한국 블루베리 산업은 2013년 현재 재배면적 1,500 ha, 생산량 약 5,000톤으로 동아시아에서는 중국 다음으로 크게 성장 하였다. 도입초기 주요 재배품종은 일부 남부형을 포함한 북부형 하이부쉬 블루베리(V. corymbosum)위주의 단조로운 품종 군을 형성하였으나 최근 토양적응성과 수량성이 높은 래빗아이 블루베리(V. ashei)의 재식이 점차 증가하고 있다.

래빗아이 블루베리는 하이부쉬 블루베리와 비교하여 수량성과 토양적응성 등 많은 장점을 가지고 있지만(Spiers et al., 1985), 내한성이 낮기 때문에 겨울철 기온이 비교적 온난한 곳에서 재배되고 있다(Hanson and Hancock, 1990; Moore, 1994). 북부형 하이부쉬 블루베리의 꽃눈은 -28∼-34℃에서도 생존이 가능하지만, 래빗아이 블루베리는 -17℃에서도 동해피해가 보고되고 있다(Cline et al., 1998).

블루베리 산업이 일찍부터 시작된 북미지역에서는 다른 원예작물과 마찬가지로 블루베리에 대한 내한성 지역(Hardiness Zone)을 설정하여 안정 재배를 유도하고 있다. 내한성 지역이란 식물생존의 한계온도로 구분한 지리학적 영역으로 (Daly et al., 2012; Widrlechner et al., 2012), 래빗아이 블루베리는 겨울철 최저온도가 -17.8∼-15℃범위인 내한성7a 지역에서 -6.7∼-3.9℃범위인 내한성9a 지역 범위 안에서 재배하도록 권장하고 있다(Ehlenfeldt et al., 2007; Johnson and Himelrick, 2013). 이 영역에 속하는 블루베리 주요 생산국가중 북미지역은 Atlanta, Savannah(Georgia주), Orlando, Tampa(Florida주), Seattle(Washington주), Portland(Oregon주)이며, 유럽은 스페인의 Madrid, 독일의 Dusseldorf, 남미에서는 아르헨티나의 La Plata, Mar del Plata 등과 칠레의 Temuco등이 포함된다. 한편 동아시아지역에서는 일본과 중국의 남반부가 여기에 포함되며, 한국에서는 전남과 경남지역이 포함된다.

블루베리 품종간 내한성 차이는 Vaccinium속 유전형질의 구성 및 구성 비율이 큰 영향을 주며, V.darrowi, V.ashei 그리고 V.tennellum 등이 대표적으로 내동성이 약하다(Rowland et al., 2005). 특히 래빗아이 블루베리는 V.ashei의 유전형질을 100%가지고 있어 내동성이 매우 약한 품종 군으로 분류된다(Hancock et al., 2008). 한편 식물의 내동성은 고유의 유전적 특성과 함께 현 시점의 온도조건에서 가장 많은 영향을 받지만(Sakai and Larcher, 1987), 칼리결핍 또는 질소과잉과 같은 양분상태(Levitt, 1980; Ercoli et al., 2004), 생육기(Sakai and Larcher, 1987) 및 빙점하기(Thomas and Ahlers, 1999)의 수분상태, 및 착과량과 전정강도(Wolpert and Howell, 1984) 등 다양한 재배관리에 따라서도 달라진다.

한국과 같은 지역은 유라시아 대륙의 동쪽과 남북으로 길게 늘어선 지형적 특성과 많은 산악지대로 인하여 다양한 기후대와 국지적 기상변화가 심하기 때문에 품종별 저온반응과 안전재배지역의 설정이 시급한 실정이다.

따라서 본 연구는 국내 재배환경에서의 래빗아이 블루베리 꽃눈의 품종별 내동성과 재배안전지대를 설정함으로서 최근 재배면적이 증가하고 있는 래빗아이 블루베리의 안정생산에 기여하고자 한다.

본 연구는 래빗아이 블루베리 14품종을 대상으로 수행하였으며, 각 품종의 육성기원은 Table 1과 같다(Ehlenfeldt et al., 2006). 본 연구에 사용된 재료는 경남 남해에 위치한 국립원예특작과학원 남해출장소 블루베리 유전자원 포장에서 2012∼2014년까지 3년동안 채취하였으며, 채취 시기는 내동성이 충분히 확보된 1월 상순에 실시하였다(Muthalif and Rowland, 1994). 시험에 이용한 가지는 6년생 이상의 성목에서 채취하였고, 채취할 가지의 위치는 줄기선단에서, 굵기와 꽃눈의 개수 등이 가급적 균일하도록 하였다.

포장에서 채취한 가지는 실험처리 전까지 내한성에 영향을 미치지 않는 4℃에 마르지 않도록 보관하였다(Flinn and Ashworth, 1994). 보관된 가지는 실험처리에 앞서 꽃눈이 최소 3개 이상 부착된 5∼6 cm길이로 절단하여(Arora et al., 2000), 0.5 ml의 멸균수가 담긴 10 ml의 polypropylene vial에 각각 한 가지씩 담았다(Ehlenfeldt et al., 2006). 가지가 담긴 튜브는 냉동고(-20℃이상(NSF-151AS),-20℃이하(FD-340-SF))에 옮겨 시간당 1℃씩 꽃눈의 상해 정도가 100%까지 표현될 수 있도록 온도를 하강한 후 다시 같은 조건으로 4℃까지 상승시켜 내동성 분석 전 까지 보존하였으며, 냉동고의 온도는 온도계(TH-13)을 이용하여 경시적으로 확인하였다. 가지와 꽃눈의 내동성 분석은 4℃에 보존한 가지를 20℃에서 24시간 배양한 후 조사하였다.

동해에 따른 전해질 누출량을 조사하기 위하여, 저온 처리 후 각각의 가지는 눈이 포함되지 않은 마디 중간 부분을 잘게 잘라 5 g으로 정량하고 15 ml의 증류수가 담긴 20 ml의 polypropylene vial에 옮긴 후 20℃에서 15시간 배양하였다(Murray et al., 1989). 배양한 용액을 전기전도계(712 Conductometer, Metrohm AG)로 전해질 누출량(Q1)을 측정한 후 동일한 시료를 121℃에서 15분 동안 autoclave하여 조직을 파괴한 다음 상온에서 냉각 후 총 누출량(Q2)을 측정하였다. 전해질 누출량(R)은 Q1/Q2 x 100로 계산하였다(Lim et al., 1998; Sutinen et al., 1992).

꽃눈의 내동성 조사는 저온 처리된 꽃눈을 수평으로 절개한 후 씨방(ovaries)의 갈변 정도를 백분율로 수치화 하였으며(Flinn and Ashworth, 1994; Arora et al., 2000), 꽃눈의 내동성 유무는 LT₅₀값, 즉 씨방의 갈변율이 50%에 도달한 온도를 경계로 구분하였다(Ehlenfeldt et al., 2006, 2007).

래빗아이 블루베리 재배안전지대 설정은 기상청 기상자료 중 현재평년 즉 1981년부터 2010년까지 30년 동안 전국 69개 지점별 매년 최저기온을 추출비교하여 그중에서 가장 낮은 온도를 추출한 후 ArcMap 10.0(ESRI Inc., USA)GIS 프로그램에서 Interpolation 기법 중 IDW 기법을 이용하여 설정하였다.

전해질 누출량으로 비교한 품종별 결과지의 저온반응은 Fig. 1과 같다. 결과지의 전해질 누출량은 처리온도가 낮을수록 증가하는 경향을 나타냈다. -5℃조건에서의 품종별 전해질 누출량은 10∼40%내외였으며, ‘Brightwell’이 가장 낮은 9.8%의 누출량을 나타냈고, ‘Bluegem’이 가장 많은 42%의 전해질 누출량을 나타냈다. 저온 처리별 전해질 누출량의 변곡점, 즉 누출량이 크게 증가하는 온도는 품종별로 다양했으며, 변곡점발생 온도가 -5℃인 품종은 ‘Bluebelle’와 ‘Homebell’이었으며, -10℃는 ‘Bluegem’과 ‘Tifblue’, -20℃는 ‘Brightblue’, ‘Brightwell’, ‘Climax’, ‘Delite’, ‘Gardenblue’, ‘Southland’ 그리고 ‘Woodard’ 품종들 이었다. 반면 ‘Austin’, ‘Bonita’ 그리고 ‘Powderblue’는 누출량의 변곡점 없이 처리온도 범위 내에서 지속적으로 증가하였다. 세포액의 전해질 누출량(주로 K⁺이온)은 조직의 동결손상 정도를 유추할 수 있는 지표로서, 누출량의 증가는 세포막 손상 정도가 높음을 추정할 수 있다(Steponkus, 1984). 따라서 상대적으로 높은 온도에서 전해질 누출량이 많았던 ‘Bluegem’ 품종과 전해질 누출량의 변곡점이 상대적으로 낮았던 ‘Bluebelle’, ‘Homebell’ 품종의 내동성이 다른 품종보다 상대적으로 약할 것으로 추정 되었다.

블루베리는 1년생 가지에서만 과실을 맺는 착과습성(Retamales and Hancock, 2012)과 영양 기관보다 생식기관의 내동성이 상대적으로 낮기 때문에(Kim et al ., 2006; Proebsting and Mills, 1978; VainoUP et al., 1997) 결과지의 내동성 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 래빗아이 블루베리의 결과지와 직접적으로 비교하는데 한계가 있으나, 북미지역에서 래빗아이 블루베리와 같은 내한성 지역에 재배되고 있는 배 가지의 내동성은 -25℃∼-30℃(Proebsting and Mills, 1978)로 알려져 있다. 블루베리 품종 중 내동성이 강한 ‘Northblue’(반수고 하이부쉬 블루베리)와 ‘Patriot’(북부형 하이부쉬 블루베리)의 경우 목질화된 가지는 -40℃ 이상에서도 생존이 가능한 것으로 알려져 있으나(Retamales and Hancock, 2012), 남부형 하이부쉬 블루베리는 이들의 내동성에 미치지 못한다(Gough, 1994).

블루베리는 새가지(Shoot)가 성장하여 1년생가지(Cane)가 되고 2년이 지나면 목질화(wood)가 된다. 따라서 새가지의 동상해는 다음해에 새가지를 발생시킬 1년생가지의 부재로 인하여 연속된 결실장해를 유발할 수 있다. 한편 본 연구의 처리범위는 꽃눈을 중심으로 수행하여 결과지의 내동성을 확정하는데 한계가 있었다. 또한 최근 양극화 되고 있는 기후변화는 꽃눈의 동해 뿐만 아니라 결과지의 동해를 유발시킬 수 있기 때문에 이에대한 추가적인 연구가 필요하리라 본다.

래빗아이 블루베리 품종별 꽃눈의 내동성(LT₅₀)을 조사한 결과(Table 2) 내동성이 가장 낮은 품종은 ‘Bluegem’ 과 ‘Homebell’(-13.3℃)이었고, 가장 높은 내동성을 나타낸 품종은 ‘Tifblue’(-25℃)였다. ‘Bonita’, Gardenblue’, ‘Brightblue’ 그리고 ‘Southland’는 -15.0∼-16.7℃ 범위 내에서 내동성을 나타냈으며, ‘Delite’, ‘Brightwell’, ‘Austin’ 그리고 ‘Climax’는 -18.3℃에서, ‘Bluebelle’, ‘Woodard’ 그리고 ‘Powderblue’는 -20℃범위 안에서 내동성을 나타냈다. 한편 연차간 품종별 내동성은 다소 차이를 나타냈으며, 그 편차는 평균적으로 약 3.3℃내외의 수준을 나타냈다. ‘Woodard’, ‘Powderblue’ 그리고 ‘Tifblue’는 3년간의 조사에서 (LT₅₀)값의 변화를 나타내지 않았으나, ‘Bonita’, ‘Brightwell’, ‘Bluebelle’ 그리고 ‘Southland’는 5.0℃내외의 편차를 보였고 ‘Brightblue’는 7.6℃의 높은 차이를 나타냈다.

Ehlenfeldt et al(2006)가 보고한 래빗아이 블루베리품종들의 내동성은 본 연구결과와 평균적으로 약 2.5℃ 차이를 나타냈으며, LT₅₀값이 -20℃이하인 ‘Tifblue’, ‘Southland’, ‘Powderblue’, 그리고 ‘Homebell’ 등의 품종들을 고 내동성 품종으로, ‘Delite’, ‘Bluegem’ 그리고 ‘Brightwell’ 등을 저 내동성 품종으로 보고하였다.

과수의 내동성은 당해 년도의 착과량, 수세, 동화산물의 축적 그리고 휴면기 수분함량 등 다양한 재배환경 요인에 의해 영향을 받는다(Akyildiz et al., 2004; Gough, 1994; Matsuo et al., 1992; Song et al., 2000). 또한 블루베리 꽃눈의 경우 순화와 탈순화의 정도에 따른 차이 뿐만 아니라 같은 순화단계에서도 수세와 꽃눈의 위치에 따라서도 다르다고 알려져 있다(Arora and Rowland, 2011). 이러한 이유로 조사시기와 조사자에 따라 동일한 품종(‘Tifblue’)의 LT₅₀값이 8℃이상(Arora et al.,2004; Arora and Rowland, 2011; Ehlenfeldt et al.,2007; Rowland et al., 2005)이상의 편차를 나타냈다.

품종별 꽃눈의 내동성을 바탕으로 1981년부터 2010년까지의 30년간의 극 최저 기온을 이용하여 안전재배 가능지대를 분류하였다(Fig. 2). 본 연구로 조사된 품종들은 총 6개 영역으로 구분할 수 있었으며 주로 전남과 전북지역에서 안정적이었으며, 일부 품종의 경우 전북과 경북북부지역까지 확대되었다. 조사대상 품종 중 가장 내동성이 높았던 ‘Tifblue’품종은 유일하게 충북과 경기 그리고 강원 해안 일부 지역까지도 재배가 가능할 것으로 분류되었다. ‘Bluebelle’, ‘Woodard’ 그리고 ‘Powderblue’품종들은 전북과 경북의 일부 지역에서도 재배가 가능할 것으로 나타냈다. 그러나 ‘Brightwell’ 품종을 포함한 나머지 9개 품종은 전남과 경남 그리고 제주지역에서 재배 안정성이 인정되었다. 특히 ‘Bluegem’ 과 ‘Homebell’품종은 제주와 경남 그리고 전남 해안지대에서만 내동성이 인정되어 재배안전영역이 매우 협소한 것으로 나타났다.