배추속은 전세계적으로 재배되는 중요한 경제작물을 포함하고 있으며, 종의 진화 및 배수성 연구를 위해 학문적으로 중요한 가치를 가지고 있다. 그러나 대부분의 작물이 교잡육종을 통해 종자를 생산하기 때문에 고정 계통을 육성하는 데 많은 시간과 노력이 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 인위적인 방법으로 반수체 식물체를 유도하여 형질이 고정된 계통을 단시간에 육성함으로써 연구 및 육종 소재로 활용할 수 있는 다양한 기내배양법이 시도되었다. 본 논문에서는지금까지 배추속 작물에서 시도된 기내배양법의 연구현황을살펴보고 반수체 생산에 영향을 미치는 요인들을 조사하여 효율적인 반수체 생산 기술에 대한 정보를 제공하고자 하였다.

전통적인 방법에 의한 옥수수 계통육종은 99% 이상의 순도를 고정하기 위해 7회 이상의 인공교배(selfing)를 수행하여야 한다. 이러한 단점을 보완하고자 최근에 선진국을 중심으로 배가반수체(Doubled Haploid) 방법에 의한 계통육종 방법이 실용화되고 있으며, 배가반수체 방법에 의하면 2∼3년 만에 순도 100%의 계통을 육성할 수 있다. 배가반수체 기술 도입을 위해서는 반수체 유기체(Inducer)의 확보가 필수이며, 강원도농업기술원 옥수수연구소에서는 국외 선진기술인 배가반수체 기술을 도입하여 국내의 옥수수 계통육종에 활용하고자 국제옥수수·밀연구소(CIMMYT)로부터 반수체 유기체의 사용 권리를 확보하였다. CIMMYT의 유기체인 Tails는 열대형 유기체이므로 국내에서의 생육특성 및 적응성 평가를 우선적으로 겈토하였다. 2014년 홍천지역에서의 Tails의 생육특성은 4월 23일 포트 파종하여 5월 14일 비닐피복 포장에 정식하였을 때 출사기가 7월 4일로 출사일수는 72일이었으며 화분비산기는 7월 1일에서 11일까지 유지되었다. Tails의 간장은 196cm 착수고는 83cm로 착수고율은 42%이었다. Tails의 줄기 절간의 안토시아닌 색소는 강하며, 엽초의 안토시아닌 색소도 중간정도이므로 일반적인 옥수수와 구분이 용이한 특성을 보인다. 자체보유 찰옥수수 및 일반옥수수 집단과 교배한 결과 41%의 반수체 유기율을 보였다. 열대자원의 경우 온대지방에서 영양생장만 지속하고 생식생장으로 전환이 안 되는 경우가 많은데, Tails의 경우는 국내에서의 생육 및 화분생산이 정상적으로 이루어지고 적응성도 우수한 것으로 평가되었다. 이 결과에 따라 국내에서 반수체 유기를 위한 Tails의 활용은 그 가치가 높을 것으로 판단된다.

본 연구는 국내 밀 소비 증진을 위해 소비자가 선호하는 국수 면대 선발에 적용이 가능한 SSR 마커를 선발하기 위하여 금강밀과 올그루밀을 이용하여 제작된 반수체 114 계통을 이용하였다. 2011년과 2012년에 국립식량과학원에서 재배 및 수확된 종자를 이용하여 제분을 하여 밀가루 색깔을 측정하였고, 가수량 34%로 국수면대를 제작하여 국수면대의 색깔을 측정하였다. 밀가루 및 면대의 색깔은 CIE-LAB를 이용하여 L(밝기), a(적색도), b(황색도)를 측정하였다. 교배본에서 다형성을 보인 140개 SSR 프라이머를 검정하여 밀가루 및 면대 색깔에 관련된 SSR 마커를 찾았다. 5D 염색체에 위치한 Xgwm190은 밀가루 색에 대한 표현형 변이를(2011년, 2012년 반복 재배한 밀의 평균값) 13.3～22.8% 설명할 수 있었고, 국수 면대의 L, a값의 표현형 변이를 각각 11.8%과 24.1%를 설명할 수 있었다. Xbarc81과 Xgwm133 마커는 밀가루(2012년 생산)의 b값에 대한 표현형 변이를 7.9%, 2011년 생산된 밀가루로 만든 국수면대의 표현형은 9.8% 설명하였다. 국내 24개 밀 품종들의 밀가루와 국수면대 색깔에 대한 Xgwm190의 적용 가능성을 평가한 결과, Xgwm190의 유전적 표현형이 금강밀과 같은 a 유전자형에 속한 14개의 국내 품종의 밀가루와 국수 면대의 L값은(91.6과 83.5) 올그루와 같은 b 유전자형 품종보다(93.6과 85.1) 더 낮은 값으로 나타났다. 이러한 결과를 보았을 때, Xgwm190는 국내 밀 품종의 색택 개선을 위한 표지인자로 활용이 가능할 것이다.

밀×옥수수 원연교잡은 타 방법에 비하여 반수체 밀 육성에 매우 효과적이어서 외국에서는 밀 품종의 육종연한 단축 등을 위하여 많이 활용하고 있다. 본 연구에서는 국내 밀 품종(계통)과 옥수수 품종을 이용한 반수체 밀 생산체계를 구축하기 위하여 원연교잡에 사용하는 품종에 따른 반수체 생산 효율을 조사하였다. 자방친으로는 금강밀 등 총 5종의 품종과 5종의 F1계통을 사용하였고, 화분친으로는 강다옥 등 총 7종의 옥수수 품종을 사용하였다. 자방친으로 사용한 국산 밀 품종의 평균 종자 형성률, 배 형성률 및 반수체 식물체 재분화율은 각각 약 75%, 19% 및 8.4%이었다. 반수체 식물체 재분화율은 3.7∼9.8%의 분포를 보였는데, 조경이 가장 높았다. 밀F1 계통 자방친의 평균적인 종자 형성률, 배 형성률 및 반수체 식물체 재분화율은 각각 약 66%, 16% 및 6.6%이었다. 밀계통의 반수체 재분화율은 3∼10%의 분포를 보였으며 08WG074 계통이 가장 높았다. 한편, 7종의 옥수수 품종의 자방친(금강밀)에 대한 평균 종자 결실률, 배 형성률 및 반수체 식물체 재분화율은 각각 약 78%, 18%, 9.6%이었다. 반수체 재분화율은 7.6∼12.9%의 분포를 보였으며, 광평옥이 가장 높았다. 밀×옥수수 원연교잡에서 종자 결실률과 배 형성률은 자방친과 화분친의 품종에 따라 고도로 유의한 차이를 보였으며, 이들 형질의 품종간 차이는 자방친 품종보다는 화분친인 옥수수 품종 사이에서 더 컸다. 본 연구에서 조사한 품종 중에서는 광평옥, 강다옥 및 강일옥 품종이 밀×옥수수 원연교잡의 화분친으로서 우수한 결과를 나타내었다.

팍쵸이의 국내시장은 일본 품종들이 우점하고 있으나 2007년 이후에는 국내종묘회사에서 개발한 국산품종들이 수입 대체 되고 있는 추세로서 높은 경제가치가 기대되는 작물이다. 특히 유럽 및 미주로의 종자수출이 매년 증가 하고 있어 시장맞춤형 품종 육성이 요구된다. 수출용 품종 육성에 유용한 형질의 반수체 식물 생산을 통해 단기간 에 다양한 육종소재를 제공하고자 본 연구를 실시하였다. 실험재료는 우수형질의 도입품종 BN8074품종을 대상 으로 실시하였다. 소포자 배양 효율을 조사하기 위해 배지조성, 전처리 온도 및 시간에 따른 배 발생을 조사하였다. 배지조성은 1/2NLN에 13% sucrose와 NAA와 BA의 혼합처리에서 가장 높은 배 발생 효율을 보였다. 전처리는 3 0℃, 31℃, 32.5℃에서 1일과 2일처리 하였다. 전처리는 31℃ 1일 처리에서 배 발생이 가장 높았으나 식물체로의 유 기율이 현저히 떨어졌다. 그에 반해 32.5℃ 1일 처리에서 발생한 배로부터 정상 식물체로의 유기율이 높고 생장도 좋았다. 배양결과 화뢰 1개당 약 7개의 배를 발생시켰으나 발생배의 식물체 분화율이 5%로 현저히 낮았다. 이는 dish당 발생배의 수가 과도할 경우 배의 초기분화가 정상적으로 일어나지 못하여 정상 식물체로 유기되지 못한 것 으로 생각되었다. 소포자 배양을 통해 대량 획득한 7625개 발생배를 배양병에서 6주간 배양하여 발근을 유도한 후 정상 식물체를 선발하여 토양 순화하였다. 소포자 배양으로부터 유기된 식물체는 가을 교배기에 육종소재로써 활 용하기 위해 저온처리를 실시하였다.

본 연구는 밀x옥수수 원연교잡을 이용한 반수체 육성 시스템을 이용하여 조숙 밀 계통을 생산하고 그 농업특성을 비교한 것이다. 조숙 밀 품종 개발을 목적으로 수원283/조은밀, 수원287/조은밀 2조합의 인공교배를 실시하여 30 이삭 222립을 수확하였다. 밀 반수체 생산을 위해서 모본인 밀 F1은 2010년 10월 22일에 포장에 파종하고, 부본인 옥수수(cv. 광평옥)는 2011년 2월 5일부터 3월 30일 까지 5일 간격으로 유리온실(32/20℃, 12hr 일장)에 파종하였다. 2011년 5월부터 밀x옥수수 원연교잡을 실시하여 미숙배를 생산하고, 배배양을 통해 미숙배를 재분화시켜 반수체 를 얻었다. 반수체 개체는 온실에서 순화처리 후 재배하였으며, 콜히친 처리를 통해 염색체를 배가하여 28개의 정 상적인 식물체를 얻었다. 반수체 육성시스템을 통해 생산된 식물체의 증식 및 개체 특성을 파악코자 2012년 10월 에 포장에 전개하여 2013년 여름에 종자를 수확하였다. 그 중 농업특성이 우수한 개체를 선발하여 2013년 10월에 생산력검정 예비시험에 공시하여 종실 등 농업특성을 조사하였다. 출수기와 성숙기는 14wPYTs-36(수원283/조 은) 계통이 4월17일과 5월 27일이였으며, 14wPYTs-37(수원287/조은) 계통은 4월18일과 5월 28일이였는데 이는 교 배 모, 부본에 비해서 출수기와 성숙기가 1주일 이상 빨랐다. 현재 재배되고 있는 밀 장려품종 중 가장 숙기가 빠른 조품밀 보다도 성숙기가 1∼2일 빠른 경향을 보였다. 종자의 임실률은 14wPYTs-36 계통이 80%, 14wPYTs-37 계통 이 92%를 나타냈다. 천립중은 조품이 37.5g, 조경이 39.8g인 반면, 14wPYTs-36(수원283/조은) 계통은 45.5g, 14wPYTs-37(수원287/조은) 계통은 43.6g을 보여 상대적으로 대립종이였다

옥수수와 같은 1대교잡종 품종 육성을 위한 타가수정작물의 육종방법은 기본적으로 원종개발과 조합능력검정을 통한 교잡종 육성의 큰 틀에서 pedigree method등과 같은 전통적인 방법이나 분자육종의 최신기술이 이용되고 있다. Golden Seed Project의 시작으로 내수시장에만 머물고 있던 식량작물 육종기술이 해외시장에서 경쟁해야할 상황에 직면하게 되었다. 그 중 옥수수는 소수의 다국적 기업이 선점하고 있는 해외시장에서 수출액 170억원($1,500만USD)을 목표로 종자개발 계획이 작성되고 있다. 현시점에서 소수 다국적 기업의 최신 옥수수 육종기술의 현주소를 파악하여 Golden Seed Project의 목표 달성과 국내 옥수수 육종기술의 질적향상을 위한 방법을 모색하고자 한다. 인공자가수분을 통한 옥수수 원종 개발은 최소 S6세대까지 진행할 동안 동계온실세대촉진이나 아열대 동계포장을 이용하더라도 최초 교배조합작성으로부터 약 4년의 기간이 소요된다. 현재 파이오니어, 몬산토, 신젠타 뿐만 아니라 CIMMYT과 미국의 주립대학교등에서는 육종년한의 단축과 100% 동형접합체를 확보하기 위하여 배가반수체기술을 도입하여 이를 통한 원종개발을 하고 있다. 이 기술의 핵심은 자연적으로 배수체를 유도하는 옥수수endogenous genes과 반수체의 빠른 식별을 위한 표현형적 표지인자의 gene pyramiding을 통한 반수체 유도계통의 육성이다. 이미 위에서 언급한 회사 및 기관에서 반수체유도율 평균 8%정도의 몇몇의 유도계통들이 개발되어 있다. 이 기술을 통한 원종의 개발은 2년이다. 이 기술을 통해 한해 수천 개의 원종이 개발되는데 이렇게 많이 개발된 원종들에서 우수한 교잡종 생산을 위한 교배조합의 작성이 새로운 문제로 제기되고 있으며 이를 해결하기 위하여 genomic selection을 적극 이용하고 있다. Genomic selection에서는 QTL mapping이나 association mapping과 달리 각 표지인자의 효과에 대한 유의성 검정을 하지 않는다. 비록 각 표지인자의 추정육종가가 미미하더라 그 정보를 그대로 이용하여 양적유전형질 발현에 관련된 모든 polygenes의 효과를 추정함으로써 교잡종상태에서의 형질발현을 예측하고 파종전 genotyping을 통해 예측가가 우수한 교잡종만을 선발하여 파종하고 평가한다.

반수체 육성은 육종연한을 단축시키기 위해 유용한 도구이다. 본 연구는 밀 품종 조기 육성을 위한 반수체 육종 시스템을 개발하기 위해 반수체 육성시 식물생장조절제 처리가 배 배양에 미치는 영향에 대해서 조사한 것이다. 밀 이삭의 제웅 작업을 수행하고 옥수수와 원연교잡한 후 종자결실은 2,4-D 및 2,4,5-T 150 mg/L, dicamba 50 mg/L 처리에서 가장 좋았으며, 배형성은 2,4-D 및 2,4,5-T 100 mg/L, dicamba 50

양성자와 감마선 조사한 추파형 유채 M2 세대의 화뢰의 소포자 배발생에 대해 조사하였다. 세 가지 유채품종 '한라', '내한'과 '탐미' 유채종자를 각각 400 Gy와 600 Gy의 양성자와 감마선으로 전처리 하였다. 일부 종의 양성자와 감마선 조사구에서 배발생이 증가되었고 대조구보다 높았다. 품종별로는 '내한'유채가 배발생 빈도가 가장 높았고 '탐미' 유채가 가장 낮았다. 드물게 배상체로부터 바로 소식물체가 형성되었고 대부분은 비정상적으로 multilobe가 형성되었다. 배상체로부터 식물체가 성공적으로 재분화 되었고 화분에 순화되었다

국내육성 유채품종 간 반수체식물 생산성을 비교하였다. 화아로부터 분리된 소포자를 13%의 sucrose, 0.05mg/ BA 와 0.5mg/ 의 NAA가 첨가된 NLN 배지에서 배양하였다. 반수체 배의 생산에는 유전형이 중요한 요인이였으며, 탐라유채가 가장 높은 반수체 배 생산능을 보여 화아당 176개의 반수체 배가 발생하였으나, 한라유채와 영산유채는 배 생산은 물론 세포분열도 관찰되지 않았다. 발생한 반수체 배를 NLN배지에서 현탁배양하여 Multilobe abnormal embryos를 형성시켰으며, 계속하여 생장조절제가 첨가되지 않은 MS고체 배지에 치상 배양하여 반수체식물체를 유도 하였다. 재생된 반수체 식물체는 성공적으로 순화되었다.