본 연구에서는 국내에서 육성되고 있는 품종과 숙기가 다른 14종 찰벼의 찰기 관련 전분 및 호화 특성을 구명하여 찰벼의 이용 확대 및 품종개발의 기초 자료를 얻고자 수행하였다. 찰벼 품종별 숙기에 따라 조생종 < 중생종 < 중만생종 순으로 유백색의 정도는 차이가 있었다. 조단백질 함량은 조생종 품종이 다소 높은 경향을 나타냈다. 전분 아밀로펙틴의 구조적인 차이를 나타내는 중합도 분석 결과, 중만생종 품종이 짧은 사슬의 DP 6‒12분포 비율은 높은 경향을 나타낸 반면, 중간 사슬인 DP 13‒24 비율은 상대적으로 낮았다. 신속점도계를 통한 쌀가루와 전분의 호화 점도 분석 결과, 찰벼 품종별 유의적인 차이 변이를 나타냈으며, 찰벼 호화 시 최고점에 이르는 피크시간은 아밀로펙틴의 짧은 사슬인 DP 6‒12분포와는 고도의 부의 상관관계를, 아밀로펙틴의 중쇄사슬인 DP 13‒24분포 비율이 높을수록 피크시간과 최저, 최종점도는 유의적으로 증가하는 정의 상관관계를 나타냈다. 찰벼 품종별 찰떡의 단단한 정도를 나타내는 초기 경도 비교 결과, 중만생종 품종들이 낮은 경향을 나타내어 조생종 > 중생종 > 중만생종 순으로 유의적인 차이를 나타냈다. 찰떡을 1, 2일 저장함에 따라 중만생종 품종이 저장에 따른 찰떡의 경도가 낮았고, 경도 변화가 완만함을 확인할 수 있었다. 찰벼 품종별 찰떡의 경도 변화와 전분 이화학 특성과의 상관성 분석 결과, 아밀로스 함량이 낮을수록, 아밀로펙틴 단쇄사슬인 DP 6‒12의 분포 비율이 높을수록, 피크시간(peak time)이 짧을수록 찰떡의 경도 변화는 낮은 고도의 유의한 상관관계를 보였고 찰기는 지속되는 특성을 나타냈다.

Zinc finger nucleases (ZFNs) have been used for targeted mutagenesis in eukaryotic cells. Custom-designed ZFNs can induce double-strand breaks (DSBs) at a specific locus. Our custom ZFN dimer was designed 3-finger of left and 4-finger of right with 2 kb size using 2A. A Ti-plasmid vector, pTA7002 containing the target site of SSS4A gene for a ZFN pair, that was shown to be active in yeast, was integrated in the rice genome. This promising technique for genome engineering was induced into 4 exon region of SSS4A gene in rice genome using Agrobacterium-mediated transformation. The SSS4A full-length cDNA was 5,070 bp consisting of a 318 bp 5′-untranslated region (UTR), a complete ORF of 2,928 bp encoding a polypeptide of 975 amino acids and a 3′-UTR of 1,824 bp. The vector is based on glucocorticoid receptor inducible gene expression system. Thus, SSS4A::ZFN expression was tightly controlled and the phenotype in low concentrations 10uM of the glucocorticoid hormone dexamethasone (DEX). In plant cells, transient ZFN expression is achieved by direct gene transfer into the target cells. For an alternative, ZFN delivery and production of mutant plants using a tobacco transient expression system for indirect transient delivery of ZFNs into a variety of tissues and cells of plants. ZFN activity was determined by PCR and sequence analysis of the target site. ZFN induced plants were obtained in up to 2% of the PCR products, consisting of deletions ranging between 1and 100 bp and insertions ranging between 1 and 10 bp. Our results describe an alternative to direct gene transfer for ZFN delivery and for the production of mutated rice.

An increasing preference for good eating quality of rice among consumers has become one of the important considerations in rice breeding. Amylose content is a leading factor affecting eating quality of rice. Amylose composition is determined by the relative activity of soluble starch synthase (SSS) and granule-bound starch synthase (GBSS). This study focused on modifying the expression of SSSI gene which is responsible for amylopectin and amylose synthesis in rice by using RNA interference (RNAi) technology. The transgenic rice plants showed various amylose content in rice grains. Favorable rice lines were selected according to genomic PCR, transgene expression and amylose contents analysis. A semi-quantitative RT-PCR was carried out to determine the expression level of SSSI gene after flowering of transgenic rice and wild type. Down-regulation of SSSI gene in transgenic plants was evident in the decreasing expression in rice grains. Accordingly, scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed uniform size with smooth curves starch granules in down-regulation rice lines, in contrast with the non-uniform granules in wild type. Results indicated that RNAi-SSSI transgenic lines produced low amylose contents that fell between glutinous and non-glutinous rice. This study showed that down-regulation of endogenous SSSI may improve the eating quality in rice.

본 연구에서는 한국의 전통주인 약주를 쌀과 쌀전분, 그리고 4개의 발효제(효소제, 개량누룩, 재래누룩, 황국)를 사용하여 제조하였다. 쌀과 쌀전분의 원료차이와 발효제에 따른 발효 특성을 조사하였다. 우선 일반성분을 살펴보면 수분함량은 쌀 12.80, 쌀전분 10.75%, 발효제별로는 황국 5.57~재래누룩 8.15%로 나타났으며, 조단백은 쌀 76.90, 쌀전분 4.90 g, 발효제별로는 효소제 0.17~황국 77.10 g 의 범위로 나타났다. 조지방은 쌀 3.90, 쌀전분 2.20 g이며, 발효제별로는 효소제 0~황국 1.40 g으로 나타났으며, 회분은 쌀 5.10, 쌀전분은 3.90 g, 발효제별로는 개량누룩 0.57~황국 3.60 g으로 관찰되었다. 이화학성분 결과는 다음과 같다. 알코올 함량(%)을 살펴보면 쌀약주(황국 17.67±0.12~재래누룩 20.13±0.12%)가 쌀전분약주(황국 14.93±0.23~재래누룩 18.47±0.12%) 보다 높게 나타났는데 이는 각 원료 및 발효제별로 함유하고 있는 단백질 양의 차이에서 오는 것으로 단백질이 많을수록 효모의 생육에 더 용이하여 활발한 발효가 일어나기 때문인 것으로 사료된다. pH는 각각 쌀약주는 효소제 4.50±0.08~황국 4.88±0.03, 쌀전분 약주는 개량누룩 4.34±0.02~황국 4.40±0.00의 범위로 나타났는데 이 또한 원료 및 발효제별로 함유된 단백질, 지질 등의 성분이 각각 발효됨에 따라 생성된 유기산과 알코올이 상호 반응하여 ester 같은 flavor 형성에 이용되기 때문인 것으로 사료된다. 이와 관련하여 총산(succinic acid, %)은 쌀약주(효소제 0.27±0.02~황국 0.34±0.01)보다 쌀전분약주(효소제 0.32±0.01~황국 0.48±0.01)가 높게 나타났으며, 총아미노산(glycine, %)은 쌀약주(효소제 0.59±0.09~황국 4.28±0.1)가 쌀전분약주(효소제 0.63±0.10~황국 4.45±0.1)보다 높게 나타나 발효제별로 각각의 유의적인 차이가 있었다(p<0.05). 누룩 자체의 색이 발효 중 용출되어 약주의 색에 기인하는 착색도는 쌀약주(효소제 0.23±0.00~재래누룩 0.35±0.00)가 쌀전분약주(효소제 0.10±0.00~황국 0.28±0.00)보다 높게 나타나 약주 자체의 색이 진할 것으로 사료되고 발효제별 각각의 유의적인 차이가 있었다(p<0.05). 유기산 함량은 쌀약주(효소제 259.27~황국 357.70 mg%)보다 쌀전분 약주(재래누룩 389.83~효소제 538.34 mg%)에서 높게 나타났는데 이는 쌀보다 전분함량이 많은 쌀전분에서 효모의 작용이 활발하게 일어나 유기산이 생성된 것으로 사료된다. 유기산 중 와인과 맥주의 짠맛, 쓴맛, 신맛의 복합체인 succinic acid와 TCA cycle로부터 생성되는 citric acid의 함량이 쌀약주와 쌀전분약주 모두에서 가장 높게 나타났다. 유리 질소화합물의 함량은 쌀약주(효소제 498.38~황국 5,976.93 ppm)가 쌀전분약주(효소제 600.43~황국 4,463.79 ppm)보다 높게 나타났다. 주요 유리 질소화합물 성분으로는 alanine, leucine, glutamic acid, arginine이 7.51~9.58%의 범위로 가장 높게 나타났는데 쌀 및 쌀전분에 따른 질소화합물의 분포에는 차이가 나타나지 않았다. 지금까지의 결과를 요약하면 쌀약주와 쌀전분약주의 발효 특성을 비교해본 결과 주류의 전체적인 맛, 향, 색 등에 관여하는 아미노산 함량이 약 15.7배 많은 쌀약주가 쌀전분 약주에 비해 감칠맛, 단맛, 쓴맛 등 풍미가 많을 것으로 사료된다. 하지만 아미노산이 너무 많으면 잡미가 증가하고 숙성취(노주취)를 발생시키기 때문에 적정 함량을 유지하기 위해서 알맞은 원료와 발효제를 사용하는 것이 중요하다. 그러나 약주의 품질은 다양한 성분에 의해서 영항을 받으며, 발효과정에서 많은 변화가 일어나므로 종합적인 평가가 필요하며 각 원료 및 발효제별 품질특성에 대해서 추가적인 조사가 요구된다.

There is a great consideration on rice eating quality aside from improving its tolerance to various stresses. High yielding and pest and disease tolerant rice is highly desirable but it is more commercially important if it also has a high eating quality. There are various factors contributing to the good eating quality of rice. This study focuses on modifying the expression of GBSS1 genes which are responsible for amylopectin and amylose synthesis in rice by using RNAi and antisense techniques. We have developed 40 transgenic plants with RNAi-GBSS1 gene and 60 transgenic lines with antisense-GBSS1 gene. The transgenic plants show diverse amylose contents in rice seed. We selected candidate lines according to PCR, RNA expression and amylose contents. A semi-quantitative RT-PCR was carried out to measure the expression level of GBSS1 gene at several time points after the flowering of transgenic plants. The expression level of GBSS1 gene in rice grains decreases over time and the mRNA expression among the transgenic plants were lower compare to its wild type. In the SEM analysis, the starch granule of wild type Gopumbyeo has very large structures accompanied with small ones around the area. However, the starch structures in transgenic plants were smaller and more uniform in size and shape throughout the viewing area

An increasing preference for good eating quality of rice among consumers has become one of the important considerations in rice breeding. Amylose content of starch is one of the important factors of rice eating quality. Amylose composition is determined by the relative activity of soluble starch synthase (SSS) and granule-bound starch synthase (GBSS). This study focuses on modifying the expression of SSS1 gene which is responsible for amylopectin and amylose synthesis in rice by using RNA interference (RNAi) and antisense technology. The transgenic rice plants showed various amylose content (9-17%) in rice seed. Candidate rice lines were selected according to PCR, RNA expression and amylose contents analyses. A semi-quantitative RT-PCR was carried out to determine the expression level of SSS1 gene at several time points after the flowering of transgenic plants. Downregulation of SSS1 gene in transgenic rices was evident in the decreasing expression in rice grains over time. Accordingly, SEM micrographs analysis revealed uniform size with smooth curves starch granules in downregulation rice lines, in contrast with the non-uniform granules in wild type.

일품벼 유래 돌연변이 고아밀로스 품종인 고아미2호, 고아 미3호, 고아미4호의 저항전분 함량과 전분 특성을 분석한 결 과, 저항전분 함량은 11.87～13.69%로 일품(0.36%)에 비해 상당히 높은 유의적인 함량 차이를 나타냈다. 총식이섬유 함 량 역시 고아밀로스 품종이 일품벼 대비 2～4배 정도로 높았 다. X-선 회절도에 의한 아밀로펙틴 결정 구조 차이에서 일품 의 회절각도(2θ)는 15.0, 17～18, 22～23에서 강한 피크를 보여 전형적인 A형 양상을 보인 반면, 고아미2호, 고아미3호, 고아미4호는 B형의 형태를 나타냈다. 고아밀로스 품종은 아 밀로펙틴 짧은 사슬(A, DP 6-12) 비율이 24.5～26.2%로 일 품(40.3%)에 비해 유의적으로 낮은 분포 비율을 나타냈다. 저항전분 함량이 많은 고아미2호, 고아미3호, 고아미4호는 신 속점도계에 의한 호화 점도 특성에서 호화개시온도가 높고 강하점도는 유의적으로 낮은 특성을 보였다. 저항전분과 쌀의 이화학성분 특성과의 상관성 분석 결과, 쌀의 아밀로스 함량 과 식이섬유 함량이 많을수록, 호화개시온도가 높을수록, 아밀로펙틴의 장쇄사슬이 많을수록 저항전분의 함량이 높아지 는 정의 상관성을 나타냈다.

국내 쌀 품종의 아밀로오즈 함량에 따른 총 11종 쌀가루의 아밀로오즈 함량, 손상전분, 수분함량, 수분흡수지수(WAI), 수분용해지수(WSI), 입도분포 및 호화특성을 분석하였다. 국내 메성 쌀 품종 쌀가루의 아밀로오즈 함량은 9.95-21.52, 중간찰성은 11.69 및 찰성은7.09%의 아밀로오즈 함량을 나타냈으며, 유색미 메성품종은 17.06-18.36% 및 유색 찰성 품종은 7.04%의 아밀로오즈 함량을 나타내는 것으로 확인되었다. 국내 쌀품종 쌀가루의 수분함량은 7.19-13.89%를 나타내었고,수분흡수지수(WAI) 및 수분용해지수(WSI)의 경우 각각 남일 및 동진찰이 가장 높게 나타났고, 수분함량이 높은 시료의 경우 손상전분 함량이 낮은 것을 확인하였다. 국내 11품종의 쌀가루 입도 분포는 27.61- 189.67 μm를 나타내었으며 일반 메성 신동진 이 189.67 μm로 가장높은 입도를 나타내었으며, 일반메성 품종인 남일이27.61 μm로 가장 낮은 입도분포를 나타내는 것으로 확인되었다. 또한 본 연구결과 쌀가루의 수분함량이 낮은시료가 전분입도가 낮으나 손상전분 함량이 높은 것으로 확인되었으며, 일반 메성 품종의 경우 수분함량 및입도가 작은 시료는 최고 점도 및 최종점도가 높고, 유색메성품종의 경우 수분함량 및 입도가 작은 시료는 점도가 낮은 결과를 나타냈다.

Amylopectin composition is determined by the relative activity of soluble starch synthase (SSS) and granule-bound starch synthase (GBSS). Soluble starch synthase and starch branching enzymes are major determinants for the synthesis of amylopectin while GBSS1 is responsible for amylose synthesis in vivo. The formers are made of linear and branched molecules and the latter is composed of highly branched molecules. To increase the palatability of rice, down-regulation of amylose synthesis by antisense and RNA interference (RNAi) could be excellent and powerful tools for controlling the starch composition which is responsible for grain eating quality. The goal of this study is to generate breeding lines with lower amylose content relative to its wild type. This study also reports the results of the two down-regulating technology in lowering the amylose content of rice grain. Furthermore, this study elucidates the effect of using antisense and RNAi for SSS1 and GBSS1.

A total of 17 types of rice flour was collected in the market and investigated with respect to their starch and pasting characteristics. Their water contents, water holding capacities, solubilities, swelling power, amylose contents, damaged starches, particle sizes and pasting characteristics were measured. The water content and water holding capacities of various types of rice flours collected in the market were 7.64-14.97% and 95.22-232.94%, respectively. Their solubilities and swelling power were 1.97-37.40% and 1.33-5.76, respectively. Various types of rice flour had 32.11-305.67 μm particle sizes. Among the various types of rice flour collected in the market, the lowest starch damaged content was 3.17%. The peak viscosities of the samples were 17.74-295.95 RVA. Among the rice flours that were collected in the market, the lowest pasting temperature was 69.72℃. As a result, it was shown that rice flour types with high starch damage contents tend to have higher expressed water holding capacities. Moreover, the samples with lower particle sizes tended to have final viscosities, and pasting temperatures.

고아미3호'는 중생이며 고 식이섬유성 가공용 품종육성을 위하여 2001년 식이섬유 함량이 많은 수원464호를 모본으로하고 재배안정성이 높은 대안벼를 부본으로 인공교배하여 SR27132의 교배번호를 부여하고, 2002년 수원 하계포장에서 F1 25개체를 양성한 후 꽃가루 배양을 통하여 육성한 품종이다. 2004년부터 2005년까지 2개년 간 생산력검정 시험에서 SR27132-HB2703-37이 수량성 및 식이섬유함량이 높아 '수원504호'로 계통명을 부여

본 연구는 특수미 품종의 쌀 배유 특성을 조사하고 기류 분급에 의한 쌀가루를 제조하여 특성 변화와 제빵 가공적성을 검토하였다. 품종별 배유 특성을 살펴보면 높은 아밀로오스 함량, 긴 아밀로펙틴 측쇄사슬 비율, 낮은 팽윤력, 높은 호화온도, 낮은 호화점도의 특성을 가진 품종은 제빵 가적성에는 바람직하지 못한 영향을 주어 빵의 비체적 특성이 저조하였다. 또한 제분에 의한 품종별 쌀가루 특성 변화 및 제빵 특성 비교에서 다른 품종에 비해 쌀알의 경도가 낮은 연질의 설갱은 기류식 제분 조건에 크게 영향을 받지 않고 미분화가 잘 되어 약 60um 의 미세한 입자크기를 가지면서 손상전분 함량이 가장 낮은 특성을 보였다. 품종별 제분에 따른 쌀가루의 입자크기가 작을수록 빵의 부피가 감소하고 비체적이 낮아지는 경향을 나타내었으나 설갱벼는 가장 우수한 빵의 모양과 높은 비체적을 보였다.

The mutants of sugary-2 (su-2), floury (flo), shrunken-1 (shr-1), and dull-1 (du-1) were crossed to waxy (wx) to produce F2 seeds. Chi-square analysis on the segregating ratio of the F2 seeds revealed that flo, su-2, and shr-1 were independently transmitted with wx, while wx was epistatic over du-1. The floury and sugary-2 were crossed to Hwasunchalbyeo, a waxy variety, and then the F4 of floury-waxy and sugary-2-waxy seeds were developed, respectively. As the parents phenotypes of sugary-2 and floury, the grains of these two lines showed lower hardness and grain weight than normal grain of Hwacheongbyeo. For alkali digestive value (AVD), the sugary-2-waxy showed lower ADV than Hwacheongbyeo. For the gel consistency of grain flours, the floury was medium like Hwacheongbyeo, while those of the sugary-2, floury-waxy, and sugary-2-waxy were soft like Hwasunchalbyeo. The amylose contents in the grains of the sugary-2 and floury were decreased to ~15% whereas that of Hwacheongbyeo was 19.1%. All the lines showing waxy endosperm (Hwasunchalbyeo, floury-waxy, and sugary-2-waxy) showed less than 4% amylose contents. Interestingly, the free sugar content in the brown rice was increased to 9.27% in the sugary-2-waxy, showing transgressive segregation phenomenon where the free sugar contents in its parents, sugary-2 and Hwasunchalbyeo, were 5.98% and 3.98% respectively. Also, the floury-waxy showed transgressive segregation phenomenon, containing 6.15% of free sugar content in the grains

An unbalance of rice productions and consumptions caused serious problems in both of agricultural area and grain market of korea. In recently, various efforts for rice processing products such as rice noodles and rice wines are in progress to overcome the unstable rice market. Among them, waxy rice is predominant items in processing rice. However, varietal features of starch viscosity are not considered in the processing industries and rice breeding field. In this study, 12 waxy rices and 2 cultivars Ilmibyeo(japonica) and IR72(Indica) were studied for physicochemical and amylogram to characterize the use of waxy rices. The amylose contents of waxy rices were from 7.1 to 8.1% with soft gel consistency and relatively low alkali digestion value(1.4% KOH) compare to Ilmibyeo. In the amylogram analysis(RVU) of waxy rices, unlikely normal rices, very fast peak time(about 3.5 min.) was obtained compare to that of 6.2 min. of Ilmibyeo. And 2 to 3 groups were classified based on peak viscosity and consitency of RVU. Wangchal, Odorokimochi and Hangangchal showed relatively high peak viscosity seemed not suitable for rice cake due to the hardness speed. And most of waxy rices developed in korea were believed to be suitable for oil fried cakes(Hankwa) because of a certain grade of starch degradation speed. And Mochiminori and Midoromochi originated from japan could be a good sources in waxy rice breeding program to improve the cooking properties especially in slow down of hardness speed with very low peak viscosity, hot viscosity and cool viscosity.

Eating quality is critical for consumers who take rice as staple food. Here we present the development and identification of high eating quality rice lines. The identification of positive transgenic lines, physicochemical properties of transgenic rice, mRNA expression and enzyme activity were analyzed. OsSbe1 was introduced into Gopumbyeo seeds using Agrobacterium-mediated transformation, and 1,005 out of 1,065 T1 plants were shown positive. The apparent amylose contents in T2 brown rice ranged from 11% to 25% in 890 favorable lines (Gopumbyeo was used as a reference with 18% of AAC). The activity of starch branching enzyme including three isoforms (SBE1, SBE3, and SBE4) in endosperms of T3 lines was higher than that of Gopumbyeo. Physicochemical properties related to eating quality for T3 polished rice were detected using 52 favorable lines out of 500 lines selected according to AAC. The Toyo taste meter value in 52 T3 lines ranged from 61.1 to 72.6, whereas 70.4 in Gopumbyeo. Of them, eleven lines displayed the higher palatability score than Gopumbyeo. Moreover, these elite lines produced higher yields (607.9~695.8 kg/10a) than Gopumbyeo (602.7 kg/10a). These results indicated the possibility of developing new high quality rice varieties in the future.