옥수수(1) - 기원 및 분류

옥수수의 발달과 분류

옥수수의 기원에 관하여 여러 가지 의견이 제 기되는데, 가장 설득력이 있는 것은 (그림 1)에 나타낸 비들(Beadle, G. W., 1979)의 테오신트(teosinte) 설이다. 옥수수가 테오신트에서 선발되었거나 돌연변이에 의해 발생되었다 는 것과 화본과 잡초의 자연교잡에 의해서 변형 또는 진보되었다는 의견이다. 야생의 테오신트(a)에서 알(粒)이 좀 더 커진 변형 테오신트(b)로 진화하고, 여기에 돌연변이가 일어나 껍질이 있는 테오신트(c)로 변했을 것으로 보 는 것이다. 이때 테오신트의 딱딱한 씨앗의 껍질은 탈곡하기 쉬운, 연한 껍질을 보유한 원시 형 옥수수(d)로 변했을 것이며, 이 돌연변이체 는 테오신트의 재배형으로의 첫 신호탄이 되었고, 그 후 인간이 개량을 거듭하여 현재의 옥수수(e)로 발전되었다. 흥미로운 사실은 제기한 원시 재배형 옥수수(d)가 미국의 북서부 지방 과 멕시코에서 발견된 4,000∼7,000년 전의 것과 아주 흡사하다는 것이다. 

(그림 1)테오신트에서 옥수수로 진화(비들, 1979)

1. 옥수수의 분류 

옥수수는 알의 모양과 그의 입질(粒質) 조성 및 용도에 따라 다음과 같이 크게 나눈다. 

가. 오목씨 

(그림 2)처럼 옥수수 알의 맨 윗부분이 오목하게 들어가 모양이 말의 이빨을 닮았다고 해서 오목씨 또는 마치종(馬齒種)이라고 부른다. 오목씨 알의 양옆은 굳음녹말이 들어 있고, 안쪽에는 씨눈을 둘러싸고 있는 연한 가루녹말이 분포하고 있다. 또한 밑부분에는 씨 눈(胚)이 자리하고 있다. 알이 성숙하여 건조되면서 바깥 부분의 굳음녹말은 형태 적 변화가 거의 없는 가운데, 중앙부에 위치한 가루녹말이 쪼그라들면서 말 이빨 모양으로 맨 윗부분이 오목하게 들어간다. 이 오목씨 수량이 많고 병에 강하며 가공용이나 사료용으로 알맞다. 알껍질이 두꺼워서 식용으로는 굳음씨보다 나쁘기 때문에 우리나라에서는 사료로 많이 이용된다. 

     

(그림 2)오목씨(마치종)                 (그림 3)굳음씨(경립종)

나. 굳음씨 

굳음씨(경립종)는 (그림 3)에서와 같이 알의 바깥쪽이 모두 굳음녹말로 둘러 싸여 있다. 속은 가루녹말로 채워져 있어 건조해도 오목씨와 같이 알이 변형되지 않고 둥글며 단단한 모양을 하고 있다. 오목씨 다음으로 알이 굵고, 알껍질이 다소 얇으며 대부분이 굳음녹 말로 채워져 있고 주로 식용과 사료용 및 가공 원료로 쓰인다. 굳음씨 옥수수는 조 숙종이 많아 위도가 높은 지역과 고랭지까지 재배되고 있다. 

다. 단옥수수와 초당옥수수 

단옥수수류는 일반적으로 단옥수수라고 부르는 보통단옥수수와 당도가 훨씬 높은 초당옥수수로 나뉜다. 옥수수 알이 성숙하여 건조되면 쭈글쭈글해지고 반투명 한데, 단옥수수류는 알의 중앙에 있는 씨눈(胚)을 제외하고 거의 전부가 당질녹말 로 구성되어 있다(그림 4, 5). 모양이 약간 일그러진 것이 보통단옥수수이며, 당분이 많고 수분도 많이 함유하고 있어 건조되면 단옥수수보다 모양이 더 쭈글쭈글하게 변형되는 것이 초당옥수수이다. 초당옥수수는 알이 작고 납작하다. 

단옥수수류는 당분 함량이 높을 뿐만 아니라 섬유질이 적으며 알껍질이 얇아 간식용으로 삶아 먹거나 생식 또는 통조림 등 가공 식품으로 이용된다. 

        (그림 4)단옥수수(감미종)                         (그림 5)초당옥수수(고감미종)

라. 찰옥수수 

찰옥수수는 알이 젖빛을 띠며 반투명하고 씨눈을 둘러 싸고 있는 부분이 대부분 찰성녹말로 구성되어 있다 (그림 6). 우리나라에는 굳음씨와 같은 둥근 알 모 양에 흰색인 찰옥수수가 대부분이지만, 숙기가 늦으면 서 이삭이 작고 검은 찰옥수수도 재배되고 있다. 보통 찰옥수수의 녹말은 아교와 함께 아밀로펙틴을 원료로 하는 곳에 사용되지만, 우리 나라에서는 대부분 풋옥수수로 수확하여 쪄서 간식으로 이용한다. 

마. 튀김옥수수 

튀김옥수수는 씨젖(胚乳)의 대부분이 굳음녹말로 구성되어 있으며 중앙부에 약간의 가루녹말이 존재한다 (그림 7). 튀김옥수수는 씨앗의 크기가 작고 배 부분의 끝이 굳음씨보다 뾰족하다. 씨앗의 모양은 끝이 뾰족한 쌀알형(rice)과 둥근 모양의 진주형(pearl)으로 구분된다. 튀김옥수수의 알 은 가열하면 중앙부에 위치한 가루녹말 근처의 수분이 팽창하면서 튀겨지고, 알의 수분이 13.5∼14.5%일 때 가장 잘 튀겨진다. 알의 튀김률은 거의 100%에 가깝고, 튀김 배수는 원래 부피의 30배 정도로 잘 튀겨지는 특성이 있어 간식용으로 많이 이용된다. 

     

     (그림 7)튀김옥수수(폭렬종)             (그림 6)찰옥수수(나종)

바. 기타 변이종 

위에서 설명한 것들 외에 씨젖의 대부분이 가루녹말이고 굳음녹말이 씨눈 막을 아주 엷게 싸고 있는 연립종(軟粒種), 보리와 같이 내영(內穎)과 외영(外穎)으로 덮인 유부종(有稃種), 오페이크(Opaque), 플라워리 콘(Floury corn) 등 많은 종류가 있으나 현재 우리나라에서는 재배되지 않는다. 

2. 품종 육성을 위한 교잡 유형 

가. 잡종강세 활용 

일반적으로 옥수수는 양친 간에 교잡된 1대 교잡종(hybrid)을 이용한다. 이러한 1 대 잡종은 유전적으로 순수하게 고정된 자식계통(自殖系統)들 간에 교잡으로 일 어나는 잡종강세(Hybrid vigor) 현상을 이용한다. 옥수수는 타화수정(他花受精)을 하기 때문에 자연 상태에서는 유전적으로 잡박해지기 쉽다. 그러나 암꽃과 수꽃이 따로 있고, 꽃가루가 풍부하며, 암이삭 하나에 낟알이 많이 달리는 특성이 있어 다른 품종과 교잡시키기 쉬운 까닭에 잡종강세를 이용하는 교잡종이 크게 발달했다. 

우리나라에서는 1970년대 후반부터 농가에서 교잡종 옥수수를 심기 시작하여 단 위 면적당 생산량이 크게 향상되었다. 이를 벼에 이어 제2의 녹색혁명이라 부르는 사람도 있었다. 옥수수와 같이 잡종강세가 크게 나타나는 작물은 자화수분(自花受粉)이 계속되면 수량이 급격히 떨어지면서 유전적으로 순수한 자식계통이 되는 데, 이와 같이 수량이 떨어진 자식계통끼리 교잡하면 잡종강세 현상이 다시 크게 나타난다. 자화수분을 계속하여 만들어진 옥수수 자식계통 A, B와 이들 간에 교잡된 교잡종(F1)의 알곡 수량은 (표 1)과 같다. 일반적으로 옥수수 알곡 수량의 잡종강세 비율은 343~695%이며 평균 501% 정도 발현된다. 

 (표 1)옥수수 잡종강세의 발현비율                   (단위 : 알곡수량, kg/10a)

나. 방임수분품종 

방임수분(放任受粉) 품종은 우리나라의 재래종처럼 품종 개량이 되지 않은 것으로, 어느 지역에서 오래전부터 재배되어 내려온 품종이다. 자식계통을 육성하거나 새로운 우량품종 개량을 위한 육종의 기초 재료로 이용된다. 현재 강원도를 중심으로 재배하고 있는 토종 옥수수들이 대부분 여기에 속한다. 

다. 단교잡종 

단교잡종(單交雜種)은 두 개의 자식계통(A×B) 간 교잡에 의해서 이뤄진다. 다른 교잡에 비해 수량이 많고 품종 개발이 쉬워 육성된 품종이 많다. 단교잡종은 식물 개체 간의 균일도가 높기 때문에 상품화와 기계화 재배에 유리하다(표 2), (표 3). 그러나 F1 종자가 생산되는 종자친(種子親)이 생산력이 낮은 자식계통으로, 채종량이 적은 탓에 종자 값이 비싸며 유전자도 적은 수가 관여하고 있어 어떤 재해에 대해서 견딜 확률이 떨어질 수 있다.

  (표 2)자식계통의 교잡 방법에 따른 교잡종의 종류

 (표 3)옥수수의 교잡유형별 수량비교

라. 변형단교잡종 

(A×A´)×B의 3개의 자식계통 간에 교잡된 변형된 단교잡종이다. 여기에서 A´ 는 A와 혈통이 비슷한 자매계통으로 채종량이 적은 단교잡종의 결점을 보완하기 위해 개발되었다. A×A´는 A보다 종자 생산량이 많기 때문에 종자 값이 단교잡종에 비해서 싸다. 개발된 우리나라 품종으로는 제천옥, 양주옥 등이 있다. 

마. 3계교잡종(三系交雜種) 

(A×B)×C의 3개의 자식계통 간에 교잡된 종이다. 종자가 생산되는 종자친이 단 교잡종으로 채종량이 많기 때문에 단교잡종보다 종자 생산비가 싸고, 복교잡종보 다는 비싸다. 식물체 간의 균일도나 수량은 복교잡종보다 높아 많이 이용되고 있다. 개발된 우리나라 품종으로는 횡성옥, 진주옥 등이 있다. 

바. 복교잡종(複交雜種) 

(A×B)×(C×D)와 같이 4개의 자식계통 간에 교잡된 종이다. 생육이 왕성한 단교 잡종 식물체에서 종자를 생산하고 꽃가루 발생도 많아, 종자 생산에서는 어느 교잡종보다 채종량이 많다. 그러나 단교잡종에 비해 균일성과 수량성이 떨어지고 단교잡종의 채종 기술도 크게 발달하여, 현재는 많이 이용되지 않는다. 

사. 합성품종 

6개 이상의 자식계통을 이용해서 만든다. 한번 교잡되어 농가에 보급된 종자는 매 년 종자를 받아 계속 재배하면 퇴화되어 본래의 특성들이 상실되므로, 4∼5년마다 새로 교잡된 종자로 교체한다. 다른 교잡 유형에 비해 수량과 균일도가 떨어져, 우리나라에서는 단교잡종이 보급되기 시작한 1970년대 후반부터 재배하지 않는다. 

3. 옥수수 품종 개량 

옥수수는 용도별로 간식용, 알곡용, 사료용으로 크게 구분된다. 간식용 옥수수는 풋옥수수용으로 단옥수수, 초당옥수수, 찰옥수수가 있으며 그밖에 튀김옥수수가 있다. 

옥수수 품종 개량의 주목표로 생산성, 병해충 등 생물적 스트레스에 대한 저항성, 불량한 온도·수분 등 환경스트레스에 대한 저항성, 용도별로 품질 개량을 위한 영양 성분 및 물리적 특성 개선, 시장 유통에 적합한 특성 증진 등이 추구되어 왔다. 시대적·사회적 배경에 따라 생산자와 소비자의 욕구를 충족시키기 위해 개량 대상 형질의 우선순위가 변해왔다. 

가. 방임수분품종 보급 시대(1960년 이전) 

우리나라의 옥수수 품종은 1960년까지 개량이 안 된 재래종 아니면 방임수분품종 이 재배되었다. 농가에서 좋은 이삭을 선발하여 다음 해에 종자로 이용하는 일종 의 집단선발 기술이 적용되는 정도였다. 체계적으로 옥수수를 육종한 때는 1959년으로, 미국 네브래스카 대학에서 SSS(Ⅲ) Syn-3 등 5개의 합성품종과 Neb.806 등 8개 복교잡종을 도입하면서부터였다. 합성품종은 강원도농업기술원의 협력으로 격리 재배하여 채종하고, 복교잡종은 함께 도입된 자식계통을 유지하면서 그들의 생산력을 재래종과 비교했다.

나. 합성품종 개발 시대(1960∼1969년) 

1960년대는 옥수수 품종의 개발 기반을 조성하는 단계로, 외국에서 모집단과 자식 계통을 도입하여 특성검정을 거치고 선발하는 도입육종이 주를 이루었다. 또한 새로운 자식계통을 개발하기 위해 1962년부터 수집한 재래종을 이용하여 자식계통 육성에 힘을 기울이고, 교잡종보다는 종자 생산이 쉬우며 농가에서 자가 채종하여 이용할 수 있는 합성품종 개발에 주력했다. 1962년 도입품종의 지역적응시험에서 재래종에 비해 41% 증수한 합성품종 A(Ⅲ)Syn-3을 선발, ‘황옥2호’로 명명하여 농가에 보급했다. 

 (표 4)1960년대에 육성된 옥수수 품종의 주요 특성

다. 다수성 교잡종 개발 시대(1970∼1979년) 

1973년에 육성된 복교2호는 육성 당시 채종 체계 미흡과 증산시책의 뒷받침이 없어 종자 생산도 하지 못하고 보급이 중단되었다. 1976년이 돼서야 단교잡종 수원 19호, 수원20호, 수원21호 등이 내도복, 내병, 다수성 교잡종으로 개발되어 교잡종 농가 보급의 첫 발판을 마련했다(표 5). 

농가 보급 연한을 줄이기 위해 1976∼1978년 사이에 전국 350ha 1,141개소에 서 시범재배를 했다. 시범재배 결과 신규 교잡종이 10a당 783kg으로 황옥2호 (408kg/10a)보다 92% 증수되었다. 우리나라 단위 수량을 선진 생산국 수준으로 크게 접근시킨 획기적인 품종으로써의 역할을 하였다. 

간식용 옥수수 품종은 1973년에 종묘 회사에서 단옥수수 종자를 수입한 것이 시작이다. 1975년부터 단옥수수와 찰옥수수 유전자원을 수집하여 처음으로 육종시험 에 착수했으나, 연구 인력이 부족한 데다 재배 면적이 가장 많았던 알곡용 옥수수를 육종하는 데 치중하여 간식용 옥수수 연구가 집중적으로 이뤄지지 못했다.

(표 5)1970년대에 육성된 옥수수 품종의 주요 특성

라. 내재해 다수성 교잡종 개발 시대(1980∼1989년) 

1980년대에는 정부의 축산진흥시책에 부응하여 옥수수 품종 개량 목표가 알곡용 에서 사료용으로 전환된 시대였다. 또한 도시 근교에서 단옥수수 재배가 소득 작 물로 정착되면서 재배 면적이 점차 확대되어 단옥수수 종자 수요가 증가하게 되었다. 이에 따라 수입에 의존하고 있는 단옥수수 품종을 국산화하기 위한 노력이 시도되었다. 또한 우리나라 전통 간식용 먹을거리인 찰옥수수 품종 개발에도 주력하였다. 

사료용 옥수수 중 1980년에 육성된 3계교잡종인 횡성옥과 변형단교잡종인 제천 옥, 1983년에 육성된 진주옥은 단교잡종과 유사한 특성을 가지면서 채종량이 많아 종자 생산비를 절감시키는 데 유리했다(표 6). 1986년부터 생육 후기까지 잎 이 마르지 않는, 후기녹체성이 높은 수입 품종이 축산농가에 재배되면서 우리나라 종자의 보급률이 100%에서 60%로 감소하여, 우리나라 옥수수 육종 방향도 수확기 까지 푸른 잎을 유지하는 담근먹이용 옥수수 교잡종 육성으로 전환하였다. 그러다 1989년에 수입 품종(P3160)보다 후기녹체성이 우수하고 남부 평야지에서 발생하는 검은줄오갈병에 중강 정도의 저항성을 지닌 단교잡종 광안옥이 육성되어 축산 농가에 보급되었다.

  (표 6)1980년대에 육성된 옥수수 품종의 주요 특성

간식용 옥수수는 1983년에 우리나라 최초로 단교잡종인 단옥1호가 육성되어 1987 년에 농가에 보급되었으나 수입 품종인 GCB70보다 숙기가 늦어 조기재배 농가의 호응을 받지 못하고 보급 2년 후에 중단되었다. 그러다 1989년에 GCB70보다 숙기 가 2∼3일 빠른 준조숙종인 단옥2호가 육성되었다. 또한 같은 해에 재래종 찰옥수수의 대체 품종으로 극조숙종인 찰옥1호가 육성·보급되면서 남부 지역에서는 찰옥1호를 위주로 한 찰옥수수 2기작 재배가, 중남부 내륙 지역에서는 타 작물과의 2모작 재배가 이뤄졌다. 이를 계기로 찰옥수수 주재배 지역이 강원도에서 전국으로 확산되었다. 뿐만 아니라 1989년에는 우리나라에서 처음으로 소립이면서 튀김률이 높아 품질 면에서 수입 품종과 비슷한 튀김옥수수 튀김옥1호가 육성·보급되었다. 

마. 용도별 고품질 교잡종 개발 시대(1990∼1999년) 

사일리지용 옥수수 품종으로 1990년에 중부옥, 1996년에 수원옥이 개발되었다(표 7). 이들은 생육 후기까지 하위엽이 녹색을 유지하면서 종실 수량도 높아 양질 의 조사료를 생산할 수 있는 담근먹이용 품종이다. 

식용 풋옥수수 품종으로 1994년에 육성된 찰옥2호는 깨씨무늬병과 도복에 강하지 만 F1 종자 생산 시 채종량에 연차 간 변이가 있어 충북농산사업소에서 보급종 생산을 중단했고, 이후 강원도농업기술원에서 자체적으로 종자를 생산하여 수년 동 안 인근 지역에 보급했다. 1994년에 설립되어 옥수수 품종 개량을 시작한 강원도 농업기술원 옥수수연구소에서 1999년에 중숙종이며 이삭이 큰 두메찰을 개발 했다. 

(표 7)1990년대에 육성된 옥수수 품종의 주요 특성

바. 수요자 선호형 교잡종 개발 시대(2000∼현재) 

최근 바이오 에너지용 곡물의 수요 증가와 해상운임의 상승 등으로 곡물의 수입 가격이 대폭 상승함에 따라 우리나라 양축농가에서는 품질이 우수하고 값이 저렴한 조사료를 자체 생산하기 위해 노력하고 있다. 이에 경영비 개선 및 고급육 생산 을 위한 사료용 옥수수의 중요성이 훨씬 높아졌다. 또한 건강식품 및 고소득 작물로서 식용 풋옥수수의 중요성이 부각되고 있다. 

담근먹이용 옥수수 품종은 2000년에 국립식량과학원에서 두루옥과 광평옥이 개 발되었다(표 8). 광평옥은 생육 후기까지 하위엽이 녹색을 유지하면서 종실 수량도 높다. 재배 목적에 따라 알곡 또는 담근먹이용으로 이용할 수 있어 축산농가 에서 선호한다. 광평옥은 남부 지방에서 많이 발생하는 검은줄오갈병에 중강 정도 의 저항성을 가지고 있다. 검은줄오갈병에 걸리기는 하지만 수입 품종을 포함하여 현재 보급되고 있는 품종 중에서 가장 강하다. 이외에도 2002년에는 직립초형으로 밀식 적응성이 높은 청안옥, 2003년에는 채종이 안정적이며 이삭이 크고 알곡 수량이 많은 장다옥, 그리고 2005년, 2010년에는 수확기까지 푸른 잎을 유지하며 알곡 수량도 많아 알곡 및 담근먹이 겸용인 강다옥, 청다옥이 각각 개발됐다. 

찰옥수수는 국립식량과학원에서 2004년에 과피 두께가 얇고 부드러워 맛이 좋은 찰옥4호, 2005년에는 도복에 강하고 옥수수 알이 이삭 끝까지 잘 달려 상품성과 밀식 적응성이 우수한 일미찰을 육성했다. 2007년에는 옥수수 알색이 흑색과 백색이 혼합된 얼룩찰1호, 2008년에는 옥수수 알색이 흑색인 흑진주찰 등 검정 찰옥수수를 개발했다. 또한 강원도농업기술원 옥수수연구소에서는 2004년에 미흑찰, 2008 년에 흑점2호 등 유색 찰옥수수를 개발했으며, 2005년에는 도복에 강하고 상품성이 우수한 미백2호, 2009년에는 혼반 및 뻥튀기 등 알곡 전용 품종인 아리찰을 육성했다. 경북도농업기술원에서 2005년, 2007년, 2010년에 1개의 이삭에 찰옥수수 와 초당옥수수 알이 섞여 있는 찰·초당옥수수인 감미찰, 감미찰2호, 감미찰3호를 개발했다. 

단옥수수는 국립식량과학원에서 2009년에 보통단옥수수보다 당 함량이 많으면서 초당옥수수보다 발아율이 높은 se(sugary enhancer) 유전인자를 이용한 구슬옥을 개발했다. 

초당옥수수는 경북도농업기술원에서 2002년에 곁가지가 적게 발생하고 저온 발 아성이 좋은 경초옥, 2005년에 내도복성이며 식미가 우수한 신선옥을 육성했다. 

최근 국제 곡물 가격의 급등으로 인한 양축농가의 자급 조사료 생산 확대에 따라 조사료 중에서 생산성이 높고 영양적 가치가 우수한 담근먹이용 옥수수 재배가 증가하고 있다. 그러나 담근먹이용 옥수수 종자는 대부분 수입 품종이다. 2001년 이후 연간 담근먹이용 옥수수 종자 공급량 192∼383t 중 우리나라 종자의 보급률은 17∼35%로 저조했다. 이에 따라 수확기까지 잎이 마르지 않고 생산량도 많은 광평옥, 강다옥 등 안정 다수성 품종을 농가에 조기 보급하고자, 주산단지 중심의 옥수수 대단위 현장실증시험을 2006년 34개소에서 2007년 77개소, 2008년 125개소, 2009년 195개소로 확대했다. 2008 농가실증시험 참여자의 설문조사 결과, 광평 옥은 후기녹체성, 검은줄오갈병 저항성, 수량성 등이 우수하여 향후 재배 의향이 87%로 매우 높았다. 이는 축산농가로 하여금 우리나라 담근먹이용 옥수수 품종의 우수성을 새롭게 인식하게 하는 계기가 되었다.

옥수수 종자는 지자체인 강원도 옥수수연구소에서 원원종, 강원도 원종장에서 원 종, 충북농산사업소에서 보급종 종자를 생산하여 전국에 공급해왔다. 그러나 최 근에 우리나라 옥수수 종자산업의 활성화 및 우리나라 종자의 원활한 수급을 위해 농촌진흥청 국립식량과학원에서 개발한 품종은, 통상 실시 또는 전용 실시를 통해 지자체와 민간 업체에서 종자를 생산·공급하도록 하고 있다. 국가기관에서 육성 한 옥수수 품종의 종자 보급에 민간화 시대가 열렸다. 

 (표 8)2000년대에 육성된 옥수수 품종의 주요 특성