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한국육종학회지 KCI 등재 Korea Journal of Breeding Science

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권호

Vol. 46 No. 2 (2014년 6월) 10

1.
2014.06 서비스 종료(열람 제한)
내염성과 관련 있는 벼의 CBF4 유전자(OsCBF4)를 벼에서 과발현 시켜 염 스트레스 조건에서 저항성이 증진된 내염성 유전자원을 개발하였다. RT-PCR을 수행하여 분리한 OsCBF4 유전자는 1,429 bp 크기의 뉴클레오티드로 274개의 아미노산으로 구성되었고, 벼의 다른 CBF 유전자와 33~49% 상동성을 나타내었다. 형질전환 식물체는 PCR과 Southern분석으로 OsCBF4 유전자의 벼 게놈 내 도입을 확인하였다. 전이 유전자는 벼 게놈 내에 1~4사본이 도입되었고, 선발된 형질전환 계통 모두에서 전이 유전자가 강하게 발현되었다. 염 스트레스 조건에서 형질전환 식물체는 비 형질전환 벼 보다 생육 정도가 양호하였으며, 특히 CBF4-10 계통은 염 처리 후 많은 식물체가 살아남았다. Real-time PCR 분석 결과 CBF4-10 계통은 120 mM NaCl 처리 시 전이 유전자 OsCBF4 전사체 발현이 잎에서 무처리 대비 약 3배 이상 증가하였다. 결론적으로 일반 벼에 도입된 OsCBF4 전이 유전자는 내염성 증진 기능이 있으며, OsCBF4 전이 유전자의 발현이 높은 형질전환 벼 계통은 내염성 벼 육종 소재로 이용할 수 있을 것으로 평가된다.
2.
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최근 급속하게 발달한 차세대 유전체분석기술을 기반으로 밀양23호와 기호벼의 유전체 서열을 분석하고, 새로운 CAPS 마커를 개발하였다. NGS를 통해 Nipponbare 유전체 길이의 60 배수만큼 염기서열을 결정하였고, CDS 안에서 두 품종간 특이적으로 나타나는 SNP를 CAPS 마커로 이용하였다. 새롭게 개발된 146개 CAPS 마커와 기존의 보고된 219개 마커를 통합하여 총 365개의 마커로 밀양23호/기호벼의 재조합자식 유전집단에 대해 분자 유전지도를 작성하였다. 벼의 줄기굵기와 간장 그리고 수장에 관한 QTL을 탐색한 결과, 총 19개의 유의성이 있는 QTL을 찾을 수 있었다. 이 중에 4개 줄기굵기 형질 관련 QTL과 2개 간장 형질 관련 QTL이 기존에 보고되지 않은 새로운 QTL이었다. 그 줄기굵기 QTL 중 가장 큰 LOD값을 갖는 qI1D5는 5번 염색체에서 탐색되었으며, 1절굵기 표현형 변이는 8.99%였다. 또한, 간장관련 QTL 중 가장 큰 LOD 값을 갖는 qCL5은 5번 염색체에서 탐색되었고, 이 QTL의 간장 표현형 변이는 4.24%였다. 재염기서열을 통해 밝혀진 SNP 중 소수만이 본 연구에 사용되었다. 향후 본 연구에서 밝혀진 SNP 정보를 이용한다면 더 많은 마커를 개발하여, 고밀도 유전지도 작성이 가능할 것이다. 더 나아가 MGRIL을 이용하여 농업적으로 유용한 형질에 대해 더 정확한 QTL 분석과 유용유전자의 개발이 가능하게 될 것이다.
3.
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본 연구는 우리나라 기상여건을 고려하여 콩 생육초기에 습해 저항성 자원을 선발하여 내습성 콩 품종의 조기육성 및 유전적 요인을 구명하기 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.1.국내 콩 주요 품종 및 보존 유전자원 등 192점에 대한 담수처리에 의한 생존율에 따라 습해 저항성과 감수성으로 분류하였다. 그 결과, 장백콩, 단백콩, 소원콩, 소청2호, 수원269는 습해 저항성 자원으로 선발되었다. 신록, T181, T201, NTS1116, HP-963은 습해 감수성 자원으로 선발되었다. 2.습해처리에 의해 발현이 증가된다고 보고된 유전자들 APX1, APX2, Adh의 발현을 분석한 결과 유전자들의 발현이 증가하였으며, 이로 미루어 습해처리가 정상적으로 처리되었음을 알 수 있다.3.1차 선발된 습해 저항성 및 감수성 자원에 습해를 처리하였을 때, 저항성 자원은 생존율이 71% 이상, 감수성 자원은 25% 이하의 생존율을 나타내었다. 1차 선발된 습해 저항성 및 감수성 자원에 대한 재현성을 확인하였다.4.부정근은 습해 저항성 자원에서 17.3~41.3개, 감수성 자원에서 0~9개를 나타내었다. 습해 감수성 자원에 비해 습해 저항성 자원에서 부정근이 상대적으로 많이 발달함을 확인할 수 있었다.5.주근의 길이는 저항성 자원에서는 0~25% 정도 감소한 반면 감수성 자원에서는 44~60% 감소한 것으로 조사되었다. 측근의 수는 감수성 자원에서는 37~65%로 감소하였지만 저항성 자원에서는 8~67% 증가하였다.
4.
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본 연구는 대규모 GMO 격리포장에서 고추 유래 가뭄저항성CaMsrB2유전자가 도입된 가뭄저항성벼(Agb0103)의 안정성 평가에 대한 가이드라인 및 프로토콜을 개발하고자 수행하였다. 경북대학교 농업생명과학대학 GMO 실습격리포장에서 총 사용면적 4,700 m²에서 Agb0103와 모품종인 일미벼에 대해 거미류를 포함한 곤충류 다양성을 조사하였다. 조사기간 동안 채집된 개체들은 기능별로 해충군, 천적군, 거미군으로 크게 구분하여 계수하였으며, 조사된 개체군의 해충군, 천적군, 거미류 등의 밀도는 기능군 별로 Agb0103와 일미벼간에 유의성을 보이지 않았다. 해충의 발생양상을 비교 분석한 결과, 전반적으로 일미벼에서 발생량이 다소 많은 경향으로 나타났으나, 대부분의 시기별 발생량 평균 간의 차이는 없는 것으로 나타나서 Agb0103와 일미벼과의 해충 발생양상에는 유의성을 찾기가 어렵다고 판단된다. 또한 천적류 발생양상은 해충 발생양상과는 달리 Agb0103에서 발생량이 다소 많은 경향으로 나타났으나, 시기별 평균 간 차이는 없는 것으로 분석되어 천적 발생양상에도 특이한 유의성을 없다고 판단된다. 따라서 가뭄저항성 CaMsrB2유전자가 도입된 Agb0103에서의 해충 및 천적의 개체군 밀도 및 발생양상은 모본인 일미벼에서와 차이가 없는 것으로 조사되었다.
5.
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농작물은 다양한 외부 환경스트레스에 노출되어 있다. 환경스트레스는 작물의 성장에 영향을 주어 세계 각 지역의 농업 생산량을 심각하게 감소시키고 있다. 따라서 작물의 생산성을 높이기 위해서 다양한 환경스트레스에 내성이 강한 새로운 품종의 개발이 요구된다. 최근의 연구 동향은 환경스트레스 저항성 유전자를 작물에 도입시켜 환경 변화에 대한 저항성이 강한 작물을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 배추의 저온, 고농도의 염과 건조 등의 환경스트레스에 대한 저항성 유전자로 추정되는 BrTSR53의 염기서열을 분석하였다. BrTSR53의 유전자의 총 길이는 481 bp이며 이중에서 ORF 부위는 234 bp이었다. 이 ORF의 염기서열 상동성을 분석한 결과 Arabidopsis에서 보고된 유전자와 유사한 것으로 나타났다. BrTSR53의 발현을 분석하기 위하여 quantitative real-time PCR을 실시하였다. 그 결과 배추를 고염 처리, 저온 처리하고 3시간 후에 가장 높은 mRNA 양을 보였으며, 건조 처리에서는 36시간 후에 발현량이 최대치를 보였다. 따라서 이 ORF는 환경스트레스에 대한 배추의 저항성 유전자임을 확인하였다. 그리고 BrTSR53 유전자를 효모발현 벡터인 pYES-DEST52에 삽입하고 western blot 분석법을 통해 효모에서 분자량이 약 13 kDa인 저항성 단백질의 발현을 확인하였다. 또한 BrTSR53 형질전환 효모는 염분 스트레스에 대한 저항성이 증가한 것으로 나타났다. 따라서 BrTSR53 유전자는 농작물의 환경스트레스 저항성을 높여줄 수 있는 주요한 유전자원으로 이용될 수 있다고 사료된다.
6.
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‘안미’는 농촌진흥청 국립식량과학원과 국제미작연구소 간의 협력으로 분자육종법을 이용하여 2010년에 육성한 중만생 고품질 복합내병충성 품종이다. 지역적응시험을 3개년(2008~2010)간 수행한 결과, ‘안미’는 중부평야지에서 보통기 보비재배 시 출수기는 8월 15일로 ‘화성’보다 5일 늦은 중만생종으로 쌀수량은 보통기 표준재배에서 5.76 MT/ha로 ‘화성’보다 11% 증수되었다. ‘안미’는 ‘화성’에 비해 간장(77 cm)은 작고 수당립수는 많으나 등숙비율은 다소 낮았다. ‘안미’는 현미 장폭비가 1.84인 단원형이며 백미는 심복백 발현이 거의 없어 맑고 투명하다. ‘안미’의 알카리 붕괴도와 단백질 함량은 ‘화성’과 비슷하고 아밀로스 함량은 조금 낮았반면, 식미평가에서 밥맛은 매우 양호하였다. ‘안미’의 재배시험 과정 중 위조현상은 관찰되지 않았으며 성숙기 하위엽 노화는 늦은 편이었다. ‘안미’는 ‘화성’에 비해 수발아에 둔감하였고 내랭성 평가 중 적고는 나타나지 않았으나 임실율은 다소 낮았다. ‘안미’는 도열병, 벼흰잎마름병(K₁, K₂, K₃), 줄무늬잎마름병 및 벼멸구에 강한 저항성을 발현하였다.
7.
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건양미는 진미벼라는 기존 벼 품종에 단백질 조성의 변이를 일으킬 목적으로 돌연변이 유도 물질인 EMS (ethyl methane sulfonate)를 처리한 후, 이들 중에서 단백질 돌연변이체를 골라내기 위해 5-methly-tryptophan 용액에 담가두어 살아나는 개체를 다시 선발한 진미벼 TR 계통과 일본에서 개발한 글루텔린 성분이 낮은 LGC-1을 2003년 교배하여 계통육종법으로 육성하였다. 선발된 SR29355-B-51-2-2-1 계통을 2008~2009년 3년간 생산력검정시험을 실시한 후, 수원533호로 계통명을 부여하고 2009~2011년 3년간 지역적응시험 실시하여 2011년 12월 농촌진흥청 농작물 직무육성 신품종선정위원회에서 품종으로 선정되었으며 건양미라 명명하였다. 이 품종의 주요특성과 수량성을 요약하면 다음과 같다. 1. 출수기는 중부평야에서 8월 22일로 화성벼의 8월12일보다 10일 늦은 중만생종 품종이다.2. 벼 키는 90 cm로 화성벼 86 cm 보다 약간 크며, 이삭수도 14개로 화성벼와 같고, 벼알수는 124개로 화성벼 90개 보다 많고, 현미천립중은 19.3 g으로 화성벼 22.5 g 보다는 작은 편이다.3. 도열병, 흰잎마름병, 바이러스병 및 해충에 약한 편이다.4. 쌀수량은 4.93 Mt/ha로 화성벼 5.20 Mt/ha보다는 다소 떨어진다.5. 쌀 품위에서 심복백이 없고 맑고, 단백질 함량은 5.56%로 화성벼 6.99%보다 낮은 편이다.6. 단백질 조성은 글루텔린이 29.6%로 진미벼 44.7% 보다 매우 낮으며, 플로라민은 28.7%로 진미벼 20.4% 보다 높은 편이다.
8.
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선향흑미는 밥쌀용 쌀에 현미 기능성 성분인 종피에 유색색소 C3G의 함량을 높이고 쌀에 구수한 향을 추가하여 식미 증진을 목적으로 종피가 흑자색인 수원477호(흑광)를 모본으로하고 C3G 성분이 많고 쌀에서 구수한 향이 있는 CG2- 2-75-4-1-22-3을 부본으로하여 2002년 교배하여 계통육종법으로 육성하여 2007~2008년 2년간 생산력검정시험 2009~2011년 3년간 지역적응시험 실시한 결과 그 우수성이 인정되어 2011년 12월 농촌진흥청 농작물 직무육성 신품종선정위원회에서 품종으로 선정되었다. 이 품종의 주요특성을 요약하면 다음과 같다. 1.출수기는 8월 11일로 중부평야에서 흑진주벼 7월 24일보다 늦는 중생종 품종이다.2.간장은 89 cm로 흑진주보다 8 cm 정도 크고, 주당수수는 흑진주벼와 비슷한 14개이며 수당립수는 122개로 흑진주 100개보다 많다. 현미천립중은 17.0 g 이다.3.도열병에는 강하지는 않으나 흰잎마름병에 강하고 줄무늬잎마름병은 중정도로 강하다.4.불시출수는 없고 성숙기 하엽노화는 흑진주벼와 같이 늦으며, 수발아는 6.6%로 적은 편이다. 내냉성과 도복은 약한 편이다.5.전국 7개 장소의 평균 현미수량은 4.75 Mt/ha 이다.6.아밀로스 함량은 19.7%로 메벼이며 향이 흑진주벼에 비하여 강하다. 7.현미색은 진한 검정색으로 안토시안 함량은 136 mg/100g, 항산화 성분인 폴리페놀 함량은 529 mg/100g 이다.8.재배적응 지역은 중부평야 및 호남평야이다.
9.
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청다옥은 다수성 사료용 옥수수 품종 개발을 목표로 2010년에 농촌진흥청 국립식량과학원에서 자식계통 KS159과 KS155의 교잡으로 육성된 다수성인 단교잡종이다. 청다옥의 종피색은 황색이며 입질은 마치종이다. 2006~2007년까지 생산력검정시험을 거쳐, 2008~2010년까지 3년간 4지역에서 지역적응시험을 실시하였다. 청다옥의 출사일수는 광평옥보다 1일 빠르고 간장은 광평옥보다 다소 짧고 착수고율은 광평옥보다 낮다. 도복은 광평옥과 비슷한 정도로 강하다. 후기녹체성은 광평옥과 비슷하며 이삭비율은 광평옥과 같다. 깨씨무늬병 저항성은 중정도이고, 그을음무늬병에는 강한 편이다. 검은줄오갈병, 이삭썩음병 및 조명나방 저항성은 중정도를 보인다. 청다옥의 건물수량(20.24 톤/ha)은 광평옥과 비슷하였으며, TDN수량(13.80 톤/ha)도 광평옥과 비슷하였다. 청다옥의 종실수량(8.51 톤/ha)은 장다옥보다 많았다. 4∶1(모본:부본) 재식비율로 동시 파종하여 채종시험한 결과 모본의 출사기와 부본의 화분비산기간이 일치하였으며 채종수량은 1.8 톤/ha이었다. 청다옥은 전국적으로 재배가 가능하다.
10.
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‘소임’ 은 잎수확을 목적으로 하는 품종육성을 위하여 1994년에 잎들깨 1호와 차조기 유전자원 YCPL173을 인공교배하여 F₁, F₂ 세대를 양성하고, F₃부터 계통 전개하여 선발한 YPL19-2B-7-3-3-1 계통이다. 주요특성은 잎모양은 둥근 심장형이며 잎색은 뒷면 자주색 발현이 양호하다. 경색은 녹색, 화색은 흰색이고 종자는 암갈색의 구형이다. 채엽재배시 일반특성은 잎들깨 1호와 비교하여 최대엽장은 16.9 cm로 비교적 작은 편이며 상품잎당 속잎비율이 높아 동계 수확작업이 용이하다. 소임은 ’02~’03년 2년간 동계시설하우스 재배에서 상품잎수가 7,172 kg/10a로 잎들깨 1호에 비해 8% 증수하였다. ’04~’05년 2년간 하계에 지역적응시험을 실시한 결과 상품잎무게는 5,410 kg/10a로 표준품종에 비해 1% 증수하였고 상품잎수도 10a당 3,417천매로 잎들깨 1호보다 13% 증수하였다.