한국콩연구회

콩 탈립을 막는 유전자-

기계수확을 위한 품종개발에 탄력을

-국립식량과학원 김현태 박사

콩 꼬투리는 2장의 꼬투리 껍질이 봉합부로 접착되어 주머니 모양이 되고 그 안에 종자가 들어 있다. 일반적으로 꼬투리가 성숙하여 건조하면 꼬투리 껍질끼리의 접착력이 약해지거나 벌어지려는 힘이 강해지거나, 또는 그 양쪽의 영향으로 꼬투리가 터진다.
이러한 성질은 야생 식물에게는 자손을 널리 퍼뜨리기 위해 필요하지만, 작물의 경우 수량의 손실로 이어지게 되므로, 야생 식물이 작물로 되는 과정에서 가급적 씨앗을 비산 시키지 않는 개체가 선택되어 품종으로서 현재에 이르고 있다. 재배 콩은 야생 콩에 비해 꼬투리가 잘 터지지 않지만 재배 콩 품종 간에도 큰 차이가 있어 탈립하기 쉬운 품종은 수확 지연으로 30%의 콩이 손실된다는 보고가 있다.
세계 최대의 콩 생산지 중 하나인 미국 등에서는 수확 시기가 건조하기 쉬운 기상인 데다 오래 전부터 대규모 콤바인 수확이 이루어져 왔다는 점에서 내탈립성을 갖춘 품종이 주류가 되고 있다. 일본과 우리나라의 콩은 비교적 소규모로 재배하고 손으로 수확하며, 수확기인 가을이 비교적 습기가 많은 점도 있어 내탈립성을 갖추지 못한 품종이 많이 재배되어 왔다.
그러나 최근 콩 재배가 대규모화되어 콤바인 수확이 증가하고 있으며, 온난화가 심해지면 수확시기에 건조해질 우려도 있다. 따라서 콩 안정생산을 위해 내탈립성이 중요시되면서 그러한 특성을 갖고 있는 품종을 효율적으로 개발하기 위해 분자 기반의 해명이 요구되고 있다. 일본 농업연구기구는 홋카이도대학, 가가와대학과 공동으로탈립에 강한 유전자를 밝히고 그 작용기구를 규명하기 위해 연구한 결과, 콩의 16번 염색체에 존재하는 1개의 유전자가 그 기능을 잃으면서 탈립
에 강해짐을 확인하고 pdh1이라 이름 지었다. 기존의 애기장대라는 모델식물에서 발견한 내탈립 유전자는 꼬투리의 봉합부에 영향을 미치는 유전자로서 콩이 성숙 후 꼬투리 껍질의 봉합선이 접착력을 유지함으로써 탈립하지 않는다. 그러나이번 연구에서 밝혀진 유전자는 봉합선이 열린후 꼬투리 껍질이 벌어지지 않음으로서 탈립이되지 않는 것으로 밝혀졌다. 정상으로 탈립이 되는 품종은 콩이 성숙함에 따라 꼬투리 내피의 후막조직에 리그난이 축적되고, 이로 인해 봉합선
이 열린 후 꼬투리조각이 비틀어지게 함으로서두 껍질조각을 서로 밀어내는 힘이 발생하여 꼬투리를 벌어지게 한다. pdh1은 정상유전자의 염기 1개가 치환되어 유전자 기능이 상실되면서 리그난이 축적되지 않고, 따라서 꼬투리가 벌어지
게 하는 힘이 감소됨으로서 탈립이 되지 않는 것으로 밝혀졌다. 야생 콩에서는 이 유전자가 보이지 않지만, 중국에서는 재래품종에서도 절반가량이 이 유전자를 갖고 있으며, 현대의 북미의 90%이상의 품종이 pdh1형으로 되어 있다. 건조 지
역, 또 기계 수확을 전제로 한 대규모 재배를 하고 있는 지역에서는 pdh1을 가진 품종이 우선적으로 선발됐으며 이러한 지역에서 수확량 향상에공헌하여 온 것으로 추정된다. 일본의 재래품종에서 거의 pdh1형은 보이지 않고 그 피를 이어받
아 현재의 주요 품종도 pdh1을 가지고 있는 것은, ‘유키호마레’뿐이라고 한다.
일본 농업연구기구에서는 pdh1형 품종과 주요 품종을 교배하고, 본 연구과정에서 개발한 DNA 마커를 이용하여, ‘사치유타카’, ‘후쿠유타카’ 등의 주요 품종으로부터 ‘사치유타카 A1호’, ‘관동120호’ 등 내탈립성을 도입한 계통을 육성하고
있다. 본 연구에서 내탈립성을 지배하는 유전자를 특정함으로서 더 정확도가 높은 효율적인 품종 육성이 가능하게 될 것으로 기대된다.

그림 1. 콩 꼬투리의 구조
그림 2. 꼬투리를 강제로 개열시킨 뒤, 건조조건에 두었을 경우의 pdh1형(내탈립)과 pdh1형(탈립)의 꼬투리 껍질의 뒤틀림 정도.
그림 3. 건조조건하에서의 pdh1형 품종과 pdh1형 품종의 탈립정도(성숙후 3주).