▶토마토 대목 유전자원 선발의 필요성

토마토는 중요한 과채류로 건강에 좋다는 인식으로 수요가 높아짐에 따라 매년 생산량, 생산면적 및 시설 등이 증가하고 있다. 토마토의 주요 경작 형태인 토경 및 시설재배에서 재배됨에 따라 장기재배에 따른 염류집적으로 인한 생리장해 발생이 빈번해지고 있다. 또한 갑작스러운 미기후변화로 인한 작물의 생육 부진과 더불어 토마토의 고질적인 대표적인 병해로 알려진 풋마름병(청고병)은 농가의 연작으로 인하여 지속적인 피해에 노출되고 있는 실정이다. 이를 방지하기 위해 토마토 대목의 중요성이 높아짐에 따라 최근 토마토 접목묘를 사용이 증가하고 있으나, 대목의 품종이 대부분 일본에서 수입되고 있으며, 국내 품종은 점유율이 상대적으로 낮다. 따라서 국내의 재배환경에 적합한 토마토 대목 품종 개발을 위한 평가 방법이 필요하다.

▶엽록소 형광 이미징 기술을 이용한 토마토 대목 유전자원 선발

최근 카메라를 이용한 영상인식 기술, 빅데이터 활용 및 영상분석 프로그램 발달로 작물의 스트레스에 따른 표현형을 정량적 및 객관적으로 평가할 수 있는 기술들이 이용되고 있다. 다양한 식물표현형 분석 기법 중 엽록소형광 이미징(Chlorophyll Fluorescence Imaging: CFI)은 식물에 일정 파장영역대의 인공광을 조사하여 광합성 과정 중에서 발생하는 형광, 열 등을 이용하여 식물의 스트레스를 영상과 수치적으로 해석할 수 있는 비파괴적인 측정기법이다. 일반적으로 식물체는 다양한 생물적(Biotic) 및 비생물적(Abiotic) 스트레스에 노출되면 식물이 기본적으로 수행하는 광합성 과정에 영향을 미치게 된다. 생물적(Biotic) 스트레스에는 세균, 바이러스 및 해충 등이 있으며, 비생물적(Abiotic) 스트레스에는 고온, 저온 및 염류 장애 등을 들 수 있다. 이러한 스트레스 요인에 의해서 일정한 수준의 스트레스는 식물이 견뎌낼 수 있으나, 견딜 수 없는 극단적인 스트레스를 받으면 결국 고사하게 된다. 식물은 빛을 받아 광합성을 하는데, 강한 스트레스를 받은 상태에서는 빛을 받아들여 광합성 활동에 이용하지 못하고, 형광이나 열로 방출하여 자기보호를 하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 다양한 스트레스 유형과 작물에 따라서 반응하는 엽록소 형광 지수를 탐색하고 모니터링하면 식물의 건전성을 평가할 수 있는 도구로 활용할 수 있다. 이를 이용하여 전북대학교 원예학과 채소원예학연구실에서는 2018년도부터 엽록소 형광 이미징 분석 기법을 이용하여 토마토 대량 유전자원을 대상으로 생물적(Biotic) 및 비생물적(Abiotic) 스트레스에 내성을 가진 유전자원을 선발하기 위한 기준을 보다 신속하며 효율적인 평가 기술 개발을 위한 방법을 고안하고 있다. 현재까지 토마토 대목 유전자원 선발을 위해 풋마름병(청고병), 염류 및 고온 등 스트레스 원인에 따른 엽록소 형광 지수를 모니터링하고 민감하게 반응하는 지수를 검토하고 있다. 더불어 토마토 이외에도 다양한 작물을 대상으로 스트레스 진단 이용에 적용하고자 모색하고, 향후 스트레스 요인에 따라 비파괴적이면서도 신속한 평가 기준을 모니터링을 진행하고 있다.