 작성하였다. 상관관계 분석에는 ‘GGally’ 패키지를 이용하였다.
결과 및 고찰
대목 13종의 조기 생산성 평가
‘후지’를 접목한 대목 13종의 조기 생산성을 조사하였다(Table 1). 대목별 주당 착과수를 보면, 재식 3년차에는 M.9 NIC 29와 M.27 EMLA 시험구 간에는 통계적으로 유의한 차이가 있었으나 다른 대목들과는 차이가 인정되지 않았다. M.27 EMLA는 극왜성 대목이기 때문에 다른 대목들보다 주당 착과수가 평균 3.4개로 현저하게 적었다. M.9 계열 대목 중에서 M.9 NIC 29와 M.9 EMLA시험구만이 재식 3년차에 평균 20과 이상을 수확할 수 있었다. 재식 4년차에는 모든 대목의 주당 착과수 간에는 차이가 없었으나, 여전히 극왜성 대목인 M.27 EMLA 시험구는 평균 6.9개로 가장 낮은 착과량을 보였다. 그러나 일부 대목에서 재식 4년차의 착과량이 재식 3년차의 착과량보다 낮았는데, 이는 서리 피해와 같은 환경적인 요인과 함께 재식 3년차임에도 착과량을 조절하지 못해 해거리가 발생한 재배적 요인에 기인한 것으로 추정된다. M.9 NIC 29 시험구의 착과수가 재식 4년차에 전년대비 0.4%가 감소하였으나, M.9 NIC 08 시험구의 경우에는 0.9%가 증가해 재식 4년차에 가장 많은 착과수를 기록하였다. 재식 4년차에 M.9 계열 대목의 주당 착과수는 평균 17.7개로 M.26계열 대목의 착과수 12.4개보다 많았다. Ottawa 3 시험구는 M.26 시험구와 비슷한 정도의 왜화도를 갖는 품종으로 착과수 또한 M.26과 비슷한 수준이었다. P.2 대목은 M.9 EMLA와 비슷한 왜화도를 가짐에도 불구하고 착과량은 M.9 EMLA보다 약간 높은 편이었다. P.22는 M.27과 같은 극왜성 대목으로 재식 4년차에 주당 착과수 또한 M.27 EMLA와 비슷한 수준이었다.
Table 1.
Fruit count and yield per tree of ‘Fuji’ apple trees grafted on thirteen rootstocks
| Rootstock | Fruit count (no. per tree) | Yield (kg per tree) | ||
| Years after planting | Years after planting | |||
| 3 | 4 | 3 | 4 | |
| Bud.9 | 16.0 ± 12.2 abz | 17.5 ± 9.4 a | 3.9 ± 2.8 ab | 4.4 ± 2.5 ab |
| M.26 | 15.0 ± 9.1 ab | 11.6 ± 9.7 a | 3.5 ± 2.0 ab | 2.6 ± 2.0 b |
| M.26 EMLA | 21.3 ±17.4 ab | 13.3 ±11.2 a | 5.4 ± 4.3 ab | 3.2 ± 2.8 ab |
| M.27 EMLA | 3.4 ± 2.9 b | 6.9 ± 8.0 a | 0.7 ± 0.6 b | 1.3 ± 1.7 b |
| M.9 EMLA | 20.2 ± 13.5 ab | 14.6 ± 6.9 a | 5.4 ± 4.1 ab | 3.5 ± 1.7 ab |
| M.9 NIC 08 | 14.3 ± 8.6 ab | 27.7 ± 11.7 a | 3.3 ± 2.0 ab | 7.5 ± 3.0 a |
| M.9 NIC 19 | 10.9 ± 7.7 ab | 14.5 ± 11.7 a | 2.6 ± 2.0 ab | 3.3 ± 3.0 ab |
| M.9 NIC 29 | 24.4 ± 18.7 a | 14.8 ± 8.6 a | 6.6 ± 5.2 a | 3.0 ± 1.9 ab |
| M.9 T-337 | 11.3 ± 9.9 ab | 21.4 ± 17.7 a | 2.9 ± 2.6 ab | 5.0 ± 4.0 ab |
| Ottawa 3 | 13.1 ± 12.6 ab | 12.7 ± 9.3 a | 2.8 ± 3.1 ab | 2.5 ± 2.2 b |
| P. 2 | 21.7 ± 17.4 ab | 21.4 ± 10.9 a | 5.5 ± 4.3 ab | 5.3 ± 2.8 ab |
| P. 16 | 12.4 ± 8.5 ab | 24.0 ± 7.5 a | 2.8 ± 2.1 ab | 5.1 ± 1.3 ab |
| P. 22 | 12.5 ± 8.4 ab | 7.2 ± 5.7 a | 2.3 ± 1.5 ab | 1.3 ± 1.2 b |
주당 생산량의 경우, 재식 3년차에는 역시 M.9 NIC 29 시험구가 평균 주당 6.6 kg을, M.27 EMLA시험구는 0.7 kg을 수확하였다. 재식 4년차에는 대목별 생산량의 차이가 큰 편이었다. M.9 NIC 08 시험구에서 평균 7.5 kg을 수확할 수 있었으나, M.26, M.27 EMLA, Ottawa 3, P.22 시험구에서는 평균 3 kg 미만을 수확하였다. M.9 계열 대목의 주당 생산량은 통계적으로 차이가 없을 정도로 일정 수준(평균 3 kg 이상)을 유지하였다. 그리고 Bud.9과 P.2는 매년 균일하게 주당 착과수와 생산량이 유지되었으며, 수치도 높은 편에 속해 생산량이 균일하게 유지될 수 있는 대목으로 판단되었다. 상기 결과를 통해서 M.9 계열의 대목들이 M.26보다 높은 생산성을 가지며, M.26 EMLA, P.2, Bud.9 대목들과는 비슷하거나 더 뛰어남을 알 수 있었다. 특히 M.9 EMLA가 M.26보다 주당 수량이 높으며, 재식 3－4년차부터 M.9 EMLA 시험구의 생산효율이 M.26 시험구보다 더 좋다는 Yang et al.(2010)의 보고와 일치하였다. 그러나 M.26의 생산효율이 M.9의 72%(Robinson et al., 1997) 또는 81%(Weber, 2001) 수준이라는 보고와는 달리 본 연구에서는 35－54% 정도임을 알 수 있었는데, 이는 아직 재식 초기(3－4년차)이기 때문인 것으로 생각되었다. 또한 내한성이 강한 것으로 알려진 P.2와 Bud.9 대목은 생산성도 준수한 편이어서 서리피해나 동해 발생이 심한 지역에서는 M.9 대목의 대안이 될 수 있을 것으로 판단되었다.
주당 착과수와 주당 생산량과의 상관관계
대목에 따른 주당 착과수와 주당 생산량간의 관계를 살펴보기 위해 공분산분석(ANCOVA)을 수행하였다(Fig. 1 and Fig. 2). Elfving and Schechter(1993)의 보고에 따르면, 주당 착과수와 생산량간에는 기울기 0.2의 직선 회귀관계가 있다고 하였는데, 본 연구결과에서도 모든 대목별 착과수와 생산량 간에는 기울기 0.2－0.3 이내의 직선 회귀관계가 있음을 확인하였다. 이는 비록 대목 품종은 다르나 모든 대목에는 단일 품종인 ‘후지’가 접목되었기 때문에 유전적으로 동일한 특성을 가진 것에 기인한 것으로 보이며, 각 대목별로 회귀식의 차이가 생기는 것은 대목종류의 차이로 인한 유전적인 영향과 접목묘가 받은 환경의 영향에 의한 것으로 판단된다. 재식 3년차에는 P.22 시험구(0.170)를 제외한 모든 대목 시험구에서 0.20－0.29 이내의 기울기를 보였고, 재식 4년차에는 P.16(0.160)을 제외한 모든 대목에서 0.20－0.25의 기울기를 나타내었다(Fig. 1). 주당 착과수와 생산량 간의 관계는 결국 착과된 과일의 무게에 의해 결정되는데, ‘후지’ 단일 품종이 접목되었음에도 불구하고 P.22와 P.16 대목의 과일이 다른 대목에서 생산된 과일보다 무게가 적은 것으로 보인다. Fig. 1에서 회귀식의 기울기를 통해 재식 3년차에 P.22대목이, 재식 4년차에는 P.16 대목이 차이가 있음을 밝힌 바와 마찬가지로 Bonferroni correction을 이용한 사후분석을 통해서 추정평균(estimated marginal means)을 비교하였다(Fig. 2). 재식 3년차에는 M.9 EMLA및 M.9 NIC 29와 P.22간에 통계적으로 유의한 차이가 있음이 입증되었다(p < 0.0001). 재식 4년차에는 M.9 NIC 08과 M.9 NIC 29, Ottawa 3, P.16간에 유의한 차이가 인정되었다(p < 0.0001). 위 결과에서 보듯이 M.9 계열의 대목이 다른 대목과 비교해 착과수, 생산량이 월등함을 알 수 있었으며, P.22나 P.16은 타 대목과 비교해 차이가 있음을 알 수 있었다.
Fig. 1.
Regression lines of fruit yield per tree on fruit count per tree for ‘Fuji’ apple trees grafted on thirteen rootstocks in the third year (A) and fourth year of planting. The tables below the graphs show the slope, intercept, coefficient of determination, and p-value of each regression equation.
각 대목별 과일 형질의 차이
재식 3년차의 대목별 과중을 비교해 본 결과, M.9 EMLA, M.9 NIC 19, M.9 NIC 29, P.2 대목이 M.27 EMLA에 비해 월등히 큰 것을 알 수 있었다(Table 2). 재식 4년차에는 M.9 EMLA에서 생산된 과일이 M.9 T-337, M.9 NIC 19, P.22의 과일보다 통계적으로 유의하게 차이가 있음이 확인되었다.
Table 2.
Fruit weight, length, and diameter of ‘Fuji’ apple trees grafted on thirteen apple rootstocks
| Rootstock | Fruit weight (g) | Fruit length (mm) | Fruit diameter (mm) | |||
| Years after planting | Years after planting | Years after planting | ||||
| 3 | 4 | 3 | 4 | 3 | 4 | |
| Bud.9 | 277.7 ± 1.5 abz | 313.3 ± 18.0 ab | 74.7 ± 0.3 a-d | 80.3 ± 3.9 ab | 86.6 ± 1.2 ab | 88.8 ± 2.0 ab |
| M.26 | 242.7 ± 22.2 abc | 268.7 ± 18.0 bc | 70.7 ± 4.1 bcd | 78.6 ± 1.5 bc | 82.7 ± 2.9 a-d | 84.5 ± 3.4 bcd |
| M.26 EMLA | 279.7 ± 17.9 ab | 278.0 ± 20.0 abc | 78.3 ± 3.9 a | 79.2 ± 1.7 bc | 86.7 ± 2.8 ab | 86.4 ± 3.6 abc |
| M.27 EMLA | 211.7 ± 0.6 c | 262.0 ± 27.2 bc | 68.7 ± 2.7 d | 71.8 ± 5.7 cde | 78.4 ± 3.1 d | 87.6 ± 4.3 ab |
| M.9 EMLA | 289.7 ± 12.9 a | 344.3 ± 41.5 a | 74.9 ± 2.3 abc | 85.8 ± 6.3 a | 88.1 ± 0.9 a | 92.1 ± 0.5 a |
| M.9 NIC 08 | 272.7 ± 34.0 ab | 282.7 ± 37.4 abc | 71.8 ± 3.3 bcd | 77.9 ± 5.2 bc | 84.8 ± 3.2 abc | 86.5 ± 4.5 abc |
| M.9 NIC 19 | 290.7 ± 30.2 a | 219.3 ± 8.6 c | 75.4 ± 2.3 ab | 68.5 ± 0.8 e | 87.1 ± 0.5 ab | 79.6 ± 1.2 d |
| M.9 NIC 29 | 287.7 ± 5.7 a | 281.3 ± 25.8 abc | 75.8 ± 2.8 ab | 76.6 ± 1.8 bcd | 87.3 ± 2.1 ab | 86.4 ± 3.3 abc |
| M.9 T-337 | 266.3 ± 43.5 ab | 232.3 ± 93.1 c | 73.6 ± 2.5 a-d | 78.2 ± 3.0 bc | 85.5 ± 2.9 ab | 87.4 ± 2.8 ab |
| Ottawa 3 | 237.3 ± 15.3 abc | 274.3 ± 11.9 bc | 71.1 ± 2.5 bcd | 74.8 ± 0.8 b-e | 79.0 ± 6.2 cd | 88.3 ± 2.8 ab |
| P. 2 | 289.7 ± 52.4 a | 256.7 ± 24.6 bc | 74.6 ± 3.4 a-d | 76.4 ± 1.1 bcd | 87.2 ± 4.8 ab | 82.9 ± 3.5 bcd |
| P. 16 | 267.7 ± 28.1 ab | 267.0 ± 39.6 bc | 71.5 ± 2.4 bcd | 79.7 ± 6.3 ab | 85.2 ± 2.1 abc | 83.3 ± 2.8 bcd |
| P. 22 | 226.3 ± 40.7 bc | 232.3 ± 23.1 c | 69.2 ± 4.7 cd | 70.6 ± 2.2 de | 81.3 ± 5.7 bcd | 80.8 ± 2.6 cd |
과일의 종경을 보면 재식 3년차에 M.26 EMLA의 과일들이 가장 컸고, M.27 EMLA의 과일이 가장 작았다. M.9 계열의 대목간에는 유의한 차이가 발생하지 않았다. 그러나 재식 4년차에는 M.9 계열 대목 중 M.9 EMLA가 다른 대목들보다 월등히 컸고, M.9 NIC 19가 가장 작았다. M.27 EMLA와 P.22대목의 과일은 재식 3년차에도 종경이 작은 하위권에 분포하였다.
과일 횡경을 비교한 결과, 역시 M.9 EMLA가 매년 가장 큰 횡경을 기록하였다. 재식 3년차에는 M.27 EMLA가, 재식 4년차에는 M.9 NIC 19 대목의 횡경이 가장 작았다. 각 대목별 과일의 외부형질만 보았을 때, M.9 EMLA가 가장 큰 과일을 생산하는 것을 알 수 있었다. 이 결과는 여러 문헌의 보고와 일치함을 알 수 있었다(James, 1997; James and Middleton, 2001; Marini et al., 2002; Ystaas et al., 1997).
과일의 산도를 보면(Table 3), 재식 3년차에는 P.22 시험구가, 재식 4년차에는 M.27 EMLA 시험구의 산도가 가장 낮았다. 그러나 M.26의 산도는 매해 변함없이 가장 높은 산도를 보여주어 환경보다는 M.26 대목의 유전적 특성에 의한 것으로 보인다. 그리고 재식 4년차에는 3년차보다 전체적으로 산도가 낮아진 것을 알 수 있는데, 이는 환경의 영향에 의한 것으로 추정된다.
Table 3.
Fruit acidity, firmness, and sugar content of ‘Fuji’ apple trees grafted on thirteen apple rootstocks
| Rootstock | Acidity (%) | Firmness (kg/8 mmø) | Sugar content (°Brix) | |||
| Years after planting | Years after planting | Years after planting | ||||
| 3 | 4 | 3 | 4 | 3 | 4 | |
| Bud.9 | 0.40 ± 0.03 cdz | 0.39 ± 0.04 ab | 1.65 ± 0.10 b-e | 3.30 ± 0.20 ab | 14.8 ± 0.7 bcd | 14.7 ± 0.3 ab |
| M.26 | 0.52 ± 0.07 a | 0.42 ± 0.02 a | 1.58 ± 0.13 cde | 3.20 ± 0.00 ab | 14.8 ± 1.1 bcd | 13.7 ± 0.9 b-e |
| M.26 EMLA | 0.43 ± 0.02 bcd | 0.33 ± 0.02 bc | 1.46 ± 0.04 e | 3.67 ± 0.32 ab | 14.1 ± 0.3 cd | 12.1 ± 0.3 f |
| M.27 EMLA | 0.43 ± 0.02 bcd | 0.25 ± 0.04 d | 1.74 ± 0.20 bc | 3.57 ± 0.46 ab | 16.9 ± 0.3 a | 13.3 ± 0.7 cde |
| M.9 EMLA | 0.43 ± 0.02 bcd | 0.31 ± 0.01 cd | 1.53 ± 0.03 de | 3.40 ± 0.30 ab | 15.0 ± 0.8 bcd | 13.0 ± 0.7 ef |
| M.9 NIC 08 | 0.40 ± 0.01 cd | 0.42 ± 0.06 a | 2.02 ± 0.13 a | 3.47 ± 0.23 ab | 13.7 ± 0.6 de | 14.3 ± 0.5 abc |
| M.9 NIC 19 | 0.48 ± 0.04 ab | 0.33 ± 0.01 bc | 1.79 ± 0.16 b | 3.20 ± 0.46 ab | 14.1 ± 0.5 cd | 13.3 ± 0.7 cde |
| M.9 NIC 29 | 0.43 ± 0.02 bcd | 0.36 ± 0.03 abc | 1.72 ± 0.15 bcd | 3.33 ± 0.06 ab | 14.7 ± 1.5 bcd | 14.1 ± 0.1 a-e |
| M.9 T-337 | 0.46 ± 0.05 abc | 0.33 ± 0.03 bc | 1.55 ± 0.08 cde | 3.13 ± 0.25 b | 15.4 ± 0.6 bc | 13.2 ± 0.9 def |
| Ottawa 3 | 0.40 ± 0.01 cd | 0.41 ± 0.06 a | 1.73 ± 0.06 bcd | 3.60 ± 0.30 ab | 15.3 ± 0.4 bc | 14.9 ± 0.4 a |
| P. 2 | 0.38 ± 0.03 d | 0.38 ± 0.03 ab | 1.47 ± 0.01 e | 3.73 ± 0.40 ab | 14.1 ± 0.5 cd | 14.3 ± 0.1 a-d |
| P. 16 | 0.50 ± 0.06 ab | 0.42 ± 0.05 a | 1.52 ± 0.07 de | 3.80 ± 0.66 a | 12.3 ± 1.3 ef | 13.1 ± 0.9 ef |
| P. 22 | 0.37 ± 0.02 d | 0.33 ± 0.03 bc | 1.53 ± 0.08 de | 3.27 ± 0.45 ab | 15.9 ± 0.8 ab | 13.9 ± 0.3 a-e |
과일의 경도를 보면 재식 3년차와 4년차의 수치 차이가 큰 것을 알 수 있다. 동일한 만개 후 경과일자에 수확하였음에도 불구하고 과일 특성 중 경도에 큰 차이가 발생하였는데, 이는 급격한 기후 변화로 인해 재식 4년차에 과일의 숙기가 지연되어 경도가 높아진 것으로 생각된다. 재식 3년차에 수확된 과일 중에서 M.26 EMLA 및 P.2의 경도가 가장 낮았으며, 재식 4년차에는 M.9 T-337의 경도가 가장 낮았다. 재식 4년차에는 대부분 대목의 과일의 경도가 통계적으로 차이가 없을 정도로 유사하였다.
과일 당도 또한 재식 3년차보다 4년차에 숙기 지연으로 인해 전체적으로 낮아진 것을 알 수 있다. 재식 3년차에는 주당 착과수 및 생산량이 가장 낮았던 M.27 EMLA의 당도가 평균 16.9°Brix로 가장 높았고, P.16의 당도가 12.3°Brix로 가장 낮았다. 재식 4년차에는 Ottawa 3와 Bud.9 시험구의 당도가 가장 높았고, M.26 EMLA의 당도가 12.1°Brix로 가장 낮았다. 과일의 내부형질은 외부형질과 달리 환경의 영향이 더 크게 작용하는 것으로 보인다.
주성분 분석(PCA)
13종의 대목 중 M.9 계열 대목들의 과일 형질자료만을 대상으로 주성분 분석을 수행하였다(Fig. 3A). M.26 계열을 비롯한 기타 다른 대목들은 상기 결과에서 보듯이 M.9 계열보다 우월한 특성을 보여주지 못하였고, 또한 13종 모두를 그래프로 표현할 경우 이해하기 어렵기 때문에M.9 계열의 대목으로만 한정하여 분석하였다. 주성분 1(PC 1)의 변량에는 과일의 종경(－0.521), 횡경(－0.491) 및 과중(－0.476)이 부의 상관을 이루었고 당도(0.325)가 정의 상관을 나타냈다. 주성분 2(PC2)에서는 과일의 산도(0.554), 당도(0.375), 과중(0.370) 및 직경(0.318) 순으로 영향을 미쳤다. PC1은 과일의 외부형질 즉, 과일의 크기와 무게와 관련되어 있으며, PC2는 과일의 내부형질, 즉 과일의 당산도와 연관이 있다. M.9 EMLA 대목이 형성한 타원의 긴반지름은 x축 즉, PC1에 평행한데, 이는 M.9 EMLA의 과일들이 과일의 종경, 횡경과 과중에 크게 영향을 받아 x축에 따라 퍼져 있으며, 과일 크기가 다른 대목의 과일보다 큰 것을 보여주고 있다. 또한 M.9 EMLA의 타원의 작은 반지름은 긴 반지름에 비해 길이가 짧은데, 이는 y축, 즉 과일의 당산도의 변이가 매해 크지 않았음을 의미하며, 그리고 다른 대목의 과일과 비교해 높은 당산도를 갖는 것을 알 수 있다. 그래서 M.9 EMLA 타원의 중심점(centeroid)이 다른 대목 타원의 중심점보다 x, y축 모두 양의 범위(제1사분면)에 있어 다른 대목의 과일보다 뛰어난 것을 알 수 있다.
그에 반해 M.9 NIC 19는 M.9 EMLA의 분포와 정반대인 것을 알 수 있다. M.9 NIC 19의 긴반지름은 y축에 평행한데, 이는 M.9 NIC 19의 과일들은 당산도의 변이가 큰 반면, 과일의 크기는 매해 비슷한 크기이지만 다른 대목의 과일보다는 작은 것을 나타내고 있다. 따라서 M.9 NIC 19는 과일의 당산도는 낮으며 과일은 작은 단점을 보여주고 있다. M.9 NIC 08은 M.9 EMLA처럼 과일의 크기 및 과중에 따라 다양한 분포를 보여주고 있으나, 당산도는 M.9 EMLA보다 낮은 값의 분포를 가지고 있어 타원이 제3사분면에 치우쳐 있는 것을 알 수 있다. M.9 T-337은 다른 대목들보다 가장 넓은 타원을 형성하고 있어 재식 2년동안 과일 형질의 변이가 가장 큰 것을 알 수 있다. 또한 과일의 크기가 작을수록 당산도는 높지만, 과일이 커질수록 당산도는 낮아지며 경도가 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서 현재 우리나라에서 가장 많이 사용되고 있는 M.9 T-337은 우리나라 소비자의 기호 즉, 대과를 선호하는 상황에는 적합치 않은 대목으로 판단된다. M.9 NIC 29의 타원 또한 M.9 T-337의 타원이 축소된 형태를 띄고 있으며 제2, 4사분면에 걸쳐 분포하고 있다. 역시 과일이 커질수록 당도는 낮아지는 단점이 있으나 당산도는 M.9 T-337, M.9 NIC 08보다는 나은 것으로 보인다.
대목과는 상관없이 ‘후지’ 품종이 재식 3, 4년차의 환경에 따라 과일 형질에 어떠한 차이가 생기는지 분석하였다(Fig. 3B). 재식3년차에는 과일크기 및 무게가 재식 4년차에 비해 작으며 당산도는 높은 것을 알 수 있으며, 그에 반해 재식 4년차에는 과일의 당산도가 낮아지며 경도가 높아지고 과일 또한 커지는 경향을 보여주고 있다. 매해 같은 날에 수확했음에도 불구하고 과일 형질에 큰 차이가 나는 것은 환경의 변화가 가장 큰 원인으로 생각된다. 재식 4년차에는 3년차보다 일교차가 크지 않고 겨울까지 기온이 높게 유지되었기 때문에(11월 평균기온: (’02) 2.7°C → (’03) 9.3°C), 유전적으로 동일한 ‘후지’ 품종임에도 불구하고 대목에 상관없이 당산도가 낮고 경도는 높은 미숙상태가 재식 3년차보다 재식 4년차에 오래 지속되어 숙기가 지연된 것으로 보인다. 그리고 과일의 종경, 횡경 및 과중은 서로 높은 상관관계를 갖지만, 당산도 및 경도와는 전혀 연관이 없는 것으로 나타났다(Fig. 4). 게다가 산도와 경도는 역의 상관관계에 있음을 알 수 있다. 과일의 외부형질과 내부형질 간에는 전혀 연관성이 없지만, 모두 유전 및 환경의 영향을 받아 매해 형질의 큰 차이가 나타날 수 있음을 알 수 있었다.
Fig. 3.
PCA biplots showing positive and negative correlations of six fruit characteristics to the first and second principal variates derived from principal component analysis: (A) for M.9 series out of apple rootstocks and (B) for planting year. Symbols indicate fruit individuals depending on apple rootstocks (A) and planting year (B). The color of the arrows shows the strength of the vectors’ contribution to each principal component, while the angles between vectors approximate their correlations. Colored concentration ellipses (size determined by a 0.95-probability level) show the observations grouped by each class. The centroid of each ellipse was indicated with a larger mark.
Fig. 4.
Pearson correlation matrix comparing fruit characteristics of 'Fuji’ apple trees for two years. In each box on the diagonal line, correlation coefficient and significance levels are presented as asterisks. Each significance level is associated with the number of asterisks: *, **, ***; are significant at p < 0.05, 0.01, 0.001, respectively.
본 연구에서는 13종의 사과 대목 품종이 조기 생산성과 과실특성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 비록 재식 2년 동안의 데이터를 기반으로 하여 분석한 한계는 있으나, 상기 결과에서 보듯이 각 대목 품종별 조기 생산성 및 과실형질에 명확한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 특히 주성분 분석을 통해서 과실특성에 미치는 각 대목의 영향이 명확히 다름을 알 수 있었으며, 공분산 분석을 통해서 주당 착과수와 생산량의 회귀식의 차이를 확인하여 각 대목별 생산성의 차이도 통계적으로 분별할 수 있었다. 따라서 본 연구는 비록 재식 2년간의 자료에 기반하였음에도 불구하고, 13종의 대목 품종이 후지의 조기 생산성과 과실특성에 영향을 미치며, 대목 품종별로 차이가 있음을 입증하였다.
요 약
접수품종으로 ‘후지’를 접목한 사과대목 13품종에 대한 조기 생산성을 평가하고, 각 대목별 생산된 과일의 형질을 조사하였다. 재식 3년차에는 M.9 EMLA와 M.9 NIC 29 시험구에서만 평균 20과 이상을 수확할 수 있었고, 재식 4년차에도 M.9 계열의 대목들이 주당 착과수가 다른 대목들보다 많았다. 주당 생산량 역시 M.9 계열 대목들에서 가장 높은 생산량을 보였다. 또한 M.9 EMLA 시험구의 생산량이 M.26 시험구보다 월등히 높은 것을 확인하였다. 주당 착과수와 주당 생산량 간에는 기울기 0.20－0.29의 회귀직선이 형성되며 0.843－0.993의 높은 결정계수를 보였다. 공분산분석 결과 재식 3년차에는 P.22대목이, 재식 4년차에는 P.16대목의 기울기가 다른 대목들과 통계적으로 유의한 차이가 인정되어 다른 대목들보다 과일 생산효율이 낮은 것으로 확인되었다. 각 대목별 생산된 과일의 형질을 비교한 결과, M.9 EMLA의 과일이 다른 대목들의 과일보다 종경･횡경이 크고 과중도 훨씬 무거웠다. 당도 및 경도는 매해 다른 결과를 보여주었으나, M.26의 산도는 매해 높게 유지되는 것으로 보아 M.26 대목의 유전적 특성에 기인한 것으로 보인다. 주성분 분석을 통해서 M.9 EMLA의 과일이 다른 대목들의 과일보다 품질이 뛰어난 것을 확인하였다. 다른 대목들의 과일보다 더 크고 무거운데도 당･산도 또한 높아 동북아시아의 대과 선호 시장에 적합한 대목인 것으로 평가되었다. 그러나 우리나라에서 가장 많이 사용되고 있는 M.9 T-337은 과일이 커질수록 당･산도가 낮아지는 단점이 있어 앞으로 이 대목의 사용은 신중히 고려할 필요가 있다. 비록 재식 2년 동안의 데이터를 바탕으로 대목 품종이 미치는 영향을 분석한 한계는 있으나, 공분산 분석, 상관관계 분석 및 주성분 분석을 통해서 충분히 각 대목 품종별 조기 생산성과 과실특성의 차이를 명확히 분별할 수 있었다.
