2007년 ‘다산’을 모본으로 방임 수분하여 100 개체의 실생을 양성하였고 이 가운데 생육이 우수한 개체를 선발하여 계통육성 하였다. 2013년에서 2014년에 특성검정을 하였고 다수성 계통을 선발, 증식 한 후 2016년에서 2018년에 생산력 검정 시험하였다 (Fig. 1.).

Fig. 1.  Pedigree diagram of S. miltiorrhiza ‘Dasan’.

1)selected from 100 cross. 2)Line-4 (temporary line name) are assigned to selected resource. 3)AYT; advanced yield trial. 4)RYT; regional yield trial. 5)SM4; line name are assigned to selected line.

그 결과 고품질 다수성 단삼 계통-4를 선발하여 SM 4호로 계통명을 부여하였으며, 2019년 - 2020년 등 4 지역에서 지역적응시험을 실시하여 우수성을 확인한 뒤, 2022년 농촌진흥청에서 실시한 농작물 직무육성 신품종선정직무육성 품종심의회를 거쳐 붉은색 뿌리의 특징을 강조하여 ‘홍단’으로 명명하였고, 2023년 2월 2일에 국립종자원에 품종보호출원을 실시하여 2024년 1월 25일 식물신품종보호법 제43조 제1항에 의해 품종보호권 (등록번호 제9922호) 등록이 되었다.

‘홍단’ 품종 고유 특성은 Table 5과 같다. 잎 색에 있어 ‘홍단’은 녹색을 나타낸 반면, ‘다산’은 연한 녹색을 보였으며, ‘홍단’의 꽃 색은 진한 자두색인 반면, ‘다산’은 연한 자두색을 나타내었다 (Fig. 2). 뿌리 색깔은 ‘홍단’의 표피가 ‘다산’ 대비 진한 적자색을 띠고, 심부는 연황색을 나타내었다 (Fig. 3).

Fig. 2.  Phenotype of aerial part and flower of S. miltiorrhiza ‘Hongdan’ (A) and ‘Dasan’ (B). The white bar indicates 1 ㎝.

Fig. 3.  Harvested roots (A) and powder of roots (B) of S. miltiorrhiza varieties for Comparison. Left; ‘Hongdan’, Right; ‘Dasan’. The black bar indicates 10 ㎝.

지상부 생육조사 결과는 2020년에 음성에서 실시하였으며 그 결과는 Table 7와 같다. ‘홍단’의 개화기는 7월 28일로 ‘다산’의 개화기 7월 23일에 비하여 5 일이 늦었으며 출현율은 54.6%로 73.8%를 나타낸 ‘다산’에 비하여 19.2% 낮았다. 초장은 37.6 ㎝로 ‘다산’ 대비 3.6 ㎝ 짧았으며 엽장은 9.1 ㎝로 ‘다산’보다 0.5 ㎝ 길었고 엽폭은 ‘다산’보다 0.1 ㎝ 길었다 (Fig. 2).

지하부 생육 조사 결과는 2015년에서 2020년까지 음성에서 실시하였으며, 지하부는 근장에서 ‘홍단’이 39.9 ㎝로 38.3 ㎝를 나타낸 ‘다산’에 비하여 1.6 ㎝ 길었고, 근경은 21.6 ㎜로 19.5 ㎜를 나타낸 ‘다산’에 비하여 2.1 ㎜ 굵었다 (Table. 6, Fig. 3).

단삼 ‘홍단’과 ‘다산’을 2019년 - 2020년 2 년간, 4 개 지역에서 지역적응시험을 실시한 결과, 대조 품종인 ‘다산’의 평균 건근 수량이 222.8 ㎏/10a을 나타낸 반면 ‘홍단’은 258.4 ㎏/10a로 ‘홍단’이 ‘다산’ 대비 평균 15%의 증수율을 나타내었으나 유의적인 차이는 아니었다 (Table 7).

북한에서 단삼이 상당히 많이 재배되어 의학적으로 많이 쓰이는 것으로 알려져 있는데 (Shin et al., 2017), 본 결과에서도 위도가 가장 높은 강원도 철원지역에서 수량이 가장 많았음을 확인 할 수 있었다.

농촌진흥청 농업기상 정보서비스 (http://weather.rda.go.kr)를 활용하여 각 지역적응성 시험포장과 인접한 음성군 소이면, 철원군 동송읍, 봉화군 봉성면, 나주시 금천면 등 4 재배지에서 2019년, 2020년, 최근 10 년의 생육기간 (4월 - 10월) 동안의 기상 데이터 분석 비교한 결과는 Table 8에 나타내었다.

2020년에는 2019년과 비교하여 모든 지역에서 강수량이 크게 증가하였고 (평균 90 ㎜ 이상 증가), 2020년의 평균 온도는 2019년보다 대체로 낮은 편 이였다 (평균 0.7 °C 이상 증가).

Table 8과 비교해보면 두 품종은 대부분의 지역에서 2020년에 2019년보다 낮은 수량을 보여 상대적으로 높은 강수량이 영향을 끼친 것으로 보이나 나주에서의 ‘홍단’ 품종과 철원군에서 ‘다산’ 품종은 예외적으로 수량이 증가하였으며 강수량 증가가 반드시 수량 감소를 의미하지 않음을 보여준다.

Zhang (2019) 등은 강수량과 기온 뿐만 아니라 대기 수증기 압력, 일조 시간 등이 단삼의 유효성분에 영향을 끼친다고 발표 한 바 있는데, 수량에 있어서도 이러한 다양한 기후요소 등이 각각의 품종 특성과 결합하여 유리하게 작용했을 수 있으며, 단삼 다수확 재배를 위해서는 지역 및 환경적 요인에 대한 추가 연구가 필요한 것으로 보인다.

‘홍단’은 ‘다산’ 대비 출현율이 낮았는데, 일반적으로 낮은 출현율은 수량성에 악영향을 끼치므로 (Masarirambi et al., 2012; Liang et al., 2018), 추후에 ‘홍단’에 맞는 영양 증식기술을 보완하거나 품종 개발 시 출현율이 우수한 ‘다산’과 교배를 통해 이러한 점을 보완이 필요할 것으로 보인다. 다만, 단삼 뿐만 아니라 뿌리를 약용하는 많은 약용작물에 있어서 근장과 근경은 지하부 수량과 상관관계가 높은 특성으로 보고된 바가 있으며 (Kim et al., 1998; Chen et al., 2023), 뿌리가 길고 굵은 ‘홍단’의 이러한 특성은 높은 수량성에 영향을 미친 것으로 생각된다.

‘다산’과 ‘홍단’의 유효성분 함량을 분석한 결과 salvianolic acid B은 ‘홍단’이 72.3 ± 1.4 ㎎/g 함유되어 54.9 ± 7.8 ㎎/g의 ‘재래’와 비교하여 31%가 높았으며, tanshinone IIA는 ‘홍단’이 3.81 ± 0.07 ㎎/g 함유되어 2.70 ± 0.14 ㎎/g를 나타낸 ‘다산’ 대비 41% 수준으로 높은 함량을 나타내었다. salvianolic acid B와 tanshinone IIA를 합한 총 유효성분 함량도 ‘홍단’이 76.1 ㎎/g으로 나타나 57.7 ㎎/g을 나타낸 ‘다산’ 보다 높았다 (Table. 9).

추출 조건과 분석방법에 따라 다를 수 있으나 ‘홍단’의 salvianolic acid B는 중국의 단삼 육성 품종 ‘Danza 1’과 ‘Danza 2’에 대한 연구 결과와 비교하여 큰 차이를 보이지 않았으며, tanshinone IIA는 더 높은 수준을 나타냈다 (Wen et al., 2017).

Tanshinone IIA는 지용성 diterpene으로서 항산화 및 항염증 효과를 가지며 다양한 질환에 대한 약리 효과가 있음이 알려져 있으며 (Jang et al., 2003; Jang et al., 2006; Wan et al., 2008; Ansari et al., 2021), 특히 Jeong 등 (2009)은 세포 실험에서 tanshinone IIA는 지방형성을 감소시키는 효과를 나타내는 것으로 보고한 바 있는데, 이러한 연구 결과는 ‘홍단’ 품종이 지방형성 억제와 같은 약리적 효능을 갖춘 고품질 품종으로서의 가능성을 보여준다고 하겠다.

한편 Zhan 등 (2019)이 보고한 바에 따르면 붉은색 뿌리가 더 연한색의 뿌리 대비 tanshinone IIA 함량이 높다고 보고하였는데, 마찬가지로 ‘다산’ 대비 뿌리색이 붉은 ‘홍단’이 tanshinone IIA 함량이 높은 것으로 확인되었다 (Fig. 3). 따라서, tanshinone IIA 함량이 높은 품종을 향후 선발하기 위해, 먼저 뿌리 색상이 진한 계통을 선별하는 것을 고려하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

‘다산’과 ‘홍단’의 salvianolic acid B 외 친수성 페놀산 성분함량을 분석한 결과는 Table 10와 같다.

Danshensu에 대해서는, ‘음성’ 지역에서 ‘다산’ 품종은 평균 87.9 ± 2.8 ㎍/g의 함량을 나타냈으나, ‘홍단’ 품종에서는 이보다 높은 129.9 ± 15.5 ㎍/g을 보였으며 ‘평창’ 지역에서도 ‘다산’은 74.6 ± 11.1 ㎍/g, ‘홍단’은 127.1 ± 7.9 ㎍/g으로 측정되어, ‘홍단’이 더 높은 함량을 보이는 경향이 일관되게 나타났다.

Protocatechuic acid의 경우, ‘음성’ 지역에서 ‘다산’은 3.64 ± 0.52 ㎍/g로 나타난 반면, ‘홍단’은 이보다 높은 4.16 ± 0.28 ㎍/g을 나타냈으며 평창’ 지역에서는 ‘다산’이 3.60 ± 0.27 ㎍/g, ‘홍단’은 4.50 ± 0.19 ㎍/g로 측정되어, 두 지역에서 ‘홍단’이 일관되게 높았다.

반면 protocatechuic aldehyde는 ‘음성’ 지역의 ‘다산’이 4.80 ± 1.26 ㎍/g인 반면, ‘홍단’은 더 낮은 2.20 ± 1.33 ㎍/g를 나타냈으며 ‘평창’ 지역에서도 ‘다산’은 8.50 ± 1.37 ㎍/g, ‘홍단’은 7.16 ± 0.58 ㎍/g로 측정되어 ‘홍단’이 낮은 함량을 보였다.

Ca൵eic acid의 경우, ‘음성’ 지역에서 ‘다산’은 13.25 ± 2.31 ㎍/g로 측정되었고, ‘홍단’은 이보다 높은 14.15 ± 8.52 ㎍/g를 나타냈으며 ‘평창’ 지역에서는 ‘다산’이 7.12 ± 0.73 ㎍/g, ‘홍단’은 13.27 ± 0.35 ㎍/g로 측정되어, 이 지역에서도 ‘홍단’이 더 높은 함량을 보였다.

Rosmarinic acid는, ‘음성’ 지역의 ‘다산’이 22,601.10 ± 5,069.36 ㎍/g인 반면 ‘홍단’은 19,558.23 ± 11,424.28 ㎍/g로 더 낮았으며 ‘평창’ 지역에서도 ‘다산’은 6,886.24 ± 632.04 ㎍/g, ‘홍단’은 5,419.87 ± 315.81 ㎍/g로 측정되어, 이 지역에서도 ‘홍단’이 ‘다산’보다 낮은 함량을 보였다.

다음으로 lithospermic acid는 ‘음성’ 지역에서 ‘다산’이 1,336.28 ± 217.07 ㎍/g를 보인 반면, ‘홍단’은 이보다 높은 1,831.49 ± 1,027.09 ㎍/g을 나타냈다. ‘평창’ 지역에서도 ‘다산’은 412.39 ± 72.56 ㎍/g, ‘홍단’은 564.93 ± 66.31 ㎍/g로 측정되어, 두 지역 모두에서 ‘홍단’이 더 높은 함량을 가지고 있음이 확인되었다.

Salvianolic acid A에 대해서는, ‘음성’ 지역에서 ‘다산’은 12.88 ± 1.53 ㎍/g, ‘홍단’은 3.89 ± 0.77 ㎍/g로 나타나, ‘홍단’이 상대적으로 낮은 함량을 보였으며 ‘평창’ 지역에서도 ‘다산’이 7.29 ± 1.10 ㎍/g, ‘홍단’은 6.21 ± 0.55 ㎍/g로 ‘홍단’이 더 낮은 함량을 나타냈다.

Salvianolic acid C의 경우, ‘음성’ 지역에서 ‘다산’은 59.29 ± 10.19 ㎍/g로 측정되었고, ‘홍단’은 이보다 낮은 51.41 ± 3.60 ㎍/g를 나타냈으나 ‘평창’ 지역에서는 ‘다산’이 39.46 ± 8.34 ㎍/g, ‘홍단’은 65.08 ± 4.29 ㎍/g로 ‘홍단’이 더 높은 함량을 가지고 있었다.

‘다산’과 ‘홍단’의 tanshinone IIA 외 소수성 탄시논류 성분 함량을 분석한 결과는 Table 11와 같다. Dihydrotanshinone는 ‘음성’ 지역에서 ‘다산’은 570.34 ± 100.73 ㎍/g, ‘홍단’은 이보다 높은 670.59 ± 46.29 ㎍/g를 나타냈으며 ‘평창’ 지역에서도 ‘다산’은 347.36 ± 44.36 ㎍/g, ‘홍단’은 480.57 ± 12.49 ㎍/g로 측정되어, 이 지역에서도 ‘홍단’이 높은 함량을 보였다.

Cryptotanshinone에 대해서는, ‘음성’ 지역에서 ‘다산’은 9,309.91 ± 1756.61 ㎍/g, ‘홍단’은 이보다 낮은 6,689.38 ± 355.55 ㎍/g를 나타냈으나 ‘평창’ 지역에서는 ‘다산’이 5,184.43 ± 679.37 ㎍/g, ‘홍단’은 5,489.84 ± 177.90 ㎍/g로, 이 지역에서는 ‘홍단’이 약간 더 높은 함량을 보였다.

마지막으로 tanshinone I의 경우, ‘음성’ 지역에서 ‘다산’은 1,333.63 ± 252.57 ㎍/g, ‘홍단’은 이보다 높은 1,742.43 ± 151.62 ㎍/g를 나타냈으며 ‘평창’ 지역에서도 ‘다산’이 851.78 ± 108.08 ㎍/g, ‘홍단’은 1,587.67 ± 38.37 ㎍/g로, 이 지역에서도 ‘홍단’이 높은 함량을 가지고 있었다.

분석된 모든 성분에 대한 전체적인 결과를 분석해보면, danshensu, protocatechuic acid, ca൵eic acid, lithospermic acid, dihydrotanshinone, tanshinone I 등 6 종의 성분에서 ‘홍단’이 일관되게 높은 함량을 보였으며, protocatechuic aldehyde, rosmarinic acid, salvianolic acid A 및 salvianolic acid C 등 4 종의 성분에서는 ‘다산’이 일관되게 더 높은 함량을 나타냈다. 이러한 결과는 품종 선택 시 고려해야 할 중요한 요소이며, 특정 성분의 함량이 높은 품종 선발에 중요한 참고 자료가 될 것으로 보인다.

단삼의 지표 성분으로 알려진 salvianolic acid B는 물에서 protocatechuic aldehyde 등으로 분해되는 것으로 알려져 있으며 (Chen et al., 2016b), 온도와 pH가 높고 추출 시간이 길면 salvianolic acid B의 분해가 촉진될 수 있다고 보고된 바 있다 (Pang et al., 2016; Xu et al., 2018).

‘홍단’은 ‘다산’과 비교하여 앞서 분석한 salvianolic acid B 뿐만 아니라 분해 산물로 알려진 성분 함량 또한 더 높았다는 점은 주목할 만하며 또한 추출 조건을 조절함으로써 ‘홍단’ 품종에서 특정 성분 함량을 더욱 증가시킬 수 있을 것으로 생각된다.

본 연구를 통해 ‘홍단’은 수량성이 뛰어날 뿐만 아니라 ‘다산’ 대비 유효성분 함량이 높은 것을 확인하였으며, 따라서 ‘홍단’이 생약재 혹은 기능성식품의 원료로써 활용성이 뛰어날 것으로 판단된다.