‘Buddybell’ is a promising crabapple variety developed as a pollinizer at the Apple Research Institute, National Institute of Horticultural and Herbal Science, Rural Development Administration, Korea, in 2019. This variety was selected from seedlings obtained by natural crossing of Malus baccata. It was collected from Mt. Jeombong, Inje-gun, and Gangwon-do. Line selections were conducted from 2009 to 2016, and characteristic evaluations were performed from 2009 to 2010. Tree vigor and tree form of ‘Buddybell’ were medium and upright, respectively. The first flowering time was early, around April 16, and the flowering period was as long as 14 days. The flowers of ‘Buddybell’ were pink in the balloon stage and white in full bloom. ‘Buddybell’ has a high fruit setting rate with major apple varieties(‘Fuji’, ‘Hongro’, and ‘Tsugaru’). The amount of pollen weight per 1,000 inflorescence of ‘Buddybell’ was 2.5 times higher than that of 'Maypole'; hence, it is highly useful as a pollinizer in apple orchard. ‘Buddybell’ was officially applied for variety protection on Korea Seed & Variety Service in 2020 (Application no.2020-237).

사과나무의 생장은 대목의 지상부 노출 길이에 따라 달라질 수 있기 때문에 접수 품종의 특성에 맞는 대목 노출 길이의 선택이 중요하다. 따라서, 국내육성 신품종 ‘썸머킹’에 적합한 왜성대목 M.9, M.26의 노출 길이 구명을 위하여 접목부가 지면에서 5, 10, 15cm로 노출되게 재식 한 후 수체생장과 생산성을 조사하였다. 재식 4년차 신초장은 M.9와 M.26 5cm 노출이 10cm 노출에 비해 12.6, 5.5cm, 15cm 노출에 비해 11.4, 8.2cm 긴 것으로 나타났다. 재식 4년차 주간단면적의 경우 5cm 노출을 100으로 했을 때, 10, 15cm 노출은 M.9의 경우 58, 64 이며, M.26은 75, 61으로 조사되었다. 대목 노출 길이가 짧을수록 수고, 신초장, TCA의 영양생장이 많아졌으며, 특히 5cm 노출은 ‘썸머킹’의 수세를 강하게 하는 것으로 생각된다. M.9와 M.26의 누적수량효율은 영양생장과는 반대로 15cm 노출에서 각각 0.99, 0.68로 가장 높았으며 10cm 노출은 0.91, 0.61이었으며 5cm 노출은 0.58, 0.51로 노출 길이가 길어질수록 우수하였다. 그러나 10cm와 15cm 노출의 통계적 유의차는 없었다. 따라서, 본 연구의 결과 ‘썸머킹’의 영양생장과 생식생장을 고려했을 때 M.9와 M.26 노출 길이는 10cm가 가장 적정할 것으로 판단된다.

무측지성 수분수용 사과 품종 개발을 위해 ‘홍로’를 자방친, ‘메이폴’을 화분친으로 하여 교배한 교배실생을 조사·선발하여 ‘팅커벨’로 명명, 국립종자원에 품종보호 등록을 완료하였다. ‘팅커벨’ 육성 과정은 2003년에 인공교배를 실시하여 2009년까지 과실 및 생육특성을 조사하여 1차 선발하였다. 계통명 ‘03-2-095’로 2010년부터 2012년까지 과일특성 및 주요 품종과의 교배친화성을 평가한 후 최종 선발하였다. ‘팅커벨’은 대조품종 ‘메이폴’에 비해 만개기가 약 2일 정도 늦고, 수세가 약하고 가지 발생이 거의 없는 무측지성을 보인다. 대조품종 ‘메이폴’의 과형이 ‘타원형’인데 비해 ‘팅커벨’의 과형은 ‘넓은 타원형’이다. ‘팅커벨’은 117g으로 ‘메이폴’보다 과실이 크고, 과피가 매끈하며 과분이 없다는 점에서 차이가 있었다. ‘팅커벨’의 당도는 12.3oBx로 ‘메이폴’ 10.7oBx 보다 높고, 산도는 1.2%로 ‘메이폴’ 1.8% 보다 낮아서 당산비가 ‘메이폴’ 보다 개선되었다. 주요 품종 과의 인공교배시 착과율은 ‘후지’ 90.8%, ‘홍로’ 94.9%, ‘쓰가루’ 71.0%로 매우 높을 뿐만 아니라 수폭은 70cm이므로 사과 밀식재배체계에 아주 적합한 수분수용 신품종으로 판단된다.

사과나무의 수세는 품종 고유의 유전적 특성에 따라 결정되지만 환경 조건, 재배 관리, 대목 종류 및 노출 길이에 따라 달라질 수 있다. 따라서 품종 고유의 특성에 따라 적합한 대목 종류 및 적정 노출 길이를 선택하는 것이 나무의 생육, 생산성 및 수명에 바람직한 영향을 줄 수 있을 것이다. 본 연구는 국내에서 육성된 ‘서 홍’, ‘썸머드림’, ‘홍금’에 적합한 대목 노출길이에 대한 정보를 제공하기 위하여 M.9 자근대목에 각각 접목한 후 접목부가 지면에서 10, 20, 30 cm로 노출되게 재식하여 수체생장과 생산성을 조사하였다. 재식 6년차까지 ‘서홍’, ‘썸머드림’, ‘홍금’은 대목 노출이 짧을수록 TCA 증가가 컸다. 재식 6년차의 TCA는 10cm 처리구를 100으로 했을 때 20, 30cm 처리구는 각각 ‘서홍’ 70, 60, ‘썸머드림’ 88, 66, ‘홍금’ 55, 41으로 현저히 낮아졌다. 또한 ‘서홍’, ‘썸머드림’, ‘홍금’의 대목 노출 길이가 짧을수록 수고, 수폭, 신초장, 정단신초장의 영양생장량이 더 우수하였다. 재식 6년차까지의 누적수량 역시 대목 노출 길이가 짧을 수록 많아지는 경향을 보였다. 재식 6년차 누적수량의 10cm 처리구를 100으로 했을 때 20, 30cm 처리구는 ‘서홍’ 77, 63, ‘썸머드림’ 85, 76, ‘홍금’ 73, 58으로 조사되었다. 과실 특성에 있어서 대목 노출 길이에 따른 차이는 없었다. 따라서, 재식 6년차까지 ‘서홍’, ‘썸머드림’, ‘홍금’ 의 영양생장과 생산성을 고려했을 때 M.9 대목의 노출 길이는 10cm로 하는 것이 적당할 것으로 생각된다.

본 연구는 수확전 수체살포용 1-MCP(Harvista) 처리가 국내 육성품종인 ‘감홍’ 사과의 품질과 저장성에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 수체살포용 1-MCP 처리 후 수확시에 과실의 산 함량은 1-MCP 수확 10일전 처리가 무처리에 비하여 높았으나 다른 과실품질 요인들은 차이가 없었다. 그리고 저장 동안 ‘감홍’ 사과의 품질변화를 보면 저장기간이 길어질 수록 1-MCP 처리 과실들의 경도와 산 함량이 무처리 과실보다 높게 유지되었으나 가용성고형물 함량은 차이가 없었다. 내생 에틸렌 발생량은 수확시에는 처리간 차이가 없이 낮은 에틸렌발생을 보였으나 무처리 과실들은 저장 180일에는 58.31μL · L−1로 급격히 증가한 반면 1- MCP 처리 과실들은 18.24~25.03μL · L−1로 현저히 낮은 발생량을 보였다. 따라서 ‘감홍’ 사과에 수확전 수체살포용 1-MCP 처리가 저장기간동안 과실의 품질을 유지하는데 효과적이었다.

Cinnamaldehyde as the main component of Cinnamomum plants is well known as mammalian transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) agonist, also activated by low temperature stimuli and mechanosensation. The other TRP subfamily, transient receptor potential vanilloid-1 (TRPV1) sensitive to pungent compounds such as capsaicin and allicin mediates the feeling of warmth. Both TRPA1 and TRPV1 channels are abundantly distributed in sensory neurons. Thus, there is possibility that these channels modulate repellent behaviors of mosquitoes and Drosophila through olfactory receptor neurons (ORNs). In order to confirm this hypothesis, we carried out laboratory repellent tests with cinnamaldehyde to Aedes aegypti females using arm-in-cage test and to a wild type and two TRP channel mutants Drosophila lines using a choice assay. Cinnamaldehyde showed strong repellency against Ae. aegypti and Drosophila wild adults at tested concentrations. However, a mutant fly line did not discriminate or detect the existence of the repellent. These behavioral data suggest that cinnamaldehyde may directly target the TRP channel. More studies to elucidate neural correlates of repellency to ainnamaldehyde compound are as follows: 1) Identifying the ORNs mediating cinnamaldehyde detection using single-sensillum recording techniques, 2) Co-localization of TRP genes on olfactory organs of Ae. aegypti and Drosophila using in situ hybridization and 3) Whether the Aedes TRP homologs might function in cinnamaldehyde repellency using rescued TRP chennels of Drosophila.

Although many synthetic pesticides have played important roles in pest management in agriculture, forest, housings, gardens, and managed landscapes for several decades, increased concerns to human health and environmental contamination have limited their usages and application in integrated pest management (IPM). Many plant essential oils have a variety of biological activities including adulticidal, acaricidal, larvicidal, ovicidal, repellent, antifeedant, and oviposition deterrent ones against insect pests. These oils and major terpenoid constituents show neurotoxic effects by interference with the cockroach octopamine and nematode SER-2 tyramine receptors. Most plant volatile oils contain plentiful phenylpropanoids, mono and sequiterpenes, and related phenols. They have been widely used in the flavor, fragrance, aroma therapy, food additives, and cosmetic industries. Some volatile plant essential oils have traditionally been used as stored product protectors and mosquito repellents, while their successful cases in commerce have been recently applied. Especially, these essential oils have not only been treated against house and garden pests, but these oils also have higher potential to be employed as “green pesticides” in the field of stored products, green house, and medical insect pests due to their fumigant action. Eventually, considering resistance development to many synthetic pesticides, it is likely that plant volatile or essential oil-based pesticides would play an essential role as an alternatives since they typically consist of the complex mixtures of constituents responsible for slow resistant development. In addition, the mixtures of these oils with conventional insecticides and the application of their capability to to enhance the efficacy of conventional products remains a main market niche. In this presentation, several cases of test evidences under laboratory and field conditions will be discussed. Ultimately, plant volatile-based pesticides and repellents would play an important role in future IPM programs due to their relative safety to non-target organisms and the environment.

Origanum essential oil [Origanum acutidens (Hand.-Mazz.)] showing insecticidal activity and repellency against red flour beetle, Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) adults was analysed by GC-MS. All constituents of the oil were identified, and the main components were carvacrol (67.2%), p-cymene (16.2%), γ-terpinene (5.5%), thymol (4.9%),and linalool(2.1%). In vapor phase fumigant assay, the origanum oil was more effective in closed condition (LD50 = 0.555 mg/cm3) than in open one (LD50 = 0.353 mg/cm3).This result suggests that the toxicity of the oil to red flour beetle is exerted largely by vapor phase. Based on 24-h LD50 values, the toxicity of caryophyllene oxide (0.00018 mg/cm3) was comparable with that of dichlorvos (0.00007mg/cm3) as a positive insecticide. In addition, thymol, camphene, α-pinene, p-cymene, and γ-terpinene gave good insecticidal activity (LD50 = 0.012 - 0.195 mg/cm3). In repellent test using 9 constituents of origanum oil, caryophyllene oxide showed 100% repellent activity at 0.0158 and 0.0032 mg/cm2. These results indicate that the origanum oil and its some components could be potential candidates as a fumigant and repellent for managing T. castaneum adults. Potential molecular target of repellents will be discussed.

사과는 에틸렌에 의해 호흡량이 일시적으로 상승하는 호흡급등형 과실이다. 에틸렌 발생은 세포벽분해효소 활성화와 세포벽 연화를 진행시켜 사과의 상품성과 저장성을 떨어뜨리는 원인이 된다. 사과의 에틸렌 생합성 과정에는 Md-ACS1 및 Md-ACO1 유전자가 연관되어 있으며, 두 유전자는 과실의 에틸렌 발생량과 경도에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 사과 국내육성 28품종의 Md-ACS1 및 Md-ACO1 대립유전자형을 분석하고, ‘Fuji(FJ)', ‘RubyS (RS)', ‘Hongro(HR)', ‘Arisoo(AS)', ‘Summer King(SK)', ‘Greenball(GB)', ‘Golden Supreme(GS)'을 대상으로 수확 후 25일까지의 에틸렌 발생량 및 상온저장(20℃) 20일 동안의 경도 연화율을 조사하였다. 그 결과, 낮은 에틸렌 발생량과 관련 된 대립유전자(favorable alleles0(FA)) ACS1-2, ACO1-1이 많을수록 에틸렌 발생량과 경도 연화율이 낮은 경향을 보였다. GS은 ACS1-1/1, ACO1-1/2(FA 1)으로 모든 품종 중 가장 높은 에틸렌 발생 수치와 경도 연화율를 보였다. SK와 GB은 ACS1-1/2, ACO1-1/2(FA 2)으로 ACS1-2/2, ACO1-1/2(FA 3)인 HR와 AS 보다는 높고 GS 보다 낮은 에틸렌 발생량과 경도 연화율을 보였다. ACS1-2/2, ACO1-1/1(FA 4)인 FJ는 RS를 제외한 모든 품종 중에 에틸렌 발생량과 경도 연화율이 가장 낮았다. 본 실험의 결과 Md-ACS1 및 Md-ACO1 대립유전자형과 사과의 에틸렌 발생량 및 경도 연화율은 상관성이 있는 것으로 확인되었다. 따라서, Md-ACS1 및 Md-ACO1 분자표지를 사과 국내육성 품종의 저장성 예측과 육종 효율 향상을 위한 Markerassisted selection에 활용할 수 있을 것으로 생각 된다.

CRISPR/Cas9-based genome editing technology fast replaces the previous methods that require protein engineering such as Zinc Finger Nucleases (ZFNs) and TALE nucleases (TALENs). Conventional genome editing of plant cells using CRISPR/Cas9 technology largely depends on Agrobacterium-mediated transformation of the plant cells and subsequent regeneration of whole plants from the edited cells. During this process, unwanted foreign DNAs including the antibiotics gene and fragments of the T-DNA can be introduced into plant genome. Insertion of these unwanted DNA causes lots of regulatory restrictions when commercializing the LMO products. To step aside these issues, we designed DNA-free ribonucleoprotein-based method and regenerated whole plants from the successfully engineered cells. We will share our discovery on the successful implement of this technology in lettuce protoplasts.

사과는 배우체형 자가불화합성을 나타내는데 이는 S-locus의 복대립유전자에 의해 조절된다. 본 연구는 S-allele specific PCR분석을 통해 신품종을 포함한 24종의 사과 주요 재배품종과 7종의 꽃사과 품종의 자가불화합성 유전자형(S-genotype)을 결정하고자 수행하였다. 31종의 재배품종과 꽃사과 품종 을 23종의 S-allele specific primer을 이용하여 분석한 결과 12개의 S-allele (S1, S2, S3, S5, S7, S9, S10, S16, S21, S23, S26, S29)이 동정되었다. 그 중에서 24종의 재배품종에는 S1(41.7%), S3(58.3%), S7(29.2%), S9(54.2%)의 S-allele이 흔히 존재하는 것으로 확인되었다. 국내육성 신품종인 ‘아리수’와 ‘황옥’의 S-genotype은 각각 S3S7과 S3S9으로 동정되었다. 본 실험에서 얻은 S-genotype 정보는 안정적인 사과 과실생산에 적합한 수분수 선발과 육종프로그램에서 교배조합 작성에 유용 하게 활용될 것이다.