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소민 경
5 years ago
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1 인간과식량 Human and Foods 친환경식물학부유기농생태학전공황선구

2 4 장 식량작물, 산업작물 시료및녹비작물, 원예작물 5 장작물의품종개량 작물의육종목적, 육종방법, 유전자원과작물육종, 생물공학의동향과전망

3 두류콩 (soybean, Glycine max ) 화본과다음으로중요한식량자원 다양한종 : 3개과의16, 000종 식물학적특성 - 꼬투리안에종자가달림 - 질소고정균과공생 : 토양의비옥도증진 재배역사 - 중국에서 3, 000년전에순화, 아시아에서유럽에전파 년이후서구에서콩의가치인식 : 항암성식품 콩의종류 : 하대두와추대두, 단백질원 : 두부, 간장, 된장, 풋콩, 밥밑콩콩나물 ( 비타민 C 생성 ), 인조육

4 완두 (pea, Pisum sativum ) 보리, 밀, 렌즈콩과함께가장오래된식량자원 근동과유럽에서 8, 000-9, 500 년전의유적발견 : 순화종 5, 850-5, 600 년전발생 중세유럽의가난한농민들의주식 17C 에완두를꼬투리채소용 "green peas" 로이용 (snow pea, sugar snap pea)

5 강낭콩 (common bean, Phaseolus vulgaris ) kidney bean, navy bean, black bean, shell bean, green bean, Mexican bean, string bean, wax bean 멕시코와중미및남미안데스산맥지역에서각각순화 많은나라에서콩보다중요한식량작물

6 녹두 (green bean, Vigna radiata ) 인도, 미얀마원산 : 인도에서 3, 000 년전부터재배 ( 인도, 동남아시아 90% 생산 ) 유럽에는 16 세기에재배기록존재주성분은전분이 34% - 떡고물, 빈대떡, 청포나물여러가지소화효소가있어소화촉진

7 동부 (cowpea, black-eyed pea, Vigna unguiculata ) 동부아프리카에서 3, 000BC 순화 아프리카와아시아에 2, 000 년전전파 종실, 동부나물, 잎을식용으로이용 기타콩류 렌즈콩 (lentil, Lens culinaris ) 잠두 (broad bean, Vicia faba ) 병아리콩 (chick-pea, Cicer arietinum

8 서류 ( 괴근경류 ) 감자 (potato, Solanum tuberosum ) 주요식량작물중에서 4번째로중요 ( 벼, 밀, 옥수수, 감자 ) 칠레에서약 13, 000년전의야생종존재 남미에서약 7, 000년전부터재배 건조하여이용 ( 냉동건조 ) 스페인에도입 (1570년) 되어유럽에전파 150여년간재배기피 아일랜드의감자기근 (1840년대) 온대와열대의고지대에서광범위하게재배

9 고구마 (sweetpotato, Ipomoea batatas ) 남미원산 : 8, 000 년 -10, 000 년전의화석발견 폴리네시아에는 1, 200 년경전파 온대와열대에서생산 : 육묘하여재배 식용, 사료용, 중국에서는이모작재배로중요

10 마 (yam) 종류와재배지역 아프리카 : Dioscorea rotundata (white yam), D. cayensis (yellow yam) 아시아 : D. esculenta, D. alata (water yam) 남미얌 : D. trfida (cush-cush yam) 지역별주술적의미가강함 : 아프리카, 뉴기니아등 번식 : 눈이있는괴경조각 껍질바로밑부분에 oxalic acid 가있어유독성 껍질을벗겨서이용

11 카사바 (manioc, tapioca, cassava, Manihot esculenta ) 세계적으로 5 억이주식 에너지공급 : 아프리카의 37%, 남미 11% 남미에서수천년간인디오들이재배 건조하고습한기후에서다같이생육양호 해충과병원성균에저항성 줄기를삽목하여재배 단백질함량 1%, 비타민결핍 청산 (linamarin, lotaustralin) 함유 상처를받으면청산으로변화 분쇄건조과정에서청산휘발, 건조 전분을이용

12 산업작물 ( 공예작물, 특용작물 ) 공예작물의뜻 : 가공과정을거처알맞은용도및부가가치를높일수있는작물 원료작물, 공업작물, 특용작물 가공 : 부피, 무게, 가격, 저장력, 수송력의변화 공예작물의특질 토질, 기후등의제한 : 특산물의형태 노력의분배, 유휴노동력이용, 농가수입 가공과정 : 집단재배, 공동가공시설협동조직확립 수요에따라가격변동심하다. 시장의동향분석 상품으로매매, 품질과규격통일, 기호성

13 산업작물 ( 공예작물, 특용작물 ) 1 유료작물 : 참깨, 들깨, 아주까리, 유채, 해바라기 2 섬유작물 : 목화, 삼, 모시풀, 아마, 어저귀, 왕골, 수세미, 닥나무, 고리버들, 골풀 3 전분작물 : 벼, 보리, 밀, 옥수수, 수수, 고구마, 감자, 마 4 기호료작물 : 차나무, 담배, 호프, 커피, 카카오 5 당료작물 : 사탕수수, 사탕무, 단수수, 스테비아 6 약료 ( 약용 ) 작물 : 인삼, 감국, 감초, 도라지 ( 길경 ), 더덕 ( 양유 ), 당귀, 땅두릅 ( 독활 ) 등 7 염료작물 : 쪽, 잇꽃 ( 홍화 ), 치자 8 도료작물 : 옻나무

14 유료작물 참깨, 들깨, 유채, 아주까리, 땅콩, 해바라기 참깨胡麻 sesame 참깨과에속하는 1 년생초본 원산지 : 인도를중심으로한온난한지방 용도 : 조미료, 식용유, 공업원료, 약용, 깻묵은사료및비료 들깨荏蘇子蘇麻 perilla 꿀풀과에속하는 1 년생초본 원산지 : 인도및중국중남부지방, 동부아시아 용도 : 식용, 등화용, 페인트, 인쇄용잉크, 잎 채소

15 유채 : 油菜 rape 십자화과에속하는월년생초본 원산지 : 스칸디나비아반도에서부터시베리아, 코카서스 용도 : 어린잎과줄기 식용, 기름 식용, 의약용, 공업용, 꽃 관광용

16 아주까리, 피마자萞麻 castor bean 대극大戟과에속하며온대지방에서는 1 년생초본 열대지방에서는다년생초본 원산지 : 열대북아프리카 용도 : 건성유, 고열에대한변화가극히적다, 항공기윤활유, 포마드, 에나멜등공업용, 의약용

17 땅콩 (peanut, groundnut, Arachis hypogaea ) 견과류, 유료작물로많이이용되나요리용으로도이용 남미중부페루원산 : 볼리비아나아르헨티나에서순화 포르투갈인들이아프리카에도입 지상부에서개화, 수정후자방병이지하에꼬투리형성 주요한단백질원, 땅콩버

18 섬유작물 목화, 삼, 모시풀, 아마, 닥나무, 왕골, 골풀, 수세미, 어저귀, 고리버들목화 ( 木花, 棉花, cotton) 무궁화과목화속에속하는열대성식물 원산지 : 인도로추정 BC 3000 년부터재배 우리나라 1364 년고려말 용도 : 제면製綿, 면사綿絲, 방직紡織, 화약, 면실유, 면실박, 제지용펄프원료

19 삼 ( 大麻, hemp) 뽕나무과에속하는 1 년생초본, 자웅이주 원산지 : 중앙아시아 우리나라 : 섬유료작물중最古 용도 : 직물, 모기장, 밧줄, 어망, 제지원료

20 모시풀 ( 白苧麻, ramie, China grass) 쐐기풀과에속하는숙근성초본 원산지 : 동아시아 섬유료작물증재배역사최고 우리나라 : 고려때 용도 : 방직원료, 그물, 밧줄, 특수종이

21 닥나무 ( 楮, papper mulberry) 뽕나무과에속하는낙엽성목본, 자웅이주 원산지 : 중국, 동양 용도 : 창호지, 장판지, 왕골 ( 莞草, black rush) 동방사니과에속하는 1 년생초본, 열대에서는숙근성 원산지 : 우리나라, 중국, 일본 용도 : 꽃방석, 돗자리, 슬리퍼, 핸드백

22 왕골 ( 莞草, black rush) 동방사니과에속하는 1 년생초본, 열대에서는숙근성 원산지 : 우리나라, 중국, 일본 용도 : 꽃방석, 돗자리, 슬리퍼, 핸드백

23 전분작물 벼, 보리, 밀, 옥수수, 수수, 고구마, 감자, 마 기호료작물 호프, 차나무, 담배, 커피, 카카오 호프忽布 hop 삼과에속하는숙근성덩굴성초본 - 원산지 : 지중해연안 - 용도 : 맥주용, 차용

24 차나무茶 tea 백나무과에속하는상록관목또는교목 - 원산지 : 중국의사천성과티베트의경계산악지대 - 용도 ; 음용, 약용 담배 ( 연초 tobacco) 1 년생초본, 종자로번식 - 원산지 : 남아메리카의열대지방 - 용도 : 기호료, 살충제

25 커피 (coffee) 꼭두서니과, 다년생상록의소교목 - 원산지 : 에티오피아 - 용도 : 차용도 카카오 (cocoa tree) 벽오동과, 다년생교목 - 원산지 : 멕시코 - 용도 : 종자가초콜릿, 코코아, 버터의원료

26 약료 ( 용 ) 작물 식물 ( 전체또는잎, 줄기, 뿌리등 ) 을사람과동물에대해약효를위해이용하는식물체 전세계식물 ( 약 40 만종 ) 중 1/3 은약용이용가능. 국내식물자원은총 8, 896 종, 약용이 1, 253 종. 인삼 : 다년생초본, 뿌리가약용작물 박하 : 다년생초본, 약용또는향신료자원 양귀비 : 이년생초본, 익지않은열매의유즙 ( 아편 ) 과종자를약으로이용. 마 : 다년생덩굴성초본, 뿌리식용또는약용, 열대지역에서는식량 제충국 ( 국화과 ): 다년생초본, 고급살충제 이외에도당귀, 시호, 작약, 도라지, 지황, 천궁, 황기등이있음.

28 출처 : 농촌진흥청인삼특작부 2016 년약용작물연구계획

29 출처 : 농촌진흥청인삼특작부 2016 년약용작물연구계획

30 출처 : 농촌진흥청인삼특작부 2016 년약용작물연구계획

31 출처 : 농촌진흥청인삼특작부 2016 년

32 출처 : 농촌진흥청인삼특작부 2016 년약용작물연구계획

33 인삼 (Ginseng) 두릅나무과에속하는숙근성반음지식물 학명 : Panax ginseng C. A. Meyer (Pan : 모든것, ax : 의학 ) 원산지 : 우리나라 용도 : 사포닌 ( 진세노사이드 ) 중추신경계흥분작용과진정작용을하며신진대사조절, 혈당감소, 근육활동향상, 내분비계흥분작용, 호르몬농도유지. 생산 : 금산, 풍기, 강화등이주산지였으나, 현재는충북, 강원등

35 재배방법에따른명칭 산삼 ( 야삼 ): 자연생인삼 양삼 : 재배인삼 산양삼 ( 장뇌삼 ): 산지에서인공으로재배한삼, 삼의뇌두는재배인삼에비해가늘고, 긴형태.

36 염료작물 치자나무 ( 치자 ) 꼭두서니과, 다년생상록활엽수 원산지 : 중국 용도 : 종자를약용또는황색의염료로사용 잇꽃 ( 홍화, safflower) 국화과, 일년생초본 원산지 : 이집트 용도 : 종자는약용, 꽃은붉은색의염료

37 도료작물 나전칠기제조나가구도료로이용 옻나무 ( 칠수, vanish tree) 다년생낙엽교목, 수액으로옻칠을함 용도 : 도료, 의약용, 식용

38 사료및녹비작물사료작물 : 가축의사료를생산하기위하여재배하는식물녹비작물 : 식물의줄기와잎등을토양의거름으로사용 1 콩과사료작물 : 자주개자리, 토끼풀, 스위트클로버, 벌노랑이, 칡등 2 벼과사료 : 옥수수, 귀리, 호밀, 수수, 조, 수단그라스등 3 기타 : 고구마, 감자, 유채, 해바라기, 호박, 순무, 돼지감자, 컴프리, 케일등 4 콩과녹비작물 : 콩, 자운영, 털칼퀴덩굴 (hairy vetch)

39 원예작물 1 과수 : 사과, 배, 복숭아, 오얏, 살구, 포도, 귤, 감등 2 채소 : 오이, 토마토, 무, 배추, 고추, 상추, 파, 마늘, 생강, 참외, 수박, 딸기등 3 방향유료작물 : 화장품향료비누껌과자등의첨가용이용, 장미, 아카시아, 라일락 ( 수수꽃다리 ), 카네이션, 바닐라, 박하, 창포등 4 향신료작물 : 음식물에향과신미첨가목적, 생강, 마늘, 파, 호프, 박하잎, 고추냉이, 후추, 겨자, 차즈기, 쑥등 5 화훼및조경식물 : 국화, 다알리아, 난초, 철쭉, 동백, 단풍나무등

40 채소 무기염류, 비타민, 섬유소의주요공급원 채소의분류 : 세계의채소종류 (860종), 균류 (2과 8종 ), 선태류 (7과 16종 ), 쌍자엽식물 (58과 620종 ), 단자엽식물 (20과 213종 )

41 채소의이용에따른분류 엽채류 ( 잎채소 ) : 배추, 양배추, 시금치, 상추, 파슬리, 샐러리, 아욱, 쑥갓등 과채류 ( 열매채소 ) : 수박, 참외, 메론, 오이, 토마토, 딸기등 근채류 ( 뿌리채소 ) : 무, 순무, 우엉, 당근, 토란, 마, 감자, 고구마, 연근등 화채소 ( 꽃채소 ) : 꽃양배추, 브로콜리, 요리국등 눈경채류 ( 순채소 ) : 아스파라거스, 토당귀, 죽순, 땅두릅등 인경채류 ( 비늘줄기채소 ) : 파, 마늘, 부추, 양파, 쪽파등 기타 : 버섯등 우리나라 약 80 여종재배, 약 50 여종이상품으로써유통

42 4 장 식량작물, 산업작물 시료및녹비작물, 원예작물 5 장작물의품종개량 작물의육종목적, 육종방법, 유전자원과작물육종, 생물공학의동향과전망

43 작물의품종개량 식량작물의생산을증대하는방법 1. 생산면적확대 육지 : 초지개간, 임야개간 ( 야산개발 ), 간척지개간, 농지전환방지, 지력증진 ( 생산성제고 ), 사막이용등 기타 : 해수, 우주선, 식용자원개발 ( 나무, 풀, 물고기, 쥐, 짐승 ), 식물공장 ( 채소공장 ) 또는동물공장 ( 돼지공장 ) 등

44 작물의품종개량 2. 생산성의향상 작물의생산량은작물의유전성, 환경조건, 재배기술의 3요소로이루어짐 생산량증대를위해작물육종, 생산환경, 생산기술의연구발전이필요 지난 1세기동안식량샌산증가는주로이들요소의개량및개발때문.

45 작물의품종개량 작물의육종목적 작물육종이란작물의수량성과품질을높이기위하여품종을개량하는것 = 작물개량. 광합성은건물생산을통한작물수량의기초. 생산성증가를위하여광합성률증가가필요. 광합성관련한작물기관의형태와기능을개량한유전형의선발필요.

46 작물의품종개량 1. 광합성의개량육종 수광체계와엽각의개량으로개선 광합성효율증가 1) 광차단 ( 수광체계 ) 광합성효율은직립성잎, 높은엽면적지수를가진유전형에서높음. 엽면적이신속히적정수준에도달하도록빠른신장. 저장기관에동화물질을충분히공급할때까지장기간광합성유지. 2) 엽방향 ( 엽각 ) 직립형잎이화곡류작물에서광합성효율을증가시키는데효과적 초형은또한증수를위한재식밀도를높임

47 작물의품종개량 2. 광둔감성육종 작물은단일성, 장일성, 중일성으로구분 일장요구는지역적응에제한 일장둔감형작물은장일단일모두개화결실가능 우량종자는신속히확산가능 밀, 벼옥수수등의광둔감성품종은이미널리확산

48 작물의품종개량 3. 유한신육형육종유한신육형 : 자연에서발생되는특성, 짧은줄기에적은마디수 특징 도복이적고생육기간이짧고착협이빠름 수확지수가높고기계화유리 일정시기에영양생장이끝나기때문에증수를나타냄. 콩에서많이연구. 공간을적게사용하므로증수를위한높은재식밀도가능

49 작물의품종개량 4. 단간성 ( 왜성 ) 육종 왜성유전형은녹색혁명의중추적역할 밀농림 10호왜성유전형이 1954년노먼볼로그에의해멕시코밀을개량해열대지역농업을혁명하는데이용 특징 : 영양생장을줄이고, 종자수량을증가. 비료를많이주어도도복에강해종자수량을높임. 밀의경우비왜성에비해뿌리의토양침투력이좋음 이삭에동화물질많이분배가능

50 작물의품종개량 5. 조숙성육종 광둔감성유전형은넓은지역적응유리 조숙성은이모작생산가능, 생육기간이짧은지역에서도생산가능. 수량자체는만숙성에비하여낮지만작물의신장이작기때문에재식밀도를높여낮은수량보충가능

51 작물의품종개량 6. 수확지수개량육종 콩과작물에서수량이낮은것은수확지수가낮기때문. 수확지수는종자수량과깊은상관관계, 수확지수가높은품종은종자로부터동화물질의효율적전환이가능 높은수확지수는수량안정성에도좋은지표. 높은수확지수의유전형은낮은수확지수보다우성. 수확지수를높이기위한노력 : 단간형 ( 영양생장감소 ), 조숙성, 초형 ( 소분얼의형질, 높은재식밀도가능 ).

52 작물의품종개량 7. 수량안정성육종 수량안정성은육종목적의열쇠지만어려운과제 수량안정성 : 변화하는환경에도생산성유지 작물생육환경의변화가큰지역에서요구 8. 수량육종 본질적수량육종은어려운과제. 식물의수량은복합한유적적요인에 의하여조절되기때문에낮은유전력을갖음.

53 작물의품종개량 9. 내병성육종 병원균이침입 작물은약하면죽음. 10. 내충성육종 해충침입에대항전략 : 강한작물조직으로인한기계적물리적저항성, 작물이해충에대한독소생성, 해충이싫어하는맛이나형태로개량

54 작물의품종개량 11. 품질개량육종 생산물의이용목적에맞는맛, 향, 영양요소, 외관 ( 종자색, 형태등 ) 을개선 12. 내도복성육종도복 : 작물의줄기가휘는것원인 : 병, 해충, 일기조건 ( 비, 바람등 ), 기계적상처, 재배상장애 ( 비료과다 ), 유전적요인.

55 작물의품종개량 도복은작물에광, 수분, 양분등흡수감소 동화물질이적어수확량감소. 생장점절단시가지가더많이생겨영양생장증가 종자수량감소 심한경우기계이용불가능 땅에종자등이닿으며병균등의침입으로수량감소및품질저하. 왜성이고줄기단단한작물개발필요

56 작물의품종개량 13. 내탈립성육종 탈립 : 작물수확전이삭이나종자가떨어지는것 14. 온도변화대응품종육성 ( 내한성, 내동성육종 ) 기후변화가심한지역이나작물이생육하기힘든조건에적응가능한 작물을육종

57 육종방법 1. 자식성작물의육종 자식성작물은같은꽃또는개체의꽃가루에서수정하는작물. 벼과작물 : 벼, 밀, 보리, 귀리, 수수, 조등 콩과작물 : 콩, 녹두, 완두등 산업작물 : 담배, 목화, 아마, 황마등 원예작물 : 가지고추상추등 사료작물 : 토끼풀등

58 작물의품종개량 자식성작물은한쌍의대립유전자에대한이형접합체 (F1, Aa) 를자식하면그자손집단인 F 2 의유전자형구성은 1/4AA: 1/2Aa: 1:4aa로서동형접합체 (1/4AA, 1/4aa) 와이형접합체 (1/2Aa) 가 1/2씩존재하게된다. 이들을모두자식하면동협접합체는똑같은유전자형을생산, 이형접합체만다시분리 [1/2Aa ½(1/4AA : 1/2Aa: 1/4aa)] 됨. 따라서 F 3 는 F 2 보다 ½가감소. 자식성작물은이형접합체가감소동형접합체증가 ( 잡종에서유량유전자형선발근거 ) A a x A a A a A AA Aa a Aa aa

59 작물의품종개량 1) 순계선발 분리육종 : 재래종집단에서우량유전자형분리, 품종육성. 자식성작물 : 개체선발을통해순계육성. 타식성작물 : 집단선발에의하여집단개량. 자식성작물의재래종은재배과정에서타가수분, 자연돌연변이, 다른품종의기계적혼입등에의하여다양한유전자형, 대부분자식을해서동형접합체. 순계선발 : 재래종집단에서우량한개체 ( 유전자형 ) 를선발후계통재배하면순계를얻을수있음 생산성및지역적응성검정을거쳐우량품종으로육성예 ) 벼 ( 은방주 ), 콩 ( 장단백목 ), 고추 ( 풋고추 ) 등은모두순계선발

60 작물의품종개량 2) 교배육종 재래종집단에서우량유전자형선발할수없을때, 인공교배로새로운유전변이를만들어육성하는방법. 대부분이이에해당. 잡종세대취급방법에따라계통육종, 집단육종등으로나뉨. 계통육종 : 인공교배를통해 F 1 에서 F 2 F n 등을만들어선발및재배를반복하면서우량유전자형순계를육종하는방법. 계통육종은잡종초기부터계통단위로선발하므로육종효과가빨리나타나는이점. 효율적선발방법이필요.

61 작물의품종개량 보통 F1은 20~30개체, F2는 2000~10,000개체전개 5~10% 선발 ( 주로육안감별이쉬운질적형질또는양적형질을집중선발 ). 수량은다수의유전자가관여하고환경의영향을크게받기때문에 F2의개체선발이의미없다. F3이후의계통선발은먼저계통군선발후주요개체선발을함. 집단육종 : 잡종초기세대선발하지않고혼합채종과집단재배반복후 80% 정도가동형접합체로된후기세대에가서개체선발하여순계육성방법 집단육종의이점은초기세대에선발안하므로잡종집단의취급이용이, 동형접합체증가후선발하기때문에선발이간편, 자연선발유리하게이용, 출현빈도가낮은우량유전자형선발가능성이높음. 예 ) 상풍벼, 영산벼, 낙동벼등

62 작물의품종개량 3) 여교배육종 여교배육종은우량품종에결점이있을때이를보완하는데효과적육종방법. 여교배는양친 A와 B를교배한 F 1 을양친중어느하나와다시교배. 여교배를한잡종은 BC1F1, BC1F2 등으로표시. 여교배를여러번할때처음한번사용하는교배친을 1회친이라하고, 반복해서사용하는교배친을반복친이라고함. 연속적교배후이전하려는 1회친의특성만선발하므로육종효과확실, 높은재현성. 목표형질이외의다른형질개량이어려움.

63 작물의품종개량 2. 타식성작물의육종 타식성작물은다른개체의꽃가루에서만수정 식량작물 : 옥수수, 호밀, 메밀, 감자, 고구마등 산업작물 : 참깨, 해바라기, 사탕무등 원예채소 : 고추, 당근, 딸기, 수박, 배추등 원에과수 : 바나나, 파인애플등 사료작물 : 자주개자리, 큰김의털등 타가수분을하므로대부분이형접합체.

64 작물의품종개량 근교약세 ( 자식약세 ): 인위적으로자식시키거나큰친교배를하면작물체생산량과생육이떨어짐 근교약세의원인은이형접합체가동형접합체로되고이형접합체의열성유전자가분리되기때문. 잡종강세 : 타식성작물의약세화한작물체또는빈약한자식계통끼리교배하면그 F1은양친보다왕성한생육. 근교약세의반대현상. 자식성작물에서보다타식성작물에서많이나타남.

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PowerPoint 프레젠테이션 인간과식량 Human and Foods 친환경식물학부유기농생태학전공황선구 요약 C 3 식물 : 저온과고온다습조건까지적응, 가장일반적인광합성방법. rubisco 에의하여 CO2 와 O2 를동시에하여 3 탄소화합물인 PGA 를최초생성. C 4 식물 : 고온건조또는다습한조건에서적응. 엽육세포에서 CO2 를 PEP 카르복시화효소에의해 1 차적으로 C4 화합물로변화.