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국내 선인장 재배면적은 2023년 기준 53.1ha인데 그 중 접목선인장이 17.8ha를 차지한다(MAFRA 2024). 우리나라 화훼 수출액은 2015년 28.5백만 달러(USD)에서 2024년 6.4백만 달러(USD)로 급격히 감소되었으나 선인장 수출액은 3.8백만 달러(USD)에서 2.8백만 달러(USD)로 감소폭이 크지 않았으며, 전체 화훼 수출액에 대한 수출 비중은 오히려 13.3%에서 43.9%로 늘어나고 있다. 수출 대상국가도 미국, 일본 등 17개국으로 다양하여 수출 화훼작목으로서의 중요도가 더욱 커지고 있다(KATI 2025). 수출용 선인장은 접목선인장 비모란 (Gymnocalycium mihanovichii)이 대부분을 차지하고 있으나, 산취(Echinopsis silvestrii), 레브티아(Rebutia spp.), 아스트로 피튬(Astrophytum spp.) 등 다양한 속의 선인장을 대상으로 수출용 품종을 개발하고 있다.

접목선인장 비모란은 적색, 황색, 주황색, 분홍색 등 다양한 색상의 품종을 개발하고 있으나, 최근 10년간 국립종자원에 등록된 55품종 중 분홍색계 품종은 ‘핑크밀’ 등 8품종(KSVS 2025)으로 가장 적어 분홍색계 품종의 추가적 육성이 필요한 상황이다. 비모란선인장 품종은 접수로 삼각주선인장(Selenicereus trigonus) 대목에 접목하여 증식하는데, 삼각주선인장의 수확에서부터 접목까지의 과정에서 바이러스와 박테리아가 전염될 우려가 커 작업 도구의 화염소독을 권장하고 있으나(So et al. 2021, Lee et al. 2023), 농업인이 모든 작업단계에 적용하기는 어려운 현실이다. 국내 선인장에서 관찰되는 바이러스는 포텍스바이러스(Potexvirus) 속에 속하는 cactus virus X(CVX), saguaro virus X(SVX), opuntia virus X(OVX), pitaya virus X(PiVX), zygocactus virus X(ZyVX), schlumbergera virus X(SchVX) 및 cactus mild mottle virus(CMMoV)와 토바모바이러스(tobamovirus)속인 rattail cactus necrosis‐associated virus (RCNaV)를 포함하여 8종의 바이러스가 알려져 있다(Park et al. 2018, Park et al. 2021, Lee et al. 2023).

2023년 접목선인장 재배지에서 293점의 샘플을 채취해 바이러스 검정한 결과 대목용 삼각주선인장의 53.9%에서 바이러스가 검출되었는데, 바이러스 종류는 CVX 71.5%, PiVX 8.2%, ZyVX 0.6%였으며 19.6%는 CVX와 PiVX 바이러스에 복합 감염된 것으로 조사되었다(Lee et al. 2023). 국내에서 가장 많이 감염되는 바이러스로 알려진 CVX는 삼각주선인장에 감염시 황화, 모자이크, 뒤틀림 등 형태적 변형이 나타나기도 하지만 무증상 감염인 경우도 많다(Evallo et al. 2021). 하지만, CVX에 감염된 비모란선인장을 접수로 사용할 경우 접목 활착률 12.7%, 구직경 51.2% 및 자구수 58.3%의 감소를 유발한다(Chung et al. 2003). 따라서 본 연구는 분홍색계 접목선인장 비모란을 육종하는 과정에서 바이러스 검정을 통해 바이러스 감염이 없는 계통을 선발하여 무병 종묘 생산과 보급체계를 확립하고 수출 작목의 안정적 생산과 품질향상에 기여할 수 있는 신품종을 육성하기 위해 수행하였다.

재료 및 방법

식물 재료

본 연구는 2019년 8월 20일 분홍색 구색을 가지며, 구직경이 크고 자구 발생률이 높아 번식 효율이 높은 신품종 비모란 육성을 목표로 GG171077-32계통을 모본으로 GG151099-28 계통을 부본으로 교배하였다. 교배 40일 후 성숙한 열매를 수확하여 70% EtOH로 침지·화염 소독한 뒤 과육을 제거하고 종자를 선별 하였다. 종자는 Hyponex (Professional 20-20-20, Belgium) 0.2%, sucrose 4%, agar (Difico™, USA) 0.7 %로 조성하고 pH를 5.8로 조정한 후 고압 멸균한 배지에 파종하였다. 배양 조건은 26 ℃, 광도 2,500 Lux, 광주기 16 h light / 8 h dark에서 30일간 유지하였으며, 발아 완료 후 유식물체를 절단하여 기내 접목에 사용하였다.

기내 접목 및 기외 순화

대목으로는 Hyponex 20-20-20 0.2%, peptone 0.2%, sucrose 4%, agar 0.7%, charcoal 0.1%로 조성된 배지에서 증식한 삼각주 무병묘를 사용하였고 기내 접목 후 동일한 조성 배지에서 6개월간 배양하였다. 이후 접수 크기가 0.7–1 cm에 도달한 접목묘를 50% 차광 조건의 온실에서 2주간 순화한 뒤, 14 cm 크기의 삼각주 대목에 재접목하고 1주일간 접목 배양실에서 정치하였다. 접목 클립을 제거한 개체는 선인장 재배온실 내 30% 차광 터널에서 코코피트와 질석(9:1, v/v)을 혼합한 배지를 채운 58 (W) × 58 (D) × 62 (H) mm 크기의 식물 지지장치가 조립된 화분에 이식하고 지하수로 배지의 수분을 유지하면서 40일간 발근시킨 후 선인장표준배양액 1/2 희석액을 2주 1회 간격으로 두상관주하면서 재배하였다(Lee et al. 2021).

RNA 추출 및 real-time PCR 검정

바이러스 감염 분석을 위해 접목선인장의 모구에서 충분히 생장한 최대 크기의 자구를 채취하였다. RNA는 PowerPrep™ Viral DNA/RNA Extraction Kit (Kogene, Korea)를 활용하여 추출하였다. 약 200 mg의 시료에 Lysis/Binding buffer를 가하여 비드 충돌법으로 파쇄한 후 Lysis/Binding buffer를 추가로 처리하고 원심분리하여 세포 잔여물을 제거하였다. 이후 상등액 약 600 μL를 스핀 칼럼에 통과시킨 후 Wash buffer A 및 B 각 500 μL를 순차적으로 처리하였으며 잔여 세척액은 13,000 rpm으로 2분간 제거하였다. 최종적으로 칼럼에 Elution buffer 30–50 μL를 가하여 RNA를 용출하였다. Real-time PCR은 상용 PowerChek™ Cactus Virus Real-time PCR kit (Kogene, Korea; Cat. No. R0958)를 사용하여 수행하였다. 키트는 Primer/Probe Mix 1 (CVX, ZVX, PiVX, P1), Primer/Probe Mix 2 (CMMoV, OVX, SCV, P2), 2X RT-PCR Master Mix, Positive controls (C1, C2) 및 Negative control로 구성되어 있었다. 모든 시약은 실험 직전 해동하여 얼음 위에서 보관하였으며, 효소 활성 저하를 방지하기 위해 PCR 전용 랙을 사용하였다. PCR 반응액 총량은 20 μL로, 2X Master Mix 10 μL, Primer/Probe Mix (P1 또는 P2) 5 μL, RNA 5 μL를 혼합하여 준비하였다. Positive control에는 추출 RNA 대신 키트 제공 control(C1 또는 C2, 5 μL)을, Negative control에는 멸균 증류수를 첨가하였다(Table 1). PCR 반응은 QuantStudio^Ⓡ5 (ThermoFisher SCIENTIFIC, USA)로 수행하였다. Thermal cycling 조건은 역전사(50 ℃, 30분), 초기 변성(95 ℃, 10분), 이어서 95 ℃ 15초 변성과 60 ℃ 1분 결합·신장을 40회 반복하였다. 형광 신호는 매 사이클 수집하였으며, 증폭 곡선 및 Ct 값은 Sequence Detection System (Kogene, Korea)으로 분석하였다.

데이터 수집 및 통계 분석

비모란선인장은 접목선인장 이식 10개월 경과 후 생육 및 특성을 조사하였다. 조사 결과는 통계분석 프로그램 SAS 9.4 (SAS Institute, Cray, NC, USA)를 이용하여 분산분석(ANOVA) 과 최소유의차검정(LSD)을 유의확률 5% 수준으로 실시하였다.

결과 및 고찰

육성 경위

모본은 진한 분홍색 구색을 지니며 자구 발생 특성이 우수한 비모란 신품종을 육성하기 위하여, 구색이 진한 분홍색이고 자구가 모구의 중앙부 이상에 착생하는 GG171077-32 계통으로 하였다. 부본은 구색이 분홍색이며 자구가 모구의 하부에 착생하는 GG151099-28 계통으로 2019년 8월 20일에 인공교배를 수행하였다. 10월 1일에 수확한 꼬투리에서 총 249립을 기내 파종하고 실생묘 중 색상이 붉은색을 띄고 생장상태가 우수한 실생묘를 절단하여 기내 증식한 삼각주선인장과 접목하여 15개 체의 접목묘를 양성하였다. 2020년 기외순화를 거쳐 온실에서 재배한 삼각주선인장을 대목으로 포장에서 다시 접목한 접목선 인장을 대상으로 생육과 자구발생, 관상가치 등 표현형이 우수한 GG191177-1 등 4개체를 선발하여 4계통으로 증식하였고 2021년 1차 특성검정 결과 구색이 우수한 GG191177-7 계통을 선발하였다. GG191177-7 계통에서 바이러스 무감염 개체를 선발하기 위해 Potexvirus 속 바이러스 6종(cactus virus X, pitaya virus X, opuntia virus X, zygocactus virus X, cactus mild mottle virus, saguaro cactus virus)의 감염 여부를 1세대 영양계통을 대상으로 real-time PCR 검정하였다(Table 2). 1세대 영양계통 총 37개체 중 6개체(16.2%)에서 6종의 바이러스가 모두 검출되지 않았으나, cactus virus X (CVX)가 6개체(16.2%), pitaya virus X (PiVX)는 12개체(32.4%)에서 검출되어 단독 감염된 상태였으며 CVX와 PiVX의 혼합감염은 13개체(35.1%)에서 검출되어 가장 높은 비율을 차지하였다. 바이러스가 검출되지 않았던 6개체에서 발생된 자구를 채취하여 2세대 영양계통으로 증식하고 2022년부터 2년간 특성검정과 농가 3개소에서 실증 재배를 병행한 결과 재배 특성과 농가적응성이 우수하였다. 특성검정 결과를 바탕으로 선인장 재배농가와 수출업체 등을 대상으로 계통 평가회를 실시하였고 기호도가 우수하였던 GG191177-7 계통을 최종 선발하여 ‘경교 G1-93’으로 2024년 경기도 직무발명심의회의 심의를 거쳐 ‘핑크문(Pink Moon)’으로 명명하였다(Fig. 1).

주요 특성

비모란선인장 ‘핑크문(Pink Moon)’ 품종은 모구의 형태가 편원형이며 색상은 분홍색계 품종이다(Fig. 2). 비모란 신품종 특성조사요령(KSVS 2013)에 의해 조사한 ‘핑크문’ 품종의 색상, 능, 가시 및 가시자리의 형태적 특성은 Table 3과 같았다. ‘핑크문’ 품종의 모구의 색은 진한 분홍색으로 대조품종 ‘핑크밀(Pink Mil)’에 비해 진한 색상이었는데, RHS color chart로 조사한 결과는 ‘핑크문’이 N66A인 Purplish Pink, ‘핑크밀’이 N57B인 Purplish Red로 차이가 있었다. ‘핑크문’ 품종의 능수 는 7~9개의 범위로 조사되어 ‘핑크밀’과 차이가 없었으나, 평균 값은 ‘핑크문’ 8.0개로 ‘핑크밀’ 7.8개에 비해 많았다. ‘핑크문’ 품종의 결각의 형태는 삼각형으로 대조품종과 차이가 없었으나, 결각의 높이는 ‘핑크문’이 5.1mm로 대조품종 ‘핑크밀’의 3.6mm에 비해 컸다. 가시의 수와 길이는 ‘핑크문’이 5.2개와 3.8mm로 ‘핑크밀’의 5.8개와 3.4mm에 비해 가시의 수가 적고 길이는 길었는데, 가시의 색은 ‘핑크문’ 품종이 갈색으로 대조품종의 진갈색에 비해 밝은 색상이었다. 가시자리의 모용은 ‘핑크문’ 품종이 ‘중간’으로 대조품종에 비해 많았는데, ‘핑크문’ 품종의 가시자리 띠의 정도는 ‘중간’으로 대조품종 ‘핑크밀’의 강한 가시자리 띠에 비해 약하게 형성되었다. ‘핑크문’과 ‘핑크밀’의 모구 형태, 구폭 및 구고, 자구발생 등 표현형적 특성은 Table 4와 같았다. ‘핑크문’ 품종은 모구의 형태가 편원형 이며 모구의 구폭이 43.4mm로 원형인 대조품종 ‘핑크밀’의 39.4mm에 비해 컸으나, 구고는 핑크문 28.1mm와 핑크밀 28.0mm간에 유의적인 차이가 없었다. 자구수는 ‘핑크문’이 주당 18.4개로 대조품종 ‘핑크밀’의 19.9개에 비해 적었으나 자구의 착생 위치는 두 품종 모두 모구 전체적으로 분포되는 특성을 보였다. 5점 척도로 평가한 기호도 점수는 ‘핑크문’ 4.2점으로 ‘핑크밀’ 4.0점과 통계적인 차이를 보이지 않아 두 품종 모두 우수하였다.

재배상 유의점

비모란선인장은 엽록소가 거의 없어 삼각주선인장 등 대목에 접목하여 재배한다. 접목시 즙액 접촉에 의해 바이러스에 감염되면 접목 활착률의 저하, 구직경 및 자구생산 감소를 유발(Chung et al. 2003) 하므로 접목도구를 소독하여 사용한다. 접목선인장은 강광 또는 약광 조건에서 구색의 변색이나 퇴색, 생장의 감소, 일소 현상 등이 발생할 수 있으며, ‘핑크문’ 품종은 분홍색계 품종으로 광도를 35~40 klux로 조절해야 모구와 자구의 색상 특성이 정상적으로 발현된다. 관수량과 배양액 공급량이 많은 경우 조직연화로 인한 병해 발생과 품질 저하의 우려가 있으므로 적정 재배기간을 준수해야 한다.

유용성

비모란선인장 ‘핑크문’ 품종은 이형주 없이 색상 등 주요 특성이 균일하게 발현되었으며, 대조품종과 확연히 구별되는 특성이 지속적으로 유지되었다. 바이러스 검정을 통해 무병 종묘를 생산하여 농가에 보급한 결과 접목 활착률이 높고 개체간 생육의 차이가 적어 수출용 접목선인장으로 대량 생산에 적합하였다. 2024년 경기도 직무발명심의회의 심의를 거쳐 2024년 3월 21 일에 품종보호권을 출원하여 국립종자원에서 재배심사를 거친 후 2025년 1월 9일 ‘핑크문’으로 품종보호(제10389호) 등록되었으며, 농업인 단체에 품종권을 통상실시하여 종묘를 보급 중 이다.