중국 차나무 육종과 개량종 번식 연구의 새로운 진전

[장춘동자]

중국 차나무 육종과 개량종 번식연구의 새로운 진전

량위롱, 쳔하오, 루젠량, 쩡신치앙

절강대학차엽연구소, 항주 310029, 중국

	목 차
1. 차나무 육종 신기술의 연구 2. 차나무 유전자원의 수집과 이용 3. 차나무 신품종선발 육종과 감정 4. 차나무 개량종 번식과 보급 5. 중국 차나무 육종과 개량종 번식연구 발전 방향

1. 차나무 육종 신기술의 연구

분자 생물학 기술과 유전자 공정기술의 보급과 응용은 21세기에 들어선 이래로 차나무 육종기술 발전의 중요한 특징 중에 하나이다. 먼저 DNA유전 다양성 감정기술의 예로 RAPD, AFLP RFLP, SSR, STS, SCAR, CAPS와 EST등은 이미 차나무 자원유전다양성의 분석, 자원분류, 친자감정, 품종성상과 진실성감별 등의 분야에 널리 응용되었다.

이러한 분야의 연구로 하여금 형태나 세포학의 수준은 분자수준으로 향상되었고, 차나무 분자 육종시대의 시작을 상징하고 있다[1-10]. 다음으로 클론은 대량 제어하는 차나무의 중요한 경제성상의 유전자 혹은 유전자조각을 얻어, 차나무 카테킨류의 대사와 관련된 유전자[11]를 포함한, 폴리페놀 산화 효소의 유전자[12], 차엽 향기 물질 방출 상관관계 효소 유전자[13], 차나무 카페인 합성 상관관계 유전자[2,14], 차나무 주요 아미노산 합성 상관관계 유전자[15], 산성과 알루미늄에 강한 차나무 상관관계 유전자[16], 차나무 백화 상관관계 유전자[4], 차나무 품정 내한(추위), 내한(가뭄), 충해에 강한 상관관계 유전자[17] 등 이러한 유전자 서열의 해석에 대해 우리는 차나무 유전변이 메카니즘의 깊은 이해에 도움이 되었을 뿐 아니라, 앞으로 목표가 있는 차나무의 유전성상의 개조와 새로운 유전자원 창조에 좋은 기초를 다졌다.

세번째로, 차나무 이식유전자 기술의 응용은 점진적으로 발전했고, 차나무 재생체계에 점차적인 성숙이 나타나고, 높은 빈도의 변형 조건의 점차적인 뚜렷함, 충해에 대한 저항과 저카페인은 목표의 이식유전자 연구로 초보적인 성과를 얻었다[17，18]. 비록 이식유전자의 안전성 문제에서 여전히 이견이 있고, 차나무 이식유전자의 대규모 보급 응용의 길은 여전히 멀지만, 이러한 연구성과는 어쨌든 지금 이후의 차나무 이식유전자와 그 사업화로 좋은 기술 비축을 이루었다.

네번째로, 생물정보학기술은 차나무 육종영역에서 차나무 중요 효소류의 3차원 구조 분석과 기능 예측등을 포함한 초보적인 응용을 얻었다

2. 차나무 유전자원의 수집과 이용

20세기에 계속해서 수집하여 3000여점의 중요한 차나무 유전자원을 보전한 후, 21세기 중국 차나무 유전자원의 연구방면의 주요한 특징의 하나는 각지에서 잇달아 대량의 고차수를 발견하고 개발 이용한 것이다. 그 중, 발견된 1헥타르 이상의 오래된 차밭 면적이 약 2천여 헥타르에 다다른다. 특징은 면적이 넓고, 수령이 오래되었으며, 해발이 높다. 그 예로 쌍장씨엔 멍쿠씨향의 원시야생 고차수림이 120여 헥타르이고, 약 8만주 이상이다.

운남 이외의 기타성에도 계속해서 고차수 군락이 발견되었다. 광서찐슈야오족 자치현 리우씨앙경내에서 해발고도 1235미터의 소교목형 대엽차나무군락, 구역면적이 1.8헥타르이고, 약 1300여 그루의 차나무가 있다. 최대 식주의 직경은 47.7cm, 높이는 6.5미터, 수관의 폭은 44.68평방미터이고, 나뭇가지가 많고 잎이 무성하다. 광서짜오핑에서 발견된 고차수 군락은 1000여주이고, 면적은 7헥타르이다.

그 외에 중경 찐윈산에 산발적으로 자라는 야생 버드나무형 차나무가 있다. 고차수의 발견은 차나무 육종 자원이 풍부해졌을 뿐만 아니라 또 차자원의 직접적인 이용을 할 수 있으며, 또한 산업을 형성하기도 하는데, 예로 운남 멍씨현 이우향 만싸차산의 고차수의 모차가격은 키로당 300~400원 달하여 차농의 수입을 증가시키는 적극작용을 한다[20-23].

21세기 차나무 자원수집의 두번째 특징은 각지에서 한무리의 특수한 차나무 품종자원을 발견하였다. 예로 절강 닝뽀 위야오와 더칭에서 빛을 비춰 차나무 백화를 유도하는 신품종자원이 발견되었고, 이러한 차나무의 특징은 고온의 강한 빛을 비추는 여름에 아미노산함량이 높은 백화 차나무 싹을 자라게 하고, 우수한 품질의 명차원료를 생산하며, 이것을 이용 신품종을 재배하여 보급하여, 여름․가을차 자원의 이용률을 높이는 것에 대하여 매우 중요한 영향을 미친다[24-25].

운남과 남경에서 각각 저카페인 차나무가 발견되었다. 중국차엽연구소와 복건차엽연구소는 카테킨류의 함량이 높은 차나무를 발견하였고, 안휘성에서는 향이 높은 차나무 자원을 발견하였다. 이러한 자원은 중국 육종 목표의 다양화 발전에 매우 긍정적인 영향을 준다.

세번째 특징은 계획적으로 국외나 경외의 우량한 차나무 생식질 자원과 우량종을 들여올 수 있다. 예로 중국 농업 과학원 차엽연구소에서는 아프리카에서 한 무리의 폴리페놀 함량이 높은 차나무 자원을 들여왔고, 절강대학은 일본에서 저카페인 차나무 생식질을 포함한 150여종의 우수한 차나무 자원을 들여왔다. 또 복건에서는 대만 “타이차12호”와 “타이차13호”의 우수한 우롱차 품종을 들여왔고, 일부의 증청차 생산 기업은 일본에서 직접적으로 증청차 생산의 우량 품종인 “야부기다종”을 들여왔고, 이러한 품종은 육종의 자원을 증가할뿐만 아니라, 생산상에서 풍부한 중국차의 생산에 유리한 효익을 이루었다.

3. 차나무 신품종선발 육종과 감정

2001년 국가 차나무 품종18개가 심사감정을 통과하였다, 이러한 품종은 육종 목표상 우수한 품질을 강조함과 동시에 명차의 다양화 발전 수요에 의하여 재배되었다. 18개 품종은 우롱차 품종4개, 우롱차와 홍․녹차 겸용 품종 1개, 녹차 품종 5개, 홍차품종 3개, 홍․녹차 겸용 품종5개이다. 21세기 차나무 신품종 선발 육종과 선별은 아래와 같은 특징을 나타내고 있다.

첫번째, 군중의 육종 열정을 고조시킨다. 원래의 전문육종 부서 외에, 많은 생산 부서 모두 각지의 명우차 생산과 차나무 자원 상황의 근거에 부응하는 차나무 선발 육종을 확대시키고, 좋은 효과를 얻었다. 예로 2001년 심사 결정을 통과한 국가 차나무 품종 중, “깐차(赣茶)2호”, “쑤차자오(舒茶早)” 두개의 품종은 말단 생산부서에 의하여 재배․육종되고, 절강 싼먼현 위롱 차엽 합작회사에서는 특조생 차나무신 품종인 ”샹샨자오(香山早)1호” 를 재배 육종하였다. 절강 위야오더씨의 차생산업체는 신초 백화 차나무 신품종 “황찐야(黄金芽) 1호” 와 첸니엔쉬에(千年雪)를 재배 육종에 성공하였고, 안휘성 안칭시에서는 “쓰포취(石佛翠)”와 “쓰포샹(石佛香)”을 재배 육종해냈다.

이러한 품종은 모두 성급 품종인정을 통과하였다. 호북성 우펑현에서는 우펑 리요우예자오, 107, 108, 210, 211, 212, 310등 계열의 차나무 품종을 선출했다. 세번째와 네번째 전국 차나무 품종 구역 시험의 참가 품종 중에서 많은 품종이 모두 말단 부서에서 선발 육종하여 제공되었다.

두번째로 저항성육종은 중요한 육종목표 중에 하나이다. 무공해차와 유기차 생산품의 개발의 발전과 수요의 증가로 인하여 저항성 육종은 이미 21세기 차나무 육종의 중요한 목표이다. 먼저 저항성 육종자원의 선발은 내병성 테스트에서 발견한 “ 포샹(佛香)1호” 품종은 차엽종병의 병저항력이 현저하게 “윈캉(云抗)10호”등 차나무 품종보다 강하다. 차엽종병과 차윤반병에 저항성이 있는 신품종 “윈캉(云抗)1호”를 육종하였다. 연구결과, 차나무 품종은 초록애매미충의 개체분화와 약물저항력의 생산에 대해 영향을 미치며, 차나무 품종 중에 초록애매미충의 성충의 3종 약물저항성 상관관계효소, 예로 글루타티온S-전이효소(GSTs), 카프복실에스테라아제 (CarE) 와 아세틸콜린에스테라아제(AChE)의 활성과 그 분포가 초록애매미충에 저항하는 능력과 관련이 있고, 품종 “황이엔(黄檐)”과 푸띵따바이차(福鼎大白茶)의 GSTs와 CarE활성이 비교적 높고, AChE 민감성이 비교적 낮다.

천쌍쏭등 9개 차나무 품종의 생화학 성분함량과 병충해 저항력간의 관계를 연구하였고, 귤가시가루이의 세대 생존률과 차나무 품종 신초의 페닐라라닌 함량간의 매우 현저한 음의 상관관계가 존재한다. 동시에 각기 다른 농약은 각기 다른 차나무 품종 신초에 분해 속도의 차이가 존재함을 발견했으며, 그 예로 비펜스린 (Bifenthrin), 펜프로파스린(Fenpropathrin), 싸이퍼메스린(Cypermethrin)과 부프로 페진(Buprofezin)을 철관음 신초 중에 반감기를 각각 6일, 5일, 4일과 4일로 나누었고, 무이유계의 신초중에는 각각 7일, 4일, 3일, 5일로 나누었다[26]. 차나무 내한(추위)성 메카니즘 연구 중, 양야쥔 등 연구 발표하길, 저온적응화와 ABA가 차나무 내한(추위)성과 그 체내의 프롤린(proline)함량에 대해 영향을 미친다고 했다[27-28]. 양화 등 전기유도법을 채용하고 Logistic회귀분석을 결합하여 차나무 품종의 저온 반치사온도(LT50)를 각각 계산하였다. 각기 다른 품종 내한성의 상대적인 강약순서로는: 핑양특자오(平阳特早) > 오니우자오(乌牛早) > 추완차군체종(川茶群体种) > 윈난따이에종(云南大叶种)이다[29]. 차나무 육종연구자는 지속적인 내한성 차나무 품종(계)를 선육해야 하고, 안휘 농업 대학의 내한성 차나무 신품종 “농캉자오(农抗早)” 와 “차농(茶农) 1 호”이다. 절강대학에서 선발 육종한 조생성이 우수한 내한성 차나무 신품종 “저농117”이며, 이러한 품종은 비교적 강한 꽃샘추위에 저항하는 능력을 가지고 있다. 차나무 가뭄에 대한 저항 육종 연구 중 발견된, 수분이 부족할 때 차잎과 엽록체의 광계통II(photosystem Ⅱ, Ps II)의 광에너지의 초기 전환효율 (Fv/Fm)과 Ps II의 잠재활성(Fv/Fo)이 떨어졌으며, 게다가 수분위협의 강함에 따라서 더욱 더 명확했다[30]. 리지엔롱 등 10개 차나무 품종분석에 대해 나타나길, 각기 다른 차나무 품종의 가뭄에 대한 저항력의 차이가 명확했으며, 품종 “황관음”의 내건성이 명확하게 다른 품종보다 우수했다[31]. 이식유전자 기술을 이용하여 병충해에 강한 차나무의 연구를 육성하여 이미 좋은 결과를 얻었다.

세번째로, 특수성상 차나무 품종 선발 육종이 빠른 발전을 얻었다. 본세기 차나무 육종의 다른 특징은 특수성을 가진 차나무 품계 혹은 품종을 배양한 것이다. 예로 중국 농업과학원 차엽연구소, 절강대학, 남경농업대학등은 도입이나 현재 있는 품종자원을 선발을 통하여 저카페인 차나무 육종 자료를 얻은 것이며, 절강대학은 이식유전자의 수단을 통하여 저카페인 차나무 식주를 얻었다. 중국 농업과학원 차엽연구소, 복건차엽연구소와 운남차엽연구소 등은 각각 높은 카페인류의 차나무 육종자료를 얻어냈다. 절강 위타오와 더칭에서 야생차나무 자원에서 빛의 유도형 신초 백화 차나무 품종을 얻어냈다[25]. 안휘성 수청과 안휘농업대학등 부서의 합작으로 높은 향의 차나무 품종 “트어샹자오(特香早)”를 배양 해냈다. 운남 농업과학원 차엽연구소에서는 맹해대엽종중에서 자색이 나는 차나무 품종 “즈줸(紫娟)”을 선발 육종해 냈다[32].

이러한 발전적 가치는 본 세기에 차나무가 전국 작물 품종 심사 결정범위의 상황에 들어가지 않았으며, 2003년 농업부의 관련부문의 임시 주관에 의해, 제1회 전국 차나무 품종 감정위원회가 성립 조직되었고, 《전국 차나무 품종구역시험과 품종 감정 관리 임시 방법》이 제정되었고, 그 후의 몇 년 중에 두 번의 구역시험이 배치되었고, 차나무 육종 작업이 순서대로 전개되었다.

4. 차나무 개량종 번식과 보급

21세기 차나무 개량종 번식기술은 매우 큰 진보가 있었고, 중국 차엽연구소는 차나무 괘속번식과 공업화 육묘기술을 연구했으며, 조직배양+ 온실배양 혹은 직접적인 온실 삽목재배의 두 가지 기술 노선을 통하였고, 동시에 CO2 농도와 수분조절을 결합하여 일년 중 두계절 육묘를 실현했고, 산업화 단계에 다다랐다[33，34]. 량진포 등 차나무 “이단법” 괘속번식 육묘 수경재배 발근기술을 개발하였다.

절강대학 절동차나무 개량종번식장에서는 새 흙을 덮지 않는 차나무 삽목기술을 개발하여, 차나무 무성계 육묘 원가를 대폭 낮췄으며, 무성계 개량종 보급을 위해 종묘보증을 제공했다[36，37]. 차나무 개량종보급은 차구역정부의 중요한 작업이 되었다. 차나무 개량종 보급응용은, 명차 발전과 농민 수익 증가를 촉진하였고, 각급 정부 부문의 높은 주목을 일으켰고, 차나무 무성계 품종 보급은 이미 각지 차산업 발전에 계획적인 제일 중요한 내용이 되었다. 차나무 무성계 품종 보급의 계획과 그 상응하는 정책이 속속 등장하였고[38，39], 종묘의 금적적인 보조, 개량종 시범기지 건설항목과 차나무 무성계 품종 보급에 앞선 현을 평가하여 장려하는 형식을 통하여, 차농의 적극성을 동원하여. 차나무 무성계 품종 보급율이 신속하게 높아졌다. 예로 절강성 차나무 무성계 품종 보급률이 상세기말의 12%에서 40%이상으로 빠르게 증가하였다. 차나무 종묘산업 역시 초보적으로 형성되었다.

차나무 개량종 번육과 보급의 3가지 특징은 도입 품종의 번육과 보급발전이 신속하게 이뤄졌다. 먼저 증청자 수출기업은 “야부기다종”을 들여왔다. 다음으로 우롱차 산지는 대만의 “타이차(台茶)12호” 등 우롱차 품종계열을 들여왔고, 이러한 도입된 품종은 국내증청차와 우롱차 생산품의 품질을 높이는 적극작용을 일으켰다.

5. 중국 차나무 육종과 개량종 번식연구 발전 방향

차산업 발전상황이 좋기 때문에, 신세기 초기에는 역사적으로 중국 무성계 차나무 개량족 번식보급이 제일 빠른 시기였고, 차나무 육종과 개량종 번식연구의 황금시기였다. 차나무 육종은 더 좋은 차산업의 발전에 적응하기 위하여, 앞으로 연구 중에 주의가 필요하다.

첫번째, 응용기술의 자체 개발을 중시해야한다. 지금까지 차나무 육종영역은 하나의 이론연구를 중시하고, 기술의 자체 개발을 가벼이 여기는데 편향되어 있었다. 예로 분자생물학기술의 응용에서, 미래의 산업 영역 기술수요에 대하여, 차나무 중요 성상 밀접상관의 유전자 클론과 그 응용, 분자생물학의 기술의 도움을 얻어 차나무 품종의 품질, 저항성과 생산량 형성의 원리를 더욱더 분명하게 하고, 품질, 저항성과 생산량의 상응하는 기술 향상을 개발하고, 차나무 육종의 기한을 단축시키며, 육종효율을 향상시킨다.

두번째로는, 고난도 기술 대비에 중시해야한다. 예로 차나무 이식유전자의 이용이 현재까지 제한적이며, 그 득과 실에 대해서도 다른 관점이 있으나, 기술개발의 요소의 장애가 되어서는 안된다. 왜냐하면 차나무 이식유전자는 산업화 응용으로부터 아직 많은 해결하지 않은 문제가 있으며, 상관 기술은 더욱더 깊은 연구와 기술대비가 필요하다.

세번째로, 육종 후 대열의 배양 준비에 관심을 가져야 한다. 차나무 육종은 하나의 긴 과정이며, 결과가 쉽게 나오지 않는다. 청년들의 기술 핵심 종사, 영역작업의 적극성에 영향을 미치고, 많은 육종부서는 선후임의 인수인계가 잘 연결되어 있지 않는 문제에 당면하고 있어, 선임의 육종가가 일생의 노력으로 획득한 육종재료가 묵혀져 버리는 문제에 당면하고 있다.

네번째로는 품종권의 보호를 중시해야 한다. 차나무 무성번식방식은 품종보호에 대한 엄중한 도전이며, 지금까지 참고할 만한 보호대책이 이루처지지 않고 있으며, 육종하는 사람을 보호하기 위한 권익과 적극성, 이에 상응하는 보호대책과 제도의 연구가 필요하다.