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홍고추의 유전형 및 재배환경 요인에 따른 비타민 성분의 자연변이 연구
이소영(So-Young Lee),김은하(Eun-Ha Kim),백다영(Da-Young Baek),이경민(Gyeong-Min Lee),박수윤(Soo-Yun Park),이상구(Sang-Gu Lee),류태훈(Tae-Hoon Ryu),강현중(Hyeon-Jung Kang),오선우(Seon-Woo Oh) 한국식품영양과학회 2020 한국식품영양과학회지 Vol.49 No.3
홍고추는 사람의 식이에서 주요 비타민 공급원이며, 우리나라 사람들은 홍고추를 많이 섭취하고 있다. 그러나 홍고추의 비타민 함량에 대한 품종, 재배지역 및 재배연도에 의한 성분의 자연변이 연구는 국내에서 거의 수행되지 않았다. 이를 위하여 본 연구에서는 12개 상업품종을 대상으로 2016년도와 2017년도 2년간, 2개 지역(4개의 재배환경)에서 재배 및 수확하여 홍고추 과육에서 비타민 A, 비타민 B₁, 비타민 B₂, 비타민 B₃, 비타민 B5, 비타민 E(α-, β-, δ-, γ-tocopherol) 함량을 비교 분석하였다. 고추 과육에서 분석한 비타민 함량을 통합하여 4개 재배환경에 대한 자연변이를 비교하기 위해 통계 알고리즘을 개발하고 적용한 결과, 비타민의 성분은 품종별, 지역별, 연도별로 자연변동성에 유의미한 차이를 보였다. PLS-DA를 이용한 주성분 분석과 더불어 R 통계 기법을 이용한 변동성(% variability) 분석을 실시한 결과, 비타민 성분의 자연변동성은 품종 요인보다는 재배지역이나 재배연도 또는 세 가지 통합 요인의 교호작용에 의해 더 많은 영향을 받는 것으로 확인되었다. 특히 비타민 C와 비타민 B₂, 비타민 B₃, γ-tocopherol은 주로 재배연도에 의해 성분변이가 큰 것으로 분석되었다. α-Tocopherol은 품종 요인에 의해 변이가 비교적 큰 것으로 나타났으나, 세 가지 요인의 교호작용에 의한 변이가 가장 큰 것으로 분석되었다. 비타민 B5는 품종별 요인에 의해 성분변이가 가장 크게 나타났으며, β-tocopherol은 지역 요인에 의한 성분변이가 가장 큰 것으로 나타났다. 비타민 분석 결과에 대해 품종별, 지역별, 연도별로 다변량 통계분석(PLS-DA)을 실시한 결과, 재배지역과 재배연도 요인에 의한 데이터 클러스터가 가시적으로는 뚜렷하게 구분되었으나, PC1과 PC2의 합산 분산력이 60% 미만으로 2차원의 주성분으로 전체 데이터의 분산을 설명하기에는 약간 부족한 것으로 확인되었다. 따라서 비타민 성분의 환경 요인에 의한 변동성 또는 분산력을 설명하기 위해서는 정량적 통계분석 방법인 자연변동성(% variability) 분석이 추가로 수행되어야 하는 것을 알 수 있었다. Red peppers are a remarkably rich source of vitamins in the human diet and widely consumed in Korea. However, comprehensive studies have not reported on the effects of genotype, cultivation regions, and year of cultivation on the vitamin composition of the pepper fruits. To address this, twelve commercial pepper varieties were grown at two locations in Korea during 2016 and 2017, and the concentrations of vitamin A, B₁, B₂, B₃, B5, and E (α-, β-, δ-, γ-tocopherols) in pepper pericarps were determined. Statistical analysis of the combined data showed significant differences among varieties, locations, and years for the measured components. The % variability analysis demonstrated that environment (location and year) and genotype-environment interaction contributed more to the nutritional contents than the genotype alone. Particularly, variation in vitamins A, C, B₂, B₃, and γ-tocopherol was attributed to the year of cultivation. α-Tocopherol primarily varied by the genotype-environment interaction. Vitamin B5 was the trait that the most highly affected by genotype. The location effect was significant for β-tocopherol. Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) results showed that the separation of vitamins was distinct by year and location. These results were supported by the % variability analysis. Our study could explain the natural variation in the vitamin compositions of peppers by genotypes and environments.
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