옥수수의 내습성은 우리나라 옥수수 재배면적 확대와 자급률 향상을 위해 고려되어야 할 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구는 내습성 옥수수 계통 개발을 위한 기초 연구로서, 토양의 표면침수조건에서 변화하는 옥수수 뿌리의 대사체를 분석하여 옥수수의 내습성 관련 생리 기작을 구명하고자 수행되었다. 우리나라 옥수수 유전자원(Zea mays L.)과 야생종 옥수수(Zea mays spp. parviglumis) 간 교배를 통하여 내습성이 향상된 계통을 개발했고, 그 중 19KT-32P를 유묘단계(V3)에 7일 동안 침수시킨 후 뿌리에서 발현되는 대사체를 탐색하고 분석하였다. 총 180개 대사체가 확인되었 고, 그 중에서 ℽ-aminobutyric acid (GABA), putrescine, citrulline, Gly, Ala 등 8개 대사체는 각각 2.5배 이상 발현이 증가 또는 감소하였다. 확인된 대사체는 식물에서 pH, 삼투압, K+/Ca++ 및 ATPase 활성을 조절하는 비생물적 스트레스와 관련이 있었다. 특히 가장 발현이 높은 GABA는 glutamate decarboxylase (GAD) 효소에 의해 축적되며, 본연구에서 분석한 결과 10개의 유전자형이 확인되었다. 특히 첫 번째 엑손은 매우 보존적이었지만, 두번째 엑손부터 많은 SNP 다형성이 확인되었다. 이러한 결과는 앞으로 내습성 옥수수 선발을 위한 분자마커로 활용되어 육종 효율을 높이는 좋은 수단으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

This study was conducted to investigate the growth characteristics of the shoot and roots and to analyse the morphological characteristics of roots of waterlogging resistant and susceptible maize inbred lines. Six maize inbred lines were treated with waterlogging for 10 days at V3, and the degree of leaf senescence was evaluated for waterlogging resistance. As a result of waterlogging resistance evaluation, KS85 was the most damaged inbred line with 3.33 senescence leaves and 5.54 degree, and KS141 was the least damaged inbred line with 1.33 senescence leaves and 3 degree. At 20 days after treatment, the effect of waterlogging stress on the shoot dry matter accumulation of KS85 and KS141 were decreased by 86.1% and 77.0%, respectively, compared to the control. Similarly, root dry matter accumulation of KS85 and KS141 were decreased by 77.6% and 65.0%. As a result of SEM photographs of the nodal roots of the two maize inbred lines, the thickness of cortex of KS141 was thicker than that of KS85, and the distortion of the cortex was observed in KS85 at 20 days after waterlogging. It was concluded that the thickness of cortex was related to maize waterlogging resistance.

본 실험은 캄보디아 적응 사료용 옥수수 품종개발을 목적으로 2012년 위도 11.4, 경도 104.8 에 위치하고 있는 CARDI(Cambodian Agricultural Research and Development Institute)내의 KOPIA 시험포장에서 한국, 캄보디아, 태국 등의 6품종에대하여 시험하였던 바 그 결과는 다음과 같다. 재배기간 동안의 기상 및 토양특성을 보면 강우량은 2011년 538 mm와 비교해 볼 때 2012년에 252 mm 더 많이 내렸고, 8월- 9월의 강우량은 2011년보다 3배정도 많았다. 적산온도와 일사량 및 최저온도는 비슷했으나 최고온도는 2011년에는 33.3oC로 피해를 주는 온도인 35oC보다 적었지만 2012년최고온도는 41.8oC로 매우 높았다. 토양수분은 우기 동안의 집중호우로 효과적인 유지를 못하였고, 시간당 최대 43 mm씩 오는 많은 강우는 토양의 물 빠짐을 불량하게 하여 생육 및 뿌리발육에 영향을 주었다. 수량구성요소를 알 수 있는 종실중의 경우 한국품종(175 kg/10 a) ~ (242 kg/10 a)은 캄보디아품종 (395 kg/10 a)과태국품종 (580 Kg/10a )보다 낮았다. 종실중과 이삭 및 생육특성과의 상관관계를 보면 종실중과 출사일수, 간장, 착수고, 100주당 이삭수, 이삭길이, 이삭직경, 100립중 등과의 상관계수가정의 상관을 보여 이삭 및 생육특성들이 증가할 수록 수량도증가하는 것을 알 수 있었다. 뿌리특성인 근장, 생근중 및 건근중과 이삭 및 생육특성과의 상관계수가 정의 상관을 보여뿌리가 좋아질 수록 이삭 및 생육특성이 양호하여 결과적으로종실중이 올라가 높은 수량을 얻을 수 있었다. 근장, 생근중,건근중과 같은 뿌리특성들은 CP888이 가장 좋았고 한국품종들은 그에 비해 많이 떨어짐을 알 수 있었다. 한국품종과 CP888과의 수량차이는 생육초기에 많은 강우량으로 인한 뿌리의 습해와 최고온도가 41.8oC나 되는 고온장해 때문으로 보여졌다. 아열대 지역인 캄보디아에서 한국 사료용 옥수수인 광평옥,청안옥, 다평옥, 안다옥을 시험재배한 결과 현지에서 많이 재배되고 있는 CP888품종과는 뿌리, 생육, 이삭 등 거의 모든 특성들이 불량하여 수량이 떨어지는 것으로 나타났다. 그 원인으로는 많은 강우와 높은 온도로 인한 뿌리의 생육장애로 추정된다. 실험 결과 한국 품종 중 캄보디아의 우기 환경에 적응할 수 있는 품종은 없는 것으로 보여지며 금후 고온과 많은강수환경에 적응 할 수 있는 품종개발이 필요하다 하겠다.