아라비카 개요 2: 유전자 이입종 F1 하이브리드

Robusta coffee   Dumbarton Oaks Research Library source:  https://daily.jstor.org/plant-of-the-month-robusta-coffee/

유전자 이입

수많은 커피 품종 중 유전자 이입으로 발생한 품종은 로부스타인 카네포라(Coffea canephora) 계열이 대부분입니다. 리베리카(Coffea liberica)의 경우 다른 종의 일부 유전적 특성을 가지기도 합니다. 1920년대에 동티모르섬에서 서식하고 있던 아라비카와 카네포라 커피목의 자연교배를 통해 새로운 커피종이 탄생했는데 이것이 오늘날의 티모르 하이브리드(Timor Hybrid)입니다. 이 아라비카 품종은 커피 녹병에 저항성이 있는 로부스타 유전 형질이 포함되어 있습니다. 

커피 전문가들은 이 질병 저항성의 가치를 중요시여기기 시작하고 커피 녹병에 저항할 수 있는 새로운 품종을 만드는 연구에 티모르 하이브리드종을 사용하기 시작했습니다. 전문가들은 티모르 하이브리드에서 파생된 다양한 계통목을 선정한 다음 다른 품종과 교배하기 시작하였습니다. 본 연구에는 카투라(Caturra)와 비야 사치(Villa Sarchi) 종을 사용하였는데, 이 두 품종은 주로 생산성은 높지만 크기가 작은 아라비카 목에 속합니다. 이러한 교배(티모르 하이브리드 x 카투라, 티모르 하이브리드 x 비야 사치)의 결과로 유전자 이입된 새로운 아라비카 품종인 카티모르(Catimor) 사치모르(Sarchimor)가 탄생하게 됩니다. 바티안(Batian)과 같은 다른 유전자 이입 품종은 티모르 하이브리드를 포함한 복잡한 다중 교배에서 생산되었습니다. 티모르 하이브리드 품종은 아라비카의 향미, 로부스타의 병충해에 대한 저항성을 가진 품종입니다. 향미 관점에서 아라비카의 수준에는 미치지 못하였지만, 커피 녹병과 같은 커피 병충해가 주요 위협 요인인 커피 농장 입장에서는 티모르 하이브리드가 매력적인 커피품종 이였습니다. 

커피녹병에 대한 저항성

커피녹병은 커피 생산에 가장 주요한 위협요인 중 하나입니다. 커피녹병은 헤밀레이아 바스타트릭스(Hemileia vastatrix) 곰팡이균으로 발생하는 질병입니다. 헤밀레이아 바스타트릭스는 나뭇잎을 마르게 하여 낙엽을 유발하고 이 결과 심각한 농작물 손실을 일으킵니다. 

20세기 후반에 개발된 커피녹병에 저항성이 있는 유전자이입 아라비카 품종은 거의 30년 동안 많은 커피농부들에 의해 생산되어 왔으며 이는 작물 손실을 보호하는 획기적인 품종 이였습니다. 

21세기 초, 중남미의 커피 전문가들은 커피녹병에 저항성이 있는 품종 중 일부인 온두라스의 렘피라(Lempira)와 코스타리카의 코스타리카95(Costa Rica 95)가 녹병에 감염 되었다는 사실을 발견하였습니다. 앞서 언급된 바와 같이, 유전자이입 아라비카종의 대부분이 유전적 부모 격인 티모르 하이브리드의 유전적 형질을 가지게 되면서 녹병에 대한 저항성을 얻었습니다. 하지만 코스타리카와 온두라스의 케이스를 통해, 전문가들은 기존의 녹병 저항성을 가진 품종도 더 이상 녹병에 완벽한 저항성을 가지지 않을 것 이라는 결론을 내리게 되었습니다. 

커피 녹병 연구분야에 대한 데이터베이스 구축은 현재 초기 단계에 있기 때문에 ‘어떤 품종이 언제 녹병의 영향을 받는 지‘를 예측하는 것은 쉽지 않습니다. 또한 녹병이 특정 품종에 미치는 영향은 커피목이 자라나는 지역 및 녹병을 유발하는 곰팡이균의 종류에 따라 달라 지기 때문에 이 연구분야는 상당한 시간과 데이터가 필요합니다. 

 

 

 

 

F1 하이브리드 (F1 Hybrid) 

하이브리드는 일반적으로 유전적으로 서로 다른 종이나 계통 사이의 교배에 의해서 생긴 자손을 말합니다. F1 하이브리드는 유전적 거리가 먼 아라비카 모종을 교배하고 1세대 자손을 사용하여 생성된 새로운 개체를 말합니다. 이러한 1세대 개량품종의 대부분은 생산량이 좋고 높은 컵 품질을 가지고 있습니다. 또한 부모종의 최상의 특성을 물려받고 내병성이 있는 것이 특징입니다.  F1 하이브리드는 비 하이브리드 계통 보다 훨씬 높은 생산량을 보이는 경향이 있습니다. 하이브리드 1세대가 양친보다 우수한 형질을 나타내는 유전현상을 잡종강세(hybrid vigor)라고 합니다. 

F1 하이브리드 종에서 채취한 종자는 모식물과 동일한 특성을 가지고 있지 않습니다. 이것을 ‘분리(segregation)’라고 합니다. 이는 유전자형이 다른 계통간 교잡종인 F1 하이브리드 개체는 어느 것이나 유전자형이 같아서 균일한 표현형을 가지는 집단을 만들지만, F1하이브리드 개체를 다시 교배 시킨다면 그 자손격인 F2는 는 F1의 형질이 다 분리되어 전혀 다른 표현형을 가지게 됩니다. 종의 다양성은 영양계번식(clonal propagation)을 통해서만 번식되어야 합니다. 영양계번식은 식물의 모체로부터 영양기관의 일부가 분리되어 발육함으로써 독립적인 한 개체로 발전하는 생식방법입니다. 

 

이번 포스팅에서는 티모르 하이브리드와 그 유전자 이입종인 카티모르와 사치모르 그리고 F1 하이브리드를 알아보았습니다. 티모르 하이브리드는 커피 녹병에 저항성이 있어 농부들에게 각광받는 품종이였지만, 향미는 아라비카에 크게 미치지 못하였습니다. 티모르 하이브리드를 부모로 하고 있는 카티모르와 사치모르 또한 병충해에 저항성을 가져 생산성이 향상되었지만 향미가 부족하였습니다. F1 하이브리드는 1세대 개량품종으로 서로 다른 품종을 교배시켜 만들어지고 있으며 현재 많은 농가들이 선호하는 품종입니다. 장점으로는 해충과 기후변화에 강하고 높은 수확량과 컵 품질을 유지하고 있으며 맛 또한 뛰어납니다. 현재 C.O.E. 에서도 F1 하이브리드 품종의 커피들이 속속 이름을 올리고 있습니다.