유묘기의 저온 스트레스는 벼의 초기 생육 및 성장을 방해하여 수량 감소에 영향을 준다. 유묘기 내냉성 육종을 위해서는 내냉성을 조절하는 유전자좌를 탐색하고, 유용한 대립유전자를 도입하여 유묘기의 내냉성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 한국형 벼 핵심집단 134 계통의 유묘기 내냉성을 검정하고 전장유전체 연관 분석을 통해 해당 형질과 연관된 QTL 및 후보 유전자를 탐색하였다. 생육 10일 된 벼 유묘에 8°C의 저온을 3일 동안 처리한 후, 달관평가를 통해 1-10단계로 내냉성을 평가하였다. 1,781,068개의 SNP 마커를 이용한 전장유전체 분석을 통해 3, 5, 6, 9번 염색체에서 유묘기 내냉성 형질과 높은 연관성을 보인 4개의 QTL을 탐지하였다. 4개의 QTL 지역 중 염색체 5번에 위치한 qCTS5는 2개의 분석 모델에서 일관적으로 발견되어 높은 신뢰성을 보였다. qCTS5의 물리적 위치를 기준으로 24개의 유전자가 확인되었고, 이중 8개 유전자가 내냉성 형질과 관련 있다고 보고되었다. 추후 bi-parental population을 이용하여 유전자를 동정하고, 저온 환경에서의 역할을 명확히 밝히고자 한다.

본 연구는 대목용 호박 계통들의 내냉성을 다양한 방법들로 평가 후 상호 비교하고, 수박과 접목 후 포장에서 나타나는 내냉성 양상과 비교하여 수박 재배용 호박 대목개발에 활용 가능한 내냉성 자원선발 방법을 제시하고자 수행하였다. 그 결과 내냉성 평가에 간접적으로 사용하고 있는 발아검정, 유묘 생육 및 피해검정, 단근삽목 검정법은 접목 후 포장에서 검정한 결과와 상관관계를 보이지 않았다. 포장검정 결과와 상관관계를 보인 검정법은 유묘를 1℃로 1일 처리하고 엽록소형광 값을 측정한 방법과 유묘를 1℃로 2일 처리 후 떡잎의 저온피해 정도를 비교한 방법이었고, 그 중 떡잎의 저온피해 정도를 비교한 방법이 포장검정 결과와 더 높은 상관관계(r=0.480, p=0.002)를 보여 내냉성 대목 선발에 더 적합한 것으로 나타났다.

‘Cordillera 4’(Registration No. BPI-NSIC-2019-Rc 566)은 열대 산악지역에 적응하는 고품질 내냉성 자포니카 벼를 개발하기 위해 2019년 육성되었으며 육성 과정 및 주요 특성은 다음과 같다. 1. ‘Cordillera 4’는 열대 산악지역 적응 고품질 내냉성 자포니카 품종 육성을 목적으로 필리핀 소재 국제미작연구소 (IRRI)에서 농촌진흥청 파견 연구원 주도로 ‘97 건기에 필리핀 국제미작연구소에서 ‘Jinmibyeo’와 ‘SR18977-2-7-2-TB-1’ 을 교배한 후 계통육종법으로 육성된 품종이다. 2. 1998년 우기에 F1세대로 부터 얻은 종자를 이용하여 F4 세대까지 계통을 전개하는 과정에서 선발된 ‘IR73699-82-3’계통을 대상으로 2000~2001년 2년간 생산력 검정과 2007~2009 년, 2015~2016년에 각 2회 지역적응시험을 실시한 결과 그 우수성이 인정되어 2019년에 필리핀 벼 품종심의위원회에서 필리핀 현지명칭인 ‘NSIC 2019 Rc 566’로 선정하고 ‘Cordillera 4’ 로 명명되었다. 3. ‘Cordillera 4’는 파종부터 수확까지 생육일수가 145일인 중생종으로, ‘PSB Rc 96’보다 간장은 크고, 수장은 작으나 포 기당 이삭수는 비슷하다. 현미천립중은 28.3 g으로 ‘PSB Rc 96’보다 무거운 중립종이다. 4. 병해충 반응은 도열병, 잎집무늬마름병, 흰잎마름병, 퉁그로바이러스에는 약하다. 벼멸구와 애멸구 등 충해 저항성은 없으나 이화명충의 일종인 white stemborer에는 ‘PSB Rc 96’과 비슷하게 강한 편이다. 5. ‘Cordillera 4’의 입형은 중립종이고 완전미 도정수율이 64%로 ‘PSB Rc 96’보다 높았으며, 필리핀 소비자 300명을 대상으로 쌀과 밥맛에 대하여 각각 선호도를 조사한 결과, ‘Cordillera 4’가 대비품종인 ‘PSB Rc 96’보다 쌀에서는 94.6%, 밥맛에서는 100%로 현저하게 높게 나타났다. 6. ‘Cordillera 4’의 쌀수량은 필리핀 지역적응시험을 2회로 나누어 추진한 결과, 첫번째에는 평균 2.5MT/ha로 대비품종 ‘PSB Rc 96’보다 30% 높았으며, 두번째에 시험한 결과 평균 3.6MT/ha로 2회 모두 표준품종인 ‘PSB Rc 96’ 보다 안정적으로 높은 수량을 나타냈다.

Rice production is largely affected by various environmental conditions such as cold, heat and flooding. Here, to identify cold tolerant QTLs at seedling stage in rice, we generated RIL population derived from a cross between Hanareum 2 and Unkwang which are a highly cold sensitive and cold tolerant, respectively. We observed cold phenotype of this population in the growth chamber conditions and natural field conditions. For observation of cold tolerant phenotype of RIL population in the growth chamber, we treated cold stress (5~13℃) for 14 days and recovery for 4 days. When we examined the phenotype of RIL in the field conditions, temperature range in the field conditions was about 6 to 25℃ in 2015~2016. We named QTLs as Seedling Cold Tolerant (SCT) in growth chamber and Cold induced Yellowing Tolerant (CYT) in the field, respectively. Three QTLs for SCT and 5 QTLs for CYT were detected on chromosome 1, 6, 7, 8, 10, 11 and 12. Among these QTLs, qSCT12 on chromosome 12 showed 26.3 LOD score with 25.5% of phenotypic variation. When qSCT11.1 and qSCT12 were combined, cold tolerant was most strongest in our experimental conditions. qCYT10 on chromosome 10 was identified in field experiment on both 2015 and 2016. These results may provide useful information for a marker-assisted breeding program to improve cold tolerance in rice.

우리나라는 최근 몇 년 동안의 풍년과 소비감소로 인해 쌀 재고가 사회문제로 대두되고 있다. 그러나 세계적으로는 식량부족에 대한 우려와 함께 지구온난화, 엘리뇨 등으로 홍수, 가뭄, 폭설, 여름철 이상저온과 같은 기상이변이 지구촌 곳곳에서 속출하고 있다. 최근 우리나라에서도 봄철 가뭄, 동해안 지역의 잦은 폭설, 주기적으로 찾아오는 여름철 이상저온 등 크고 작은 기상이변이 해마다 발생하고 있어 쌀의 안정적 공급을 강화하기 위한 대비가 필요한 실정이다. 특히 여름철 이상저온이 발생하여 벼의 생육에 알맞은 기온범위인 19℃∼33℃보다 기온이 13℃∼17℃이하로 낮아지게 되는 경우, 생육불량·불임·등숙불량 등의 피해를 유발하여 결과적으로 수량감소로 이어진다. 벼 냉해를 막는 가장 좋은 방법은 내냉성이 우수한 벼 품종의 개발이다. ‘진부61호’는 내냉성과 더불어 쌀수량 및 품질이 향상된 중북부 고랭지에 적응하는 조생품종 육성을 목적으로 ‘진부’를 모본으로 하고 ‘운광’을 부본으로 하여 2006년에 인공교배 되었다. 계통육종법에 의해 세대를 진전시킨 후 고정세대에서 실시한 생산력검정 시험에서 쌀수량이 5.49MT/ha로 진부보다 10% 증수하였다. ‘진부59호’의 출수기는 7월 26일로 조생종이며 간장이 69cm 정도로 ‘진부와 비슷하고 수당립수는 80개 정도이다. ‘진부61호’의 13℃ 저온발아성은 99%로 우수하고 유묘내냉성이 강할 뿐만 아니라 생식생장기에서도 17℃ 포장냉수구 임실율이 높아 생육전시기에 내냉성을 두루 갖춘 계통이다. 향후 지역적응성 검정 후 품종출원 하여 내냉성 품종 다양화 및 수량성 개선에 부응할 것으로 기대된다.

‘화원 3호’는 종간교잡을 통해 화영벼의 근동질계통을 육성하고자 ‘97년 화영벼와 O. rufipogon을 교배하고, 계속적인 여교배와 MAS를 병행 실시하여 CR1112-5-2-1 계통을 선발하였다. 생산력검정 시험 결과 조사 형질 중 이삭추출도, 적고를 제외한 기타 형질에서는 화영벼와 유사한 근동질계통이었으며, 품종보호원 출원 조건에 부합하여 ‘화원 3호’로 명명하고 품종보호원을 출원하였다. 출수기는 보통기재배에서 8월 14일로 화영벼와 동일한 중생종 품종이다. 천립중은 22.1 gr으로 화영벼보다 1 gr 정도 무겁다. 흰잎마름병과 줄무늬잎 마름병에는 저항성이나 충해에는 약하다. 도정 특성, 아밀로스 함량은 화영벼와 비슷한 수준이었다. ‘화원 3호의 정조수량은 ’06～’07년 2개년간 실시한 생산력검정 시험에서 평균 7.23 MT/ha로 화영벼와 유사하였다. ‘화원 3호’는 화영벼와 근동질계통으로 자포니카 계통의 내냉성을 증진시키는 중간 모본 그리고 내냉성 유전자의 특성 분석을 위한 육종재료로 이용될 수 있을 것이다.

중국 운남성은 북위 20º8'39''N에서 29º15'8''N로 중국의 남방지역이지만 해발 76.4m에서 6,740m의 지대의 범위가 다양하며 벼 재배가능 지역은 고지대(1,600～2,200m)까지 가능하다. 이런 다양한 지대의 운남성은 재배벼의 기원지로 다양한 유전자원의 보고로 특히 고지대의 벼 품종들은 저온에 대한 자연적인 내냉성 선발로 저온에 강한 품종들로 일본 북해도의 논 개간은 일본의 식량부족시대의 대표적 산물로서 내냉성 유전자의 중국으로 부터의 도입이 있었기에 가능하였다. 지구온난화 등 기후 변화에 대응 우리 품종의 다양성을 위한 중국 남방 고산지역 벼 유전자원 수집 및 특성 평가와 수집 유전자원 활용 국내 품종의 미질 및 내냉성의 안정성 증진을 하고자 내냉성 고품질 중간모본 육성을 위하여 국내에서 2010년 약배양한 계통 중 수량성 및 농업적 형질이 우수한 3조합 11계통을 공시재료로 이용하였다. 중국현지에서의 내랭성 정도와 현지적응성 및 수량을 평가하기 위하여 실시하였다. 공시재료는 중국 운남성 송밍(1,900m)지역과 추숑(1,775m)지역에 각각 3월20일과 3월17일에 파종하였고, 이앙은 5월22일과 5월25일에 주당 1본씩 각각 주간과 조간을 10×20㎝ 간격으로 이앙하였다. 출수기, 작물학적 특성 및 내냉성 등을 조사하였다. 시험계통의 출수기는 송밍 지역에서 7월23일∼8월 2일 사이에 분포하였으며 진부벼와 출수기와 비교할 때 13일에서 24일 정도 늦은 편이었다. 시험계통에 따른 간장은 츄숑 60∼72cm, 송밍 50∼62cm로 송밍지역이 츄숑지역보다 간장이 작았으며 송밍은 츄숑에 비해 시험계통에 따라 8.5%∼19.3%의 간장 단축률을 보였다. 계통별 평균 이삭길이는 송밍은 18∼21cm, 츄숑은 20∼22cm의 분포를 보엿다. 주당수수의 경우 송밍이 평균 7.6개. 츄숑이 평균8.6개로 고도가 높은 송밍지역이 츄숑지역 보다 간장. 수장, 수수가 감소하는 경향을 보였다.

기후변화에 대응하여 고품질 내냉성 품종 조기선발을 위하여 고품질 한국품종과 내냉성이 강한 중국품종을 교배하여 중국 운남성의 해발 1,500～2,400m에 위치한 내냉성 자연검정포(嵩明, 馬龍)에 총 11조합 259계통을 공시하였다. 그 결과 공시계통 전체 평균 출수기는 嵩明 7월 30일, 馬龍 8월 2일로 馬龍 시험지 계통이 嵩明 시험지 계통에 비해 평균 3일 늦었다. 공시 조합 중 영덕44호/云粳4 조합은 비교적 출수변이가 적었으며 공시계통의 평균 간장, 수장 및 주당수수도 馬龍 시험지 계통이 嵩明 시험지 계통에 비해 단축되거나 적었다. 대체로 종합내냉성은 공시한 모든 조합에서 아주 강한 조합은 없었으나 중정도 이상의 조합들은 다수 선발할 수 있었다. 종합내냉성이 우수한 조합으로는 영덕44호/云粳4, 영덕44호/云粳21, 화영/云粳4조합들이 대체로 양호해보였다. 종합내냉성을 기준으로 F3세대의 경우 3조합 100계통에서 3조합 14계통 38개체, F6세대는 7조합 58계통 174개체를 선발하였다. 또한 다양한 유전자원의 보고로 알려진 운남성의 保山, 大理, 楚雄, 昆明, 嵩明, 馬龍, 曲靖 등에서 云資粳41호 등 내냉성, 초다수성, 저아밀로스, 장립자포니카, 양질, 유색미, 대립종, 초형우수 등 다양한 특성을 가진 49종의 유전자원을 수집하였다. 선발된 내냉성 유망계통 및 수집된 유전자원은 금후 고품질 내냉성 품종개발을 위한 국내에서의 선발과정을 거쳐 우리벼 품종의 다양성에 이용될 것이다.

‘한설’은 1997년 고품질 극조숙 안전 다수성 품종을 육성할 목적으로 양질 극조숙인 ‘진부24호’를 모본으로 초형이 좋고 극조숙 내냉 다수성 계통인 ‘진부25호(운두벼)’를 부본으로 인공교배하여 2009년 육성한 극조숙 고품질 내냉성 벼 품종으로 주요 특성과 수량성을 요약하면 다음과 같다. 1. 출수기는 7월 25일로 ‘진부벼’보다 4일 정도 빠른 극조생종이며, 간장은 65 cm로 ‘진부벼’보다 약간 작고, 주당 이삭수는 12개, 이삭당 벼알수는 99

"보석"은 국립식량과학원 벼맥류부에서 2008년도에 육성한 조생 고품질 내냉성 품종으로 주요특성과 수량성을 요약하면 다음과 같다. 1. 보통기 보비재배에서 평균 출수기가 7월 29일, 남부중산간지에서는 7월 26일로 오대벼보다 3일정도 빠른 조생종이다. 2. 오대벼에 해 주당수수와 수당립수는 많고, 등숙비율은 다소 높으나 현미천립중은 오대벼보다 가벼운 편이다. 3. 위조현상은 없고 성숙기 하엽노화가 늦고 수발아는 오대벼 보다 잘되는 편이다. 유묘기 내냉

국내 육성 조생종 품종(7개) 및 우량계통(47개)을 대상으로 중국 운남성에 위치한 쿤밍, 아징 지역에서 출수일수, 간장, 수장, 임실율 등 내냉성 관련형질을 조사하였다. 기상 특성에 있어서 벼 재배 기간동안 고위도 저지대인 쿤밍기온은 우리나라와 달리 월별로 큰 변화 없이 일정하였다. 최저기온의 경우 벼의 이앙․분얼기인 5월과6월에는 쿤밍지역이 운봉보다 더 높으나, 출수․등숙기인7, 8월에는 쿤밍, 아징 지역의 최저기온이 더 낮았다. 벼의 냉해를 유발할 수 있는 한계온도 범위인17～19℃를 기록한 날은 아징, 쿤밍, 운봉의 순으로 많았다. 내냉성 관련 형질 중 출수일수의 경우 쿤밍에서 평균130일로 조사되었다. 이는 운봉의 무처리구 보다 26일 정도 지연된 것이며, 온도가 낮았던 아징은 쿤밍보다 평균 10일 정도 출수가 지연되었다. 조사대상 재료들의 간장은 쿤밍에서 63±5.9cm, 아징이 54±5.5cm로 약 10cm의 간장단축율을 나타내었다. 한편 운봉의 무처리구는 76.7±5.0cm, 냉수처리구는 69.7±6.4cm로 조사되었다. 수장의 경우에는 쿤밍이 19.0±1.0cm, 아징은 16.4±0.9cm로 약 3cm 정도 수장이 단축되었다. 임실률은 쿤밍에서 42±22.2%로 조사되었다. 품종별로는 오대벼(74.8%), 황금보라(66.7%), 운광벼(61.2%), 소백벼(42.3%), 삼백벼(26%) 순으로 임실율이 높았다. 아징의 경우 임실률이 5%이하로 불임이 상당히 높았고, 또한 이삭추출도 역시 불량하였다. 이와 같이 냉해 유발 기상조건을 가진 지역에서 출수지연, 간장단축, 이삭추출불량, 임실율 감소 등의 변화가 나타났으며, 이들 내냉성 관련 형질 중 임실감소율은 시험재료에 따라 변이가 커 유용한 내냉성 선발지표가 될 수 있었다.

“Unmi” is a new japonica rice variety developed by the rice breeding team of Honam Agricultural Research Institute, NICS, RDA in 2007. This variety was developed from a across between Samcheonbyeo with lodging and cold tolerance and HR17870 derived from the cross of Iksan435 (Sobibyeo) and Sangju17 with resistance to diseases and good quality. This variety has about 110 days of growth duration from transplanting to harvesting in northern plain, northern and southern mid-mountainous areas of South Korea. It is about 68 cm in culm length and tolerant to lodging. In reaction to biotic and abiotic stresses, it shows moderate resistance to blast, and to bacterial blight pathogen races from K1 to K3, but susceptible to other major diseases and insect pests. The milled rice of “Unmi” is translucent and has relatively clear non-glutinous endosperm and medium short grain. It has about 17.3% amylose content, 6.3% of protein and similar palatability of cooked rice compared with Odaebyeo. The milled rice yield performance of this variety is about 5.16 MT/ha under the standard fertilizer level of the ordinary transplanting cultivation. “Unmi” would be adaptable for ordinary transplanting in the northern plain, northern and southern mid-mountainous area of South Korea.

“wangkeumbora”is a new japonica rice cultivar developed from a three way cross of Jinbubyeo, Odaebyeo and Fukei126 at Honam Agricultural Reaserch Institute (HARI), NICS, RDA, in 2006. This cultivar has about 110 days growth duration from transplanting to harvesting under Korean climate condition. The milled kernel of “wangkeumbora”is translucent with non- glutinous endosperm. Amylose content of “wangkeumbora”is about 19.3%. “wangkeumbora”has better palatability of cooked rice compared with “daebyeo”and shows high resistant reaction to the blast, but susceptible to major diseases and insect pests. The milled rice yield of "Hwangkeumbora" is about 5.37 MT/ha under the standard fertilizer level of the ordinary transplanting cultivation. “wangkeumbora”would be adaptable for ordinary transplanting in northern plain, mid-mountainous and southern mountainous of Korea.

‘'Sinunbong 1’' is a japonica rice cultivar developed from the cross between “"Sangjubyeo”", high yield cultivar and ‘'Unbong 17’', cold tolerance at Honam Agricultural Research Institute (HARI), NICS, RDA, in 2005. This cultivar has a short grain shape and about 111 days growth duration from transplanting to harvesting in Korean climate condition. This cultivar shows high resistant reaction to the blast, but susceptible to bacterial blight and strip virus. This variety has cold tolerance, compared to Odaebyeo. The milled kernels of ‘'Sinunbong 1’' are translucent with non-glutinous endosperm. It has about 19.2% of amylose content and better palatability of cooked rice compared with ‘'Odaebyeo’'. The milled rice yield of ‘'Sinunbong 1’' is about 5.46 MT/ha under the standard fertilizer level of the ordinary transplanting cultivation. ‘'Sinunbong 1’' would be adaptable to the northern plain, mid-mountainous, southern mountainous of Korea.

본 연구는 저온에 민감한 밀양 23호를 모본으로 내냉성이 강한 Stejaree45호를 부본으로 교잡하여 육성한 175 RILs를 이용하여 내냉성 관련 형질들의 변이분포, 유전 통계량 및 상관 관계를 분석하였다. 조사된 형질 중 수당영화수, 적고, 출수지연일수, 간장단축율 및 영화수감소율은 정규분포에 가까운 연속변이 분포곡선을 보였으며, 모든 형질에서 양친의 범위를 벗어나는 초월분리현상을 보였다. 임실감소율과 수량감소율은 모본인 밀양 23호 쪽으로 일정하게 치우친 경향으로 저온에 민감한 쪽으로, 출수지연일수와 간장단축율은 부본인 Stejaree45 쪽으로 치우친 경향으로 내냉성이 증가되는 쪽으로 작용가가 큰 유전자가 관여하는 것으로 추정되었다. 내냉성 관련 형질들의 상관관계 중 수량감소율과 상관이 인정되었던 형질은 출수지연일수, 간장단축율, 이삭추출도 및 임실감소율이었고, 조사된 형질중 유전력이 60~% 이상으로 나타난 형질은 분얼기 적고, 임실감소율, 이삭추출도 였으며, 유전력이 40~% 이하로 낮았던 형질은 간장단축율, 영화수감소율 및 수량감소율이었다. 175 RILs 중에서 내냉성 관련 형질의 내냉성 정도가 부본인 Stejaree45수준이거나 그 이상의 내냉성 형질을 가진 것은 86계통으로, 1개의 내냉성 형질은 56계통 32.0~% 였고, 2개의 내냉성 형질은 25계통 14.3~% , 3개의 내냉성 형질은 4계통 2.3~% , 4개의 내냉성 형질은 1계통 밖에 없었으며, 그 이상의 내냉성 관련 형질을 가진 계통은 없었다.