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Paprika (Capsicum annuum) cannot grow or set fruit in temperatures that are higher than the optimal level. This study assesses the characteristics of 52 paprika accessions introduced from the agrobiodiversity center and the world vegetable center during a high temperature period in order to develop heat tolerant lines. As a result of controlling the temperature in two greenhouses by side ventilation and fogging system, the average daily temperature of the high temperature regime was 34.3℃, which was 2.4℃ higher than that of the normal temperature regime. Plant height, stem diameter, fruit set, fruit weight, fruit shape, pericarp thickness, soluble sugar content, yield, and marketable fruit development rate were all investigated as vegetative and reproductive growth-related parameters. Plant height, fruit weight, pericarp thickness, and yield were all reduced during high temperature treatment. Six germplasm lines (T12, T15, T26, T29, T32, and T36) were selected as high-temperature tolerant lines based on these parameters. The selected lines will be used to breed heat-tolerant cultivars as well as crossbreeding for genetic analysis.
서 언
파프리카(Capsicum annuum)는 각종 비타민, 아미노산, 식이섬유 등을 함유하고 있는 건강 채소로서(NIAS 2021) 생식용, 샐러드용, 요리용 등 다양한 용도로 소비되고 있다. 국내 파프리카 생산은 2010년 이래 연 평균 6% 내외의 성장세를 이어오고 있으며, 2020년 재배면적과 생산량은 각 733 ha와 81,841톤을 기록하였다(MAFRA 2021). 파프리카는 대표적인 수출 작목이기도 한데, 최근 4개년(2018-2021) 평균 수출액은 88,067천 달러로서, 단일 작목 기준 채소류 중 그 규모가 가장 크다(MAFRA 2022). 다만, 파프리카 종자의 대부분을 수입에 의존하고 있어 우리 품종의 개발 및 보급이 필요하다.
2020년 파프리카 종자수입액은 532만 달러로서(한국종자협회), 이는 세계적인 채소인 토마토 종자수입액의 2배를 웃도는 수치이다. 국내에서는 주로 네덜란드 Enza Zaden, Rijk Zwaan사 품종을 재배하고 있는데(한국농수산식품유통공사), 이들 품종은 Tobamovirus 저항성과 과형 및 품질의 균일성을 강조하는 것들이 대부분이다. 한편, 2000년대 후반부터 국립원예특작과학원, 도농업기술원, 대학, 민간기업 등이 국내 재배 여건에 맞는 품종 개발을 위하여 공동 연구를 진행해 왔으며(Golden Seed Project 등), 그 결과 우리 기술로 만든 품종들의 보급이 시작되고 있는 추세이다.
최근에는 기후변화에 대응할 수 있는 내재해성 품종 개발의 필요성이 강조되고 있다. 기후변화 완화 정책에 소극적인 상황을 가정하는 높은 온실가스 배출 시나리오(SSP3-7.0)에 따르면, 2081-2100년 기온은 1850-1900년 대비 2.8-4.6℃ 상승할 것으로 예측되며(IPCC 2021), 이는 작물의 생육에도 부정적인 영향을 미칠 것으로 보인다. 파프리카는 재배 적온(주간 21-27℃)을 넘어서는 고온에서 착과가 불량해지고 품질이 저하될 수 있어(RDA 2020) 기후변화의 직접적인 영향을 받을 것으로 우려된다. 현재 고온기 파프리카 생산은 비교적 여름이 서늘한 강원, 전북 남원 등지에서 이루어지고 있는데, 지구온난화가 심화됨에 따라 단경기가 형성될 가능성도 적지 않다.
파프리카와 마찬가지로 가지과(Solanaceae)에 속하는 토마토의 경우, 고온이 생육 및 착과에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 토마토 13품종을 1화방 형성 이후 생장상에서 2주간 고온 처리(32/26℃, 14/10 h)한 결과, 화분 수, 화분 활력, 착과율을 비롯한 생식생장 지표들이 모두 감소하는 것으로 나타났다(Xu et al. 2017). 또한, 유전자원 38점을 온실에 정식하여 3달간 고온(환기 온도 40℃)에서 재배한 결과 초장, 경경, 화방당 꽃 수는 증가하고 과실 수, 착과율, 과중, 수량은 감소하는 것으로 나타났다(Sherzod et al. 2020). 두 연구에서는 공통적으로 고온이 생식생장에 미치는 영향이 품종 또는 자원별 상이함에 집중하였는데, 이는 곧 내서성 품종 육성의 가능성을 시사한다고 볼 수 있다.
본 연구에서는 내서성 파프리카 육종 소재 개발을 목표로 농업유전자원센터, 세계채소센터(World vegetable center) 도입자원 포함 총 52점을 대상으로 고온기 특성평가를 진행하였다. 주간 온도를 다르게 관리하는 2개의 온실을 운영하였으며, 고온 처리에 따른 생장 및 착과 양상, 과실 특성, 수량 변화 등을 평가함으로써 내서성 품종 육성의 기초 자료를 마련하고자 하였다.
재료 및 방법
시험 재료 및 재배 방법
본 연구는 2022년 전북 완주군 소재 국립원예특작과학원 비닐온실(7×40 m)에서 수행되었다. 시험 재료로는 국립원예특작과학원 보유자원 12점, 농업유전자원센터 도입자원 28점, 세계채소센터 도입자원 4점, 시판품종 8점을 포함하여 총 52점을 사용하였다(Table 1). 2022년 3월10일 원예용 상토(바이오상토 1호, 흥농)를 채운 50공 트레이에 파종하여 약 50일 육묘하였고, 5월1일 온도 관리구별 6주를 30 cm 간격으로 정식하였다. 토양의 pH와 EC는 각 7.0, 2.0 dS/m이었고, 유기물함량과 유효인산함량은 각 1.4%, 61.1 mg/kg으로 나타났다. 물 관리는 점적테이프를 활용해 주 1-2회 공급하였으며, 착과기에는 칼슘과 미량원소가 포함된 영양제(대유물푸레 2호, 대유)를 2주 간격으로 관주하였다. 분지 형성 이후에는 주당 2줄기를 V자형으로 정지 및 유인하였으며, 기타 재배관리 전반은 농촌진흥청 농업기술길잡이를 참고하였다.
온도 처리 방법
정식 후 3주간은 묘의 활착을 위하여 관리구별 동일하게 온도를 관리하였으며, 5월23일부터 주간 온도 차이를 조성하기 위해 측창 개폐 및 포그 가동 온도를 달리하였다. 포그 노즐은 지면으로부터 2.8 m 높이에 1 m 간격으로 설치하여 온실 내부 온도 조절에 이용하였다. 일반 관리구(NT, normal temperature)의 경우 25℃ 이상일 때 측창을 개방하였으며, 30℃ 이상일 때 포그 냉방을 실시하였다. 고온 관리구(HT, high temperature)의 경우 35℃ 이상일 때 측창을 개방하였으며, 40℃ 이상일 때 포그 냉방을 실시하였다. 실제 온실 내 온도 데이터의 경우, 온실 중앙 2.2 m 높이에 센서(TR72A, T&D, Japan)를 설치하여 30분 간격으로 수집하였다.
원예적 특성평가 방법
주간 온도에 따른 영양 및 생식생장 양상을 비교하기 위하여 주기별 초장, 경경, 분지 수, 착과 분지 수를 측정하였다. 초장(PH, plant height)의 경우, 고온 처리 하루 전부터 25일 간격으로 총 4차례 측정하였고, 경경(SD, stem diameter)은 고온 처리 하루 전부터 25일 간격으로 총 3차례 측정하였다. 분지 수와 착과 분지 수는 고온 처리 50일차부터 25일 간격으로 총 2차례 측정하였다. 이때, 두 줄기 중 생육이 양호한 한 줄기를 대상으로 조사하였고, 과실의 크기가 3 cm 이상 비대된 경우 착과된 것으로 간주하였다. 과중, 과장, 과폭, 과피 두께, 당도를 비롯한 과실 특성은 자원별 6개 과실을 대상으로 조사하되 채소 연구데이터 표준 매뉴얼을 참고하였다(NIHHS 2021). 나아가 과실의 형태적 특성을 분석하기 위해 과장을 과폭으로 나누어 과형지수(장폭비)를 산출하였다. 상품과율과 수량의 경우, 6주 중 병해충 피해가 없고 생육이 양호한 4주를 선발하여 조사하였으며, 상품과율은 수확한 과실 중 배꼽썩음과(석회결핍과)와 일소과를 제외한 과실의 수로 나타내었다. 과실 수확은 고온 처리 100일차를 기준으로 종료하였다.
결과 및 고찰
온도 관리 결과
관리구별 측창 개폐 및 포그 가동 온도를 다르게 조절한 결과, 고온 처리 후 11주간 일평균 주간 온도는 고온 관리구(HT) 34.3℃, 일반 관리구(NT) 31.9℃로서 고온 관리구가 일반 관리구 보다 2.4℃ 높았다. 동일 기간 일평균 최고 온도의 경우, 고온 관리구 38.1℃, 일반 관리구 35.7℃로서 마찬가지로 2.4℃ 차이가 났다(Fig. 1). 습도의 경우, 두 관리구 모두 55-85% 수준으로 나타났다.
주간 온도(고온 처리)에 따른 영양생장 지표 변화 조사 결과
초장의 경우 온도 처리 하루 전부터 25일 간격으로 총 4차례, 경경의 경우 총 3차례 측정하였다. 온도 처리 50일까지는 관리구별 초장간 유의미한 차이가 없었으나 75일차에는 고온 관리구의 초장 평균이 84.7 cm로서 일반 관리구 평균 104.1 cm 대비 81.4% 수준으로 감소하였다(Fig. 2). 그 중 T03 등 13점의 경우 고온 관리 시에도 초장이 일반 관리 대비 90% 이상을 유지하며 양호한 생육을 보였다. 경경은 온도 처리 25일까지는 관리구간 차이가 없었으나 50일차에는 고온 관리구 평균이 15.2 mm로서 일반 관리구 평균 13.9 mm 대비 109.4% 수준으로 증가하였다. 다만, T49, T50 두 자원은 해당 경향에서 벗어나 오히려 고온 관리구의 경경이 일반 관리구 대비 90% 이하로 나타났다.
토마토의 경우, 고온 스트레스에 따른 영양생장 지표 변화에 대한 많은 연구들이 진행된 바 있으나, 일관된 결론을 도출하지 못하였다(Lee et al. 2022). Sherzod et al. (2020)에 따르면, 유전자원 38점을 3달간 고온(38.8/20.2℃)에서 재배한 결과, 3점을 제외하고 초장과 경경이 모두 대조구 수준을 유지하거나 이보다 증가하였다. 반면, Bhattarai et al. (2021)은 토마토 18품종을 3달간 고온(34/24℃) 처리한 결과, 초장과 경경히 현저히 감소함을 확인하였다. 이러한 상반된 결과들은 유전자형, 고온 처리 조건, 재배 방법 등의 차이에서 기인한 것으로 판단되며, 본 연구에서는 초장과 경경을 내서성 선발의 직접적인 지표로 활용하기 보다는 고온에서 적온 대비 생육이 현저히 저하되는 자원을 제외시키는 방향으로 활용하였다.
주간 온도에 따른 생식생장 지표 변화 조사 결과
분지 수와 착과 분지 수는 온도 처리 50일차부터 25일 간격으로 총 2차례 측정하였으며, 착과율은 착과 분지 수를 분지 수로 나누어 산출하였다. 온도 처리 50일차 착과율의 경우, 고온 및 일반 관리구 평균이 각 33.0%, 28.0%로서 고온 관리구의 착과율이 다소 높았다. 고온 관리구 착과율을 일반 관리구 착과율로 나누어 대비 착과율을 계산한 결과, 대비 착과율이 100% 이상인 자원은 T39 등 39점, 100% 미만은 자원은 T03 등 13점으로 나타났다(Fig. 3a). 온도 처리 75일차 착과율의 경우, 고온 및 일반 관리구 평균이 각 33.9%, 33.5%로서 유사하였으며, 대비 착과율이 100% 이상인 자원은 T39 등 30점, 100% 미만인 자원은 T11 등 22점이었다(Fig. 3b). 두 번의 측정에서 대비 착과율이 모두 100% 이상으로서 착과가 안정적인 자원은 T02 등 29점, 모두 100% 미만으로서 고온에 감수성인 자원은 T03 등 12점이었다.
고온 스트레스 조건에서는 수정 능력과 직결되는 화분 및 배주 발달에 문제가 생겨 착과가 저하된다(Lee et al. 2022, Paupière et al. 2017, Xu et al. 2017). 이러한 이유에서 착과율은 내서성을 평가하는 중요한 지표로 간주되어 왔으며, 토마토에서는 고온이 착과율에 미치는 부정적인 영향에 대한 연구들이 진행된 바 있다. 32/26℃의 고온 처리 결과, 평가한 5품종 모두 착과율이 감소하였으며, 그 중 두 품종은 고온에서 전혀 착과가 되지 않았다(Sato et al. 2000). 다음으로 35/23℃의 고온 처리 결과, 유전형 11개 중 10개의 착과율이 감소하였으며, 그 중 4개 유전형은 고온에서 착과에 실패하였다(Abdul-Baki & Stommel 1995). 또한 38.8/20.2℃ 고온 처리에서는 유전자원 38점 중 27점의 착과율이 감소하였는데, 그 중 대부분은 화분 발아 또는 화분관 신장이 정상적으로 이루어지지 않았다(Sherzod et al. 2020).
다만, 본 연구에서 조사한 파프리카 착과율의 경우, 위 토마토 연구와 달리 고온 처리에 따른 착과율 감소가 두드러지지 않았는데, 이는 고온 처리 강도, 착과율 조사 방법의 차이에 따른 것으로 보인다. 일례로 40/24℃의 고온에서는 11개 고추 유전형의 착과율이 모두 감소했지만(Kaur et al. 2016), 비교적 약한 고온(29/23℃)에서는 12개 단고추 유전형 중 착과율이 오히려 증가하는 계통도 있었다(Saha et al. 2010). 또한 화방이 명확하게 구분되어 시기 무관 꽃 수를 조사할 수 있는 토마토와 달리, 고추와 파프리카는 동일 기간 내 발생한 꽃 수를 기준으로 착과율을 산출하기 때문에 유사한 경향을 나타내지 않을 가능성도 있다.
주간 온도에 따른 과실 특성 변화 조사 결과
영양 및 생식생장 지표 변화와 함께, 주간 온도가 과실 특성에 미치는 영향을 분석하고자 과중, 과장, 과폭, 과피 두께, 당도를 조사하였다. 고온 및 일반 관리구 평균 과중은 각 87.6 g, 108.9 g로서 고온에 노출될 경우 과실의 크기가 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 6개 과실 평균값을 기준으로 할 때, 대비 과중이 100% 이상인 자원은 T01 등 12점, 100% 미만인 자원은 T52 등 40점이었으며, 과중 감소 정도가 통계적으로 유의하게 나타난 자원은 25점이었다(Fig. 4a). 다음으로 과장을 과폭으로 나누어 산출한 과형지수의 경우, 고온 관리구 값은 0.61-2.63 범위 내에 분포하였고, 일반 관리구 값은 0.72-2.89 범위 내에 분포하였다. 6개 과실 평균값을 기준으로 할 때, 일반 관리구 대비 과형지수가 100% 이상인 자원은 T32 등 21점, 100% 미만인 자원은 T08 등 31점이었다(Fig. 4b). 다만, t-검정 결과 13점만이 고온 및 일반 관리구간 과형이 유의하게 다른 것으로 나타나, 주간 온도가 과실의 형태적 특성에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 판단되었다.
고온 및 일반 관리구 평균 과피 두께는 각 4.98 mm, 5.48 mm로서 고온 관리 시 두께가 전반적으로 감소하는 경향이 확인되었다. 고온 관리 시 과피 두께가 증가하는 자원은 T01 등 13점, 감소하는 자원은 T43 등 39점이었으며, 과피 두께 감소 정도가 통계적으로 유의하게 나타난 자원은 20점이었다(Fig. 4c). 다음으로 당도의 경우, 고온 및 일반 관리구 평균은 각 6.2°brix, 6.1°brix로 나타났다. 평균값 기준, 고온 관리 시 당도가 높아지는 자원은 T11 등 29점, 낮아지는 자원은 T40 등 23점으로서 자원간 반응이 상이하였다(Fig. 4d). 다만, t-검정 결과 13점만이 고온 및 일반 관리구간 당도가 유의하게 다른 것으로 나타나, 주간 온도가 당도에 미치는 영향에 대한 일관적인 경향을 파악하기는 어려웠다.
당도를 결정하는 가용성 당 함량은 화분의 생존 및 발아에 필수적이다. Sato et al. (2006)은 고온 스트레스로 인해 당 대사 불균형이 초래될 경우 토마토 착과가 불량해 질 수 있음을 밝혔다. 또한 내서성과 감수성 유전형간 탄수화물 및 가용성 당 함량의 연관성을 분석한 사례도 있는데, 내서성 유전형은 고온 스트레스 조건에서 감수성 유전형 대비 화분에 많은 탄수화물을 축적하고 잎에는 많은 당을 축적함이 확인되었다(Firon et al. 2006, Zhou et al. 2017). 다만, 본 연구에서는 과실의 당도만 측정하였고 조직별 성분 함량이 상이할 수 있어 당도를 과실 품질 평가 이외의 목적으로 사용하기는 어려웠다.
주간 온도에 따른 수량 변화 조사 결과
수량 및 상품과율은 생육이 양호한 4주를 대상으로 비대 및 착색이 완료된 과실을 수확하여 조사하였다. 관리구별 성숙 속도가 상이하여 온도 처리 100일차까지 고온 관리구는 4차례, 일반 관리구는 3차례 수확을 실시하였다. 수량의 경우, 고온 및 일반 관리구 평균이 각 0.50 kg, 0.94 kg으로서 고온에서 수량이 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났으며(Fig. 5a), 일반 관리구 대비 수량이 70% 이상인 자원은 T03 등 16점, 70% 미만인 자원은 T51 등 36점이었다. 다음으로 상품과율의 경우, 고온 및 일반 관리구 평균이 각 91.0%, 91.9%로서 유사하였다(Fig. 5b). T05 등 8자원은 주간 온도와 관계없이 상품과율 100%를 기록하였고, T01, T03 두 자원은 관리구 평균 상품과율이 70% 미만으로서 자원 특성상 생리장해과 발생이 높은 것으로 판단되었다.
한편, 대비 수량이 우수한 자원이 반드시 대비 착과율 또한 우수하지는 않았다. 즉, 대비 수량이 70% 이상인 16점 중, T04 등 13점은 두 번의 착과율 측정에서 대비 착과율이 모두 100% 이상으로서 착과가 양호하였지만, T03을 비롯한 나머지 3점은 고온에서 착과가 불량해졌다. 그럼에도 수량이 높게 측정된 이유는 고온 관리 시 과중이 증가했기 때문으로 판단되었다. 토마토 내서성 우량계통 선발 시, 착과율 뿐만 아니라 과중, 수량 등을 복합적으로 고려해야 함이 강조된 바 있는데(Ayenan et al. 2021, Sherzod et al. 2020), 파프리카 또한 이와 유사한 경향을 보이는 것으로 보인다.
내서성 육종 소재 선발 결과
주간 온도에 따른 영양 및 생식생장, 과실 특성, 수량 등을 비교한 결과, 고온 처리 시 가장 두드러지는 변화는 초장 감소, 과중 및 과피 두께 감소, 수량 감소로 나타났다. (1) 생육 후반기(온도 처리 75일차) 일반 관리구 대비 초장이 70% 이상이며, (2) 두 번의 착과율 측정에서 대비 착과율이 100% 이상으로 착과가 안정적이고, (3) 과중 및 과피 두께 감소 정도가 통계적으로 유의하지 않으며, (4) 대비 수량이 70% 이상인 자원 6점(T12, T15, T26, T29, T32, T36)을 내서성 육종 소재로 최종 선발하였다(Table 2). 해당 선발계통들은 내서성 품종 육성 및 유전 분석을 위한 교배조합 작성에 활용될 수 있으며, 이로써 파프리카 안정 생산에 기여할 것으로 기대된다. 다만, 일부 자원의 경우 과실 크기가 작고, 그 모양이 블록키 타입보다는 코니컬 타입에 가까워 교배조합 작성 시 해당 특성들에 대한 고려가 필요하다.
끝으로 본 연구에서는 주간 온도를 기준으로 내서성을 평가하였지만, 지구온난화에 따른 급격한 야간 온도 상승으로 인해 벼, 밀을 비롯한 식량작물의 생육이 저해되고 수량이 감소한다는 연구결과가 보고되고 있어(Impa et al. 2021), 향후 선발 계통들을 야간 고온 조건에서 재배하여 영양 및 생식생장, 과실 특성, 수량 등을 평가하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 즉, 주간 온도는 동일하게 유지하되 야간 온도를 높게 관리하거나, 주야간 온도 모두를 높게 관리하여 특성평가를 진행하는 등의 후속 연구가 필요해 보인다.
적 요
파프리카(Capsicum annuum)는 재배 적온을 벗어난 고온에서 생육이 불량해지며 안정적인 생산이 어려워진다. 파프리카 내서성 육종 소재 개발을 위해 농업유전자원센터, 세계채소센터 도입자원 포함 총 52점을 대상으로 고온기 특성평가를 진행하였다. 관리구별 측창 개폐 및 포그 가동 온도를 달리한 결과, 고온 관리구의 평균 주간 온도는 34.3℃로서 일반 관리구 평균 주간 온도인 31.9℃보다 2.4℃ 높게 유지되었다. 주간 온도에 따른 시기별 초장, 경경, 착과율과 함께, 과중, 과형, 과피 두께, 당도, 수량 및 상품과율 변화를 조사한 결과, 고온 처리 시 가장 두드러지는 변화는 초장 감소, 과중 및 과피 두께 감소, 수량 감소로 나타났다. 이 중 일반 관리구 대비 초장이 70% 이상이고, 착과율은 100% 이상이면서 고온 재배 시에도 과중 및 과피 두께가 유지되고, 수량 또한 70% 이상인 자원 6점(T12, T15, T26, T29, T32, T36)을 내서성 육종 소재로 최종 선발하였다. 선발한 계통들은 내서성 품종 육성 및 유전 분석을 위한 교배조합 작성에 활용할 계획이다.
사 사
본 연구는 농촌진흥청 연구사업(연구개발과제명: 파프리카 유용형질 평가 및 기능성 육종 소재 개발, 연구과제번호: PJ 014792022022)의 지원에 의해 이루어진 것임.
Fig. 1
Daily air temperature of normal temperature (NT) greenhouse and high temperature (HT) greenhouse during the entire growth period. Solid line for daily maximum temperature (DMT). Dash line for daily average temperature (DAT).
Fig. 2
Changes of plant height (bar graph) and stem diameter (line graph) over time after starting temperature treatment. Error bars represent standard deviation. PH, plant height; SD, stem diameter; NT, normal temperature; HT, high temperature.
Fig. 3
Fruit set at 50 (a) and 75 (b) days after treatment (DAT) of 52 germplasm in each temperature greenhouse. Data are sorted in descending order based on those of control group. The blank in the middle of the graph indicates the point at which the value of high temperature (HT) greenhouse starts to become smaller than that of normal temperature (NT) greenhouse. Error bars represent standard deviation. Levels of significance are shown *p<0.05 and **p<0.01, respectively.
Fig. 4
Fruit weight (a), fruit shape index (b), pericarp thickness (c) and soluble sugar content (d) of 52 germplasm in each temperature greenhouse. Data are sorted in descending order based on those of control group. The blank in the middle of the graph indicates the point at which the value of high temperature (HT) greenhouse starts to become smaller than that of normal temperature (NT) greenhouse. Error bars represent standard deviation. Levels of significance are shown *p<0.05 and **p<0.01, respectively.
Fig. 5
Yield (a) and marketable fruit rate (b) of 52 germplasm in each temperature greenhouse. Error bars represent standard deviation. Levels of significance are shown *p<0.05 and **p<0.01, respectively. NT, normal temperature; HT, high temperature.
Table 1
Paprika germplasm used in this study.
Table 1
Classification
Germplasm
Name
IT number
Rural Development Administration collection
T01
AVPP1369
-
T02
AVPP1371
-
T03
AVPP1372
-
T04
AVPP1385
-
T05
AVPP1386
-
T06
P 088-2
IT247217
T07
GIBRID 807
IT235660
T08
9
IT236255
T09
Oranjevyi rannii
IT236455
T10
UZB-KJG-2006-19
IT236845
T11
A8E0123
IT242337
T12
KWH-087
IT297532
National Agrodiversity Center introduction
T13
DEU-BHJ-1999-77
IT261229
T14
DEU-BHJ-1999-78
IT261230
T15
Da tian jiao
IT261288
T16
RPK-086
IT261297
T17
Kubanskij Rannij 70/60
IT261429
T18
BYAL KALINKOV
IT261660
T19
10G210
IT270377
T20
10G211
IT270378
T21
A7E0215
IT270413
T22
A7E0236
IT270414
T23
Aurora
IT270442
T24
Bactidon
IT270443
T25
Bolgarskyi 046
IT270453
T26
KUSORCHAISKII
IT270585
T27
Red Bell
IT270674
T28
UZB-KJG-2006-72
IT270697
T29
Xiuchun
IT270706
T30
Zarat
IT270762
T31
Zarya Vostoka
IT270763
T32
Big jim
IT270774
T33
Bogatir'
IT270775
T34
Chimes
IT270777
T35
Early Prolific
IT270781
T36
Golubok
IT270783
T37
Iolanta
IT270788
T38
Kapitoshka
IT270789
T39
6228
IT270790
T40
Konservnyi 3
IT270792
World Vegetable Center introduction
T41
AVPP2020
-
T42
AVPP2021
-
T43
AVPP2023
-
T44
AVPP2024
-
Commercial cultivar
T45
Sirocco
Enza Zaden Co.
T46
Gina
Syngenta Co.
T47
Jesto
Syngenta Co.
T48
Spencer
Rijk Zwaan Co.
T49
Orandino
Enza Zaden Co.
T50
Volante
Enza Zaden Co.
T51
Morbidelli
Rijk Zwaan Co.
T52
Olego
Syngenta Co.
Table 2
Major horticultural characteristics of six selected high-temperature tolerant germplasm.
Table 2
Plant height (cm)
Fruit weight (g)
Pericarp thickness (mm)
Yield (kg)
NT
HT
C (%)
NT
HT
C (%)
NT
HT
C (%)
NT
HT
C (%)
T12
70.3±11.0
75.2±5.4
106.9
114.2±13.9
108.8±9.3
95.3
5.45±0.45
5.47±0.39
100.3
0.58±0.13
0.67±0.12
114.7
T15
125.5±19.0
94.8±28.1
75.6
100.0±11.5
101.2±14.7
101.3
5.57±0.21
6.13±0.88
110.2
0.52±0.07
0.39±0.21
75.4
T26
136.0±28.1
110.7±27.0
81.4
81.0±18.6
61.1±13.7
75.5
4.60±0.28
4.08±0.51
88.8
0.77±0.40
0.54±0.18
70.6
T29
133.2±5.8
124.2±29.7
93.2
87.3±8.1
92.7±7.5
106.2
5.62±0.35
5.82±0.51
103.6
1.01±0.12
0.78±0.15
77.9
T32
111.0±12.7
80.5±25.4
72.5
57.0±7.2
58.2±3.8
102.1
4.30±0.58
4.07±0.45
94.6
0.64±0.26
0.48±0.08
74.9
T36
87.3±11.7
91.7±18.2
105.0
62.0±9.9
54.8±7.9
88.3
4.90±0.33
4.58±0.49
93.5
0.52±0.10
0.43±0.09
82.3
NT and HT indicate values obtained from either normal temperature greenhouse or high temperature greenhouse. C stands for NT divided by HT, then multiplied by 100. Plant height was measured at 75 days after temperature treatment.
References
1. Abdul-Baki AA, Stommel JR. 1995. Pollen viability and fruit set of tomato genotypes under optimum- and high-temperature regimes. HortScience 30: 115-117.
5. Impa SM, Raju B, Hein NT, Sandhu J, Prasad PV, Walia H, Jagadish SVK. 2021. High night temperature effects on wheat and rice: Current status and way forward. Plant Cell Environ 44: 2049-2065.
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7. Kaur N, Dhaliwal M, Jindal S, Singh P. 2016. Evaluation of hot pepper (Capsicum annuum L.) genotypes for heat tolerance during reproductive phase. Int J Bio-resour Stress Manag 7: 126-129.
10. Lee K, Rajametov SN, Jeong H-B, Cho M-C, Lee O-J, Kim S-G, Yang E-Y, Chae W-B. 2022. Comprehensive understanding of selecting traits for heat tolerance during vegetative and reproductive growth stages in tomato. Agronomy 12: 834
11. MAFRA (Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs).2021. Vegetable greenhouse status and vegetable production performance. MAFRA, Sejong, Korea:
12. MAFRA (Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs).2022. Agriculture, Forestry and Fisheries Export & Import Statistics. MAFRA, Sejong, Korea:
13. NIAS (National Institute of Agricultural Sciences).2021. Korean food composition table. National Institute of Agricultural Sciences, Wanju, Korea:
14. NIHHS (National Institute of Horticultural and Herbal Sciences).2021. Research data standards manual for vegetable, paprika, sweet pepper. Wanju, Korea:
15. Paupière MJ, van Haperen P, Rieu I, Visser RGF, Tikunov YM, Bovy AG. 2017. Screening for pollen tolerance to high temperatures in tomato. Euphytica 213: 130
16. RDA (Rural Development Administration).2020. Agricultural technology guide for paprika. pp. 83-84.
17. Saha SR, Hossain MM, Rahman MM, Kuo CG, Abdullah S. 2010. Effect of high temperature stress on the performance of twelve sweet pepper genotypes. Bangladesh J Agril Res 35: 525-534.
18. Sato S, Kamiyama M, Iwata T, Makita N, Furukawa H, Ikeda H. 2006. Moderate increase of mean daily temperature adversely affects fruit set of Lycopersicon esculentum by disrupting specific physiological processes in male reproductive development. Annals of Botany 97: 731-738.
19. Sato S, Peet MM, Thomas JF. 2000. Physiological factors limit fruit set of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) under chronic, mild heat stress. Plant, Cell & Environment 23: 719-726.
20. Sherzod R, Yang EY, Cho MC, Chae SY, Chae WB. 2020. Physiological traits associated with high temperature tolerance differ by fruit types and sizes in tomato (Solanum lycopersicum L.). Hortic Environ Biotechnol 61: 837-847.
Evaluation of Germplasm for Breeding High-temperature Tolerant Paprika
Fig. 1
Daily air temperature of normal temperature (NT) greenhouse and high temperature (HT) greenhouse during the entire growth period. Solid line for daily maximum temperature (DMT). Dash line for daily average temperature (DAT).
Fig. 2
Changes of plant height (bar graph) and stem diameter (line graph) over time after starting temperature treatment. Error bars represent standard deviation. PH, plant height; SD, stem diameter; NT, normal temperature; HT, high temperature.
Fig. 3
Fruit set at 50 (a) and 75 (b) days after treatment (DAT) of 52 germplasm in each temperature greenhouse. Data are sorted in descending order based on those of control group. The blank in the middle of the graph indicates the point at which the value of high temperature (HT) greenhouse starts to become smaller than that of normal temperature (NT) greenhouse. Error bars represent standard deviation. Levels of significance are shown *p<0.05 and **p<0.01, respectively.
Fig. 4
Fruit weight (a), fruit shape index (b), pericarp thickness (c) and soluble sugar content (d) of 52 germplasm in each temperature greenhouse. Data are sorted in descending order based on those of control group. The blank in the middle of the graph indicates the point at which the value of high temperature (HT) greenhouse starts to become smaller than that of normal temperature (NT) greenhouse. Error bars represent standard deviation. Levels of significance are shown *p<0.05 and **p<0.01, respectively.
Fig. 5
Yield (a) and marketable fruit rate (b) of 52 germplasm in each temperature greenhouse. Error bars represent standard deviation. Levels of significance are shown *p<0.05 and **p<0.01, respectively. NT, normal temperature; HT, high temperature.
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Evaluation of Germplasm for Breeding High-temperature Tolerant Paprika
Paprika germplasm used in this study.
Classification
Germplasm
Name
IT number
Rural Development Administration collection
T01
AVPP1369
-
T02
AVPP1371
-
T03
AVPP1372
-
T04
AVPP1385
-
T05
AVPP1386
-
T06
P 088-2
IT247217
T07
GIBRID 807
IT235660
T08
9
IT236255
T09
Oranjevyi rannii
IT236455
T10
UZB-KJG-2006-19
IT236845
T11
A8E0123
IT242337
T12
KWH-087
IT297532
National Agrodiversity Center introduction
T13
DEU-BHJ-1999-77
IT261229
T14
DEU-BHJ-1999-78
IT261230
T15
Da tian jiao
IT261288
T16
RPK-086
IT261297
T17
Kubanskij Rannij 70/60
IT261429
T18
BYAL KALINKOV
IT261660
T19
10G210
IT270377
T20
10G211
IT270378
T21
A7E0215
IT270413
T22
A7E0236
IT270414
T23
Aurora
IT270442
T24
Bactidon
IT270443
T25
Bolgarskyi 046
IT270453
T26
KUSORCHAISKII
IT270585
T27
Red Bell
IT270674
T28
UZB-KJG-2006-72
IT270697
T29
Xiuchun
IT270706
T30
Zarat
IT270762
T31
Zarya Vostoka
IT270763
T32
Big jim
IT270774
T33
Bogatir'
IT270775
T34
Chimes
IT270777
T35
Early Prolific
IT270781
T36
Golubok
IT270783
T37
Iolanta
IT270788
T38
Kapitoshka
IT270789
T39
6228
IT270790
T40
Konservnyi 3
IT270792
World Vegetable Center introduction
T41
AVPP2020
-
T42
AVPP2021
-
T43
AVPP2023
-
T44
AVPP2024
-
Commercial cultivar
T45
Sirocco
Enza Zaden Co.
T46
Gina
Syngenta Co.
T47
Jesto
Syngenta Co.
T48
Spencer
Rijk Zwaan Co.
T49
Orandino
Enza Zaden Co.
T50
Volante
Enza Zaden Co.
T51
Morbidelli
Rijk Zwaan Co.
T52
Olego
Syngenta Co.
Major horticultural characteristics of six selected high-temperature tolerant germplasm.
Plant height (cm)
Fruit weight (g)
Pericarp thickness (mm)
Yield (kg)
NT
HT
C (%)
NT
HT
C (%)
NT
HT
C (%)
NT
HT
C (%)
T12
70.3±11.0
75.2±5.4
106.9
114.2±13.9
108.8±9.3
95.3
5.45±0.45
5.47±0.39
100.3
0.58±0.13
0.67±0.12
114.7
T15
125.5±19.0
94.8±28.1
75.6
100.0±11.5
101.2±14.7
101.3
5.57±0.21
6.13±0.88
110.2
0.52±0.07
0.39±0.21
75.4
T26
136.0±28.1
110.7±27.0
81.4
81.0±18.6
61.1±13.7
75.5
4.60±0.28
4.08±0.51
88.8
0.77±0.40
0.54±0.18
70.6
T29
133.2±5.8
124.2±29.7
93.2
87.3±8.1
92.7±7.5
106.2
5.62±0.35
5.82±0.51
103.6
1.01±0.12
0.78±0.15
77.9
T32
111.0±12.7
80.5±25.4
72.5
57.0±7.2
58.2±3.8
102.1
4.30±0.58
4.07±0.45
94.6
0.64±0.26
0.48±0.08
74.9
T36
87.3±11.7
91.7±18.2
105.0
62.0±9.9
54.8±7.9
88.3
4.90±0.33
4.58±0.49
93.5
0.52±0.10
0.43±0.09
82.3
Table 1
Paprika germplasm used in this study.
Table 2
Major horticultural characteristics of six selected high-temperature tolerant germplasm.
NT and HT indicate values obtained from either normal temperature greenhouse or high temperature greenhouse. C stands for NT divided by HT, then multiplied by 100. Plant height was measured at 75 days after temperature treatment.
