본 실험은 Hempa 처리가 쌀바구미 (Sitophilus oryzae L.)에 미치는 생물학적 영향과 부분불임성의 유전성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 우화후 1-3일된 숫컷을 및 의 Hempa로 처리된 소맥에서 2일간 섭식처리하여 당대의 치사율, 수명 및 산란수에 미치는 영향을 조사하고 세대에 미치는 처리효과를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) 처리웅충의 평균수명은 대조구에 비하여 차가 없었으며 당대 치사율도 처리시 보정 치사율은 로 유의차가 없었다. (2) 처리웅충과 교배된 정상 자충의 3일간 평균 산란수는 무처리구 3.60에 비하며 구에서 각각 3.78, 4.05, 3.75 및 3.61개로 유의차가 없었으며 비교배자충 구에서는 1.91로 현저한 산란수의 감소를 보였다. (3) 처리웅충과 무처리자충의 교배에서 얻은 대의 처리후 27일간 총평균 부화율은 대조구 에 대하여 구에서 각각 로 처리농도의 증가에 따라 부화율이 감소되었다. (4) 처리후 산란 시기별로 산하된 란의 부화율은 모든 처리구에서 처리후 10-12일까지는 부화율이 감소하다가 그후 다시 증가하는 회복현상을 보였다. (5) 고농도 처리구인 구에서는 처리후 1-3일에 산하된 란의 부화율이 낮았고 10-12일 이후에도 회복의 속도가 느렸다. 이와같은 현상은 배우자 형성 과정에서 영향을 받는 시기의 범위가 넓기 때문이라고 생각되었다. (6) 유충기 치사율은 대조구 에 비하여 구에서 각각 로 처리농도의 증가에 따라 치사율의 증가를 보였다. (7) 난기 치사율과 유충기 치사율의 관계는 처리구에서 상관계수가 각각 r=+0.89, +0.83 및 +0.85로 난기 치사와 유충기 치사는 동일형의 영향임을 알 수 있었다. (8) 치사인자 발현에 대한 난기와 유충기의 감수성은 각각 및 초 난기가 유충기보다 감수성이 쳤다. 또한 미우화에 미치는 영향은 이들 둘의 공동작용의 결과임으로 로 더욱 감수성이 컸다. (9) 대의 우화 성충은 처리구에서 암컷대 숫컷의 비율이 100 : 125, 100 : 108 및 100 : 124로 숫컷의 출현빈도가 높은 듯 하였으나 우화 개체수가 적은 관계로 통계적인 유의성은 없었다. (10) 이 처리후 16-18일에 산하한 난에서 우화한 웅충을 무처리 자충과 교배하였을 때 구에서는 구에서는 의 난기 치사율을 나타내었고 도 각각 와 의 치사율을 나타내고 있어 염색체 이상의 결과라고 생각되었다. (11) 세대의 유충기 치사율은 자충 퇴교배구가 웅충 퇴교배구 보다 높았고 형매교배에서 가장 높았다. (12) 및 세대의 유충발육은 산난후 제17일에 1-2영충이 대조구 에 비해 자충 퇴교배구, 웅충 퇴교배구 및 구에서 각각 및 로 분화의 지연작용을 나타내는 듯하였다. (13) 세대에서도 난기 및 유충기 치사율이 형매교배구가 퇴교배구 보다 높았다. 이는 열성치사인자가 영향한 때문이라고 생각한다. (14) Hempa 처리에 의하여 유기된 불임은 주로 전좌나 결실과 같은 염색체 이상로 유기되는 우성치사돌연변이에 기인된 것이라고 생각되었으며 이들 인자의 영향은 처리 후 제3세대에까지 전달됨을 알 수 있었다.

이화명충의 유충, 번데기, 성충에 gamma ray를 조사하여 웅성불임기술에 관한 자료를 얻기위한 실험결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 번데기의 성비는 암컷 2,903에 대해 숫컷은 2,924이었다. 2) 번데기의 은 암컷이 26KR, 숫컷이 26.7KR이었다. 3) 처리한 숫컷성충과 교미한 암컷의 평균 산란수는 고선량일수록 감소하며 난괴수는 증가하였다. 4) 숫컷의 은 23KR이었으며 30KR 이상에서는 거이 불임이 유기되었다. 5) 웅성불임을 유기 시키기 위하여 방사선을 조사시키는 시기는 번데기 시기가(3-6일령) 가장 적합하다고 본다

Male sterile line in onion is essential to the development of hybrid varieties. Onion male sterile line 'Wonye30005' was developed by Bioenergy Crop Research Center, NICS, RDA in South Korea in 2010. Lodging date of 'Wonye30005' is May 15th and it belongs to the early maturing type in Korea. We found the male sterile plants in ‘Hamasodachi’, early maturing open-pollinated variety, and the male-sterile plants were cross-pollinated with male fertile line, ‘M330’, the population of F1 showed 100% male sterility and the F1 plants were subsequently backcrossed for five generations. 'Wonye30005' was numbered as ‘MMS77’ in 2009 and the corresponding male parent is called MMSB77. 'Wonye30005' has round bulb shape (Bulb index, 97), cold resistance, and excellent storage quality and average bulb weight is 253g. Flowering date is May 25th and flower bud size is 84 mm in full bloom. The number and length of flower stalks per bulb are 4 and 134 cm, respectively. 'Wonye30005' has been filed in Korea Seed and Variety Service in 2010. Overall, 'Wonye30005' is promising male sterile line for early maturing type hybrid seed production and breeding program. (no 4673)

양파 웅성불임 계통 ‘원예30006’은 2000년에 중생계통인 ‘F2-6’집단에서 웅성불임개체를 선발하여 자식계통인 ‘HMB’를 화분친으로 하여 교배하였다. 2002년에 유지계통을 선발하고 2010년까지 5회 여교잡을 하여 계통의 안정성을 확인한 후 ‘MMS66’으로 명명하고 2010년에 직무육성신품종 심사를 거쳐 2011년에 품종보호출원 하였다. ‘원예30006’의 초형은 직립이며 중생종으로 도복기는 5월 25일, 초장 56 cm, 엽수 8매, 엽초경 12.4 mm로 초세가 중간정도이며 엽초경이 가늘다. 구중은 184 g의 중구형에 속하며, 구형지수 99로 원형이다. 저장성과 내한성이 강하고 노균병에 다소 저항성이 있다. 채종모구의 개화기는 6월 4일, 화경수 4개, 화경장 115 cm, 화구폭 86 mm이며 웅성불임 발현이 안정적이다.

억새(Miscanthus spp.)는 우리나라가 원산지인 대표적인 섬유질계 바이오에너지 원료작물로 다년생 C4 식물이며 배수성이 다른 유전자원이 널리 분포하고 있다. 외국에서는 자연 생태계 교란 방지를 위해 종자번식 억새의 재배 를 규제하고 있어 불임성 억새 품종개발이 시급하다. 본 연구는 국내 수집 1,500여 종의 유전자원 중 재배년수가 비슷한 물억새 518점, 참억새 297점 등 총 815점을 대상으로 불임성 억새품종 육종에 필요한 종별 개화 특성을 조사 하였다. 억새의 자가불화합성은 물억새 3종, 참억새 3종 및 3배체 억새 이삭에 봉지를 씌워 개화 후 이삭의 지경수, 총영수 및 결실 종자수를 조사하였다. 억새 유전자원의 개화기(FS3)까지의 전체 생육일수 210일에서 220일 사이 에 개화하는 물억새는 전체의 80% 이상, 참억새는 56%였다. 또한 억새 유전자원의 자가불화합성을 검토한 결과, 자연수분 조건에서 참억새의 임실률은 45.7%인 반면, 봉지를 씌운 참억새의 임실률은 8.3%로 매우 낮았다. 한편, 2배체 참억새와 4배체 물억새 종간 교잡종으로 알려진 3배체 억새는 자연수분 조건에서도 임실률이 0.9%로 매우 낮아 기존 보고와 동일한 결과를 얻었다.

‘원예30004’는 웅성불임계통으로 초형은 직립형, 구색은 황색이며 도복기는 5월 15일로 중생계통이다. 초장은 57 cm, 주당 엽수는 7매이며 엽초경과 엽초장은 각 각 14.8 cm, 20 cm이다. 구중은 320 g으로 대구형이며 구형은 구형지수가 95인 고구형이다. 내한성이 강하고 저장성이 높은 특성을 가 지고 있지만 노균병에는 다소 약하다. 채종모구의 개화기는 6 월 1일이며 화경수는 4개이며 화경장과 화구폭은 각각 116cm, 96 mm이며 웅성불임 발현율은 100%이다.

양파 웅성불임 계통 ‘원예30003’은 2002년 ‘402AC203’ 자식 집단에서 웅성불임개체를 선발하여 고정종 자식계통 ‘M2’ 를 교배하여 2004년에 유지계통을 선발하고 2009년까지 4회 여교잡을 하여 계통의 안정성을 확인한 후 ‘MMS26’로 명명 하였다. 2009년에 직무육성신품종 심사를 거쳐 2010년에 국립종자원에 ‘원예30003’로 품종보호 출원하였다. ‘원예30003’ 은 웅성불임계통으로 초형은 직립형 이며 조생계통으로 도복 기는 5월 6일이다. 초장은 72 cm, 엽수 8매, 엽초경은 20.6 cm로 지상부의 생육이 왕성하며 구중은 300 g, 구형지수 89 인 원형의 황색양파계통이다. 저장성과 노균병에는 다소 약하 나 내한성이 강하다. 모구의 채종특성으로 개화기는 5월 24 일이며 채종모구의 화경수는 4개, 화경장은 115 cm, 화구폭 은 86 mm이며 웅성불임 발현율은 100%로 안정적이다.

잔디는 비식용, 비사료용 작물이지만 스포츠공간용, 조경용, 지피용 등으로 전 세계적으로 가장 보편적으로 활용되는 작물이며, 경제성이 매우 높은 작물이다. 본 연구의 목적은 상업적 재배를 위해 개발된 제초제저항성 웅성불임 GM들잔디의 분자생물학적 특성을 평가하는 것이다. JG21-MS 웅성불임계통은 최초 선발된 해로부터 현재까지 6여 년 동안 제초제저항성 뿐만 아니라 웅성불임성을 잘 유지 하고 있다. BAR 유전자카세트와 T-DNA 삽입점에서 좌,우 1kb 정도의 주변 염기서열의 동등성 및 BAR유전자 발현의 동등성에서 모본과 차이를 보이지 않았다. T-DNA 삽입특성을 조사한 실험에서, T-DNA 오른쪽 경계(RB)의 삽입은 특이한 DNA단편의 첨가 또는 소실 없이 들잔디 DNA와 연결되어 있지만, hygromycin 저항성 유전자(HPH)가 위치한 왼쪽 경계(LB)의 삽입은 삽입과정에서 HPH 유전자의 4/5 정도가 소실되어 유전자의 기능을 상실하였다. 또한 왼쪽 끝 부분과 연결된 들잔디 DNA 쪽도 620bp가 소실되었다. T-DNA는 Ty1-copia retrotransposon-like 유전자 영역에 삽입 된 것으로 확인되었다. Ty1-copia retrotransposon은 식물 종에 조금 차이가 있지만 전체게놈의 10~50% 정도를 차지하는 것으로 알려져 있다. 또한 retrotransposon-like 유전자는 식물고유기능의 유전자가 아니므로 본 이벤트에서 T-DNA는 비유전자영역에 삽입된 것으로 간주할 수 있을 것으로 사료된다. 결국, JG21과 JG21-MS는 HPH 유전자가 소실되어 기능을 상실하였으므로 목표 유전자인 BAR 만 single copy로 존재하는 것으로 확인되었다. 차세대바이오그린21 GM작물실용화사업단에서 지원하는 GM작물 이벤트의 분자생물학적 특성의 최소기준은 단일복제수(single copy), 항생제마커 없이 목표유전자 도입(target gene only), 비유전자 내 삽입을 장려하고 있고, JG21와 JG21-MS 계통의 제초제저항성 들잔디는 이러한 기본조건을 만족시키고 있는 것으로 평가되었다.

현재 작물에서 분자육종학의 기술은 1994년 미국 칼젠사 (Calgene)가 개발한 숙성과정 중 물러지지 않는 토마토, Flavr Savr라는 상품을 개발하여 일반인들에게도 많이 알려지며 관심을 갖는 분야가 되었다. 그 이후 미국 몬산토 (Monsanto)에서 개발한 Round up ready 라는 제초제저항성 콩을 상품으로 발표하면서 외래형질을 도입한 작물에 대한 위해성의 논란이 야기되어, 이를 잠재울 만한 기술 및 방법들이 연구되어 지고 있다. 형질전환 작물, 다시 말하여 유전자변형생물 (GMO, genetically modified organism) 의 위해성의 논란의 하나인 외래유전자가 도입된 형질전환체의 유전자가 야생으로 이동하여 의도치 않은 유전자의 이동에 관한 것이다. 본 연구는 선행 연구에서 제초제저항성을 보이는 잔디, JG21（Jeju Green 21）에 방사선 (감마선)을 처리하여 얻은 여러 형질 중 화분에 이상을 보이는 (웅성불임) 라인을 선발하여 JG21-MS (Male Sterility)라고 명명된 웅성불임 들잔디 화분을 조사하였다. 그 결과 외형적으로 Wild-type, JG21의 정상적인 둥근 공 모양의 형태를 보이는 것에 비해 JG21-MS의 화분은 찌그러진 형태가 관찰되었고, 화분의 활성을 확인할 수 있는 Alexander 염색법을 이용하여 관찰한 결과 JG21-MS의 화분은 대부분 염색되지 않았다. 또한 실제적으로 JG21-MS의 화분이 발아하여 화분관 신장의 가능성을 확인하기 위해 화분관 발아배지를 이용하여 화분관을 유도하였으나 Wild-type, JG21에서 비슷한 수준으로 화분관이 신장된 것에 비해 JG21-MS는 0%의 화분관 신장를 보였다. JG21-MS의 화분은 Wild-type의 화분에 비해 양이 상당히 적고 모양 또한 찌그러진 형태로 유전자 이동의 가능성이 있는 화분관 신장을 보이지 않아 GM 작물의 안정성의 문제를 해소할 수 있을 것이다. 하지만 들잔디의 생육 환경에 따라 화분의 활성에 영향을 미칠 수 있어 이를 명확히 할 필요가 있으며, 한 해의 결과로 속단하기 이르므로 본 연구의 결과를 바탕으로 다음 세대 및 다양한 조건에서의 추가 연구가 필요하다.

극조생종 양파 중간모본 웅성불임 계통 “제주O-MS-1호”는 2004년 극조생볼 중간모본에 자식계통 JC11-2S를 교배하여 채종하고 2005년 모구를 선발하였다. 2006년 F1 채종모구로부터 웅성불임을 확인하였으며 2006년부터 2012년에 걸처 3세대를 여교배 하였으며 2012년 농작물 직무육성 신품종 선정 심의위원회를 거쳐 “제주O-MS-1호”로 명명하였다. “제주O-MS-1호”는 웅성불임(CMS-S)계통으로 초형은 직립에서 반직립 형태이며 도복기는 4월 15일이다. 초장은 70.2㎝, 엽수 8매, 엽초경은 19.1mm로 지상부 생육이 왕성하며, 구중은 305g, 구형지수는 95인 원형 양파이다. 모구의 채종특성으로 개화기는 4월 26일이며 구당 화경수는 4.5개, 화경장은 106㎝은 10.6㎝이다. 내한성은 중간정도이며 노균병에 강하고 흑색썩음균핵병은 중간정도이다. 재배상의 유의점은 모구정식 적기보다 빠르거나 늦으면 꽃대 출현이 안되고 도복이 이루어질 가능성이 있음

벼에서 웅성불임을 이용한 잡종강세육종은 수량성 한계를 극복하고자 시도 된 이후 중국과 인도를 비롯하여 세계적으로 21.7백만ha에서 재배, 생산되고 있다. 그러나 japonica에서는 잡종강세가 크지 않아 상용화되지 않고, 일대잡종품종의 대부분은 30%정도의 잡종강세를 보이는 indica형이다. 육종체계는 3계통이 필요한 CGMS를 주로 이용하는데, 잡종종자 생산효율을 높이기 위하여 2계통체계인 TGMS가 부분적으로 활용되고 있다. 우리나라에서 TGMS는 지역간 온도차가 크지 않아 어렵지만, 우리 환경에 맞는 불임친을 찾으면 활용도를 높일 수 있을 것이다. 본 시험은 2012년 ‘설향찰’ 포장에서 발견된 정상이삭은 불임이지만 지발분얼은 정상적으로 임실된 계통의 특성을 확인하고자 국립식량과학원 인공기상실에서 수행하였다. 웅성불임계통은 24℃(20∼28℃)에서 9∼18%, 27℃(23∼31℃)에서 1∼3%의 임실율을 보여 TGMS 가능성을 보였지만 완전 불임이 아니어서 향후 다른 온도처리를 더 실시할 계획이다.

기장은 주로 밥에 혼반용으로 많이 이용되는 잡곡으로 연간 14,000천톤에 이르는 양이 수입되고 있다. 농가에서 주로 재배되고 있는 기장은 수전기에 강우가 지속될 때 불임이 심하여 이를 개선한 기장의 품종 개발이 필요하다. ‘황실찰’은 경산지역에서 수집한 재래기장을 기본집단으로 하여 분리육종법을 통해 2012년 육성된 신품종이다. 출수기는 대비품종인 ‘황금기장’보다 보통기에서 18일, 이모작 재배시 14일 늦고, 생육일수는 보통기 117일, 이모작 101일로 ‘황금기장’보다 13∼19일 늦은 만생종이다. 간장, 수장 모두 ‘황금기장’에 비하여 큰 편이며, 등숙비율은 ‘황금기장’ 65.9%, ‘황실찰’ 76.7%, 조곡 천립중은 ‘황실찰’ 6.3g, ‘황금기장’ 5.5g으로서 ‘황실찰’이 등숙비율과 천립중이 높았다. 특히, 수전기 연속 강우에 의해 나타나는 기장의 불임현상에 대해 비교적 내성이 강하여, 강우가 잦았던 2011년 보통기 생산력검정시험에서 수량성은 202kg/10로 ‘황금기장’ 131kg/10a에 비하여 50% 이상 높았다. 전국 3개 지역 2년간 실시한 지역적응시험 평균수량은 보통기 207kg/10a, 이모작 165kg/10a로 ‘황금기장’에 비해 보통기 재배는 38% 증수되었고 이모작은 비슷한 수량성을 나타내었다.

양파에서 F1 종자 생산에 활용되고 있는 CMS-S세포질에 의해서 발생한 웅성불임을 회복시켜주는 회복유전자(Ms)를 식별할 수 있는 신뢰할만한 분자표지를 개발하기 위해 BSA와 RAPD를 수행하였다. 1,000개의 decamer primer를 이용한 RAPD로부터 5개의 Ms locus와 연관된 RAPD marker를 개발할 수 있었고 최종적으로 이들은 4개의 co-dominant marker (jnurf10, jnurf05, jnurf17, jnurf06)와 1개의 dominant marker(jnurf20)로 각각 전환되어 110개체로 이루어진 F2분리집단을 가지고 연관관계를 구하였다. 회복유전자와 가까이 연관된 jnurf17과 jnurf05 marker는 회복유전자와 co-segregation되었다. 따라서 개발된 마커의 high-resolution mapping을 위해 F2:3 분리집단 3,000개체를 대상으로 연관지도를 만든 결과 jnurf17과 jnurf05 marker는 회복유전자와 매우 가까이 연관된 것으로 밝혀졌다. 특히 jnurf05 marker는 표현형이 확인된 2,500개체에서 회복유전자와 분자표지 사이에서 recombinant가 발견되지 않아 매우 밀접하게 연관되었음을 보여주었다. 그리고 국내에서 양파 육종에 사용되는 계통을 대상으로 개발된 분자표지와 표현형 사이의 관계를 분석한 결과 jnurf05와 jnurf17마커를 포함한 모든 마커에서 높은 linkage disequilibrium은 확인되지 않았다. 이 연구에서 개발된 분자표지들은 양파의 F1 육종 프로그램에서 marker-assisted selection을 위해 사용가능하고 또한 회복유전자를 클로닝하기위한 좋은 재료가 될 것으로 생각된다.

‘원예30002’는 웅성불임계통으로 초형은 반개장형, 구색은 황갈색이며 도복기는 5월 6일로 비교적 도복기가 빠른 조생계통이다. 초장은 43 cm, 엽수는 7매이며 엽초경과 엽초장은 각각 15.5 cm, 18 cm이다. 구중은 283 g으로 대구형이며 구형지수는 93으로 고구형 계통이다. 저장성은 중간정도이나 내한성이 강한 특성이 있다. 채종 특성으로 채종 모구의 개화기는 5월 24일이며 화경수는 3개로 비교적 적고 화구폭은 90 mm이며 100% 웅성

양파 중간모본 웅성불임 계통 ‘원예30001’은 2000년 Ginque 자식 집단에서 웅성불임개체를 선발하여 고정종 자식계통 YG-1-1을 교배하여 2002년에 유지계통을 선발하고 2009년 까지 4회 여교잡을 하여 계통의 안정성을 확인한 후 MMS17로 명명하여 2009년에 직무육성신품종 심사를 거쳐 2010년에 국립종자원에 ‘원예30001’로 명명하여 품종보호 출원하였다. ‘원예30001’은 웅성불임(CMS-S)계통으로 초형은 반개장형이며 도복기는