플라스틱하우스 피복재의 광 이용효율을 높이기 위해 제조과정에 적색, 청색, 적색+청색 수지를 추가로 첨가하여 제조한 필름을 피복한 시설 내에서 토마토와 고추를 재배하였으며 시설 내 광 환경 변화와 작물의 생육, 수량 등을 조사하였다. 대체로 일반필름에 비하여 적색 및 청색 수지를 첨가한 필름에서 광합성유효복사의 투과량이 5~6% 많았고, 300~1,100nm의 광투과율은 0.5~1.0% 높게 나타났다. 피복재 중에는 적색+청색 혼합수지 첨가필름에서 토마토와 고추의 건물중이 높게 나타났고 일반필름에 비해 과실수량이 15~20% 많았으며 과실 당도도 약 0.5˚Bx. 높았다.

전국의 마을 주산단지에서 수집한 마늘을 대상으로 1994년부터 1995년까지 2년간 저장마늘을 가해하는 해충의 종류와 밀도 등에 대해 조사하였다. 저장마늘을 가해는 해충으로 검출빈도와 밀도가 높은 종류는 마늘혹응애(Aceria tulopae), 뿌리응애(Rhizoglyphus sp.) 마늘줄기선충(Dity- lemchus dipsaci), 긴털가루응애(Tyrophagus putrescentiae)등은 것으로 나타났으며 갈색먼지응애(Tarsonemus bilobatus)와 귀리둥근꼬리선충(Aphelenchus avenae)은 검출빈도 및 밀도가 낮았다. 마늘혹응애는 1994년 조사에서는 38%의 검출율을 보였으나 1995년도 조사에서는 62%의 높은 검출율을 나타내었아. 뿌리응애는 1994년조사에서 63%의 검충율을 나타내었으나 1995년조사에서는 13%로 낮았다. 마늘 인편당 뿌리응애수는 1~135마리로 조사되었으며 피해를 입은 마늘은 부패하는 증상을 나타내었다. 긴털가루응애는 1994년에는 32개 농가 중 22개 농가에서, 1995년에는 39개 농가 중 21개농가에서 검출되었다. 그러나 밀도는 다른 응애류에 비해 비교적 낮았으며 저장중 마늘에서 긴털가루 응애의 피해유발 여부에 대해서는 확인할 수 없었다.

고추의 고유 특성인 매운맛은 태좌 조직에서 주로 발현되는 capsaicinoid라는 화학물질에 의한 것으로 알려져 있고, 이 물질을 생합성하는 유전자와 매운맛의 유무를 판별할 수 있는 분자표지까지 개발되어 있다. 그러나, 아직 매운맛 함량에 대한 유전연구와 분자적 기전은 그 연구가 깊지 못한 상황이고, 본 연구는 고추 매운맛 함량 연구를 위한 F7 RIL mapping집단을 육성하고 매운맛 함량을 비롯한 주요한 원예적 특성들을 평가하기 위해 수행되었다. 자방친인 ‘생력211’의 capsaicinoid 함량은 341.6 mg/100 g으로 ‘청양’ 고추 품종보다 높은 수준인 것으로 확인되었고, 화분친인 ‘생력213’은 무신미인 것으로 HPLC 결과와 분자표지 결과가 일치하였다. 양친을 교배 후 자가수정하여 육성된 F7 RIL 93계통들에 대해서 매운맛 함량을 분석한 결과, 최저 77.8 mg/100 g부터 최고 1046.0 mg/100 g까지로 그 변이 폭이 매우 크며, 매운 계통들 내에서의 함량 분포도는 정규곡선 양상을 보여 본 육성 집단이 향후 매운맛 함량 연구를 위해 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

전 세계적으로 채소 종자시장의 규모가 커짐에 따라 종자 시장 보호를 위한 다양한 전략이 요구되고 있다. 최근 육종 편의성을 높이고 우수한 유전자원을 보호하기 위한 분자생물학적인 방법들이 활발하게 개발되고 있다. 이원적 전사 유도시스템(Binary trans-acitvation system)은 목적 유전자의 발현을 유도하는 프로모터가 전사촉진인자를 가지고 있는 배우체와의 교배를 통해서만 활성화 되는 형질전환 시스템이다. F1 식물체에서 선택적으로 유전자의 발현시킬 수 있는 이 시스템은 모본과 부본의 교배를 통해 생산되는 작물에서 F1 선택적으로 불임을 유도는 방법으로 활용되어 유전자원 보호 및 육종 편의성 증대를 위한 재료로 이용될 수 있다. 본 실험에서는 배추 작물에서 이 시스템의 이용 가능성을 신속하게 검정하기 위하여 이원적 전사촉진시스템 카세트가 각각 도입된 T0 형질전환체를 교배하는 방법을 사용하였다. 이를 위하여 토양미생물(Agrobacterium tumefaciens)을 이용하여 전사유도 카세트와 활성화 카세트를 각각 형질전환하여 T0 형질전환체를 생산한 후 유전자 도입이 확인된 T0 형질전환체를 모부본으로 F1을 생산하였다. 또한 모본과 부본의 교배조합 능력을 검정하기 위하여 두 카세트가 모본과 부본, 또는 부본과 모본이 되도록 조합하여 유전자 발현 및 유전적 안정성을 F1세대에서 검정하였다.

본 연구는 고추의 다양한 품질 관련 특성 연구를 위한 분자육종시스템 구축의 기초 연구로서, 고추의 매운맛과 고색소, 다양한 색소, 과형 등이 다양한 고세대(F6) RIL 집단을 육성하여 그 원예적 특성을 조사하였다. 자방친으로 단고추 계통인 “만다린(Capsicum annuum L.)”을 이용하였고, 화분친으로는 “블랙클러스터(Capsicum annuum L.)”를 이용하여 F1 조합을 작성한 후, 자식으로 세대를 유지한 고세대(F6) RIL 집단 129계통들에 대해서 과실특성과 초장, 잎, 꽃 등 13가지 원예적 특성들을 평가했다. 미숙과에서 성숙과로의 색 변화의 경우 그 변화 양상이 매우 다양하여 모두 12가지 양상으로 구분해 볼 수 있었는데, 녹색에서 바로 적색으로 변화하는 양상이 51계통으로 가장 많은 분포를 차지했고, 녹색에서 진보라색으로의 변화가 45계통, 상아색에서 주황색으로 변색하는 양상이8계통 등 숙기에 따른 과색 변화가 대단히 다양한 것을 확인할 수 있었다. 숙과색은 적색과가 99계통으로 가장 많은 분포를 보였고, 주황색이 17계통, 황색이 13계통이었다. 과형은 크게 세가지로 구분되었는데, 삼각형 과실이 64계통으로 가장 많은 분포를 보였고, 타원형이 52계통, 심장형이 13계통이었다. 착과방향은 61.2%가 상향 착과성을 보였고, 38.7%가 하향이었다. 원예적 특성 평가 결과 본 F6 RIL 집단은 그 다양성이 풍부하여 향후 고추 품질 특성 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 고추의 다양한 품질 관련 특성 연구를 위한 분자육종시스템 구축의 기초 연구로서 특히 고추의 매운맛과 다양한 색소 등에 초점을 맞추어 연구를 수행하고 있다. 시험재료는 국립원예특작과학원에서 지난 2005년부터 육성해온 고세대(F7) RIL 집단을 이용하고자 하며, 이 집단의 자방친 계통인 “만다린” 품종과 화분친으로 사용된 “블랙클러스터”의 성숙과로부터 발현되는 전사체 프로파일 작성을 위하여 454 Genome Sequencer(GS)-FLX Titanium System을 이용한 전사체 염기서열 분석을 수행하였다. 자방친으로 사용된 “만다린”의 성숙과색은 오렌지색이며, 매운맛이 없는 피망형 품종이다. 화분친으로 사용된 “블랙클러스터”의 미숙과색은 보라색, 성숙과색은 진한 붉은색으로 매운맛이 청양보다 더 높은 매우 작은 삼각형 모양의 과형 특성을 보인다. 염기서열 분석 결과 “만다린”의 경우 총 279,177read(average length=431bp)를 읽었으며, 이들은 총 204,288 contigs와 22,217 singleton으로 조합되었다. 한편 “블랙클러스터”는 총 316,377reads(average length=450bp)가 분석되었으며, 이들은 총 256,630 contigs와 13,153 singleton으로 조합되었다. 분석된 전사체들에 대한 기존 유전자 데이터베이스를 근거로 예상 유전자 기능성 분석 수행 결과 “만다린”은 18개의 FunCat 카테고리로, “블랙클러스터”는 16개의 카테고리로 분류되었다. 크게 세가지 GO(Gene Ontology)로 구분해 봤을 때, Biological process에 관여하는 전사체들은 각각 21%와 24%였으며, Cellular component 관련으로 23%, 27%, 그리고 Molecular function으로 유추되는 전사체들은 23%, 28%를 차지하는 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 확보된 전사체 프로파일과 염기서열들을 기초로 고추 품질 관련 2차 대사물질들의 생합성 과정에 관여하는 전사체들에 대한 발현 비교 분석과 SNP, SSR 등의 마커 개발을 위한 연구가 진행 중이다.

마늘은 양파 및 파와 더불어 백합과 작물로 오랜 재배 역사를 거치면서 돌연변이와 선발에 의해 전 세계적으로 많은 지역종으로 분화되어 오기는 하였으나 유전적 변이가 상당히 제한되어 있다. 마늘은 최근에 임성이 있는 마늘이 발견되어 육종에 이용되기는 하나 유전적 변이가 제한적인 문제점을 가지고 있다. 대부분의 마늘은 불임으로 유성생식이 불가능하여 교잡에 의한 품종육성이 어렵다. 마늘은 특히 영양번식 작물로 바이러스 감염에 의해 수량감소가 극심한 편으로 바이러스 감염에 의해 36～60%의 수량감소가 일어난다고 보고되고 있다. 이외에 마늘재배에 문제가 되는 형질을 개량하기 위해서는 육종방법의 개발이 필요하다. 이를 위한 방법으로 마늘에서 형질전환 방법의 개발이 필요하게 되었으며, 성공적인 형질전환을 위해서는 외부 유전자를 마늘의 게놈으로 도입하기 위한 세부적인 방법이 개발되어야 한다. 마늘의 형질전환은 어려운 것으로 보고되고 있는데, 우리는 마늘에서 효율적인 형질전환 방법을 개발하였으며, 형질전환 실험결과 ‘단양마늘’ 및 ‘삼척마늘’에서 제초제저항성이 도입된 형질전환 식물체를 획득하였다. 마늘 형질전환체의 확인은 PCR과 Southern blot, Northern blot 및 생물검정을 통해 마늘게놈에 안정적으로 도입된 것을 확인할 수 있었다. 기내에서 재분화되어 선발된 마늘 형질전환체가 염색체 수준에서 변화가 있는지를 확인하기 위해서 ploidy analyser를 이용하여 배수성을 조사한 결과 대부분의 마늘 형질전환체는 정상적인 염색체를 가지고 있었으나 형질전환체 중 2개의 개체가 4배체인 것을 확인할 수 있었다. 이는 조직배양 과정 중 캘러스 단계를 거치면서 염색체가 배가 된 것으로 판단되며, 형질전환체는 배수성 분석을 통해 비 정상적인 개체를 제거하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 4배체인 형질전환 마늘은 수확기가 일반적인 형질전환체에 비해 빠르며, 수량특성은 정상적인 염색체를 가진 형질전환 마늘과 비슷한 것으로 판단된다.

This study was carried out to obtain basic information of Plasmodiophora brassicae in highland and selection of Chinese cabbage cultivars resistant to clubroot disease. According to the disease index(10% cut-off), physiological definitions of Plasmodiopho