재배학원론 - 2장 작물의 유전성(1) : 품종

2-1 작물의 품종과 유전 및 육종

재배기술은 주어진 재배환경에서 작물의 품종이 최대한 능력을 발휘하도록 관리하는 것이다. 그동안 작물의 생산성은 큰 발전을 이룩하였다. FAO에 의하면 현재 벼 •밀• 옥수수의 단위면적당 세계 평균생산량은 1948- 1952 년에 비해 각각 1.6 배 ・ 2.3 배 • 2.8 배씩 증가한 것으로 나타났다. 우리나라의 벼는 1910 년대 120kg/10a에서 현재 500kg/10a 수준으로4배 이상 증가하였다. 이러한 작물의 생산성 증가에는 작물육종에 의하여 육성된 우량품종이 큰 기여를 하였고 재배기술의 발전과 환경개선이 중요한 역할을 하였다.
작물의 생산성 증가에 미치는 품종의 기여도를 보면 미국의 옥수수는 57 〜63%, 영국의 보리와 밀은 각각 50%와 67%로 추정되었으며, 동남아시아 지역의 쌀은 미얀마 35%, 필리핀• 인도• 인도네시아• 스리랑카 23~26%로 조사되었다. 우리나라에서 벼의 평균수량을 결정하는 요인은 품종 50.8%, 재배요인 26%, 기상요인 23.2%로 분석되었다.
이제까지 작물육종은 작물의 생산성 • 품질• 저항성 • 적응성 등 재배 • 이용상 중요한 형질의 유전능력을 개량한 우량품종을 육성함으로써 식량증산은 물론 농업의 안정화와 경영합리화, 그리고 농업관련 산업발전에 큰 몫을 담당하였다. 예컨대, 1970년대의 녹색혁명（綠色革命）은 다수성 품종에 의하여 이루어졌다.
한편. 소수의 우량품종을 여러 지역에 학대 재배함으로써 유전적 다양성이 풍부한 재래품종들이 사라지는 유전적 침식을 초래하였고, 또한 병해충이나 기상재해 등으로부터 한번에 큰 피해를 입는 유전적 취약성을 지니게 되었다. 더욱이 토양침식, CO2농도증가, 기상변동 등 재배 환경의 변화와 물• 비료•농약 등의 제한으로 인하여 식량생산이 정체되었다.
앞으로 작물육종은 이러한 문제를 해결하기 위해 보다 많은 유전자원을 수집 •보존하고, 전통적인 교배육종을 개선하면서 잡종강세를 이용하는 1대잡종육종이 활발해질 것이다. 또한. 다른 생물종의 유전자를 도입하는 생물공학적 작물육종이 발전하여 형질전환품종이 육성되고 유전자변형농산물（GMO）이 많이 생산될 것이다. 이미 미국에서 생산되는 콩과 옥수수는 유전자변형농산물이 큰 비중을 차지하고 있다.

2-2 품종

2-2-1 식물분류학과 작물의 품종

(1) 식물학적 종과 작물

① 종과 작물

식물분류학에서 식문의 종류를 나누는 기본단위는 종（ species）이고 종 바로 위의 분류단위는 속（ genus）이다. 벼속(Oryza)에는 24 증이 있고 그 중 재배종은 사티바(sativa, 아시아벼）와 글라베리마（O. glaberrima, 아프리카벼）이다.
식물학적 종은 개체간에 교배가 자유롭게 이루어지는 자연집단이며, 2명법（ binomial nomenclature）으로 이름올 불인다. 2명법은 속명과 종소명을 함께 표시한 것으로서. 이렇게 볼여진 이름을 학명（ scientific name）이라고 한다. 학명은 라틴어로 명명하고 이텔릭체로 쓴다. 아시아벼의 학명은 Oryza sativa L. 로 쓰며, L 은 명명자인 린네 （Linnaeus)을 가리킨다.

② 생태종과 생태형

하나의 증 내에서 형질의 특성이 차이 나는 개체군을 아종（표程; subspecies） 또는 변종（變種; variety）으로 취급하며, 이들은 특정 지역（환경에 적응해서 생긴 것으로 작물학에서는 생태종（生態種; ecospecies）이라고 부른다.
아시아벼의 생태종은 인디카（indica） • 열대자포니카（tropical japonica） • 온대자포니카（temperate japonica)로 나누어진다. 생태종 사이에는 교잡친화성이 낮아 유전자교환이 어렵기 때문에 형태적 차이가 생기게 된다.

(2) 작물의 품종과 계통

①품종

작물의 생태형은 다양한 재배환정에 적응하여 생긴 것이며, 각 생태형에는 많은 품종(品種; cultivar, variety)이 속해 있다. 품종이란 다른 것과 구별되는 특성을 지니고 그 특성이 재배• 이용상 지장이 없을 정도로 균일하며, 세데가 진전되어도 균일한 특성이 변화하지 않는 개체군을 가리킨다. 다시 말하먼, 품종은 작물의 기본 단위이면서 재배적 단위로서 특성이 균일한 농산물을 생산하는 집단이다.
각 품종마다 고유한 이름을 가진다. 품종명은 특정한 윈칙에 의하여 명명되는 것은 아니나, 대개 품종의 특성이나 유래 등을 나타내는 낱말에 작물 이름을 붙인다. 예를들면. '장엽콩'은 잎이 긴 특성을 지닌 콩품종이고 '올보리'는 숙기가 빠른 조생종 보리품종이며, ‘대립벼1 호’는 쌀이 크고 무거운 벼품종이다. '충주팥'은 충주에서 수집하여 순계분리한 팥품종이다.
품종중에서 재배적 특성이 우수한 것을 우량품종(優良品種)이라고 한다. 우리나라에서는 벼 • 보리 • 콩• 옥수수• 감자 등 농업생산의 안정상 중요한 작물에 대해 우량품종을 국가품종목록에 둥재하도록 하고 국가품종목록에 등재된 품종만을 생산• 판매할 수 있도록 관리하고 있다(종자산업법 품종성능관리제도).
작물의 품종은 내력이나 재배, 이용 또는 형질의 특성 등에 따라 여러 그룹으로 나누어진다. 예를 들면, 품종의 내력에 의하여 재래품종•도입품종•육성품종•근연 교배품종• 원연교배품종• 1대잡종품종 등으로 나누어진다. 벼품종은 이용성에 따라 밥쌀용 품종•가공기능성 품종• 초다수성 품종 등으로 나누어지고, 밥쌀용 품종은 다시 고품질품종• 양질품종• 중질품종• 특수지역적응품종 등으로 나누어진다.

② 계통

품종을 재배하는 동안 이형유전자형 분리, 자연교잡. 돌연변이. 이형종자의 기계적 혼입 등에 의하여 품종 내에 유전적 변화가 인어나 새로운 특성을 지닌 변이체가 생기게 되는데. 이러한 변이체의 자손은 계통(系統; line, strain)이라고 한다. 또한. 품종을 육성하기 위해 인위적으로 만든 잡종집단에서 특성이 다른 개체를 선발하여 증식한 개체군을 계통이라고 하는데, 보동 계통이라고 하면 이것을 가리킨다.
계통 중에서 유전적으로 고정된 것(동헝접합체)을 순계(純系; pure line)라고 하며. 자식성 작물은 우량한 순계를 골라 신품종으로 육성한다.
영양번식작물에서 변이체를 골라 증식한 개체군을 영양계（營養系; clone）라고 한다. 영양계는 유전적으로 잡종상태（이형접합체）라도 영양번식에 의하여 그 특성이 유지되기 때문에 우량한 영양계는 그대로 신풍종이 된다.

 

 

 

 

 

2-2-2 품종의 특성과 신품종의 구비조건

(1) 품종의 특성

① 형질과 특성

작물의 헝태적 • 생태적 • 생리적 요소를 형질（形質; character）이라 하고, 품종의 형질이 다른 품종과 구별되는 특징을 특성（特性； characteristic）이라고 한다. 예컨대, 작물의 키와 숙기（출수기）는 형질이고 키의 장간 • 단간, 숙기의 조생 • 만생은 품종의 특성이다.
작물의 재배, 이용상 중용한 형질은 생산성, 품질, 저항성, 적응성 등으로 나눌 수 있으며, 품종에 따라 고유한 특성을 지닌다. 예컨대, 고품질 벼품종의 상미벼는 도열병저항성을 지닌 조생종이고, 화성벼는 줄무늬잎마름병 저항성,내냉성, 만식적응성을 구비한 중생종이며, 일품벼는 내냉성, 내도복성, 만식적응성을 갖춘 중만생종이다.

㉠생산성

작물의 재배는 주어진 재배환경에서 품종이 최고의 수량을 내도록 관리하는 것이다. 품종이 수량을 올리는 능력을 수량성 또는 생산성 이라고 하며, 생산성이 높은 품종을 다수성 품종 이라고 한다.
생산성에는 초헝, 저장기관의 크기. 광합성산물의 이전효율. 내비성, 내도복성 등이 관여한다. 우리나라의 통일형 벼품종이 일반형 벼품종보다 다수성인 것은 단간직립 초형으로서 내도복성이 크고 수광태세가 좋으며, 단위면적당 영화（穎花; 이삭꽃）수가 많아 저장기관이 크고, 광합성 능력과 광합성산물의 이전효율이 높기 때문이다.

㉡ 품질

농업의 수익성을 높이려면 다수성이면서 품질이 우수한 농산물을 생산해야 한다. 경제가 발전하여 소득수준이 향상될수록 소비자들은 고품질을 요구한다. 농산물의 품질은 외관특성（모양 • 색깔 등）, 소비특성（식미 • 성분 등）. 유통특성（수분함량 • 저장 성 등）. 가공특성（도정비율 • 전분가 등） 등 다양하다

㉢ 저항성

작문은 생물적 스트레스（병 • 해충 • 잡초 등）오卜 한경스트레스（온도 • 수분 • 토양 약제• 오염물질 등) 의하여 생육과 생산성에 제한을 받는다. 세계적으로 곡물 감수량의 50% 정도가 병해충과 잡초에 의한 것으로 알려져 있다. 병해충과 잡초는 주로 농약을 살포하거나 저항성 품종올 재배하여 방제한다.
저항성 품종은 농약사용에 따르는 잔류독성 • 환경오염 • 생태계 파괴 등의 문제점을 해소하고 방제비용과 노력을 절감할 수 있다. 최근에는 소비자들이 식품의 안전성을 중요시하기 때문에 농약을 적게 친 농산물의 선호도가 높고 가격 또한 비싸다.

㉣ 적응성

농작업의 생력화• 기계화 및 시설재배가 발달함에 따라 특정 재배조건에 적응하는 품종이 요구된다. 품종의 적응성에는 지리적 적응성, 생력 • 기계화 적응성, 생태적 적응성 등이 있다.
품종의 지리적 적응성에는 숙기（조만성)가 관여한다. 북부지역에 재배하는 벼는 조생종을 심어야 가을 저온이 오기 전에 생육을 마치게 된다. 벼의 직파재배는 육묘• 모내기〔이앙（移秧）〕등에 드는 노력이 기계이앙재배에 비하여 약 25%의 생력효과 가있는데. 직파적응성 품종은 저온발아성이 높고 초기생장이 좋아야 한다. 무• 배추 등 채소의 연중 공급을 위해서는 노지재배• 촉성재배• 억제재배 등 각 작형에 알맞은 생태적 적응성 품종이 필요하다.

 

② 품종의 식별

작물의 품종은 특성이 비슷한 것들이 많은데. 더욱이 외관상 형태적 차이가 크지 않은 품종들을 식별하는 것은 쉬운 일이 아니다. 품종을 식별하기 위해 포장검정과 실내검정을 한다.
포장에서는 종자를 파종하여 수확할 때까지 식물체의 생장발육에 대한 면밀한 관찰을 통하여 품종을 구별하고 실내에서는 염색체검정, 생화학적 분석. 전기영동, DNA분자표지 판별 • 영상분석 등을 이용하여 품종을 식별한다.

(2) 신품종의 구비조건

신품종의 구비조건은 구별성 • 균일성 및 안정성 세 가지이다. 구별성（區別性; distinctness）이란 신품종의 한 가지 이상의 특성이 기존의 알려진 품종과 뚜렷이 구별되는 것을 말한다. 균일성（均一性; uniformity）이란 신품종의 특성이 재배 • 이용상 지장이 없도록 균일한 것을 말한다. 그리고 안정성 （安定性; stability）이란 세대를 반복해서 재배하여도 신품종의 특성이 변하지 않는 것을 말한다. 신품종의 세 가지 구비조건을 영어의 첫 글자를 따서 DUS라고도 한다.
신품종에 대해 국가기관（국립종자원에 품종보호권을 설정 • 등록하면 그 신품종은 보호품종이 되어 일정 기간 동안 법적 보호를 받게 된다（종자산업법, 1997. 12. 31. 시행）. 신품종을 보호품종으로 보호받으려면 신규성 • 구별성 • 균일성 • 안정성 및 고유한 품종명칭 다섯 가지의 품종보호 요건을 갖추어야한다.

2-2-3 품종의 선택

우량품종을 선택하는 것은 성공적인 영농의 지름길이다. 왜냐하면, 우량품종은 작물의 생산성 증대와 품질향상은 물론이고 농업생산의 안정화와 경영합리화를 도모할 수 있기 때문이다. 품종이 작물의 생산성 증대에 기여하는 정도는 작물의 종류와 재배지역에 따라 다르지만 대략 50% 내외인 것으로 알려져 있다.
재배자는 품종을 선택하기 전에 작물의 재배목적 , 재배환경 • 재배양식, 그리고 각종 재해에 대한 위험분산과 시장성 및 소비자의 기호 등을 면밀히 검토야 한다. 예를들면, 감자나 고구마를 전분원료로 재배하는 경우 재배기술에 의하여 전분함량을 높이기 어려우므로 전분함량이 높은 품종을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 병해발생 상습지에는 내병성 품종을 심고, 찬물이 나는 곳에는 내냉성 품종을 재배하며, 보리 2모작 논에서는 조숙성 보리품종과 만식적응성 벼품종을 선택한다.
여러 품종 중에서 실제 재배할 품종을 선택할 때에는 농업연구• 지도 관련기관이나 지방자치단체에서 권장하는 우량품종을 선택하도I, 그 품종의 특성과 단점 및 재배상 유의점을 잘 파악하여 적지 • 적품종을 고른다. 같은 지역에 출수기가 다른 2〜3품종을 선택하여 재배하면 재해의 회피 및 분산효과가 있어 피해를 줄이고 농기계 이용효율을 높이며 작업시간을 적절히 안배할 수 있다. 소비자의 기호에 맞는 품종을 선택하고 소비할 곳을 미리 확보하면 생산량을 조절함으로써 손해를 막을 수 있다.

2-2-4 품종의 변천

작물의 품종은 사회적 • 경제적 여건 변화, 재배환경과 재배양식의 변화, 시장과 소비자의 기호변화, 그리고 육종방법의 변화 등에 의하여 계속 바뀌어 간다. 품종의 수명은 대략 3~5년으로 조사되었으나, 감자의 '남작'품종 은 백년이 넘게 재배되고 있다.
품종이 변천해 온 이유를 크게 보면 다음과 같이 요약할 수 있다.
첫째, 화학비료가 대량 공급됨에 따라 기존 품종들은 다비다수성 품종으로 교체되었다. 우리나라 벼 육성품종의 평균생산성（현미）은 1910년대 120 kg/l0a, 1960년대 300kg/10a, 1990년대 500kg/10a 으로 높아졌다.
둘째, 품종의 병해충저항성은 일정 기간이 지나면 다시 붕괴되며, 환경스트레스 저항성도 환경변화에 따라 달라진다. 따라서 계속해서 새로운 저항성 품종으로 교체되었다. 벼도열병 저항성 품종은 병원균레이스（race； 변이 된 병원체)의 분화 때문에 평균수명이 3년 정도이다. 최근에는 각종병해충에 대해 복합저항성을 지닌 품종이 재배된다.
셋째. 시장과 소비자의 기호변화에 부응하여 다양한품질의 품종들이 새롭게 등장하였다. 벼는 고품질 다양화를 위해 유색미 • 향미 • 양조미 • 거대배아미 • 대립미 • 고리신（lysine）쌀 • 다이어트（diet）쌀• 저단백질쌀 등의 품종이 재배되고 있다.
넷째, 육종방법의 변화도 품종변천의 중요한 이유가 된다. 우리나라의 벼 품종은 재래품종, 도입품종, 근연교배육성품종, 원연교배육성품종, 화분배양 육성품종의 순으로 변천하였다. 머지않아 벼에 다른 생물종의 유전자를 도입한 형질전환품종이 재배될 것이다. 2003년 미국에서는 콩 재배면적의 80 %, 옥수수재배면적의 38%에 형질전환품종을 재배하였다.

2-2-5 품종의 육성

우량품종은 육종을 통해 육성된다. 작물육종은 유전변이 중에서 우량한개체를 선발하여 신품종으로 육성한다. 육종방법은 변이를 얻는 방법에 따라 분리육종 • 교배육종 • 돌연변이육종 • 배수성 육종 • 형질전환육종 등으로 구분된다.
작물의 품종육성은 세 단계를 거쳐 발전한다. 제1단계는 재래품종에서 우수한 개체를 선발하여 우량품종을 육성한다. 제2단계는 재래품종의 우량형질을 조합하여 신품종을 육성한다. 제3단계는 유전적으로 거리가 먼 원연품종 또는 다른 생물종으로부터 유용유전자를 도입하여 재래품종에는 없는 새로운 형질을 지닌 신품종을 육성한다.
그동안 제3단계에서 육성한 우량품종은 국가산업 발전에 큰 공헌을 하였다. 우리나라에서 1972년에 육성한 벼의 원연교배품종 ‘통일’은 녹색혁명을 주도하여 주곡자급과 식량증산을 이루었고, 또한 농자재• 농기계 • 농약• 비료산업 등의 발전을 촉매하였다.
우리나라에서 작물의 육종은 국가기관인 농촌진흥청과 민간기업인 종묘회사, 대학 및 개인 육종가에 의하여 이루어진다. 벼 • 보리 • 콩 등 주요작물과 과수• 화훼 등은 농촌진흥청이 주관한다. 채소류는 농촌진흥청에서 특수 작형에 알맞은 품종육성을 담당하고, 종묘회사에서 상업성이 높은 배추• 무• 고추 등의 품종을 육성하고 판매용 종자를 생산한다.
최근에는 국가기관으로서 지역 특화작목시험장을 설치하여 마늘• 딸기 • 토마토• 버섯• 감• 약초• 국화• 백합 등 작물별로 품종육성을 전문화하고 있다. 품종의 육성에는 오랜 세월과 많은 노력이 요구된다. 육종기술이 발달하여 육종연한을 단축한다고 하더라도 벼 • 밀 등 1 년생 작물은 최소 6년이 걸리고, 과수나 임목은 20 년 이상 걸린다.