인삼 지상부 질적 형질과 지하부 수량과의 상관관계 분석을 위하여 총 219 유전자원을 조사하였다. 이 자원들은 여주, 수원, 대전 등 9 개 시군 14 개 지역의 4년생 포장에서 과육이 성숙한 7월 중·하순경 농가에서 직접 수집하였다.

인삼 유전자원들의 지상부 및 지하부의 생육 특성 조사는 농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부 인삼 시험포장에서 수행하였다. 수집된 개체별로 채종한 자원들을 2006년도 11월 15일 파종하여 2007년 1 년 동안 묘삼으로 재배한 후 2008년 3월 26일 본포에 재식밀도 7 줄 × 10 열/3.3㎡로 자원별로 3 반복을 하였다.

해가림 시설을 설치한 후 청색 3 겹 + 흑색 1 겹의 4 중직 차광망을 출아 전에 피복하였고, 고온 피해를 줄이기 위해 흑색 2 중직 차광망을 6월 상순에 덧 씌웠다. 토양은 사질양토에 pH (1 : 5) 5.8, EC 0.6 dS/m, 질산태 질소 45 ㎎/㎏, 유기물은 21 g/㎏, 유효인산은 123 ㎎/㎏이었으며, 병해충 방제, 잡초 제거 등 기타 재배관리는 인삼 GAP 표준재배지침서에 준하였다 (RDA, 2012).

묘삼 이식 후 특성 조사는 품종 고유의 특성을 나타내는 4년생 때 실시하였으며, 유전자원별 반복 당 20 개체씩, 총 60 개체를 UPOV (UPOV, 2020) 조사 기준에 따라 경색, 줄기의 안토시아닌 색, 제 2측엽 발생 유무 등 10 개 항목의 지상부 질적 형질과 지하부 수량을 조사하였다 (Table 2).

형질별 조사 시기는 줄기, 잎에 대한 형질은 전엽 후 완전히 경화된 6월 중순 - 6월 하순까지 조사하였고, 열매 관련 형질은 과육이 성숙한 7월 중순 - 7월 하순까지 조사하였으며, 잎 노화색과 지하부 특성 조사는 9월 하순에 실시하였다.

지상부 질적 형질과 지하부 수량과의 상관관계를 보기 위해 Pearson의 상관계수 (Pearson’s correlation coefficient)를 이용하였고, 통계 프로그램은 SAS Enterprise Guide 4.2 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 활용하여 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)로 5% 수준에서 유의성 검정을 실시하였다 (*p < 0.05).

보유한 인삼 유전자원에 대한 10 개 질적 형질간 상관관계와 지상부 질적 형질과 지하부 근중과의 상관관계를 나타낸 결과는 Table 3과 같다.

줄기색은 줄기의 자색분포 위치와 열매색 간에는 고도의 정(+)의 상관을 나타냈고, 잎 단풍색 간에는 유의성 있는 정의상관을 나타냈으나, 다른 형질 간에는 유의성을 나타내지 않았다. 줄기색은 줄기 아랫부분이나 윗부분에 조금이라도 자색이 발현된 것은 자색으로 분류해서 상관관계가 높았고, 줄기색이 녹색인 것은 안토시아닌 색소가 전혀 발현되지 않아 상관관계가 낮았다. 열매색은 자색 줄기를 가진 자원은 빨간색을 나타내었고, 녹색 줄기의 계통은 노란색으로 나타나 구별이 뚜렷하였다.

잎 모양은 단풍색과 고도로 유의한 부의 상관을 나타내었고, 잎 표면의 주름 정도와 제 2측엽 발생 정도와 유의한 부의상관을 나타내었다. 즉, 장타원형 잎은 단풍색이 진한 적색으로 물들며 세엽형은 연한 적색으로 물드는 계통이 많았다. 장타원형 잎은 주름 정도가 심하고 세엽형 잎은 잎 주름 정도가 약하였다.

잎 가로 자른 면은 잎 표면의 주름 정도와 유의한 부의 관계를 나타내어 가로 자른 면이 볼록할수록 잎 표면의 주름 정도가 약한 것으로 나타났다.

소엽의 거치 정도와 잎 표면의 주름 정도는 고도의 정의 상관을 나타내어 소엽이 거치가 심할수록 잎 표면 주름도 크게 나타났다. 또한, 거치 정도와 잎 단풍색과는 유의한 정의 상관을 나타내어 거치 정도가 클수록 잎 단풍색도 붉은색을 많이 나타냈다.

잎 표면의 주름 정도는 제2측엽의 발생 정도와 잎 단풍색과는 고도로 유의한 정의 상관을 나타내어, 잎 표면에 주름이 심할수록 제 2측엽이 많이 발생했고, 잎 단풍색도 적색을 많이 나타냈다.

제 2측엽의 발생 정도와 잎 단풍색은 고도의 정의 상관관계를 나타내어 제 2측엽이 많이 발생할수록 잎 단풍색은 적색을 많이 나타냈다.

잎 단풍색은 열매색과 고도로 유의한 정의 상관관계를 나타내어 단풍색이 적색을 나타낼수록 열매색도 더 붉은색을 나타냈다.

지상부 질적 형질과 지하부 수량과의 상관관계를 보면 소엽의 가로 자른 면, 소엽 거치, 잎 표면 주름 정도, 제 2측엽 발생 정도, 잎 단풍색, 열매색과 정의 상관관계를 나타냈다. 한편, 지하부 근중과 유의한 정의 상관관계를 나타낸 지상부 질적 형질은 소엽의 횡단면의 모양 (r = 0.71, p < 0.01), 제 2측엽의 발생 정도 (r = 0.37, p < 0.05) 및 단풍색 (r = 0.60, p < 0.01)이었다.

지하부 근중과 고도로 유의한 상관관계가 있는 형질 중 소엽의 가로 자른면 모양의 각 계급과 근중과의 상관관계를 나타낸 결과는 Table 4와 같다.

소엽의 가로 자른면의 모양은 3 계급으로 나눴는데 (Fig. 1), 이들 계급 중 소엽의 자른면이 볼록한 것이 오목한 잎보다 수량이 높은 것으로 나타났다. 인삼 품종 중 ‘천량’은 소엽의 가로 자른 면이 볼록한데, 대조 품종 천풍은 오목하여 천량의 수량이 25.8% 증수되는 것으로 나타났다 (Kim et al., 2013).

Fig. 1.  Leaflet shape in cross section of ginseng.

(A); concave, (B); flat, (C); convex.

볼록한 잎은 잎끼리 서로 겹치지 않고 광합성에 필요한 빛을 수용할 수 있는 엽면적이 많이 확보되기 때문에 광합성 효율이 높을 것으로 판단되며, 오목한 잎은 위쪽으로 약간 말려 있기 때문에 빛을 수용할 면적이 상대적으로 볼록한 면보다 부족하다. 따라서, 볼록한 잎이 오목한 잎보다 수량이 많을 것으로 판단되며, 또한, 엽면적도 대체로 볼록한 잎을 가진 계통이나 품종이 오목한 잎을 가진 계통보다 넓은 경향을 나타낸다는 것을 확인하였으며 이는 볼록형 천량의 엽면적은 오목형 천풍에 비해 74.7% 넓다고 보고한 결과에서도 확인할 수 있었다 (NIHHS, 2015).

한편, 인삼 잎은 오목하더라도 직립하지 않기 때문에 수광태세가 양호하지는 않은 경향을 나타냈으며, 향후 품종별 엽면적, 군락 정도에 따른 광합성량 및 수량과의 관계에 대해서는 검토가 더 필요할 것으로 본다. 한편, Lee (2002)는 가로 자른 면이 평면인 연풍이 오목형인 천풍보다 광합성능이 높았다 보고하였기에 이를 종합하여 보면 인삼에서 수량과 관계된 질적 형질을 찾고자 할 때는 소엽 자른면의 모양에 따라 선발하면 목적 형질에 가까운 형질을 조기에 선발할 수 있을 것으로 생각된다.

잎 단풍색의 각 계급과 근중과의 상관관계를 나타낸 결과는 Table 5와 같다. 잎 단풍색 분류 시에는 5 계급으로 나눴지만, 수량과의 상관관계는 노란색, 갈색, 적색 등 3 계급으로 구분하여 상관관계를 보았다. 이들 계급 중 잎색이 적색을 나타내는 것이 노란색을 나타내는 계통보다 수량이 높은 것으로 나타났다. 현재 농가에서 재배하고 있는 대부분의 품종은 가을에 단풍잎이 적색으로 변하는 재래종이나 품종이다. 이는 이들 품종이 노란색이나 갈색으로 변하는 잎을 가진 품종보다 수량이 많기 때문이다.

Fig. 2.  Color at senescence of ginseng used in this study.

(A); yellow type, (B); brown type, (C); red type.

Cheon 등 (1985)은 줄기가 자색이고 단풍잎이 적색인 자경종과 줄기는 녹색이고 단풍색이 황색인 황숙종을 교배 후 유전양상을 봤을 때, F₁에서는 100% 자색을 나타냈고, F₂에서는 자색과 녹색이 3 : 1로 분리하여 자색이 녹색에 비하여 완전 우성을 나타내었다고 보고했다. 본 연구에서 줄기색과 단풍색은 정의 상관관계가 있는 것으로 보아 (Table 3), 단풍잎이 적색을 나타내는 계통이나 품종이 우성으로 나타남을 알 수 있었으며 수량이 높은 계통을 선발하기 위해서는 잎 단풍색이 붉게 나타나는 계통을 선발하는 것이 효과적이라 할 수 있겠다.

Fig. 3.  Leaflet shape of ginseng used in this study.

(A); long elliptic, (B); elliptic, (C); slender.

한편, 소엽 모양과는 근중이 고도로 유의한 부의 상관을 나타냈는데, 계급별로 유의성을 분석한 결과 (Table 6), 잎 모양이 장타원형, 타원형, 세엽형 간에는 수량의 차이가 없었다. Table 3에서는 부의 상관으로 나왔는데, 이는 재식밀도, 해가림 차광 정도, 재배 여건에 따라 소엽 모양은 크게 변하지는 않으나, 지하부 수량과 관계가 깊은 엽면적은 환경에 영향을 받으므로 엽면적에 따라 수량이 변할 수 있어 (Kim et al., 2017b) 연차간 엽면적에 따른 수량 분석을 면밀히 검토할 필요가 있을 것으로 본다.

본 연구에 이용된 인삼 유전자원 219 점 중 질적 형질과 지하부 수량을 조사한 후 지하부 수량이 많은 자원을 선발하였다. 조사한 자원의 전체 지하부 평균 수량은 42.2 g이었으며, 평균보다 30% 이상의 수량을 나타내어 한 개체가 55.0 g 이상인 다수성 20 자원을 선발한 후 형질별 특성을 나타낸 결과는 Table 7과 같다.

전체 계통 중 개체당 근중이 55.0 g이상인 자원은 20 자원이였고, 이중 60.0 g 이상인 자원은 G04058, G03140, G04008, G04052, G03111, G03094 등 6 자원이었으며, 이 중 G04058이 72.5 g으로 가장 높은 수량을 나타내었다. 이들 다수성 자원들의 지상부 질적 형질별 특성을 보면, 소엽 자른면 모양은 다수성 계통 중에 G04058 등 볼록형이 13 자원으로 선발한 자원 중 65%를 차지하여, 볼록형 잎을 가진 자원이 지하부 수량이 높게 나타남을 알 수 있었다. 잎 단풍색에서 모든 자원들은 정도의 차이는 있지만 적색을 나타내는 자원이 뿌리 수량이 높았고, 단풍색과 상관관계가 높은 열매색도 진한 적색을 나타내는 계통들이 다수성 계통으로 나타났다.

인삼의 지하부 수량과 관계가 높은 지상부 양적 형질은 경장, 경직경, 경수, 엽수, 열매수 등이 있지만, 이들 형질은 예정지 관리 정도, 해가림 피복 자재에 따른 시설 내 미세 환경 등에 따라 발현 편차가 심하게 나타날 수 있다. 이런 편차를 줄이기 위해서는 환경에 영향을 덜 받는 질적 형질을 기반으로 하여 우량 계통을 선발하는 것이 효율적이다. 인삼은 지하부를 수확하지 않은 이상 뿌리 수량을 알 수 있는 방법이 거의 없는 실정이다. 따라서 지상부 질적 형질을 통해 인삼이 생육 중에 지하부를 수확하지 않더라도 지하부 수량이 높은 계통을 선발할 수 있다면 우량 계통 선발 효율을 상당히 높일 수 있다.

본 연구에서는 지상부의 잎 가로 자른 면이 볼록한 계통, 제 2측엽이 많이 발생하는 계통, 잎 단풍색이 적색으로 발현되는 계통이 지하부 수량이 높은 계통으로 나타났다. 따라서, 이런 질적 형질은 지하부 수량이 높은 우량 품종을 선발하기 위한 지표로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 대부분 재래종을 재배하는 농가에서도 종자 수확 시 이런 개체들을 골라서 채종하여 재배한다면 수량을 좀 더 높일 수 있을 것으로 판단된다.