본 논문에서 2011년 출범한 글로벌벼연구협력체계(GRiSP: Global Rice Science Partnership)의 개관과 연구내용을 기술하고, 우리나라의 GRiSP 참여 및 기여, 그리고 전망에 대해 제안하였다. 1. GRiSP는 벼 신품종, 신기술을 통한 생산성 증대, 지속가능하고 효율적인 쌀농업생산계체 확립, 그리고 정보전달 매커니즘을 통한 각 쌀 생산 영역의 균형성과 효율성 증대를 목표로 하며, 각 6개의 주제(theme)에 총 26개의 성과관리체계(product line: PL)를 두고 있다. 2. 2013년 현재47개국 903개의 연구기관이 GRiSP에 참여하고 있으며, 참여기관별 비중은 정부기관 및 출연연구소 (43.6%), 선진연구소 및 학계(25.9%), 시민단체(16.6%), 기업(12.5%), CGIAR(1.4%) 순이다. 3. GRiSP는 다국적 또는 지역적으로 특화되어 있는 다양한 컨소시움 또는 네트워크를 포함하며, 각각은 품종보급, 쌀의 품질과 영양개선, 벼 유전자원의 표현형 또는 유전자 기능 연구, 지속가능농업 기술, 생물공학 등을 공유한다. 4. GRiSP의 핵심기관인 IRRI의 2010-2011년 주요연구재원은, CGIAR(25.3%), 빌앤멜린다게이츠 재단(24.5%), 미국(8.0%), 일본(7.5%) 등을 들 수 있다. 5. 한국의 농촌진흥청은 지난 50년 간 IRRI와 긴밀히 연구협력을 해왔으며, 품종 및 재배기술 개발, 유전자원관련 연구등 총 49개의 연구주제가 GRiSP 연구성과관리체계에 대응될 수 있고, 현재 3개에 과제에 한국이 참여하고 있다. GRiSP의연구 내용 중 우리나라의 참여가 요구되는 전망 있는 분야로는 (1) 분자육종을 이용한 신품종 개발, (2) ICT와 쌀농업의결합, (3) 국제협력체계의 구축, (4) 농업에서의 여성의 역할,그리고 (5) 쌀농업의 후학 양성과 농업정책적 기여 등을 제안해 볼 수 있다.

Magnesium is important not only for the growth of rice itself, but also as an essential micronutrient component of half of the world population who are supported by rice. Here, we performed genome-wide association study (GWAS) with high-resolution density SNPs to identify natural allelic variation in Mg2+ increase from rice set, which is derived from a total 24,368 rice germplasms. The range of the concentration and distribution of Mg2+ in 295 core accessions of brown rice grain were wide, from 18.17mg/L to 57.11mg/L, with mean 39.71mg/L. In particular, GWAS result shows that the high peak found on chromosomes 3 and 11. The new natural variants identified through haplotyping analysis would be useful to develop new rice varieties with improved storage ability of the valuable mineral through the future molecular breeding.

Plant height is an important agronomic trait that affects grain yield. Previously, we reported a novel semi-dominant dwarf mutant, D-h, derived from chemical mutagenesis using N-methyl-N-nitrosourea(MNU) on a japonica rice cultivar, Hwacheongbyeo. In this study, we cloned the gene responsible for the dwarf mutant using the map-based approach. Fine mapping revealed that the mutant gene was located on the short arm of chromosome 1 in a 48 kb region. Sequencing of the candidate genes and rapid amplification of cDNA ends-polymerase chain reaction(RACE-PCR) analyses identified the gene, d-h, which encodes a protein of unknown function, but whose sequence is conserved in other cereal crops. Real-time (RT)-PCR analysis and promoter activity assay showed that the d-h gene was primarily expressed in the nodes and the panicle. In the D-h mutant plant, the gene was found to carry a 63-bp deletion in the ORF region, which was confirmed to be directly responsible for the mutant’s gain of a functional phenotype by subsequent transgenic experiments. Since the mutant plants exhibit a defect in the GA response, but not in the GA synthetic pathway, it appears that the d-h gene may be involved in a GA signaling pathway.

Heterosis describes the increased performance of F1 hybrid plants in terms of increased biomass, yield, vegetative growth rate, and tolerance against biotic and abiotic stresses as compared with their inbred parents. Two sets of rice materials, 166 RILs derived from a cross between Milyang 23 (Korean indica-type rice) and Tong 88-7 (japonica Rice), and BC1F1 hybrids derived from crosses between the RILs and the female parent, Milyang 23, were produced to identify QTLs for heterosis of yield and yield-related traits. The QTLs were detected from three different phenotype data sets including the RILs, BC1F1 hybrids, and mid-parental heterosis data set. A total of 57 QTLs were identified for nine traits. Of eight QTLs detected for yield heterosis, five overlapped with other heterosis QTLs for yield-related traits such as spikelet number per panicle, days to heading, and spikelet fertility. Four QTLs for yield heterosis, gy1.1, py6, gy10, and py11, were newly identified in this study. We identified a total of 17 EpQTLs for yield heterosis that explain 21.4 ~ 59.0 % of total phenotypic variation, indicating that epistatic interactions may play an important role in heterosis.

‘대립자미벼’는 한국방송통신대학교 농학과에서 2009년도에 육성한 종실이 크고 C3G 함량이 높은 복합기능성 유색미 품종이다. 주요 특징으로 중부평야지 평균 출수기는 8월 18일로 중만생종이며, 간장은 80.6 cm 정도이고, 종피색이 흑자색인 유색메벼 품종이다. 현미 장폭비는 1.88로 단원형이고, 현미천립중은 27.9 g으로 무거운 대립 품종이다. 종피의 안토시아닌 주색소인 C3G (Cyanidin 3-glucoside) 함량이 ‘흑진주벼’ 보다 3.6배 높은 품종으로 건강기능성 소재 및 가공용으로 활용가치가 높은 것으로 기대된다. 중부평야지역 보통기 보비재배 2개소에서 평균 450 kg/10a 수준으로 ‘흑진주벼’ 대비 16% 증수 되었다.

‘큰눈자미벼’는 한국방송통신대학교 농학과에서 2009년도에 육성한 쌀눈이 크고, C3G 함량이 높은 복합기능성 유색미 품종을 개발하였다. ‘큰눈자미’의 중부평야지 평균 출수기는 8월 13일로 중생종이며, 간장은 87 cm 정도이고, 종피색이 흑자색인 유색메벼 품종이다. 현미천립중은 18.9 g 정도이고, 장폭비는 2.14로 중원형이며, 현미에서 쌀눈의 비율이 8.2% 수준으로 ‘흑진주벼’의 2.5배 정도이며, 현미 1립 기준 쌀눈의 무게가 ‘흑진주벼’의 2.8배 수준인 거대배아미 품종이다. 현미의 지방함량과 Lysine 함량이 ‘흑진주벼’ 보다 높고, 종피의 안토시아닌 주색소인 C3G 함량이 ‘흑진주벼’에 비해 2배 정도 높은 품종으로 건강 기능성 소재로서 활용가치가 높을 것으로 기대된다. 중부평야지역 보통기 보비재배 2개소에서 평균 410 kg/10a 수준으로 ‘흑진주벼’ 대비 5% 증수 되었다.

The rice sucrose synthase 3 (RSUS3) localized predominantly inrice seed endosperm may play an important role in the starch filling in the milky stage of rice seed. As the genetic diversity at this locus is not known yet, forty three rice varieties/accessions were objected to amplify full sequence of the RSUS3 to examine the distribution of DNA polymorphisms. A total of 254 sequence variants, including 82, 150 and 22SNP sand indels, were successfully identified in whole length of 7,733bp sequence comprising promoter, exon and intron, and 3’ down stream non transcribed region(NTR). Eleven haplotypes were distinguishable among 43 rice varieties based on the nucleotide variation on the three defined regions (5’NTR, transcript and 3’NTR). The promoter region showed the occurrence of a base change on a cis-element which might involve a functional role of the motif in seed-specific expression. Non random process seemed to be acted in the genetic diversity of RSUS3geneamongricegermplasmusedinthisstudy. The analysis of polymorphism sites indicated a history of eleven minimum recombination mostly occurred in the transcribed region. This result might provide an insight for a clasditic approach for establishing future genetic association studies of RSUS3locus.