케냐 커피 품종 개발 (육종)

 

• 케냐에서의 커피 생산은 두 가지 균에 의한 질병들, 즉 Colletotrichum kahawae  (Waller & Bridge)에 의해 발생하는 Coffee Berry Disease (CBD)와 Hemileia vastatrix (Berk. and Br.)가 원인인 Coffee Leaf Rust (CLR)에 의해 심각하게 제약 받는다. 
• 저항성이 있는 품종들의 재배가 식물 질병들의 관리를 위한 가장 비용 효과적이고 서스테이너블한 수단인 것으로 생각되고 있다. 
• 케냐에서는, 소출과 품질을 향상하고, 그 두 가지 경제적으로 중요한 질병들을 관리하기 위한 커피 육종에서 상당한 성공이 이뤄졌다.  
• 그러나, 기후변화와 같은 새롭게 등장하는 이슈들이 커피 생산에서의 서스테이너빌리티를 보장하기 위해 해소되어야 할 새로운 도전들을 가져오고 있다. 
• 본고는 소출과 품질을 향상시키는 비용 효과적이고 서스테이너블한 커피 품종들의 개발 성과들, 과제들, 그리고 미래 전망/어푸로치들을 고찰한다. 

 

커피는 약 640屬, 10,000種을 포함하는 Rubiaceae family (科)의 genus Coffea (屬)에 속하며(Bremer, 1996), 주로 열대 및 아열대 지역에서 재배된 (Berthaud & Charrier, 1988). Coffea 屬은 대략 105개의 분류군(taxa)으로 구성되어 있으며(Kumar et al., 2008), Coffea와 Paracoffea의 두 亞屬(subgenera)으로 재편성되어 있다 (Bridson, 1987). 

경제적으로 중요한 두 가지 재배종인 Coffea arabica L.과 Coffea canephora Pierre를 포함하는 Coffea 亞屬에 특별한 관심이 기울여졌다 (Anthony et al., 2002; Kumar et al., 2008). C. arabica는 4倍體(tetraploid, 2n = 4x = 44)이고 自家受精이 가능한 반면, 다른 Coffea 종은 2倍體 (diploid, 2n = 2x = 22)이며 일반적으로 自家-不和合性(self-incompatible)을 가진다 (Masumbuko et al., 2003).

 

C. arabica에는 두 가지 서로 다른 식물학적 품종이 있다:  C. arabica var. arabica (보통 Typica라고 함) 그리고 C. arabica var. bourbon (보통 Bourbon이라고 함) (Krug & Carvalho 1951, Hue 2005). 아라비카 커피의 세계 생산은 여전히 주로 typica와 bourbon 품종들 내에서의 계통 선택(line selection)을 통해 오래 전에 개발된 재배품종들(cultivars)이나, 이 둘 사이의 교배 후손(offspring of crosses)을 기반으로 한다(Van der Vossen, 2009).

 

케냐에서 커피는 1900년대 유럽 식민지 개척자들에 의해 현금 작물로 소개되었으며, 케냐 농업의 가장 중요한 생산품 중 하나로 남아 있다. 케냐 전체 커피 재배 면적의 90% 이상이 아라비카 커피이고 나머지는 로부스타 커피가 차지한다 (Omondi et al., 2001;  Gichimu et al., 2010). C. arabica의 생산은 질병으로 인해 심각하게 제한된다 (Omondi et al., 2001; Gichuru et al., 2008). 주요 질병으로는 Colletotrichum kahawae에 의해 발생하는 커피베리병(CBD), Hemileia vastarix에 의해 발생하는 커피잎녹병(CLR), Pseudomonas syringae pv. garcae에 의해 발생하는 커피박테리아병(BBC) 등이 있다. (Omondi et al., 2001). C. arabica에 저항성 유전자를 도입하려면 공여 품종과의 교배와 이어서 바람직한 형질, 특히 수확량과 품질을 회복하기 위한 역교배(backcrossing)가 필요하다 (Gichuru et al., 2008). 그러나 아라비카 커피의 육종은 좁은 지리적 기원, 자가 수정 특성, 농업 적용에 있어 역사적 또는 선택적 병목 현상으로 인해 유전적 다양성이 제한되어 있다 (Chaparro et al., 2004). 수년에 걸쳐 커피 육종가들은 다양성을 창출하기 위해 더 많은 품종을 도입하고 교배 프로그램을 수행함으로써 아라비카 커피의 유전적 기반을 넓히려고 노력해 왔다 (Lashermes et al., 1999).

 

케냐의 커피 육종은 1920년대에 시작되었다 (Melville 1946; Thorold, 1947). 선택(선발) 시 강조점은 주로 고소출 (high yields), 더 나은 콩 크기 및 음료 품질이었다 (Walyaro, 1983). 이로 인해 1930년대에 최초의 케냐 커피 품종 (SL28, SL34 및 K7)이 선발되어 출시되었다. 이들 품종은 높은 품질의 커피를 생산하지만 CBD, CLR 및 BBC에 취약하다. 그러나 K7은 일부 CLR 종에 대한 저항성과 CBD에 대한 부분 저항성을 가지고 있다. 

질병 저항성을 위한 육종 프로그램은 1960년대 후반 CBD와 CLR이 발생한 후 1971년에 시작되었다. 주요 육종 목표는 질병에 대한 저항성과 향상된 소출 및 품질을 결합한 품종을 개발하는 것이었다 (Van der Vossen, 1973; Walyaro, 1983). 1985년에 소출이 높고 품질이 좋으며 촘촘하게 자라는 최초의 질병 저항성 하이브리드 재배품종인 Ruiru 11이 출시되었다 (Omondi et al., 2001). 추가 연구 및 개발은 다른 질병 저항성 품종, 즉 Batian 1, Batian2 및 Batian 3의 출시로 최고조에 달했다. 이들의 독특한 특징에는 큰 키(tall stature), 진정한 번식(true breeding) 및 CBD 및 CLR 저항성이 포함된다. 그들은 또한 좋은 콩과 음료의 품질과 더불어 고소출(high yielding)이다 (Gichimu et al., 2010).

 

초기 커피 육종은 주로 FAO (Food Agricultural Organization) 및 ORSTOM (현 IRD) French missions의 생식질 컬렉션 (germplasm collections)에서 엘리트 품종/재배종을 선발하고, 전 세계 다른 커피 연구 기관과의 교류를 통해 획득한 액세션들(accessions)에 의존했다. 커피나무의 특성으로 인해 작물 생산에 바람직한 특질들은 대개 拮抗的인 (antagonistic) 것으로 밝혀졌다 (Van der Vossen and Walyaro, 1981). 예를 들어, 소출이 높고 품질이 좋은 품종은 대부분 해충과 질병에 매우 취약하거나(susceptible), 또는 그 반대인 경우들이다. 케냐의 오리지날 "French Mission" 커피나무는 SL28 및 SL34와 같은 나중에 이뤄진 셀렉션들 보다 일반적으로 CBD에 덜 취약한 것으로 관찰되었지만 (Van der Vossen & Walyaro, 1981), 이들 중에서 실제 저항성이 있는 것들을 선발하는 것은 유전적 변이의 명백한 부족 (lack of genetic variation) 때문에 보람 없는 것으로 간주되었다. 그 품종의 많은 액세션들이 CBD 및 일부 특정 CLR 종들에 대한 높은 수준의 필드 저항을 보여주었다. 그러나 이들 중 어느 것도 질병 저항성, 고소출, 좋은 품질 및 바람직한 성장 습관과 같은 바람직한 특성들을 모두 갖고 있지 않았다. 따라서 하나의 품종에 바람직한 특성의 전부 또는 대부분을 결합하려면 잘 계획된 육종 프로그램이 필요했다.

 

커피 육종 프로그램의 성공은 질병 저항성을 위한 조기 선택, 질병 저항성의 안정성, 소출 및 품질의 완전한 회복, 질병 저항성 새로운 품종의 대규모 증식(multiplication)을 위한 효과적인 방법들에 달려 있었다. 처음에는 위 주제에 대한 지식이 거의 없었기 때문에, 주요 육종 프로그램을 지원하기 위해 이에 대한 여러 연구 프로젝트가 시작되었다. 이러한 연구 작업의 대부분은 육종 프로그램을 가속화하는 새롭고 효율적인 선택 방법을 적용하는 결과를 가져왔다. 이로 인해 원래 예정보다 훨씬 일찍 새로운 질병 저항성 아라비카 커피 품종이 개발되었다 (Njoroge et al., 1981; Van der Vossen 및 Walyaro, 1981). 이 프로그램을 사용하면 CBD 및 CLR에 대한 저항성 뿐만 아니라 고소출, 우량 품질(콩과 컵 모두) 및 바람직한 성장 습관(콤팩트 또는 키가 큰)을 선택하는 육종이 가능했다. 육종 프로그램은 다음과 같은 단계들에 따라 수행되었다.

 

• 생식질 컬렉션(부모 유전자형)로부터 유전적 다양성(예: 질병에 대한 저항성)을 식별.
• 모체 유전자형들(parental genotypes) 내에서의 선택 후, 질병 저항성 품종들과 최고(높은 수확량 및 우수한 품질) 지역 재배종들 간의 단일 교배(single crosses).
• 얻은 정보를 바탕으로, 추가 개량을 위해 다수의 F1 하이브리드들을 선택.
• 다양한 그룹들을 대표하는 선발된 F1들을 싱글 하이브리드들의 개량을 위해 다른 특성들을 통합하기 위해 추가 교배(다른 엘리트 재배종들과 교배 또는 엘리트 모체와 역교배).
• 하나의 나무에 둘 이상 품종들의 원하는 특성을 모으기 위한 다중 교배(multiple crosses).
• 소출과 품질 향상을 위해, 그 다중 교배들에서 선발된 나무들을 최고의 로컬 재배종들에 역교배.
• 유전자를 고정시키기 위한 자가치료. 하이브리드 품종의 경우, 5단계와 6단계를 생략하고, 자가 자손들이 최종적으로 교배되어 하이브리드 종자를 생산.
• 다양한 농생태 지대들에서의 현장 평가(적응 시험).
• 진정한 육종 재배품종의 경우, 상업적 종자 생산을 위해, 우수한 계열들 중에서 우수한 개별 나무들을 선택한다.

교배들이 프로그램 시작과 동시에 시작되었으며, 그 결과 질병 저항적 품종들과 취약한 것으로 생각되는 상용 품종들 사이에 이뤄진 많은 수의 싱글 교배들의 자손들이 만들어졌다. 이런 육종 프로그램으로, 하이브리드 뿐만 아니라 진정한 육종 재배품종들을 개발하는 것이 가능하다. 

 

CBD는 1922년 케냐 서부의 Mt Elgon 경사면에 새로 설립된 커피 농장에서 처음 보고되었다 (Mc'Donald, 1926). 그 후 이 질병의 영향은 1939년까지 리프트 밸리(Rift Valley) 동쪽에까지 퍼졌다. 1951년에는 케냐의 모든 주요 커피 재배 지역으로 퍼졌다 (Rayner, 1952). 이 질병은 케냐에서 1930년 Angola, 1937년 Zaire (현, 콩고), 1955~1957년 Cameroon, 1959년 Uganda, 1964년 Tanzania, 1971년 Ethiopia, 1985년 Malawi로 퍼졌다 (Hindorf, 1975; Firman & Waller, 1977). 지금까지 이 질병은 동부, 중앙 및 남아프리카 커피 재배지역으로 제한되었지만 (Hindorf & Omondi, 2010), 이 질병이 세계의 다른 지역으로 유입되는 것을 방지하기 위해 항상 엄격한 예방 조치가 취해졌다.

 
케냐에서는 CBD의 영향이 커피 생산 손실이 80%까지 증가한 1962-1963년과 1967-1968년의 농작기간 동안 심각하게 느껴졌다 (Griffiths et al., 1971). 이 질병은 꽃에서 익은 과일, 때때로 잎까지 작물의 모든 단계들을 감염시키지만, 녹색 열매에 감염되면 포자형성 (sporulation)과 함께 어둡게 가라앉은 병변(dark sunken lesions)이 형성되어 조기 낙하(premature dropping) 및 괴사(mummification)를 초래하여 최대 작물 손실이 발생한다.

 

아라비카 커피의 CBD 저항성은 수평적/정량적(horizontal/quantitative)이라고 여겨지며 (Robinson, 1974 ; Van der Graaf, 1981; 1985), 세 가지 다른 유전자좌(loci)의 주요 유전자들에 의해 제어되는 것으로 보인다 (Van der Vossen &  Walyaro, 1980). 그 세가지 유전자는 Rume Sudan (R 및 k 유전자), Hibrido de Timor (T 유전자) 및 K7 (k 유전자) 품종에서 확인되었다 (Van der Vossen & Walyaro, 1980). 마찬가지로 Catimor 품종도 Hibrido de Timor에 존재하는 저항성 T 유전자를 보유하고 있는 것으로 나타났다 (Agwanda et al., 1997). 중간 저항성 품종인 K7은 열성(recessive) k-유전자만을 갖고 있다 (Vossen & Walyaro, 1980). Pretoria 품종에도 k-유전자가 있다 (Omondi et al., 2001). 세 가지 저항성 유전자는 순혈 품종들(pure line varieties)을 추구하거나 하이브리드 재배품종들을 생산하기 위해 케냐 육종 프로그램에서 활용되어 왔다 (Agwanda et al., 1997). 하이브리드 품종인 Ruiru 11과 세 가지 순혈 품종(pure line varieties)인 Batian 1, 2, 3은 이러한 전략의 산물이다.  Ruiru 11은 1985년에 농민들에게 출시되었고 Batians는 2010년에 출시되었다. 그 4가지 품종들은 엘리트 번식 계통(elite breeding lines)의 우수한 품질 속성들 뿐만 아니라, Hibrido de Timor, Rume Sudan 및 K7에서 유래한 CBD 및 CLR 저항성 유전자들을  결합한다.

 

CBD 저항성에 대한 육종 성공은 Van der Vossen et al.(1976)이 개발한 6주령 묘목들(6-week old seedlings)에 대한 배축 접종 (hypocotyl inoculation)을 통해 저항성에 대한 조기 선별(early screening)을 위한 효율적인 방법의 가용성으로 인해 향상되었다. 오랫동안, 그 질병에 대한 저항성을 위한 선택은, 이 묘목접종 방법에만 기초를 두거나, 아니면 묘목 접종과 그리고  성숙한 나무들에서의 저항성의 필드 발현 모두에 기초해 왔다 (Van der Graaff, 1981 ; Agwanda et al., 1997). 묘목 접종 방법 (seedling inoculation method)은 저항적 공여자들과 취약한 공여자들을 포함하는 교배들(crosses)에서 저항적 자손들 (resistant progenies)을 식별하는 데 필요한 시간을 단축함으로써 크게 기여했다.

 
그러나 육종가가 다수의 저항성 유전자들을 개량 품종으로 축적하는 데 관심이 있는 경우에는 시험 교배 (test crossing)가 필요하기 때문에 효율성이 제한된다. 아라비카 커피의 긴 세대 주기(5년) 특성을 고려할 때, 테스트 교배 접근 방식은 시간이 많이 걸리므로 CBD에 저항하는 품종의 급속한 개발에 실질적인 병목 현상을 나타낸다. 이러한 관점에서 Coffee Research Foundation은 마커-활용 선택을 통해 저항성 유전자의 피라미드화를 촉진할 뿐만 아니라 공여자 품종들 (donor varieties)의 유전적 배경에 대해 선택하는 데에도 유용한 분자 마커 (molecular markers)의 사용에 착수했다 (Agwanda et al., 1997). 이 접근법은 CRF의 현재 초점 중 하나로 남아 있으며 일부 후보 마커들이 확인되었으며(Agwanda et al., 1997; Gichuru 2007) 더 많은 연구가 계속되고 있다.

 

絶對奇生 곰팡이(obligate parasitic fungus)인 Hemileia vastatrix에 의해 발생하는 커피 잎 녹병(CLR, Coffee Leaf Rust)은 전 세계 거의 모든 재배 국가에서 아라비카 커피(Coffea arabica L.) 생산을 크게 제한하는 주요 질병이다 (Prakash et al., 2004, Hindorf and Omondi, 2010 ; Gichimu, 2012). 이 질병이 전 세계에 미치는 영향을 정확하게 추정하는 것은 다소 어렵지만, 20–25%의 작물 손실로 인해(Prakash et al., 2004) 전 세계 아라비카 커피 생산에 미치는 경제적 피해는 연간 10억~20억 달러에 달하는 것으로 추산된다 (Van der Vossen, 2001). 살균제를 사용한 CLR의 화학적 방제는 비용이 많이 들어 높은 생산원가를 초래하며  인간과 환경에 안전하지 않다 (Gichuru et al., 2008; Gichimu, 2012). 경제성을 고려하고 질병 관리를 위한 화학물질 투입을 최소화하기 위해서는 내성 품종의 개발 및 재배가 가장 효과적이고 실행 가능한 옵션이다 (Gichimu, 2012). 따라서 CLR에 저항적인 커피 품종의 개발은 케냐를 비롯한 많은 국가에서 주요 육종 목표 중 하나였다  (Prakash et al., 2004; Gichimu, 2012; Gichuru et al., In Press). 이 질병의 증상들은 커피 나무 잎들의 밑면을 덮고 있는 누런색 夏胞子(菌胞子, uredospores)의 먼지나 가루 코팅이 특징이다 (Silva et al., 2006).

 

CLR에 대한 저항성을 위한 육종은 이 질병의 전 세계적인 분포와 그 병원체의 다양한 종족들을 고려했다. 1955년 미국과 포르투갈 정부는 새로운 녹 종들이 생산국들에 확산될 위험 없이 CLR 연구를 코디네이트하기 위해 포르투갈 오에이라스 (Oeiras)에 Coffee Rust Research Centre (CIFC)를 설립했다. CLR에 대한 저항성은 식물의 모든 주요 유전자 조절 저항(gene-conditioning resistance)에 대해 그 병원체에도 상응하는 유전자 조절 독성 (corresponding gene-conditioning virulence)이 있다는 Flor의 Gene-for-Gene 개념에서 추론된다 (Flor, 1971). 숙주의 저항성 유전자는 'SH'로 지정되고 병원체의 독성 유전자는 'v'로 지정된다 (Hindorf & Omondi, 2010). CLR 저항성은 SH1-SH9로 지정된 최소 9개의 저항성 유전자들(그리고 아직 확인되지 않은 다른 유전자들)에 의해 단독으로 또는 조합으로 조절되는 반면, 해당 병독성 유전자는 V1-V9로 표시된다 (Bettencourt & Rodrigues 1988; Hindorf & Omondi, 2010). 9가지 저항 인자들 중에서 SH1, SH2, SH4 및 SH5가 C. arabica에서 발견되었다. 다른 유전자 SH6, SH7, SH8 및 SH9는 이배체 종인 C. canephora에서 유전자 이입된 반면, SH3은 아마도 또 다른 이배체 종인 C. liberica에서 유래했을 것이다 (Gichimu 2012). 지금까지 전 세계적으로 그 병원체의 49종이 특성 파악되어 있다 (Gichuru et al., In Press).

 

단독으로 또는 조합하여 사용되는 C. arabica에서 식별된 저항성 유전자들은 대부분의 녹병균 (rust fungus) 종들(races)에 대해 지속적인 저항성을 제공하지 못했다. 대조적으로, C. liberica의 SH3 유전자와 C. canephora의 특정 유전자들은 현장 조건에서 장기간 보호를 제공했다 (Van der Vossen, 2005). CIFC와 전 세계 아라비카 커피 생산국 간의 공동 노력으로 녹에 강한 여러 품종이 개발되었다. 대부분의 국가에 도입된 가장 주목할만한 품종은 CLR과 CBD 저항성과 콤팩트한 성장을 결합한 Colombian Catimor 였다 (Castillo and Moreno, 1988; Hindorf and Omondi, 2010). 케냐에서는 녹병 저항성을 위한 육종이 CBD 육종과 전략적으로 결합되었으며 현재의 노력은 개발된 모든 품종이 두 가지 곰팡이 질병에 저항할 수 있도록 이 두 가지 질병에 관해 동시에 연구하는 것이다. 본고의 앞부분에서 논의된 육종 프로그램이 두 질병에 대한 저항성을 위한 육종에 효과적으로 사용되었다.  Ruiru 11 하이브리드 품종과 세 가지 순혈 품종인 Batian 1, 2, 3의 출시는 두 질병 모두에 대한 저항성을 결합한 것이다 (Gichimu et al., 2010). 농민들이 이러한 품종을 채택함으로써 살균제 스프레이 사용이 급격히 줄어들고 결과적으로 농민들에게 높은 수익을 가져다 줄 수 있었다.

 

중요 질병에 저항적인 새로운 재배품종을 생산하기 위한 아라비카 커피 (Coffee arabica L.)의 육종 프로그램 기간은 질병 저항성을 위한 조기 선택 방법이 이미 이용 가능하기 때문에, 소출을 위한 선발의 효율성에 크게 좌우된다 (Walyaro & Van der Vossen , 1979; Agwanda et al., 1997). 과거에는 아라비카 커피의 더 높은 생산성이 상당한 년수에 걸친 소출을 위한 직선적 선택에 의해 달성되었다 (Carvalho and Monaco, 1969). 이후 연구에서는 나무 활력 (plant vigor)과 소출 (yield) 사이 뿐만 아니라 일부 성장 특성들과 소출 간에  높은 상관관계가 존재한다는 사실이 입증되었다 (Walyaro &  Van der Vossen, 1979). 성장, 나무 활력, 그리고 소출  요소에 대한 첫 2년간의 데이터를 고려할 때, 이제 소출 잠재력을 위한 간접적인 선택 (indirect selection)이 가능하다 (Gichimu & Omondi, 2010). 품질 측면과 관련해서, Van der Vossen (1973)은 커피의 콩 크기(bean size)와 컵 품질 요인들을 평가하려면 최소 2년의 생산 기간이 필요하다는 사실을 관찰했다. 

 

케냐의 육종 프로그램은 경제적으로 중요한 주요 질병에 대한 저항성과 고소출 및 고품질을 결합한 품종들의 개발이 가능하도록 전략적으로 설계되었다. 이용 가능한 유전적 변이성(genetic variability)을 완전히 활용하기 위해 Hibrido de Timor, Bourbon, K7, Rume Sudan, N39, SL4, SL34, 그리고 SL28을 포함한 여러 품종들을 조상으로 사용했다. CBD 및 CLR 저항성과 나무 활력, 고소출 및 우수한 품질을 결합한 다수의 유망한 나무들이 다중 교배들의 자손들 중에서 선발되었다. 이들은 최고의 지역 재배품종들(SL28 및 SL34)과의 역교배(backcrosses) 및 후속 자가수정(subsequent selfing)을 통해 유전자를 고정하는 프로그램에 사용되었다. 현재, 질병 저항성에 대해 이용 가능한 마커들을 사용한 마커-활용 역교배 (marker assisted backcrossing)는 표적 유전자 (target gene)가 성공적으로 전달된 후 소출과 품질의 빠른 회복을 효율적으로 가능하게 한다.

 

대기 중 온실가스 배출(이산화탄소 및 메탄)의 증가는 대기 현상에 광범위한 변화를 일으키고 있으며, 기후 변화와 변동성에 영향을 미쳐 커피 생산에 심각한 영향을 미치고 있다. 여기에는 최적 재배 지대들의 이동, 강수량 (양 및 분포)의 변화, 작물 질병 및 해충 역학의 변화, 작물 소출 및 품질의 변화, 해수면 상승 및/또는 사막화로 인한 농경지 손실이 포함된다 (Kimemia, 2010). 현재 케냐의 커피 육종은 가뭄 (draught), 염분 (salinity), 고온 (high temperatures)과 같은 비생물적 스트레스 (abiotic stresses)에 대한 내성(tolerance)을 갖춘 품종 개발에 중점을 두고 있다. 그러한 스트레스에 대한 내성을 위한 조기 선발 방법은 질병 저항성, 소출 및 품질과 같은 다른 바람직한 특질들과 이것을 결합하는 품종을 표적으로 이미 연구되고 있다.

 

CBD 및 CLR 외에도 Pseudomonas syringae pv garcae에 의해 발생하는 커피 세균성 질병 (BBC, Bacterial Blight of Coffee)은 케냐 커피에서 경제적으로 중요한 또 다른 유일한 세균성 질병이다. 이 질병의 확산은 매우 제한적이며 주로 브라질과 케냐에 존재한다 (Silva et al., 2006). 오랫동안 BBC는 케냐의 Great Rift Valley 서쪽에만 국한되어 있었다 (Kairu 1985). 그러나 이 질병은 케냐의 전통적인 커피 재배지역에서 토지가 부족해짐에 따라, 커피 확장 가능성이 큰 지역들에서 풍토병(endemic)이므로 그 중요성이 커지고 있다. 또한, 최근 기후변화로 인한 기상 패턴의 변화로 인해 질병이 더욱 확산되고 있다. BBC 방제를 위해 구리 기반 살균제(copper based fungicides)가 권장되지만, 이러한 스프레이는 감염 압력이 증가함에 따라 효율성이 떨어진다 (Mugiira et al., 2011). 화학적 방제 접근법과 관련된 다른 과제로는 높은 비용(high costs), 식물 독성(phytotoxicity) 및 살균제의 잔류 효과(residual effects of the fungicides)가 있다 (Abera et al., 2011). 더욱이 CBD 저항성 품종이 적용되는 커피의 면적이 증가함에 따라 살균제 사용이 급격히 감소함에 따라 BBC 역학이 바뀔 것으로 예상될 수 있다. 선행 연구들이 P. syringae pv garcae에 저항성을 갖는 일부 아라비카 커피 유전자형을 확인했다. 여기에는 Catuaí x Icatu 파생 IPR 102, Catucaí, Icatu, 그리고 Hibrido de Timor가 포함된다 (Ito et al., 2008). 이 질병에 대응하는 육종아 케냐 커피 육종의 현재 및 미래 전망의 일부를 형성하므로 이러한 도입은 이 목표의 기초를 형성할 수 있다.

 

저항성의 유전적 기반을 개선하려는 노력은 질병 저항성 품종의 개발 도중과 이후에 적용되지만, 이는 아라비카 커피의 좁은 유전적 기반과 병원체 내의 다양한 변이로 인해 어려움을 겪고 있다. 동일하거나 다른 지리적 기원의 분리주들 (isolates)은 공격성(aggressiveness) 및/또는 병원성(pathogenicity)이 다양한 것으로 밝혀졌다 (Firman & Waller, 1977; Masaba & Van der Vossen, 1978; Van der Vossen, 1985; Omondi et al. 2000). 이는 광범위한 저항성을 지닌 계통들(lines)을 식별하기 위한 목적으로 때때로 기존 품종을 재평가하는 것이 중요함을 보여준다. 병원체 집단의 역학과 그리고 숙주 저항성(host resistance) 또는 취약성(susceptibility)을 결정하는 요인들 모두에 대한 더 나은 지식이 있으면 더 지속적인 형태의 질병 저항성이 고안될 수 있다는 것이 오랫동안 인식되어 왔다. 그러나 기후변화 현상으로 인해 이러한 요인들은 끊임없이 급격하게 변화하고 있으며, 이를 이해하거나 대처하기가 점점 더 어려워지고 있다.

 

C. kahawae가 케냐 재배품종들로부터 분리된 것을 연구할 때, Omondi et al.(2000)은 분리균주들 (isolates) 사이의 공격성 (aggressiveness)에 약간의 차이가 있는 것으로 관찰하였지만, 차등적인 병원성 (differential pathogenicity)은 관찰되지 않았으므로, C. kahawae에 대한 생리학적 종족들은 발견되지 않았다. 종들의 부재(absence of races)는 케냐에서 재배되는 품종의 대부분을 형성하는 유전적으로 좁은 기반의 C. arabica 종과 병원체가 공진화(co-evolving)한 결과일 수 있다 (Omondi et al. 2000). 지금까지 저항성 품종으로 간주되었던 것들에 대한 CBD 감염 사례가 최근에 발생하여, 아마도 기후 변화, 병원체 독성(pathogen virulence) 및/또는 병원성(pathogenicity)의 변화 증가로 인해 저항성이 약화되었음을 나타낸다. Gichuru et al. (In Press)의 Hemileia vastatrix에 관한 최근 연구의 경우에, 케냐 분리균주들 (isolates)을 사용하여 3개의 새로운 병독성 유전자들(v1, v7, v8) 그리고 아마도 v9도 보유하는 6개의 새로운 종족 (III, XVII, XXIII, XXXVI, XLI 및 XLII)이 있음을 발견했다. 이는 Hibrido de Timor를 포함한 CLR 저항성 품종들과 국내의 상용 저항성 품종들에 심각한 위협이 된다. 이를 위해서는 새로운 저항성의 원천을 식별하고 내구성 있는 저항성을 보장하기 위해 유전자 피라미드화 (gene pyramiding)를 적용해야 한다.

 

실제 육종과 관련된 문제 외에도 재배자에게 배포하기 위한 새로운 품종의 증식과 관련된 다른 단점도 있다. 농부들의 폭넓은 수용에도 불구하고, 국가적 수요를 충족시킬 수 있는 재배 재료가 부족하여 새로운 품종의 완전한 채택이 제한되었다. 이 문제는 Batian보다 Ruiru 11에서 더 크다. Ruiru 11이 F1 하이브리드이므로 선호되는 번식 방법인 종자 생산이 제한되기 때문이다. 클론 揷木(clonal cuttings)을 이용한 영양 번식 (vegetative propagation)과 조직 배양 (tissue culture)을 통한 대량 번식(mass propagation)으로 종자 생산을 보충하려는 노력은 높은 수요를 충족시키지 못했다. 2010/2011년에는 이 기간 동안 경험한 좋은 커피 가격으로 인해 식재 재료에 대한 가장 높은 수요가 관찰되었다.

 

케냐에서는 소출과 품질을 향상시키고 경제적으로 중요한 두 가지 곰팡이 질병인 CBD와 CLR을 관리하기 위해 커피 육종에서 상당한 성공을 거두었다. 그러나 기후 변화와 같은 새로운 문제는 커피 생산의 지속가능성을 보장하기 위해 해결해야 하는 새로운 과제를 제기했다. 직면한 과제는 소출과 품질을 향상시키는 비용 효율적이고 지속가능한 커피 품종을 개발하기 위한 미래 전망/어푸로치들의 기초를 형성한다.

 

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