적요
식용피 신품종 ‘맛나직’의 육성은 충청북도농업기술원에서 2014년부터 2023년까지 수행되었다. '맛나직'은 반직립형 생육 형태, 원추형의 녹색 이삭으로 종실은 회백색, 낟알색은 황갈색으로 배유는 메성을 가졌다. 출수기는 7월 29일로 대조품종인 ‘보라직’보다 약 11일 늦은 중생종이다. 이 시기의 ‘맛나직’ 평균 간장은 138 cm로, ‘보라직’보다 유의적으로 큰 것으로 나타났다. 2022년~2023년동안 생산력 검정시험 결과 ‘맛나직’ 평균 수량은 252 kg⋅10a-1로 ‘보라직’ 224 kg⋅10-1에 비해 수량성이 13% 증가하였다. 몇 가지 일반성분과 생리활성 분석을 실시한 결과, ‘맛나직’의 조회분과 칼륨, 칼슘 및 마그네슘과 같은 무기질이 ‘보라직’보다 훨씬 높은 함량을 보유하였다. 특히 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 라디컬 소거능 또한 ‘맛나직’에서 대조품종보다 높은 수치를 나타내 식소재로서 가치가 있음을 시사한다. 종합적으로 볼 때, ‘맛나직’은 높은 생산성과 기능성을 동시에 갖춘 품종으로 앞으로 충북지역 신소득 특화작목으로 활용이 기대된다.
Abstract
A new barnyard millet variety, ‘Matnajik,’ was developed by the Chungcheongbukdo Agricultural Research and Extension Services from 2014 to 2023 through gamma-ray mutation breeding. Morphologically, ‘Matnajik’ exhibits a semi-straight plant type, conical green panicles, grayish-white seeds, yellowish-brown dehusked grains, and a non-glutinous endosperm. Its heading date is July 29, classifying it as a medium-maturing variety that heads approximately 11 days later than the control variety, ‘Borajik.’ Notably, ‘Matnajik’ has a large panicle type; its average culm length is 138 cm, and its panicle length is 23 cm, both of which are significantly longer than those of the control. In the yield trials conducted from 2022 to 2023, the average grain yield of ‘Matnajik’ was 252 kg⋅10a-1, a 13% increase over ‘Borajik’ (224 kg⋅10a-1). Furthermore, physiochemical and biological activity analyses revealed that ‘Matnajik’ contains higher levels of crude ash and essential minerals, including potassium, calcium, and magnesium. Specifically, it showed significantly higher total polyphenol and flavonoid contents as well as greater radical-scavenging activity than the control, indicating its high value as a functional food material. In conclusion, ‘Matnajik’ is a promising variety with a large panicle, high yield, and enhanced functional properties, and it is expected to be widely utilized as a new specialized cash crop in the Chungbuk region (Registration No. 10814).
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Key words: breeding, barnyard millet, mutation, gamma-ray irradiation
서언
피(barnyard millet,
Echinochloa spp.)는 벼과, 피속에 속하는 작물로, 일본과 중국을 중심으로 많이 재배 및 식용되고 있으며, 반면에 우리나라에서는 벼 재배지대의 대표적 잡초로 방제의 대상으로 흔히 알려져 있다(
Lee 2010). 하지만, 불량한 재배환경에 대한 적응력이 뛰어나 기후변화에 따른 벼농사 대체 작물로 수수, 기장과 같은 우수한 후보작물이 될 수 있으며, 생육기간이 짧아 2기작이 가능하여 조사료 등으로 다양하게 활용이 가능한 작물이다(
Kwon et al. 2015,
Park 2013). 식용되는 피는 쌀, 옥수수 등의 주요 곡류보다 단백질 함량은 높으며, 식이섬유, 철, 아연, 칼슘, 비타민 B 및 필수 아미노산을 다량 함유하고 있다고 보고되어(
Bhatt et al. 2023,
Saleh et al. 2013), 최근 건강을 생각하는 현대인에게 중요한 웰빙식품이 될 수 있다. 실제로, 피와 백미의 영양성분을 비교하였을 때(
RDA 2025), 조단백(피 8.5 g, 백미 6.8 g)과 조회분(피 3.6 g, 백미 0.4 g) 함량은 백미에 비해 높고, 칼슘, 철, 인, 칼륨 등의 무기질의 함량도 백미에 비해 피가 4~10배 이상 높게 나타났다(
RDA 2025). 피에는 영양성분 및 무기질 이외에도 페놀산, 플라보노이드, 탄닌과 같은 파이토케미컬(phytochemicals)을 함유하고 있어(
Panwar et al. 2016), 이로 인해 항산화능(
Higashi-Okai et al. 2008), 혈중 지질 개선(
Lee et al. 2010), 항염증(
Lee et al. 2014) 활성이 보고되어 있다. 특히, 항당뇨 활성과 관련하여서는 제2형 당뇨병 환자를 대상으로 한 실험에서 혈당과 저밀도 콜레스테롤 감소 등의 유의적인 변화가 있었다고 보고하고 있어, 건강기능성 식품소재로 활용 가능하다(
Ugare et al. 2014). 현재 식용피는 국내 일부 지역에서 차나 죽의 소재로 쓰이고 있으나 원곡 외에 제품으로 판매되는 사례는 거의 없고, 해외에서는 단백질 함량이 높아 빵이나 쿠키의 반죽 재료로 밀가루와 혼합하여 사용되고 있으며(
Chakraborty et al. 2016,
Salunke et al. 2019), 일부 나라에서는 파스타, 면, 마카로니에 쓰이거나, 시리얼, 음료 등 다양한 발효⋅가공식품에 활용되고 있다(
Bhatt et al. 2023). 한편, 2023년부터 시행된 전략작물직불제는 쌀 수급 안정을 도모하는 동시에 논에서 콩, 조사료, 옥수수와 같은 여름 작물의 재배를 장려하는 것을 목표로 하고 있다(
MAFRA 2023). 이에 따라 국내 여름철 사료 생산 체계를 강화하고 조사료의 국내 자급률을 향상시키기 위하여 사료용피 ‘다온’ 품종을 새롭게 육성하였으나(
Choi et al. 2025), 식용피에 대한 연구는 거의 없다. 따라서 충청북도농업기술원에서는 식용피 재배를 확대하여 충북지역 신소득 특화작목으로 활용하기 위해 피 유전자원 22계통에 감마선을 조사하고, 작물학적 특성 조사를 통하여 ‘맛나직’ 품종을 최종 육성하였다. 본 연구에서는 ‘맛나직’ 품종의 육종 경위와 기능성 성분과 수량성 등 주요 특성을 분석하고 산업적 활용 가능성을 평가하고자 한다.
재료 및 방법
‘맛나직’ 품종육성을 위하여 2014년부터 2023년까지 계통별 생육특성과 생산력 검정시험을 수행하였고, ‘보라직’을 표준품종으로 비교하여 특성을 검토하였다. 국립농업과학원 농업유전자원센터에서 분양 받은 피 유전자원 IEC511 등 22계통을 2014년도 한국원자력연구원 첨단방사선연구소에 의뢰하여 각 계통별 종자 2 kg에 300 Gy와 400 Gy의 감마선을 조사하였다. M
7종자를 벼육묘상자당 30 g을 5월 19일에 파종하였고, 25일간 육묘 후 재식주수는 1주, 1본, 재식거리는 30 × 10 cm로 이앙하였다. 시비, 방제 등 이앙 후 관리는 벼 표준재배법에 준하여 관리하였으며, 제초제 등 농약은 살포하지 않았다. 주요 생육 및 수량 특성, 병해충 저항성 등 품종보호 출원과 심사를 위한 작물별 특성조사요령 기준에 따라 조사하였다. 수량조사를 위해 수확 후 수작업으로 탈곡한 다음 수분함량 11~13%로 자연건조를 하고 정선 후의 수량을 측정하였다. ‘맛나직’의 일반성분 중 조단백 함량은
AOAC 방법(2005)에 따라 Micro-Kjeldahl법을 분석하였고, 조지방은 Soxhlet 추출법, 회분은 550℃ 직접회화법으로 한국농업기술진흥원에 의뢰하여 분석하였다. 무기성분 중 K, Ca 및 Mg의 함량은
Osborne & Voogt (1981)의 방법에 따라 마이크로웨이브 분해기(Ultrawave, Milestone, Italy)로 시료를 분해하고, ICP-OES (Agilent 720-ES, Australia)로 분석하여 무기성분의 함량을 구하였다. ‘맛나직’의 생리활성 분석 중 총 폴리페놀은 Folin-Ciocalteu 방법에 따라 분석하였으며, 검량선은 표준물질 gallic acid (Sigma-Aldrich Co.)를 사용하여 gallic acid의 검량선에 기초해 ppm 단위로 환산하여 나타내었다(
Amerine &, Ough 1980). 총 플라보노이드 함량은
Chung (2014)의 방법을 변형하여 분석하였고, 표준물질인 rutin의 검량선에 기초해 환산하여 나타내었다. DPPH 및 ABTS 라디컬 소거활성은 시료 첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였다(
Choi et al. 2006).
결과 및 고찰
육성경위
‘맛나직’은 기능성 잡곡으로 활용하고자 기능성 성분과 수량성을 목적으로 하여 돌연변이 육종기술인 감마선 처리를 통해 육성하였다. 국립농업과학원 농업유전자원센터에서 분양받은 피 유전자원 IEC511 등 15계통과 국내외 수집종인 수원종, 제주종, 밀양종, 일본종 4계통 등 본원에서 유전자원으로 보존해오던 22계통을 대상으로 2014년 한국원자력연구원 첨단방사선연구소에 의뢰하여 각 계통별 종자 2 kg에 감마선 300 Gy와 400 Gy를 조사하였다. 감마선 조사 후 생존한 처리계통을 대상으로 변이 개체를 확보하였으며, 이 중 모본(IEC511)과 구별되는 특이 변이를 나타내는 44계통을 선발하여 집단양성을 진행하였다. 이후 2016년부터 2021년까지 M
2~M
7 세대진전을 통해 생육특성이 지속 발현되는 2계통을 선발하였다. 2022년부터 2023년까지 2년간 생산력검정 및 특성검정 시험을 통해 기능성 성분과 생산량 등 주요 형질에서 우수한 성능을 보인 300Gy-8계통을 최종 선발하였고, 이를 ‘맛나직’으로 명명하여 최종 2026년에 품종보호 등록(등록번호 : 제 10814호)되었다. 품종 육성과정은
Fig. 1과 같다.
1. 고유특성
‘맛나직’의 이삭은 원추형의 반직립 형태로, 이삭의 색은 녹색, 종실은 회백색, 낟알색은 황갈색이며 배유는 메성을 나타내었다. 비교품종인 ‘보라직’의 경우 이삭의 색이 자주색의 직립형태로 나머지 주요특성은 동일하였다(
Table 1,
Fig. 2). 2015년에 출원된 ‘소담직’도 이삭은 원추형의 직립 형태로, 종실의 색은 회백색, 낟알색은 황갈색의 배유는 메성을 나타내 현재까지 품종등록된 3가지 품종은 이삭의 색과 형태를 제외하고 모두 유사한 고유특성을 가지고 있었다(
KSVS 2016).
2. 출수기 및 일반특성
‘맛나직’ 및 대조품종 ‘보라직’은 5월 19일에 파종하였고, 출수기는 각각 7월 29일과 7월 18일이었다. 따라서, ‘맛나직’의 출수일수는 71일로 중생종에 속하며, ‘보라직’은 60일로 조생종에 속하였다(
Table 2). 극조생종인 ‘소담직’은 평균 출수기가 ‘보라직’에 비해도 7~9일 빠르다고 보고하고 있어, 출수기의 경우 ‘소담직’>‘보라직’>‘맛나직’ 순으로 빠르고 각 품종간 9일정도 차이가 났다. ‘맛나직’ 보통기 재배 시 간장은 138 cm로 대조품종인 ‘보라직’(94 cm)에 비해 44 cm 길고, 수장은 23 cm로 9 cm가 길어 통계적으로 유의적인 차이가 있었다. 줄기 직경은 두 품종이 각각 6.3 mm, 4.7 mm로 1.6 mm 차이가 났다(
Table 2).
3. 도복 및 병해충 저항성
‘맛나직’ 및 대조품종인 ‘보라직’은 도복에 강하였고, 포장에서의 도열병, 줄무늬잎마름병은 관찰되지 않았으며, 이화명나방과 벼멸구에 대한 피해도 관찰되지 않았다(
Table 3). 따라서 ‘맛나직’은 적기 방제 시 안정적 재배가 가능할 것으로 판단되었다. 2016년 품종출원된 ‘보라직’의 자료를 보면 당시 대조품종인 ‘소담직’의 내재해성과 병해충 저항성의 경우, 도복은 1로 두 품종 모두 강한 특성을 나타냈고, 도열병과 줄무늬잎마름병에 대한 피해는 2013~2014년에는 없었지만, 같은 기간 이화명나방과 특히 논에서 재배한 경우 벼멸구에 대한 피해가 관찰되었다고 보고하여(
KSVS 2018), 같은 품종이라고 해도 연도별 기온이나 재배지 등에 따라 해충의 피해가 다른 것으로 판단되었다.
4. 수량 및 도정특성
2022년~2023년까지 생산력검정 결과 ‘맛나직’은 252 kg⋅10a
-1로 ‘보라직’ 224 kg⋅10a
-1에 비해 수량성이 13% 증가하였다(
Table 4). ‘맛나직’은 ‘보라직’에 비해 연차간 수량 변동이 작아 안정적인 생산이 가능할 것으로 기대된다. ‘맛나직’의 주당수수는 1.4개로 ‘보라직’ 대비 적었지만, 이삭무게와 천립중이 ‘보라직’ 대비 각각 3.4 g, 0.3 g 무거웠다(
Table 5). 또한 천립중을 비교한 결과, 조곡(Unpolished grain) 상태에서는 ‘맛나직’(2.9 g)이 ‘보라직’(3.8 g)보다 가벼웠으나, 도정 후 정곡(Polished grain) 상태에서는 ‘맛나직’(1.9 g)이 오히려 ‘보라직’(1.6 g) 대비 무겁게 나타났다. 이는 대조품종인 ‘보라직’의 껍질(외영) 비율이 상대적으로 높아 도정 시 무게 손실이 큰 반면, ‘맛나직’은 껍질이 얇고 내부 배유가 치밀하게 등숙되어 도정 후 낱알의 무게 보존율이 높기 때문인 것으로 사료되었다. 2016년 품종출원된 ‘보라직’의 자료를 보면(
KSVS 2018), 이삭 수는 5.69개로 본 연구와는 다르게 높게 나타났고, 조곡 천립중은 3.94 g으로 본 연구와 유사하게 측정되었다. ‘맛나직’의 도정수율은 56.2%, 완전립 비율은 87.6%로 ‘보라직’과 도정특성이 비슷한 수준이었다(
Table 6,
Fig. 3).
5. 이화학적 및 생리활성 분석
‘맛나직’과 대조품종인 ‘보라직’의 이화학적 성분(
Table 7)과 생리활성(
Table 8)을 조사하였다. 조단백질의 함량은 ‘맛나직’과 ‘보라직’ 각각 7.7%와 8.7%, 조지방은 각각 4.05%, 4.65%로 ‘보라직’ 품종이 다소 높게 나타났다. 조회분의 함량은 각각 4.74%, 4.45%로 나타나 일반 작물(현미 0.62%, 쌀보리 0.90%, 찰옥수수 0.83%, 메조 1.68%, 기장 1.00%, 메수수 1.51%)보다 높은 수치를 나타냈다(
Table 7,
RDA 2025). 그중 칼슘, 철, 인, 칼륨 등의 함량은 백미에 비해 4~10배 이상 높게 나타났다. 특히 칼륨의 함량이 두 품종에서 높게 검출되었고, 칼륨을 비롯한 칼슘, 마그네슘 함량은 모두 ‘맛나직’ 품종이 높은 값을 보였다(
Table 7). 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량의 경우 ‘맛나직’과 대조품종인 ‘보라직’에서 ‘맛나직’ 품종이 높은 함량으로 유의적으로 차이를 나타냈고, DPPH 및 ABTS 라디컬 소거능 또한 ‘맛나직’과 대조품종인 ‘보라직’과 차이를 보았을 때 ‘맛나직’ 품종에서 높은 값을 나타냈다(
Table 8).
‘맛나직’은 키가 크기 때문에 질소질 비료를 과다하게 시용하면 웃자람으로 인해 도복이 발생하고 수량 및 품질이 저하될 우려가 있으므로 반드시 적정 시비량을 준수해야 한다. 파종 시 지나치게 밀식할 경우 줄기가 연약해져 도복 위험이 더욱 커질 수 있으므로 적정 파종량을 유지하여 통풍과 채광을 확보하는 것이 좋다. 등숙기 이후 참새 등 조류에 의한 피해가 발생할 수 있으므로 방조망 설치 등 적절한 예방 대책이 필수적이다. 또한 제초를 위한 전용약제가 등록되어 있지 않아 제초제를 사용할 경우 주의가 필요하다. 아울러 식용피의 특성상 수확기가 지연되면 종실이 쉽게 떨어지는 탈립 현상으로 인해 수량 감소가 발생할 수 있다. 따라서 이삭의 등숙 상태를 주의 깊게 관찰하여 수확 적기를 놓치지 않도록 관리함으로써 수확 손실을 최소화해야 한다.
Fig. 1.Pedigree diagram of new barnyard millet ‘Matnajik’.
Fig. 2.Panicle of barnyard millet cultivar ‘Matnajik’.
Fig. 3.Morphology of hulled and dehulled grain of ‘Matnajik’.
Table 1.Panicle and grain characteristics of ‘Matnajik’ and ‘Borajik’.
Table 1.
|
Variety |
Panicle
|
Seed color |
Dehusked grain color |
Endosperm |
|
Shape |
Type |
|
Matnajik |
Conical |
Semi-straight |
Grayish white |
Yellowish brown |
Non-glutinous |
|
Borajik |
Conical |
Straight |
Grayish white |
Yellowish brown |
Non-glutinous |
Table 2.Seeding date, heading date, and growth characteristics of ‘Matnajik’ and ‘Borajik’.
Table 2.
|
Variety |
Heading date (mm.dd) |
Days to heading (day) |
Culm length (cm) |
Panicle length (cm) |
Culm thickness (mm) |
|
Matnajik |
7.29 |
71 |
138*
|
23*
|
6.3*
|
|
Borajik |
7.18 |
60 |
94 |
14 |
4.7 |
Table 3.Resistance to disease and lodging of ‘Matnajik’.
Table 3.
|
Variety |
Lodging indexz (1~9) |
Damage indexy by disease and insect
|
|
Rice blast |
Sheath blight |
Rice stem borer |
Brown plant hopper |
|
Matnajik |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Borajik |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Table 4.Yield potential of ‘Matnajik’ and ‘Borajik’ replicated yield trial.
Table 4.
|
Variety |
Grain yield (kg⋅10a-1)
|
|
2022 |
2023 |
Mean |
Index |
|
Matnajik |
259 |
246 |
252*
|
113 |
|
Borajik |
236 |
213 |
224 |
100 |
Table 5.Yield components of ‘Matnajik’ and ‘Borajik’.
Table 5.
|
Variety |
Number of panicle per plant |
Grain weight per panicle (g) |
1,000 grain weight (g)
|
|
Unpolished grain |
Polished grain |
|
Matnajik |
1.4*
|
9.2*
|
2.9*
|
1.9*
|
|
Borajik |
4.0 |
5.8 |
3.8 |
1.6 |
Table 6.Milling property of ‘Matnajik’ and ‘Borajik’.
Table 6.
|
Variety |
Brown/rough grain ratio (%) |
Milled grain recovery (%) |
Head grain milling yield (%) |
|
Matnajik |
69.6ns
|
56.2ns
|
87.6ns
|
|
Borajik |
68.9 |
55.3 |
86.8 |
Table 7.Chemical characteristics of a new barnyard millet variety ‘Matnajik’.
Table 7.
|
Variety |
Crude protein (%) |
Crude fat (%) |
Crude ash (%) |
Inorganic contents (mg/100g)
|
|
K |
Ca |
Mg |
|
Matnajik |
7.7 |
4.05 |
4.74 |
2,233 |
67.41 |
165.92 |
|
Borajik |
8.7 |
4.65 |
4.45 |
1,851 |
53.80 |
105.71 |
Table 8.Antioxidants properties of a new barnyard millet variety ‘Matnajik’.
Table 8.
|
Variety |
Total polyphenol (ppm) |
Total flavonoid (ppm) |
Radical scavenging activity (%)
|
|
DPPH |
ABTS |
|
Matnajik |
1,675*
|
78*
|
81.8*
|
75.1*
|
|
Borajik |
1,216 |
39 |
58.1 |
55.1 |
References
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Citations
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