식물연구에 있어 다양한 분자마커의 개발은 학문적 그리고 기술적으로 새로운 혁신을 가져왔다. DNA를 이용한 분자마커는 DNA 지문뿐만 아니라 식물의 분류학, 생리학 및 유전공학 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 밀은 옥수수, 벼와 함께 세계 중요 3대 작물 중 하나로서 17,000 Mb의 게놈을 가지고 있어 연구에 많은 어려움이 따르고 있다. 본 연구는 현재까지 보고된 분자마커를 이용한 밀 연구 분야에 관한 보고들을 분석하여 앞으로의 연구 방향을 제시하고자 하였다. 1990년부터 2012년까지 발표된 주요 논문 1,123편을 분석한 결과 유전육종 분야가 38.3%로 가장 높았으며, 분자표지인자와 생리학 분야가 각각 26.9%와 1.5%로 나타났다. 미국을 포함하여 중국, 호주 영국 등 4개국에서 발표한 논문이 전체의 50% 이상을 차지하고 있으며, 이들 국가소속기관 연구소에서 발표된 논문이 전체의 52%로서, 대학보다 활발히 진행되고 있는 것을 알 수 있었다. 특히 밀의 연구는 1992년부터 2007년까지 급격하게 증가하였는데 이것은 밀의 다양한 육종사업과 분자표지인자 기법의 발달이 영향을 미쳤기 때문이다. 그러나 국내 밀의 연구 논문은 88편으로 2008년 이후 대부분 보고되는 것으로 보아 밀의 연구가 매우 늦게 시작된 것을 알 수 있다. 현재까지 국내 밀의 연구는 유전육종 분야에 집중되어 있는 것을 알 수 있다. 국산 밀은 ‘금강’ 등 30 여 품종이 생산량 증가, 재해저항성 증진 등의 목적으로 육성되었다. 예를들어 백립계 제면용으로서 내한성과 붉은곰팡이 중도 저항성을 가지는 ‘한백’, ‘적중’, ‘알찬’, ‘수강’ 등의 품종이 개발되었다. 이와 같이 다양한 목적에 맞는 밀 품종이 육성되어 있기 때문에 이 후의 연구는 용도별 신품종 육성과 함께 국산 밀 품종을 보호하는 방향으로 나아가야할 것이다. 이를 위해선 국산 밀의 기본적인 식물적 특성과 유전적 특성이 확립되어야한다. 최근 국산 밀의 품질 및 품종 판별에 적합한 분자표지인자를 개발하기 위한 다양한 분석방법이 시도되고 있다. 다양한 분자표지인 자 기술 및 개발은 앞으로의 밀 육종사업에 유용한 도구로서 이용가치가 매우 높기 때문에 SSR, ISSR, STS 등의 분자표지인자를 개발하여 국내 밀품종을 보호할 뿐만 아니라, 밀의 수량성 및 고품질과 내재해성 등에 관련된 많은 연구를 통하여 밀의 품질과 수량성 향상에 이용해야 할 것이다.

본 연구는 질소 추비 시용수준을 달리한 비배관리가 수발아에 미치는 영향을 구명코자 금강밀과 조경밀을 공시하여 질소 추비 처리 수준별로 출수기, 생육, 종실특성 및 수발아 관련 형질을 비교하였다. 질수수준 증가에 따라 간장,수장, 경수 및 영화수가 증가했으나, 임실율은 2010년에는질소 50% 증비(108 kg N/ha)에서 가장 높은 수치를 나타냈고, 2011년에는 100% 증비(144 kg N/ha)에서 가장 높은 수치를 나타냈다. 밀 종실 특성 중 천립중, 리터중 및 수분함량은 질소수준에 따라 큰 차이를 보이지 않았으나, 종실 수량은 질소 수준이 증가함에 따라 계속 증가하여 50% 증비에서 가장 높게 나타났으며 그 이후부터는 감소하였다. 종실의 단백질 함량을 살펴보면 질소수준이 증가함에 따라 점차 증가는 경향을 보였으며 100% 증비에서 가장 높은 함량을 나타냈고, 금강이 조경보다 높은 단백질 함량을 보였다.밀 종자의 수발아 관련 형질간 비교에서는 질수수준이 증가함에 따라 발아율, Germination index 및 ABA sensitivity가점차 감소했는데, 이는 종자의 수발아율을 낮추는 결과를가져왔다. 밀 종자의 Germination index는 금강의 경우 무비(추비)에서 가장 높게 나타났으며 그 이후에는 조경의 경우와 마찬가지로 질소 수준이 증가함에 따라 점차 감소하였다. 밀 종자의 수발아율은 조경의 경우 50% 감비에서24.7%, 금강의 경우 무비(추비)에서 19.6%로 가장 높게 나타났으나, 질소 처리 수준이 증가함에 따라 수발아율은 점차 감소하였다. ABA sensitivity와 수발아율 간에는 정의상관을 나타내어 ABA sensitivity를 간이 수발아 검정법으로 활용 가능할 것으로 보였다.

밀의 대표적인 식이성 섬유소인 아라비노자일란에 대한 국내 재배 환경에서 국내 밀 품종의 아라비노자일란 함량 변이를 조사한 결과 품종에 따른 함량 변이도 있지만 년차간, 재배조건 및 재배지역에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 전작 조건에서 재배된 밀 품종의 아라비노자일란 함량이 답리작 조건에서 재배된 품종 보다 높았으며, 익산 지역에서 재배된 품종이 진주에서 재배된 밀 품종 보다 아라비노자일란 함량이 낮았다. 외국 계통인 CIMMYT 계통과 비교한 결과 국내 밀 품종은 아라비노자일란 함량이 높은 것으로 나타났다. 종실의 아라비노자일란 함량은 밀가루의 아라비노자일란 함량과 정의 상관을 나타내어 아라비노자일란 함량에 따른 계통 선발에 있어서 종실 함량으로 평가가 가능할 것이다. 제빵적성이 양호한 국내 밀 품종인 금강밀과 조경밀은 다른 품종에 비하여 아라비노자일란 함량이 낮았으며, 은파밀, 진품밀, 서둔밀과 신미찰 1호는 다른 품종에 비하여 아라비노자일란 함량이 높았다. 아리비노자일란 함량은 제빵 적성에 적합한 단백질 함량, 반죽 최고 높이 및 빵 부피와는 부의 상관을 나타내어 국내에서 빵용 밀 육성을 위해서는 아라비노자일란 함량이 낮은 계통으로 육성을 해야 하는데, 이러한 결과는 국내 밀 품종의 등숙 과정과 품종의 글루텐닌 조성 등의 영향으로 보여진다. 최근 들어 밀의 영양성 증진을 위하여 통밀을 이용한 가공제품 개발에 대한 연구가 미국과 유럽을 중심으로 활발하게 진행되고 있으며, 아라비노자일란 함량 관련 표지인자 개발에 대한 연구도 이루어지고 있다. 국내 밀 품종 역시 아라비노자일란 함량이 환경이나 재배 조건에 영향을 받지만 유전적인 특성에 영향을 받기 때문에 제빵 적성이 양호하면서 식이성 섬유소인 아라비노자일란 함량이 높은 품종 개발을 위해서는 지속적인 연구가 필요할 것으로 생각한다.

밀 친환경 재배를 위해 화학비료 사용을 줄이고 밀 품질을 향상하기 위한 유기질비료와 미생물퇴비의 적정 사용량을 설정하고자 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다.1. 밀 생육특성 중 간장은 시비량이 많을수록 보리복합비료 처리에서는 컸으나 미생물퇴비와 유기질비료 처리에서는 뚜렷한 차이를 보이지 않았고, 수장은 보리복합비료 > 미생물퇴비 > 유기질비료 순으로 길었으나시비량 간에는 일정한 경향을 보이지 않았다.2. 밀 수량구성요소 중 수당입수는 비료 종류나 시비량간에 차이가 없었고, m2당 경수는 비료 종류 간에는복합비료 > 유기질비료 > 미생물퇴비 순으로 많았으며,시비량은 200% 시용에서는 많아 차이를 보였으며, 천립중은 금강밀은 41.1～42.7 g, 조경밀은 41.0～42.9 g으로 처리 간에 일정한 경향을 보이지 않았다.3. 비료의 종류에 상관없이 시비량이 증가 할수록 생육및 수량은 좋았으며, 비종간에는 유기질비료가 미생물퇴비보다 수량성은 높으나 보리복합비료(관행 4.12 Tonha-1) 대비 2～6%가 감수되었으나 통계적으로 유의성이 없었다.4. 친환경 자재의 적정 사용량은 표준시비 수준인 유기질비료은 800 kg ha-1, 미생물퇴비는 2,000 kg ha-1 시용으로 95%이상의 수량을 얻을 수 있었다.5. 밀가루의 품질은 밑거름 50% 감비구에서 다소 떨어지는 경향을 보였으며, 단백질함량과 침전가는 관행복합비료 > 미생물퇴비 > 유기질비료 순이었으나 회분함량은 0.40～0.38%로 일정한 경향을 보이지 않았다.

국내 밀 품종 조경, 금강 그리고 중국 밀 품종인 Chinese spring의 genomic DNA를 주형으로 LMW-GS 특이 프라이머세트를 이용하여 3개의 새로운 LMW-GS i 타입 유전자를분리하였고 이들의 분리된 유전자는 각 각 조경 II-2, CSIII-5 그리고 금강 6-12로 명명하였다. 이들의 유추 아미노산을 분석한 결과 20개의 시그널 펩타이드, 이소루신으로 시작하는 N-말단 부분 그리고 글루타민이 많은 반복도메인 그리고 C-말단 부분으로 구성되어 있으며 조경 II-2와 CS III-5는 전형적인 LMW-GS i-type 유전자처럼 C-말단에 8개의 시스테인 잔기가 있었다. 금강 6-12는 특이하게도 하나 더 많은 9개의 시스테인 잔기가 존재하였는데 이 여분의 시스테인 잔기는7번째 시스테인 잔기의 11잔기 앞에 존재하며 TAT(타이로신)이 TGT(시스테인)로 바뀐 결과이다. LMW-i 타입 글루테닌 유전자들 간의 SNP와 InDel을 확인하기 위해서 본 연구에서 클로닝 된 조경 II-2, CS III-5 그리고 이전에 본 그룹에서 확인된 조경 HQ619933와 기존 문헌에 나와 있는 6배 체 밀 유래의 10개의 LMW-GS i 타입 유전자들과 다중염기서열 분석을 실시하였고, 이들 사이에서 15개의 SNP와 1개의 insertion이 확인되었다. 밀 품종 조경의 Glu-A3 단백질을 동정하기 위해 글루테닌을 추출 이차원전기영동을 하고 Glu-A3c 위치의 스팟을 절취하여 in-gel digestion한 후 LC-ESI MS/MS 분석을 수행한 결과 조경의 i 타입 LMW-GS 유전자 좌는 Glu-A3c로 확인되었다. LMW-i 타입 글루테닌 유전자들의 연관 관계를 분석하기 위해 본 연구 그룹에서 클로닝 한 조경 II-2, CS III-5, 금강 6-12 그리고 조경 HQ6199333와 Genebank DB의 35개의 LMW-i 타입 글루테닌 유전자의 유추 아미노산 서열을 이용하여 Phylogenic tree를 완성하였다. 이들 39개의 계통도 분석 결과 이배체 밀과 4배체 밀의 LMi 타입 글루테닌이 육배체 밀의 LMW-i 타입 글루테닌과 크게 나눠지는 것을 확인하였으며, 육배체 밀의 LMW-i 타입 글루테닌들은 Glu-A3a부터 GluA-3g까지 7개 subgroup으로 나눠지는 것을 확인하였다. 금강 6-12는 GluA-3a와 GluA-3c 사이에 존재하였고 조경 II-2와 CS III-5는 GluA-3d와 일본 연질 밀인 농림 61의 AB062878과 같은 subgroup에 존재하였고 조경 HQ6199333은 Glu-A3c subgroup에 위치하였다. LMW-i 타입 글루테닌 유전자들의 유추 아미노산 다중서열분석결과 반복 도메인은 length polymorphism은 179～149개 정도의 long 타입과 91, 51, 10, 2개의 short 타입으로 나눠지고 이것은 long 타입과 short 타입 LMW-i 타입 글루테닌 유전자를 구분 할 수 있는 마커의 근거가 된다.

수발아 평가와 GI 평가는 정의 상관을 나타내었고, GI 평가는 년차간 변이를 나타내지 않아서 향후 수발아 저항성 계통 평가에 활용이 가능하지만 품종과 연차간 상호작용에서 변이가 나타나기 대문에 향후 지속적인 평가를 통하여 활용여부를 결정해야 할 것으로 생각한다. 수강밀과 우리밀은 수발아율과 GI 모두 낮게 나타나서 수발아 저항성 자원으로 활용될 수 있으며, 국내 밀 품종에는 없지만 수발아 저항성 외국 자원에서 나타나는 Vp-1Bb와 Vp-1Bf는 수발아 저항성 증진을 위해 도입을 고려해야 할 것이다. 염색체 4AL에 존재하며 외국 밀 품종에서 효과적으로 활용되고 있는 SSR 마커인 ZXQ118와 Xhbe03를 이용하여 국내 밀 품종을 평가한 결과, 국내 밀 품종의 변이 폭이 다양하지 않아 이들 표지 인자를 이용하여 수발아 저항성 품종을 구별하기는 어려웠기 때문에 앞으로 국내 밀에서 수발아 저항성 계통 선발에 활용이 가능한 마커 개발에 대한 연구가 필요하다.

국내 밀 육종 시스템의 빵용 밀 육종 선발의 효율성을 높이고자 국내산 밀 품종을 이용하여 Glu-1과 Glu-3의 DNA 표지인자를 이용한 유전자형 확인과 multiplex-PCR을 이용하여 Glu-1과 Glu-3을 분석하였다. 글루텐닌 발현에 연관된 유전자 서열 특이적 분자표지인 Glu-1과 Glu-3의 밴드 패턴은 SDS-PAGE를 이용하여 분석한 글루텐닌 조성 분석 결과와 일치하였으며, multiplex-PCR을 이용하여 Glu-1 분석하였고, Glu-3의 경우 제빵 적성에 연관되거나 국내 품종에서 특이적으로 발현되는 Glu-A3와 Glu-B3의 분석이 가능하였다. 이러한 결과는 국내 밀의 유전적 다양성을 확보하기 위한 자원 도입을 위한 평가와 육종 초기세대 계통에서 글루텐닌의 유전적 분석에 이용이 가능하기 때문에 국내 밀 육종 시스템에서 유용하게 적용될 것으로 생각한다.

밀가루와 면대 색이 밝은 품종의 육종효율을 증진하기 위하여 PPO 활성과 연관된 sequence-tagged site(STS) 분자표지인 PPO-05, PPO-16, PPO-18, PPO-30과 PPO-43을 이용하여 국내의 밀 품종의 PPO활성 수준과 유전자형 간의 관계를 분석하였다. Ppo-A1에 연관된 PPO-18이 국내 밀 품종의 PPO 활성 판별과 선발에 유용한 분자표지로 확인되었다. PPO 활성은 Ppo-A1b 유전자형 품종(0.446)이 P

Gluten is the main functional component of wheat, and is the main source of the viscoelastic properties in a dough. One of the gluten group is glutenin, which is composed of high molecular weight (HMW) and low molecular weight (LMW) subunits. The HMW glutenin subunits (HMW-GS) have been shown to play a crucial role in determining the processing properties of the grain. They are encoded by the Glu-1 loci located on the long arms of homeologous group one chromosomes, with each locus comprising two genes encoding x- and y-type subunits. The presence of certain HMW subunits is positively correlated with good bread-making quality. The highly conserved N- and C- terminal contaning cystein residues which form interand intra-chain disulphide bonds. This inter chain disulphide bonds stabilize the glutenin polymers. In contrast, the repetitive domains that comprise the central part of the HMW-GS are responsible for the elastic properties due to extensive arrays of interchain hydrogen bonds. In this review, we discuss HMW-GS, HMW-GS structure and gluten elasticity, relationship between HMW-GS and bread wheat quality and genetic engineering of the HMW-GS.

밀가루 및 국수 면대의 색깔 변화에 영향을 미치는 요인을 분석하여 소비자가 선호하는 밝은 색택의 밀가루 및 국수 제조에 적합한 품종의 육성에 유용한 간편 분석법을 확립하고자 본 연구를 수행하였다. 국산밀 25 품종을 이용하여 종실 및 밀가루 특성과 저장기간 동안 국수 면대의 밝기 변화를 조사하였다. 종실의 PPO 활성은 천립중이 낮을수록, 종실 회분과 단백질 함량이 낮을수록 낮은 경향을 나타내었다. 종실의 PPO 활성은 총폴리페놀 함량(r=0.609**

국립식량과학원에서 내재해성이 강한 국수용 밀 품종 육성을 목적으로 1996년도에 Shann7859/금강밀을 모본으로 하고 Guamuehill을 부본으로 인공교배하여 YW2970 조합을 육성 하였다. 집단재배 후 계통을 전개하여 초형, 수형이 양호하고 내한성이 강한 계통인 YW2970-B-8-2-1-1-1-1을 2004~2005년도 2년간 생산력검정을 거쳐 "익산314호"로 계통명을 부여하였다. 2006년부터 3개년 동안 지역적응시험을 실시한 결과 제면

국립식량과학원에서 내재해성이 강한 국수용 밀 품종 육성을 목적으로 1994년도에 수원266호를 모본으로 하고 아사가제를 부본으로 인공교배 하여 SW94134 조합을 육성하였다. 경기도 연천에서 집단재배 후 계통을 전개하여 초형과 수형이 양호하고 내한성이 강한 계통인 SW94134-B-9-6-1-3-4-3을 '04~05년도 2년간 생산력검정을 거쳐 "익산312호"로 계통명을 부여하고,) 2006년부터 3개년 동안 지역적응시험을 실시한 결과 제면 특성이 우

국내산 시판 밀가루의 품질 평가를 통하여 국내산 밀의 품질 향상 방향과 향후 개선 방향의 기초 자료로 이용하고자 수입산 밀가루와 비교 평가하였다. 시판되는 국내산 밀가루는 통밀 밀가루 백밀 밀가루의 두 가지 형태로 판매되고 있으며, 통밀 밀가루는 백밀 밀가루에 비해 회분함량과 단백질함량이 높고, 밀가루 색이 어두었으며, 반죽시 높은 가수량을 보였다. 국내산 밀가루의 단백질 함량은 수입산 강력분 정도로 높았지만 침전가와 반죽시간은 중력분과 비슷하였

본 연구에서는 농촌진흥청에서 생산 관리를 통하여 새롭게 만들어낸 국내산 밀 최고급 밀 브랜드인 "참들락" 밀가루의 원맥, 밀가루 및 가공제품 특성을 비교하였다. 참들락 밀가루 생산을 위한 원맥 생산은 광주광역시 82개 농가에서 생산된 원맥을 선별하여 이용하였다. 참들락 원맥은 다목적용 밀가루에 가장 많이 이용되는 미국산 수입 원맥인 HRWW와 원맥과 밀가루 특성을 비교한 결과 단백질 함량이 약간 높았지만 회분이나 색깔등 대부분의 특성은 비슷하였다