본 연구는 국내 복숭아 주요 신품종의 재배 한계지 현장 실증을 통하여 내한성 검정 및 우수 품종을 선발하고, 중북부 지역 복숭아 주요 품종에 대한 저온요구도 및 휴면심도별 내한성 평가 기준을 설정하여, 객관적인 내한성 및 동해 평가 지표를 발굴하고, 내한성 품종 육성 시스템 구축 및 내재해 안정생산 기술 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 수행되었다.
강원도농업기술원 과수시험포장(춘천 유포리)에서 재배한 복숭아(‘천중도백도’, ‘장호원황도’)의 결과지를 항온상에서 25℃, 16시간 일장조건으로 잎눈에 대한 50% 발아시점과, 최종발아율, 발아소요일수 등을 조사하여 발아율이 50% 이상 되는 시점과 발아소요일수 15일 미만을 기준으로 하여 2017∼2019년도 저온요구도 충족시기를 조사한 결과, 천중도백도 품종이 12월 상중순, 장호원황도 품종이 11월하∼12월 상순으로 나타났다. Chilling model, Utah model, Chill days model 모두 저온요구도 및 수삽 발아특성과의 고도의 상관관계를 나타내었으며, 2017∼2019년도 수삽 시험의 조사결과를 종합해 볼 때, 내재휴면 타파시기는 최종 발아율 50% 이상, 발아소요일수 15일 이하를 모두 충족하는 기준으로 ‘천중도백도’ 잎눈의 경우 CH 437∼627, CU 667∼893, CD –45.9∼–44.3 수준의 저온요구도를 가지는 것으로 나타났으며, ‘장호원황도’의 경우 CH 409∼640, CU 694∼935, CD –28.7∼–63.5 수준으로 편차가 다소 큰 특성을 보였다. 수삽 발아소요일수(15일 이하)를 기준으로 북부지역 복숭아 주요 품종의 내재휴면 타파시기는 CD –59.1∼-44.3 수준으로 Chill days model이 범용적인 모델로 가장 안정적인 경향을 나타내었다.
국내 육성 주요 신품종에 대한 휴면심도 및 재배지역 순화 수준에 따른 내한성을 비교하기 위하여 백천황도(북부지역), 키라라노키와미(남부지역)를 각각 대조품종으로 하여 조생종 ‘미홍’, ‘유미’, 중생종 ‘미스홍’, 만생종 ‘수미’ 4품종의 재배지역, 삽수 채취시기, 저온처리 온도별 동해피해 수준을 조사한 결과 전해질 누출률은 저온처리 온도와 부의 상관관계가 나타났으며, 휴면심도가 낮아지는 2월 하순과, 남부지역에서 처리군에서 전해질 유출량이 가장 높아 동해 피해가 큰 경향을 보였다. 꽃눈, 잎눈의 동해 피해율을 비교한 결과에서도 전해질 유출율과 유사한 경향을 나타냈으며, 대조품종 대비 미스홍을 제외한 대부분의 국내 육성 신품종 처리구에서 동해 피해발생이 적었으며, 재배지역 간에는 전해질 누출률과 유사한 경향으로 북부지역 재배 권역에서 대부분 대조품종(80.6%) 대비 47.5∼107.6% 수준으로 낮았다.
복숭아 재배 한계지의 국내 주요 신품종의 적응성을 검정하고 실제 동해 피해 수준과, 수체 내 내동성 물질 함량 변화, 내한성 평가 기준 등의 기초자료를 확보하기 위하여 2017년부터 2019년까지 3년간 양구군 해안면과, 춘천시 신북읍 2개소에 국내 육성 8품종과 국외 도입품종 4품종의 묘목을 식재하여 비교한 결과, 최종적으로 ‘미홍’, ‘유미’, ‘유명’, ‘수미’와 ‘설홍’ 등의 국내 육성 우수 품종을 선발하였다. 2018년 5월 기준, 내한성이 약한 것으로 보고되고 있는 국외 도입품종 ‘오도로키’, ‘가납암백도’, ‘그레이트점보아카즈키’ 3품종의 경우, 양구에서 전수가 고사하여 동해율이 100%를 기록하였고, 춘천에서는 각각 63%, 25%, 13%, 수준으로 동해가 상당 수준 발생하였으며, ‘미홍’, ‘유미’, ‘유명’, ‘수미’가 가장 우수한 품종으로 나타났다. 2022년 현재 동해피해 및 생육특성 등을 종합적으로 검토한 결과 ‘설홍’, ‘치요마루’ 등도 재배 한계지의 생존율이 90% 이상으로 내한성이 매우 양호한 것으로 판단되었다.
재배지역, 휴면심도, 품종별 C/N율, 전분, 유리당 4종(sorbitol, fructose, glucose, sucrose), 프롤린, 안토시아닌 함량 등을 분석하여 비교한 결과, 대부분 내한성 지표 물질로 활용 가능성을 확인하였으며, 이중 휴면 초기 프롤린 함량의 변화량(10월/12월)을 지수화 한 지표의 경우 실제 12품종의 내한성 평가 결과와 거의 대부분 일치하는 경향을 보여 내한성 평가 시 유용할 것으로 판단되었다. 그러나 수체 분석을 통한 내한성 평가방법의 경우 파괴적인 방법으로 시료를 채취해야 하며, 분석 전 처리가 까다로우며, PCQ 지수의 경우 10월부터 12월까지의 제한적인 시기에 3개월 이상 장시간의 조사기간이 필요하여 일반적인 내한성 평가방법으로 활용하기는 어려울 것으로 판단됨에 따라 비파괴적 간편 동해 및 내한성 평가 지표 발굴을 위한 후속 연구가 필요한 것으로 사료되었다.
따라서 복숭아 동해 및 내한성 간편 평가방법을 개발하기 위하여 엽록소 형광 이미지 측정기를 활용하여 천중도백도 휴면 결과지를 저온처리온도(–20℃, -25℃, -30℃) 및 감응시간(2, 4, 6, 24시간)별 처리 후 형광 지표별 데이터를 비교 분석한 결과 저온처리 온도가 낮고, 처리한 시간이 길어질수록 대부분의 형광 매개변수의 측정값이 뚜렷이 변화하였고, 저온 처리 수준별 동해 실측값과 엽록소 형광 이미지 데이터 매개변수와의 상관관계를 분석한 결과에서는 Fo, Fp, Ft_Lss, Qy_max, Rfd_Lss 매개변수 모두 고도의 유의성이 있는 것으로 나타났다.
복숭아 내한성 품종 선발 시험포장에 식재되어 동일한 환경 관리조건에서 재배한 12품종별 나무 동해율과 수삽 가지의 꽃눈 동해율을 내한성 평가 실측값을 기준으로 proline, starch, anthocyanin, 유리당(sorbitol), 전해질 누출률 등의 내한성 평가 지표들과 엽록소형광이미지 데이터 항목과의 상관관계를 분석한 결과, proline, 전해질 누출률, QY_max 지표의 상관계수가 높은 것으로 나타났다. 해당 지표들은 내한성이 약한 품종군에서 더 높은 상관성을 가졌으며, 내한성이 강한 품종군의 경우 유전적 편차에 의한 요인이 더 크게 나타났다.
복숭아 품종의 내한성 평가를 위해 수행한 동해율 조사, 수체 분석 및 엽록소형광데이터 분석 결과를 활용하여 군집분석한 결과 나무 동해율 기준과 proline, 전해질 누출률, QY_max에서 유사한 계층적 군집분석 결과 값을 얻었으며, 동일한 군집이 형성되었다.
종합적으로 내한성이 가장 강한 Group 1은 ‘수미’, ‘유명’, ‘유미’, ‘미홍’, ‘치요마루’, ‘설홍’ 6품종으로 분류되었으며, 내한성이 중간 수준인 Group 2는 ‘미황’, ‘미스홍’, ‘선미’ 3품종, 가장 약한 Group 3은 ‘가납암백도’, ‘그레이트점보아카즈키’ 2품종으로 나타났다.
특히 광계Ⅱ의 암적응 최대양자수율을 나타내는 QY_max 항목의 경우 건전한 식물의 경우 0.8 내외로 알려져 있으나, 저온 처리 시 0.4 ∼ 0.5 수준으로 감소하는 경향을 나타내었으며, 비파괴적이고 신속한 정량적 측정이 가능하여 동상해에 대한 광화학 생리지표로 유용할 것으로 판단되었다.

1. Comparison of chilling requirements and cold resistance of wide peach varieties in different cultivation areas

The study was carried out to survey changes in the chilling requirement of peach trees to climate change in the northern region of South Korea. We investigated the initial point of dormancy, the breaking time of internal dormancy, and the accumulated hours of the low temperature of bud-breaking for prediction of endo-dormancy break under the natural conditions using temperature data and observing bud break characteristics of peach tree (2 cultivars) in the northern region. We performed a test to investigate the chilling requirement for internal dormancy break in two commercial peach cultivars (‘Kawanakajima Hakuto’ and ‘Janghowon Hwangdo’) in the Chuncheon region for 2 years (from 2018 to 2019). We collected and analyzed weather data of the northern region (45 places) to develop a model for chilling requirement (‘18∼’19).
In this test, the Chilling model, Utah model, and Chill days models were used to develop low-temperature demand prediction for endo-dormancy release. As a result of the modeling, we obtained a different value of prediction and standard error of chilling requirement for 12 peach varieties (‘18∼’19).
Based on our research, chill requirement of peach was predicted and used as primary data for cold resistance evaluation study. And we will continue to build responding system for climate change to minimize damage and natural disasters mitigation of fruit farms using a chilling requirement prediction model in the northern region.

2. Characteristics of frost damage of major peach varieties by cold stress

This study was conducted to compare the cold resistance of four new domestic cultivars (''Mihong,'' ''Yumi,'' ''Misshong,'' and ''Sumi). Based on the depth of dormancy and the acclimatization level under cold stress. Baekcheonhwangdo and Kiraranokiwami were control varieties for northern and southern region, respectively. The level of frost damage by cultivation areas, sample cutting period, and low-temperature using four cultivars.
The test was conducted in two regions: the northern (Yanggu) and southern (Jeonju) region. Dormant stems were collected in mid-January, early February, and late February 2017, respectively, depending on the depth of dormancy. After cold treatment was performed for each variety at -15, -20, and -25 °C, the buds (flower and leaf buds) were examined for frost damage rate, stem browning rate, electrolyte leakage, etc., of each treatment. As a result, the electrolyte leakage ratio is negatively correlated with the cold treatment temperature.
The electrolyte leakage rate tended to be low in most cool stress levels in the samples collected on January 19 and February 8, where the dormancy depth was deep. The electrolyte leakage ratio and freeze damage were increased by cold stress in the samples collected on February 23, when the dormancy depth was lower. The freeze damage was more in the southern region than the northern especially.
The frost damage rates of flower and leaf buds also showed a similar trend to the electrolyte outflow rate. Compared to the control cultivars, most of the new breeds cultivated in Korea except for ''Misshong'' had less damage from frost damage, and the amount of electrolyte outflow (specific conductivity) between cultivation regions was lower at 47.5∼107.6% compared to control varieties (80.6%) in the northern cultivation area.

3. Selection of peaches varieties of excellent cold hardiness with strong cold resistance in the northern region

This study was conducted to develop a cold tolerance evaluation system using the cold tolerance evaluation system technique of domestic peach cultivars through field demonstrations. Cold resistance test (‘17∼‘19) was conducted in two places different regions using 12 domestic varieties (‘Chuncheon’ and ‘Yanggu’).
In Yanggu, some foreign varieties known to have poor cold resistance, such as ‘Kanoiwa hakuto’, ‘Greatjumboakatsuki’ and ‘Odoroki’, all had a freezing rate of 100%. They were 12.5%, 25.0%, and 62.5%, respectively, in Chuncheon.
Based on the results, four domestic varieties were selected as excellent cold resistance, ‘Mihong’, ‘Yumi’, ‘Youmyoung’ and ''‘Soomee’.
We analyzed the component contents (soluble sugar, starch, proline, anthocyanin, etc.) of sprouts for the effect of cold resistance according to the variety and dormancy depth. It was found that the higher the cold tolerance, the more significant the change in proline and free sugar content according to the depth of dormancy.
It was useful in evaluating cold resistance by indexing the change in proline content (October/December) from the initial dormancy, it showed a tendency to coincide almost with the cold resistance evaluation results of 12 varieties.
However, the PCQ(proline content quantitative change) index evaluation method through destructive sample analysis was complex and required more than three months of investigation. Therefore, we suggested that a follow-up study for non-destructive simple freezing and cold resistance evaluation index discovery is necessary.

4. Diagnosis of peach tree freezing damage using chlorophyll fluorescence imaging analyzer

Peach (Prunus persica) cultivation in Korea encounters fregrent abiotic stresses including extreme winter cold stress. Cold and rapid freezing stress can cause the greatest damage to peach trees depending on high degree of the depth of dormancy during the winter. This study was conducted to evaluate chlorophyll fluorescence imaging (CFI) technology for determining the degree of damage from cold stress on peach stems. Peach stems were measured separately for each treatment (2, 4, 6, 24 hours) after 24 hours of quick freezing treatment. Fluorescence images of cold-damaged stems were measured using an CFI FluorCam (FC 1000-H, PSI, Czech Republic). The photochemical parameters did not change after 2 h of rapid freezing, but they decreased at 4 h, 6 h, and 24 h flash freezing.
In particular, the values of Fm, Fv, Fv/Fm and ΦPSII decreased in rapid freezing. Our study clearly indicated that quick freezing can stress peach stems. CFI analysis and related parameters are applicable as a rapid assessment technique for determining frost damage.
As a result of comparing the CFI values of 12 peach varieties based on the change in the depth of dormancy and the presence or absence of low-temperature treatment from October to March, there was a large difference in the QY_max and Rdf_Lss value, which was judged to be useful as a cold resistance evaluation index.
In our study, the CFI analysis data such as QY_max was applicable as a rapid assessing method for the cold resistance.