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기타 | ASIC 8th 요약 #5 (044-050)
날짜
2018-04-12 17:29:30
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503

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044

원제 : Utilisation of the genetic resources of the genus Coffea for the improvement of cultivated coffee trees

저자 : P. Kammacher 

요약 :

  재배식물 대부분은 고대 경작 시기 사용된 자연 개체군의 다양한 유전자 조합이 점차 재구성되어 가는, 긴 시간 동안의 재배를 통해 현재의 유전 구조를 갖추게 되었다. 그러나 커피의 경우는 그렇지 않다. 아라비카종과 카네포라종은 역사시대가 오기 전까지는 사람에게 유용한 식물 범위에 들어 있지 않았다. 이들은 고등 식물로서 몇 번의 육종 주기를 거치면 야생 개체군에서부터 재배종을 만들어 낼 수 있다. 세계의 대규모 커피 재배지의 경우, 유전적 다양성 면에서는 그 기원이 되는 식물은 현재까지도 매우 한정적인 영역에서만 탐구가 진행된 상황이다. 2.5세기 동안의 유전 풀은 커피 재배를 대규모로 넓히는 데 공헌해 왔지만, 너무나 한정적이어서 원래의 개체군을 대표한다고는 볼 수 없다. 매우 다행하게도, 최근 코페아 속에 대한 계통적, 유전적 분야에서 진행된 성과로 인해 경제적으로 중요한 커피나무의 개량 부분에서 상당한 가능성이 나타났다.

 

코페아 속의 경우 형태학적으로 약 백여 가지 종이 기록되어 있으며, 최근의 계통 발생론적 자료에 근거, 통설은 유코페아(2n), 마스카로코페아(2n), 아라비카(4n) 의 세 가지 계통으로 나누고 있다. 2배체 커피나무는 분화 시작점이 중앙아프리카의 파라코페아로부터 유리되어 나온 타가 수분성 조상개체로 동일하며 이것이 여러 곳으로 퍼져나갔다는 설이 인정되고 있다. 코페아 속에서 형태학적 특성을 갖춘 개체군 분리를 일으킨 진화과정은 절대적 개체군 분리 및 뚜렷한 염색체 재구축으로 표현되는 생물학적 종 생성 단계에까지 이르지는 못했다. 2배체 코페아 속 개체군들은 아직까지 염색체 배열이 상당한 부분에까지 동일하여 폭넓은 유전적 연속체를 이루고 있으며, 가장 뚜렷한 단절은 아프리카계와 마다가스카르 계 사이에서 나타난다. 유코페아와 마스카로코페아의 야생 개체군은 잡종 강세 육종을 진화 전략의 근간으로 삼고 있는 것으로 보인다. 그러므로 코페아 속의 뚜렷한, 또는 잠재적인 변이 능력은 2배체 커피나무 쪽에 있다. 이로부터 야생 개체군을 종 내, 종 간 육종과 교배를 통해 활용하여 경제적으로 더 적합한 유전자형을 무성 번식시켜 나무를 개선함으로써 상당한 이득을 볼 수 있다.

 

한편, 코페아 속은 염색체 수 증가 쪽으로는 4배제 아라비카종으로 구체화되었다. 이 종은 고지대 적응과 자가 수분 중심의 번식과 같은 새 특성을 지니면서 유전적 항상성을 통해 적응 능력을 유지할 수 있었다. 다만, 아라비카 커피나무가 에티오피아 원시림에서 자라는 식생 형태는 열대 미주 환경에는 전혀 적용할 수 없다. 자연 생태계가 동일하여 유전적 다양성이 매우 적어 18세기 무렵의 초기 유전체가 일반적이다.

 

최근 연구 조사를 통해 산지 지역 내 개체군 분석이 가능했는데, 이로써 새롭게 확인된 유용한 유전자를 집어넣어 보다 나은 경작이 가능해졌다. 특히 아라비카의 경우 녹병과 베리병에 저항 인자를 지닌 재배종을 만들 수 있었다. 이렇게 종 내 변종을 이용하는 외에, 2배체 커피나무의 공통 게놈에서 유사한 염색체 배열을 사용하는 방법 또한 아라비카종의 개량에 사용 가능하다. 코페아 속 내 종 교배를 통한 다양한 가능성 중에, 아라비카와 동질 사배체의 교배 작업은 매우 가능성이 높으며 장래에 커피나무 개선을 일으킬 것이다. 이미 현재 인공 사배체인 아라비카 x 4n 카네포라 교배 작업은 실험실 단계를 넘어섰으며 아이보리코스트의 아라부스타, 브라질의 이카투와 같은 종이 농업에 적용되고 있다. 이 주제에 대해서는, 카네포라종을 다른 2배체 커피로 교체하여 조합할 수 있으므로 한계가 무한하다.

 

아직은 일부 불확실한 부분이 남아 있다. 코페아 속에 대한 지식은 최근에 들어서는 커피나무의 개량을 위해서는 유전 자원의 탐사가 필요하다는 데까지 이르렀으나 현재까지는 두 품종의 변이에 있어서 극히 일부분만이 이용된 상태이다. 커피나무는 외관과 달리 다른 재배 작물에 비해 유전적 동일성 위험이 매우 적으며, 유전적 다양성은 유전 침식의 영향을 받는다. 코페아 속의 경우, 품종 개량 가능성을 나타내는 유전적 다양성은 장래 커피 재배시 주된 기반이다. 아직 자연 속에 숨어 있는 가치 있는 유전적 자원은 반드시 조심스레 보호받고, 기술되고, 보존되어야 할 것이다.

 

그러므로, 현재 우려할 만한 수준으로 진행되는 아프리카와 마다가스카르의 삼림 개간은 지금까지 파괴를 피할 수 있었던 야생 커피 삼림 지대의 다수를 없애 버릴 것이다. 우리 세대의 중요한 의무는 인간에게 중요한 식물 보호 지대를 규정하는 것이다. 이를 위해서는 국제적인 협력을 강화해 나가야 한다.  

 

 

045

원제 : Spontaneous coffees in West Africa

저자 : L. AKE ASSI 

요약 :

코페아 속은 구 열대구(에티오피아 - 아시아)의 식물로서 54개 종이 있는 목질의 나무 내지 관목이다.

아프리카 대륙은 32개 종이 있으며 나머지 세계에 있는 종 수를 압도하며 본 식물의 고향으로 보인다. 여러 종이 삼림 속에 있으며 코페아 에케텐시스 (Coffea eketensis Wernham) 를 제외하면 퍼져 나간 것은 드물다.

서아프리에는 17개 종이 있으며 기니아에서 카메룬까지 흩어져 있다.

아이보리코스트는 삼림 형태가 다르다. 이곳에는 11개 종이 있는데, 대개는 우림이면서 준 낙엽성인 삼림에 집중되어 있다. 이들은 개별적으로 또는 소규모로 발견된다. 카네포라종이 대표적이다.

열대 미주 및 오세아니아에는 야생 커피가 없다.

 

 

046

원제 : Survey and collection of wild coffee trees

저자 : J. Berthaud, J.L. Gullaumet, D. le Pierres, M Lourd 

요약 :

  IFCC ORSTOM 은 수 년간 품종 개량 목적으로 품종 은행 구축을 위해 야생 커피나무를 조사 수집해 왔다. 본 조사에서는 자연 상태에서의 커피나무에 대한 간략한 확인(생태계, 개체 수, 건강상태) 및 특히 영양 생식(접붙이기, 꺾꽂이)을 통한 살아 있는 식물 샘플 채취를 목적으로 하고 있다. 이번 조사를 통해, 본 작업에는 식물학자, 유전학자, 식물 병리학자의 합동 작업이 필요했음이 확인되었다. 현재까지, 몇 몇 국가(에티오피아, 마다가스카르 및 인근 섬, 중앙아프리카, 케냐)에서 조사가 진행되고 있으며, 흥미로운 커피나무(아라비카, 마스카로코페아, 콘젠시스, 리베리카, 에우게니오이데스, 장게바리아에 등)가 소개되었다. 아이보리코스트의 개체군(카네포라, 후밀리스, 리베리카, 스테노필라, 파라코페아와 실란투스속으로 2개 품종)에 대해 보다 상세히 연구하였다. 수집종 및 생 샘플들은 새로운 커피나무 종을 만들어내는 데 사용할 예정이다.

 

 

 

047

원제 : Analysis of enzymatic polymorphism in the genus Coffea : adaptation of an electrophoresis method in series : first results

저자 : F. Berthou, P. Trouslot 

요약 :

  지난 10년 사이 살아 있는 유기체의 생화학적 동질 이상에 대한 연구가 지속적으로 늘어나고 있다. 본 저자는 전기 영동법을 사용하여 단순 유전자 결정론의 질적 특성을 기반으로 코페아 속에서의 동질 효소 그룹 체계를 확인하고자 하였다.

 

  커피나무에서 2차 대사 물질인 알칼로이드류와 탄닌류 물질은 효소 분석을 방해한다. 저자는 현재 알려진 기법인 산 매질로 추출하는 것과 비수용성 폴리비닐-피롤리돈(PVP) 이 들어간 전분 젤에서 전기 영동하는 방법의 두 가지를 조합하여 대부분의 커피나무에 존재하는 세 가지 효소를 찾아내었다. 이들은 산 포스파타아제, 디하이드로제나아제 말레이트, 에스테라제이다.

 

저자는 아라비카 종에서 변이 효소인 산 포스파타아제 1.05 를 탐지하는 실험에서 단순 유전자 특성을 확인하는 기법에 대한 관심을 드러내었다. 타가 수분하는 2배체 품종 네 가지 - 카네포라, 콘젠시스, 리베리카, 에우게니오이데스 - 를 사용하여 동질 효소 빈도를 찾아 내었다. 앞의 두 가지는 뒤의 두 가지에 비해 상호 효소 근연성이 높았다. 아라비카종의 경우, 효소 면에서 카네포라와 콘젠시스를 한 편에, 에우게니오이데스가 다른 편에서 근연 관계가 있었다. 이 두 그룹은 효소 패턴을 구축하는 데 보완해 주는 자료가 되었다.

 

 

048

원제 : Analysis of the variability in natural populations of diploid coffee trees (Coffea sp.) : observations on the caffeine content and enzymatic polymorphism

저자 : J. Berthaud, F. Berthou 

요약 :

  2배체 품종의 양적 속성 및 카페인 함량에 대한 연구를 통해 여러 가지 개체군의 유전적 풍부성이 드러났다. 개체군 내 변이 정도가 현저하며 이로써 현재 보고된 모든 유형의 변이를 설명할 수 있었다.

 

  전기 영동 기법을 사용한 효소 다형성 연구에서는 이러한 특성을 지닌 동종 개체와 이종 개체가 존재함이 드러났다. 중앙아프리카의 콘젠시스 종에서는 각 개체군마다 표현형이 다양하게 나타났다. 리베리카 엑셀사 품종의 경우 개체 내 변이 정도가 매우 컸으며 계통별로 일부 개체는 분화가 진행되었다.

 

본 연구는 야생 커피나무 개체의 특성 변이 정도가 높음을 드러낸 첫 연구로서 커피나무의 개선 프로그램에 이들을 사용할 수 있음을 보여 주었다.

 

 

049

원제 : Comparative characteristics of interspecific tetraploid and hexaploid hybrids Coffea arabica L. x C. canephora Pierre

저자 : J. Berthaud 

요약 :

  6배체 교배종을 4배체 교배종(아라부스타)과 여러 생물학적, 기술적 특성에 대해 비교하였다.

 

  6배체 교배종은 자기 불화합성이 아라부스타에 비해 덜 두드러졌다. 6배체의 웅성 생식력은 아라부스타에 비해 높은데 비해 자성 생식력은 좋지 않았다. 6배체 교배종의 주요 문제점은 저지대 기후에 적응력이 떨어진다는 것으로, 이 지역에서는 씨방이 비어 있는 비율이 높으며 커피콩의 크기도 작았다. 반면에, 카페인 함량은 아라부스타(2.0%) 에 비해 낮았다(1.4%). 음료 품질은 만족스러운 것으로 나타났다.

 

6배체 교배종의 개량 과정은 1차 교배종끼리의 교배를 통해 태어난 후손들 중 새로운 부모 개체를 선택하여, 특히 클론 육종을 통해 영양 번식하여 진행해야 한다. 현재 보다 다양한 변종 및 이형 접합성 후손들이 생산되어 아이보리코스트의 재배지 기후 환경에서의 적응력 검증 중에 있다.

 

050

원제 : Genetic structure of the genus Coffea : consequences for the improvement of cultivated coffee.

저자 : A. Charrier 

요약 :

  말라가시 지역을 기원으로 하는 코페아 속(마스카로코페아) 26개 분류군의 교배종 및 4개 주요 야생 아라비카종(에우코페아) - 아라비카, 카네포라, 리베리카, 에우게니오이데스 - 의 관련성 연구에 근거하여, 분류학적으로 다른 그룹의 유전적 근연 관계 및 세포 유전적 근연 관계에 대해 통합 작업을 진행하였다.

  여러 가지 이종간 1세대 교배종에 대한 세포 유전학적 자료에서는 아프리카와 말라가시의 2배체 야생 품종은 동일 게놈을 기원으로 하는 것으로 나타났다. 각 부분 집합체의 발현에서 보건대, 게놈 분화가 약하게 일어난 것으로 보인다.

 

  유일한 4배체 품종인 아라비카와 여러 가지 이배체 품종들의 교배를 통해 얻어낸 3배체 교배종의 감수 분열 행태에서는 이질 4배체인 아라비카의 구성 게놈 중 하나는 2배체 품종에 일반적인 게놈과 유사한 것으로 드러났다. 이들을 아라비카와 비교하면서, 마스카로코페아와 2배체 초기 단계의 에우코페아 간의 분화 초기 모습도 드러났다.

 

  연구진은 재배종 개량 계획과 관련하여, 코페아 속의 진화 형태에 대해 논하였다.

 

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