서 언

접목선인장(Gymnocalycium spp.)은 화훼작물 중 수출 1 위 품목으로 연간 수출량이 480만 불 이상에 달하고 있다 (MAFRA 2022;RDA 2021). 접목선인장(grafted cactus)은 이 형의 식물들을 접목한 것으로 접수로 비모란(Gymnocalycium mihanovichii var. friedrichii) 또는 산취(Chamaecereus silvestrii f. variegata) 등을 이용하고 대목으로 다육식물인 삼각주(Hylocereus trigonus)를 이용한다(RDA 2021). 이러 한 접목선인장은 네덜란드·미국·캐나다 등을 비롯하여 약 20 여개 국가에 수출되고 있다(Hong et al. 2009;KREI 2002, RDA 2021). 다른 화훼 품목의 생산과 수출이 위축되는 것과 달리 접목선인장은 화훼분야에서 농산물 수출액이 증가할 수 있는 것은 지속적인 품종 육성과 함께 재배기술 개발에 의한 것이다. 접목선인장의 품종 개발은 원예시험장(현, 국립원예특 작과학원)이 1980년대 말부터 시도하여 1993년에 ‘Honghwa’ 등의 4 품종을 육성하면서(NIHHS 2001), 매년 새로운 품종 을 개발하여 보급하고 있으며 현재까지 국립원예특작과학원 과 경기도농업기술원에서 육성한 38품종이 종자원에 출원되 어있다(KSVS 2023). 재배기술 개발 측면에서는 접목선인장 의 생산 초기에 토양에 직접 재식하여 재식거리가 넓고, 접 수의 구생육이 비대해지면 쓰러지는 문제가 발생하였는데, Hong et al.(2005)가 성형트레이를 개발하여 도복 방지와 함 께 재식량을 늘려 밀식을 하여 생산성을 향상시켰다. 관행적 인 토양재배에서는 상토를 접목선인장 정식 전에 매작기마다 새로 만들고 교체하는 반복적인 작업이 필요하고 농가에서 이 를 인력으로 해결해야 한다(Lee et al. 2015). 또한 접목선인 장은 토양재배 시 줄기썩음병이 많은 것으로 알려져 있다 (Hong et al. 2009). 그 외 토양에 이용되는 상토에는 축분을 많이 포함하고 야적을 하는데 농가 주변으로부터 민원 제기의 우려가 있어서(Lee et al. 2014), 이를 대체할 만한 재배방법 의 보완이 요구되고 있다. 국립원예특작과학원 등에서 매년 3~4개 이상의 신품종이 개발되어 보고되고(NIHHS 2015), 보급되지만 품종별 재배방법의 정보가 부족하다. 국내에서 접 목선인장의 연구는 품종 개발과 재배기술 연구로 나누어져 수 행되고 있는데, 앞으로도 접목선인장이 세계시장에서 우위를 지속적으로 차지하기 위하여 Lee(2008)가 제안한 품종에서부 터 생산까지 연구가 일괄적으로 이루어져야 할 것으로 보인 다. 본 연구에서는 ‘연실(YeonSil)’ 접목선인장의 품종 육성과 특성을 고찰하였으며, 토양재배를 대체하고 효율적으로 생산 할 수 있는 재배기술로써 저면매트를 이용한 양액재배 기술을 농가에서 실증하여, 품종에서 재배기술까지 일관적으로 검토 하는 개념으로 국내 우수 품종의 체계적인 보급과 생산에 기 여하고자 하였다.

재료 및 방법

품종 육성

비모란을 이용하여 접목선인장 신품종을 개발하기 위해서, 2006년에 국립원예특작과학원 선인장 온실에서 흑·분홍색인 계통인 ‘0105057’(G. marsoneri×mihanovichii)을 모본으 로 하고 또 다른 흑·분홍색의 계통인 ‘BP72’(G. marsoneri× mihanovichii)을 부본으로 하여 인공교배를 하였다. 실생 교 배를 통해 종자를 획득하고, 기내에서 배양과 기외에서 순화 과정 후 접목을 통한 증식과 특성 검정을 통하여 품종을 선발 하였다. 종자는 인공교배 후 2개월이 지난 성숙 꼬투리를 채 취하여 안에 있는 과육으로부터 결실된 종자를 획득하였다. 기내 종자 파종을 위해 소독은 70% C₂H₅OH와 2% NaOCl 용액에 10분간 침지 후, 멸균수로 세척하며 과육과 종자를 분 리하였다. 종자를 100mL의 삼각플라스크에 0.1% charcoal 이 첨가된 Kyoto 배지에 20mL 정도를 채우고 autoclave로 멸균 처리된 삼각플라스크에 실생으로 얻은 21립을 파종하였 다. 기내에서 발아된 식물체는 뿌리를 자르고 무병의 어린 삼 각주에 접목하고 동일 배지의 실험관에 재치상하여 항온 2 5℃로 설정된 배양실에 형광조명을 활용하여 12시간 일장 조 건으로 6개월간 키웠다. 이후 기내의 접목선인장을 차광 30% 순화온실로 옮긴 후 7일 동안 순화시켰다. 순화 후 접수인 비 모란 선인장을 기내에서 꺼내 기저부를 절단하여 15cm 길이 의 무병 삼각주에 접목하였다. 순화 시 정치실 상온으로 1주 일 동안 보관하였고, 정식은 30% 차광온실에 돈분과 강모래 가 1:1 혼합된 배양토로 채워진 베드에 10×10cm 간격으로 식재하였다. 정식 전 재배 온실은 30% 차광을 설치하였으며, 배양토 소독은 30% hymexazol 용액을 처리하였다. 온실에서 1개월 정도 재배 후 차광필름을 제거하였으며, 10개월 정도 재배 후에 1차로 계통을 선발하였다. 선발된 접목선인장 계통 을 접목과 정식의 과정을 반복하며 3년에 걸쳐 국립종자원 비 모란 선인장 특성조사요령에 의거하여 특성을 조사하여(KSVS 2009) 선발하였다. 선발 시 구 색상은 RHS color chart를 사용하여 조사하였다(RHS 2001). 기호도 평가는 선인장 육성 계통 평가회에 참여한 생산자, 수출업체 등 관계자 대상으로 실시하였다. ‘연실(YeonSil)’과 대조 품종인 ‘연시’ 품종 특성 비 교를 위해 30반복으로 조사하였으며, 통계분석은 SAS(Version 9.2, SAS Inc., Cary USA) 프로그램을 이용하였다.

재배 방법 비교

품종으로 육성한 ‘연실(YeonSil)’ 접목선인장을 토양과 저면 부에 매트를 깔고 양액으로 재배하여 생육특성을 조사하였다. 재배는 상주 지역의 접목선인장 실증농가에서 수행하였다. 접목 방법은 비모란 ‘연실’ 접목선인장의 자구를 9cm 삼각주에 접목 하여 7일간 경과하여 활착된 선인장을 생력트레이(60×30cm, 98구)에 정식하였다. 재배방법에 따른 비교는 관행적 토양재배 와 저면부에 매트를 활용한 양액 공급 방식 재배로 나누어 생육 특성을 검토하였다(Fig. 1). 토양재배에 활용한 토양은 돈분 (60):모래(20):흙(20) 비율로 배합하였으며, 재배상에 20cm 두께로 상토를 깐 후 정식하였으며, 관수는 4~5일 간격으로 하 였다(Fig. 1A). 저면매트를 활용한 양액(수경)재배는 이전의 수 경재배와 달리 재배 벤치 없이 비닐 피복과 흡수성이 강한 부직 포 위에 성형트레이를 놓고, 재배 시 점적관수 형태로 양액을 공 급하여 재배하였다(Fig. 1B). 양액재배 정식 직후 30일 정도는 지하수를 공급하였고, 양액 공급은 발근 후 Hong et al.(2009) 의 방법에 따라 1일 3회 배양액을 공급하였으며, 공급 1회당 양액 관수 시간을 15분으로 뿌리가 흡수할 정도로 공급하였다. 농가 실증 시 양액 조성은 Kang et al.(1996)의 결과에 따라 N-P-K-Ca-Mg=15.75-1.25-7.75-3.38-1.50mmol·L^⁻1으 로 하였으며, EC는 1.9dS^⁻1·cm로 조정하였다. 접목선인장 실 증 농가에서 정식은 5월 9일에 하였으며, 수확은 평균적으로 구 직경이 3cm 정도 도달한 9월 29일에 하였다. 재배 동안 접목선인장 온실 내 평균 온도는 25℃이고 상대습도는 77%이 었다. 접목선인장 생육조사 방법은 농업과학기술연구 조사기준 (RDA 2012)에 의거하여 구직경(구폭), 구중, 구고, 생체중, 결 각수 등을 조사하였다. 경도는 물성측정기(Textture analyzer TA. XT, SMS, UK)로 직경 5㎜ probe 탐침을 이용하여 측정 하였다. 접목선인장에서 색상 조사는 Kim et al.(2011)와 Hunter(2001)의 보고를 참고하여 Chromameter(CR-300, Minolta Co., Tokyo, Japan)으로 L^*값과 a^*, b^*을 조사하고 이를 토대로 chroma와 hue angle의 값을 환산하였다. 연구 와 조사 시 통계분석은 30반복으로 하였으며, SAS(Version 9.2, SAS Inc., Cary USA) 프로그램을 활용하였으며, 평균간 유의차이 검증은 t-test로 유의수준 p<0.05으로 하였다.

결과 및 고찰

육성 경위

‘연실(YeonSil)’ 품종은 농가 요구도가 높고 밝은 분홍색으 로 국제적으로 기호도가 높은 품종을 얻기 위해 교배는 자구 착생 모양이 안정적이고 흑·분홍색인 ‘0105057’(G. marsoneri× mihanovichii)을 모본으로 하고, 다른 계통은 같은 색상인 ‘BP72’(G. marsoneri×mihanovichii)를 부본으로 2006년에 인공교배를 실시하였다. 교배 후 획득한 종자로부터 계통의 양성과 선발을 통해 Fig. 2와 같이 21개의 계통을 획득하였 다. 1차의 특성 검정으로 선발한 계통에서 ‘0612001V₁’부터 2차와 3차에 걸쳐 구색, 자구수와 결각수 등의 특징을 조사하 고 품종의 안전성 등을 검정하여 최종 선발하였다. 이후에 품 평회를 통해 선발된 최종 계통에 ‘0612001V₃’을 계통명으로 부여하고, 2010년에 농촌진흥청의 농작물 직무육성에 대한 신품종 선정의원회에서 심의를 거쳐, ‘연실(YeonSil)’이라는 품종명을 최종적으로 확정하였다(Fig. 1).

주요 특성

온실에 정식하여 10개월 경과 후 ‘연실(YeonSil)’ 품종과 대조품종 ‘연시(YeonSi)’ 품종 특성을 조사하여 Fig. 3과 같이 서로 비교하였다. ‘연실’의 구색은 밝은 분홍색(RP N66B)이 었으며, 대조 품종 ‘연시’도 분홍색(RP 67B)이었다(Table 1). RHS 차트 상으로는 구색 차이를 보였다. 구의 모양에서 ‘연 실’은 편원형(flat round)으로 대조 품종인 ‘연시’와 같은 편 원형이었고(Table 2), 가시색과 형태 및 길이에 있어서도 ‘연 실’은 회갈색에 형태가 반직립형태로 길이가 짧았으나 ‘연시’ 는 흑갈색에 반직립형태로 길이는 짧은 속에 포함되어(Table 1), 접목선인장 간에 구의 모양은 유사하나 가시 색깔, 형태 등에서 육성 품종과 대조 품종 간의 차이를 보였다. 결각에 있 어서 결각수는 ‘연실’이 8.9개이고, ‘연시’는 8.3개로 다소 차 이를 보였으며, 결각(tublercle)형태가 모두 돌출형태였다 (Table 1). Table 2에서는 온실에 정식한 지 10개월 후 접 수인 비모란 선인장의 구크기(구직경, 구폭), 자구수, 기호 도 등을 조사하였다. 접목선인장의 가변적 특성 중 구경에서 ‘연실’은 40.5mm이고, ‘연시’는 41.3mm로 차이를 보였고, 자구수에 있어서도 ‘연실’이 18.3개인데 반해, ‘연시’는 13.0 개로 다소 차이를 보여 ‘연실’이 대조 품종에 비해 구크기는 작지만 증식력이 우수한 품종인 것을 확인할 수 있었다. 접목 선인장 육성계통 평가회서 Table 2와 같이 ‘연실’과 ‘연시’ 두 품종의 기호도를 조사한 결과, 5점 만점 기준으로 ‘연실’이 3.7점으로 ‘연시’의 2.8점보다 높은 기호도를 가진 것으로 나 타났다. Fig. 3에서와 같이 ‘연실’은 편원형의 모구가 분홍색 이고 모구 정단부에는 2차 색발현이 없고, 능의 형태가 곡선 이며, 결각이 삼각형에 자구의 착생 형태가 중앙 이하에 착생 되는 특징을 가져 대조 품종인 ‘연시’와 모구색과 능형태, 가시 자세 등에서 차별성을 나타냈다. ‘연실(YeonSil)’ 품종은 2011 년 2월에 국립종자원에 품종보호출원(출원번호 2011-56) 되 었고, 2012년 3월에 품종보호권(등록번호 제 3920호)이 등 록되어 식물신품종보호법에 의해 품종보호를 받게 되었다. 2032년 3월까지 품종보호 존속기관으로 선인장 수출 농가로 품종을 확대·보급한다.

재배상 유의점

‘연실(YeonSil)’은 교잡종으로 영양번식에 의해 특성이 유 지되고 모구에서 딴 자구를 접목에 의해 번식이 가능하다. 접 목선인장은 엽록소가 없는 비모란을 삼각주에 접목해야 살 수 있어 일반 선인장과는 다르게 재배해야 하며, 접목과정에서 주의해야 할 점이 많다. 접목이나 삼각주 채취 시에 절단 도구 로부터 바이러스 감염을 방지하기 위해서 화염 소독하는 과정 이 필요하다. Chung et al.(2003)의 발표와 같이 바이러스 감염 시 접목 후 활착률이 12.7% 떨어지고, 구의 생육에서 직 경이 51.2%와 자구의 착생이 58.3% 감소한다는 보고에서 알 수 있듯이 우수한 품질의 접목선인장 생산을 위해 바이러스 등의 감염 방지에 각별히 유념해야 한다. 또한 접목 활착률을 높이기 위해, 접목 후 1주일 동안 온도는 25~30℃, 습도는 80%의 환경조건을 갖춘 활착시설이 필요하다. 그 밖에 재배 적으로는 4월 초부터 10월 말까지 30% 차광망을 설치하여 정오를 기준으로 40~50klux가 되도록 하는 것이 품종 구색 발현에 좋다.

양액 재배시 생육

접목선인장 ‘연실’은 재배방법에 따라 일부 생장량에서 차 이를 보였다. Fig. 1과 같이 재배방법에 따라 ‘연실’ 접목선인 장을 Table 3과 같이 관행적인 토양재배와 저면에 매트를 활 용한 양액재배 방식으로 재배하여 생육차이를 비교하였다. 비 모란 접목선인장인 ‘연실’은 구직경(구폭)과 구고, 구중, 생체 중에서 저면매트를 활용한 양액재배가 토양재배로 한 것보다 생육량이 더 증가하는 것으로 나타났다(Table 3). 접목선인 장 생체중에서 ‘연실’ 접목선인장은 저면매트 양액재배에서 36.7g으로 토양재배 25.5g 보다 무거웠다. 구중에서는 ‘연실’ 양액재배가 9.9g으로 토양의 8.0g 보다 무거웠다. 구폭과 구 고는 ‘연실’의 양액재배가 29.8㎜와 22.8㎜로 토양재배 26.7 ㎜와 21.7㎜ 보다 컸다. 이는 생체중에서 양액재배가 토양재 배 보다 무거운 것은 구중과 같이 저면매트를 활용한 양액재 배가 생육량 증가에 도움되고 이로 인해 생체중 증가 또한 영 향을 받아 양적인 생육량이 증가한 것으로 보인다. 양액재배 의 생육량이 더 많은 것에 대해 Lee et al.(2014)는 토양재배 는 부정기적으로 경험에 의해 양·수분을 공급하지만, 양액재 배는 일정한 주기로 적정한 양·수분을 공급하여 생육이 좋아 지는 것으로 보고하였다. 그러나 결각수나 경도, 자구수 등과 같은 다른 생육 측정 항목에서 재배방법에 따른 차이를 인식 하기 어려웠다.

접목선인장인 ‘연실’은 재배방법에 따른 색상의 차이가 크 게 나타나지는 않았다. Table 4에서 색상 차이를 알 수 있는 L^*(lightness)과 a^*(redness to greeness), b^*(yellowness to blueness), hue angle, chroma에서 재배방법에 따라 색 상에 미치는 영향을 확인하기 어려웠다. Lee et al.(2005)은 많은 원예작물이 재배방법에 따라 색상에 차이가 난다고 하였 으나, 접목선인장인 ‘연실’은 양액재배나 토경과 같이 재배방 법 차이가 색상에 영향을 크게 미치지 않는 것으로 나타났다. Fig. 3에서 ‘연실’ 접목선인장은 재배방법에 따라 자구가 편원 형이었고, 색상이 단색의 분홍색으로 외형에 차이가 없어 보 였다.

Fig. 3에서 삼각주는 재배방법 차이에 따라 토양재배에서 토양에 묻힌 삼각주의 지제부분이 줄기썩음병과 같은 손상으 로 인해 상품성 저하가 많았는데, 토양으로 부터 병원균 침입 이 심해지면 삼각주 하부 전체가 병징으로 인해 썩어 상품성 을 잃게 되었다. 접목선인장 줄기썩음병에 대해 Chang et al. (1998)은 접목선인장에서 Bipolaris cactivora (Petrak) Alcorn 을 동정하여 병원성균 심각성에 대해 보고하였다. 그러나 저 면매트를 사용한 양액 방식은 성형틀에 지제부분을 고정하고 양액이 매트를 통해 공급되는 방식으로 뿌리 부분만 양액이 닿아 깨끗한 외형을 가지는 것으로 보였다. 접목선인장에서 양액재배는 ebb and flow 재배방식을 이용하기도 하는데 (Lee et al. 2014), ebb and flow 재배베드를 이용한 접목선 인장 재배기술은 농업인이 이용하여 재배하는데 무리가 없는 것으로 알려져 있으나, 경영비 면에서 재배에 이용한 베드가 수입되는 자재로 인하여 설치 시 비용이 비싸고, 베드 하단에 양액을 공급하기 위해 파이프 라인과 이를 배수하고 순환시키 기 위한 퇴수 장치를 갖추어야 하는 설비와 복잡한 구조로 인 해 농가 부담을 야기한다. 본 연구에서는 기존의 토양 재배를 대체할 수 있는 저면 매트를 활용한 양액재배 방식(특허번호: 1020120080625, 주개발자: 이정수)을 이용하여, 양액(수경) 재배방식의 단점을 보완한 재배방식이다(Lee et al. 2014).

저면매트를 이용한 양액 공급 방식은 ‘연실’ 접목선인장 재 배는 Lee et al.(2015)의 결과와 같이 줄기 하단부의 병징 발 생이 낮고, 간이화된 시설로 설치 비용이 적으며, 양액 퇴수를 할 필요가 없는 폐쇄적 시스템으로 인해 접목선인장을 생산하 는데 효율적인 시스템으로 판단된다. Fig. 4에서 토양과 저면 매트를 이용한 양액 재배가 재배방법에 따라 뿌리 발근의 모 양에서 차이를 다소 보였는데, 토양재배에서는 수염뿌리의 근 경이 두껍고 수가 적으나 양액재배의 뿌리는 실뿌리 형태로 잔뿌리 발생이 많고 근경이 가는 것이 많았다. 이는 Lee et al.(2004)의 보고에서와 같이 작물의 뿌리는 재배되는 환경에 따라 수분의 흡수 양상이 달라지면 뿌리 신장의 메카니즘이 영향을 받아 형태가 달라진다고 한 것과 같이 접목선인장에서 도 재배방법의 차이에 따른 수분흡수 양상이 달라서 뿌리 형 태가 영향을 받은 것으로 판단된다.