최근 작물유전체 기술이 비약적으로 발전하고 있어서 이러한 기술과 얻어진 유전체정보를 활용할 경우 작물육종이 새롭게 도약하는 계기가 될 것이라 기대하고 있다. 그러나 실상 작물유전체 정보가 작물분자육종에 효과적으로 활용되고 있지 못하고 있다. 작물육종의 궁극적인 목표는 원하는 표현형질을 갖는 품종을 개발하는 것이나 작물유전체정보나 개별 오믹스 정보만으로는 전통적인 표현형지표와 연결시켜 작물육종에 활용하기 어렵다. 다양한 생명공학적, 분자육종적 기술을 활용해 보다 다양한 계통창출이 가능해 졌으나 전통적인 표현형평가방식으로는 효과적으로 우량계통을 선발하기 어렵고, 비용도 많이 소요된다. 따라서 새로운 개념의 식물표현체 정보(열영상, 형광영상, RGB영상 등)를 작물유전체 정보와 연계시키고, 작물의 주요형질에 식물표현체정보를 연계시킨다면 작물육종의 효율성제고에 활용 가능할 것으로 기대하고 있다. 따라서 이번 발표에서는 식물표현체 기술을 활용하여 주요 환경스트레스에 대한 벼와 콩의 생리적 반응을 대용량으로 조기진단하고 이러한 진단방법과 결과를 환경스트레스 내성 계통이나 품종선발에 얼마나 효율적으로 활용할 수 있는지 평가한 결과를 보고하고자 한다. 아울러 그동안의 연구결과와 경험을 바탕으로 식물표현체 기술을 활용한 작물분자육종 효율증진 방안과 작물유전체 연구에의 활용가능성 등을 제시하고자 한다.

기존의 유전자변형식물은 외래의 도입유전자를 갖고 있으며 이들로부터 기인한 단백질 또는 합성물질에 의한 의도적/비의도적 영향에 대한 안전성 논란이 사회적 이슈가 되어 왔다. 최근의 기술적 진보에 의하여 이른바 식물육종의 신기술이 발달하게 되었고 이들 기술로 만든 신규식물에 대한 안전성평가에 GMO 관련 규제의 적용 여부 문제가 대두되게 되었다. 이들 NPBTs 기술로 만든 신규식물의 특징은 SDN이나 ODM과 같이 염색체상의 정확한 위치에 짧은 염기서열의 indel(s)이나 단일염기 돌연변이를 도입하여 자연적인 돌연변이와의 구별이 거의 불가능하거나, cisgenesis와 같이 성적교잡이 가능한 종 유래의 유전자를 구조변형 없이 도입하여 근연종과 동질적인 식물을 만들거나, heterozygous 형질전환체 후대세대의 null-segregant 선발이나 epigenetic를 이용하여 도입유전자가 존재하지 않지만 목적 형질을 갖는 식물체를 만드는 장점이 있다. 또한 grafting이나 Agro-infiltration 등의 방법으로 안전성평가를 회피하거나 경감할 수 있는 가능성을 높이게 되었다. OECD를 비롯한 주요 GMO 개발국의 관련 학회에서는 SDN, ODM 및 cisgenesis 또는 intragenesis 기술로 만든 식물에 대하여 non-GM 식물과 동일한 위해성평가 규정을 적용하거나 상황에 따라 완화된 규정을 적용할 수 있다고 판단하고 있다. 현 시점에서 이들 NPBTs 기술을 이용하여 개발된 식물이 상업화된 예는 없으나 많은 국가에서 상업화를 목적으로 개발 중이며 일부에서는 안전성평가를 완료한 단계이다. 이러한 현실에서 NPBTs 기술의 개념 정립, 신규식물의 안전성평가의 방향 설정 및 현실성 있는 작물개발 방안을 마련하여야 한다. 이를 통하여 GMO에 대한 안전성 논란과 사회적 거부감을 우회하는 동시에 답보 상태에 있 는 분자육종 분야의 발전을 도모할 계기를 마련하여야 한다.

잔디는 우리 생활에 없어서는 안 될 매우 중요한 유전자원 중의 하나로 최근 급격한 수요 증가와 더불어 잔디와 관 련된 사업규모가 확대되고 있다. 지금까지 잔디는 전통적인 육종방법을 이용하여 개발되어 왔으며, 전통적 육종 기술로 개발할 수 없는 형질들은 분자생물학적 방법을 이용하여 신품종 잔디를 개발하고 있다. 본 연구에서는 소 비자의 요구에 맞는 잔디 신품종을 개발하기 위하여 분자생물학적기법을 이용하여 개발된 제초제저항성 잔디에 전통적 교배육종 기술을 도입하여 잔디 육종기술의 한계점을 극복하고자 하였다. 제초제저항성 들잔디(JGJ21)의 경우 포복경의 생장 및 증식이 빠르고, 토양활착 능력이 우수할 뿐만 아니라 제초제저항성 기능이 있기 때문에 도 로의 법사면 및 경사지에 적합하다. 그러나 공원 및 정원 등의 조경용으로 사용하기 위해서는 보다 키가 작고 밀도 가 높은 잔디형질이 요구된다. 그러므로 본 연구에서는 JG21의 단점을 보완하기 위해서 금잔디와 교배육종을 수 행함으로써 초고 및 초장이 짧고, 잔디 직립경의 생육밀도가 높은 계통을 선발하였으며, 그 중 가장 우수한 계통은 탐라그린3으로 명명하여 특허출원하였다(국내출원번호 10-2014-0025262). 탐라그린3은 공원 및 정원 등에 사용 하여 잔디 재배시 문제가 되고 있는 예초 및 잡초방제에 따른 노동력을 절감할 수 있으며, 농약의 과다사용으로 인 한 환경오염 문제를 해소할 수 있는 고부가가치 경제작물이 될 것이다.

The purpose of this paper was to measure technical efficiencies and scale efficiencies of Korean seed industry by DEA method, and to identify the factors affecting the efficiencies by Tobit regression model. Survey data of 50 seed companies nationwide were applied for the analysis. The average score of overall technical efficiency for the surveyed companies in 2012 was 0.44, which is decomposed into pure technical efficiency 0.68 and scale efficiency 0.63. A majority of the seed companies exhibited at least one form of inefficiency except a few companies in optimal scale. It was also shown the most companies were operating in the stage of increasing returns to scale, which implies Korean seed companies are mainly in smaller scale than optimal. Additional results suggest that the Center for Private Seed Companies, which will be established at Gimje in 2015, plays an important role to make domestic seed companies improve their scale efficiency as well as pure technical efficiency by way of enlarging their size and co-using the high technology in the Center.

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.

식물 육종은 변이를 확대하는 단계와 육종가가 원하는 유전자조합을 가진 계통을 선발하는 단계로 크게 나눌 수 있는데, 활용 가능한 유전자원 내에 육종가가 원하는 변이가 존재하는지의 여부가 육종의 성패를 좌우한다. 변이 집단을 만들기 위해 인공교배, 돌연변이 유기, 염색체 배가 등의 방법이 이용되어 왔다. 조직배양 기술이 확립되면서 체세포변이, 세포융합, 종속간교잡, 화분배양을 이용한 반수체육종 등의 방법도 품종육성 및 변이를 만드는 수단으로 이용되고 있다. 종간교잡은 Oryza, Brassica 속에서 널리 이용되었으며, IRRI에서 grassy stunt virus 병 저항성유전자를 Oryza nivara에서 도입하여 IR30 등 저항성품종을 육서한 것이 좋은 예다. 특히, 동형접합체 생산에 소요되는 기간을 단축시켜 내혼계의 육성에 소요되는 기간을 단축하는 반수체육종법이 큰 관심을 받고 있는데 옥수수 종자회사들이 최근 이 방법을 육종에 이용하고 있다. 가장 획기적인 방법은 교배가 불가능한 생물로부터 유용유전자를 분리해 교배과정을 거치지 않고 유용유전자를 도입하는 형질전환이다. 유전변이의 실체를 이해하기 위해서는 해결해야 할 과제가 많다. 중요한 것은 선발에 의해 육성된 고세대 계통들은 자연 상태의 유전자 pool보다 유전적 다양성이 결여되어 있다는 점이다. 작물 야생종이 보유하고 있는 유용한 유전자들이 순화와 육종가에 의한 선발 과정 동안에 도태되었으며 이러한 유전자들이 육종 연구에서 많이 이용되지 않은 유전자원에 내재되어 있다 (Tanksley and McCouch 1997). 콩도 순화 과정에서 약 81%의 희귀 유전자가 도태되었다 (Hyten et al. 2006). 그러므로 재래종과 야생근연종을 육종에서 적극적으로 활용하는 것이 매우 중요하다. 식물 육종에 이용 가능한 신기술이 개발되고 있다. 유전자 표적 기술로 게놈 내에서 특정유전자를 제거 혹은 대체하는 기술인 Zinc finger nuclease, TILLING (Targeting Induced Local Lesions in Genomes), RNAi 등의 활용 가능성이 검토되고 있다. 차세대 염기서열분석을 이용한 resequencing은 대상 식물의 표준 게놈과 실험 계통의 염기서열을 비교하여 염기서열변이와 표현형 변이 간의 연관성을 찾아내는 방법으로서 주로 염기서열 분석이 완료된 작물을 대상으로 시도되고 있다. 벼 기능유전체협의회는 20개 벼 품종의 염기서열을 분석한 결과 12개 염색체에 골고루 분포하는 250,000개의 SNP를 탐지하였다 (McNally et al. 2006). 유전체학은 육종가에게 새로운 도구를 제공하고 있는데 MAS가 대표적이다. MAS는 QTL의 탐지, 형질전환유전자의 이전, 야생종 유전자의 재배종으로 이입, 여러 유전자의 집적 그리고 연관지연의 감소 등 여러 분야에서 이용되고 있다. 새로운 육종기술은 경비가 적게 드는 방법을 요구하는데 대표적인 것이 Genome-wide selection이다 (Heffner et al. 2009). 기존의 분자표지를 이용한 육종은 DNA 표지와 목표 형질과의 연관 관계를 통계적 방법인 QTL 분석을 통해 밝히는 단계에서 시작한다. QTL 분석 결과 탐지된 유전자를 이입하고자 할 때 목표형질과 연관된 소수의 분자표지만을 이용하게 되는데 이는 식물 개량의 틀에서 볼　때 바람직하지 못한 면이 있다. 다수의 유전자가 관여하고 유전자간 상호작용이 있는 양적형질 특히 수량성을 목표로 할 경우가 대표적이다. Genome-wide selection은 목표형질과 연관을 보이는 몇몇 분자표지만을 이용하지 않고 육종 단계에 있는 모든 재료들의 유전자형을 검정하고 이들 중 일부 계통이 다음 단계로 넘어가 표현형 검정과 QTL 분석이 수행된다. 주동 및 미동 QTL을 고려하여 계산된 육종값에 근거하여 어느 계통을 다음 단계로 진전시킬 것인지를 결정한다. 표현형검정에 비해 유전자형 검정에 소요되는 비용이 저렴해지면 Genome-wide selection 기법은 보다 널리 이용될 것으로 전망된다. 전통적인 육종방법과 생명공학을 이용한 좋은 예가 내침수성 벼를 개발한 것이다. 아시아에서 침수는 연간 10억$의 경제적 손실을 가져오는데, 인디카벼에서 유래한 Sub 1A 유전자는 수량성에 영향이 없으면서 벼의 침수저항성을 증가시킨다. 국제벼연구소는 Sub 1A 유전자를 라오스, 방글라데시. 인디아 그리고 인도네시아 품종에 도입하여 침수저항성 벼를 개발 중에 있다. 육종은 어느 때보다 작물의 생산성 증가에 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 기후 변화에 따라 육종의 목표도 다변화될 것이다. 유전체연구를 통해 얻어진 식물의 전염기서열 해독, 유전자발현, 유전자의 기능, 최종적으로 생합성경로에 관여하는 유전자들의 네트웤 등의 정보는 육종에 새로운 paradigm을 제공하여 준다. 이 모든 정보는 농업생산성의 근간이 되는 양적형질의 분석에 유용하게 이용될 것이다. 중요한 점은 이같은 대규모 유전자형 검정은 표현형이 정확하지 않을 경우 큰 의미가 없다 (Montes et al. 2007). 특히, 수량성 등 양적형질의 경우 정확한 표현형검정을 위해 적절한 실험설계, 충분히 큰 집단, 다년간 및 여러 장소에서의 반복 실험이 필요하다. 교배와 선발 등의 전통적인 기술, 분자표지와 염기서열 분석 등 신기술의 결합은 작물의 양적형질 변이에 대한 우리의 이해를 크게 증진시킬 것으로 기대한다. 이러한 연구는 육종가, 분자유전학자 등 여러 분야 전문가들의 공동연구가 절실히 요구되는 분야이며 각 전문분야의 강점을 최대한 살리는 방향으로 추진되어야 될 것이다.

식물 피노믹스 분야에서 초고속 대량선발이 가능하도록 만든 화상기술(imaging technology)을 온실자동화 기술, 이미지 촬영 및 분석기술 등으로 분류하여 개념을 정리하고, 화상기술을 개발 및 응용하고 있는 주요 연구기관의 현황을 소개하였다. 연구동향 파악을 위해 작물의 내재해성 검정, 병해충진단, 종자활력 검정, 수확후 관리, 생체리듬 연구 등 다양한 분야에서 응용되고 있는 사례들을 살펴보았다. 향후 열 화상, 형광 화상 기술을 UV-induc

난 시장이 확대되고 있지만 일반대중이 선호하고 있는 동양계 심비디움 난은 대부분 수입 또는 산채에 의존하여 고가로 판매되고 있고, 서양계 심비디움은 외국 품종에 대한 로열티 지불 등의 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 관상가치가 있고 대량증식이 가능하여 외국산 품종을 대체할 수 있는 소형 심비디움 난을 육성하고자 하였다. 동양계 및 서양계 심 비디움의 교배종인 "동양"의 바이러스 무병주를 생장점배양에 의해 기내에서 대량증식을 하던 중, 잎무늬 돌연변