우리나라 재래종벼 6품종의 벼 흰잎마름병 저항성 유전자를 동정하고자 저항성 유전자 Xa1를 갖는 IR-BB 101과의 교배조합을 양성하고 일본균주 ⅠA(T7174)를 접종한 결과 청군벼의 벼 흰잎마름병 저항성 유전자는 Xa1 이었고, 육성재래, 아국도, 흑피 및 이천7일찰은 Xa1 및 다른 우성유전자 1개를 보유하였으며, 긴까락샤레는 Xa1 및 다른 우성유전자 2개를 갖고 있었고 이 중 2개는 저항성 발현에 보족적으로 작용하는 것으로 추정되었다.

멕시코와 네팔에서 도입된 고추 유전자원 50점과 대조품종 등을 포함한 총 130여점에 대하여 풋마름병과 역병에 대한 저항성을 검정하였다. 풋마름병에는 KC897, KC939, KC936가 KC126, KC350, KC351, KC353에 더하여 새로운 저항성 재료로 나타났다. 역병에는 저항성이 발견되지 않았다.

풋마름병과 역병에 복합저항성인 계통을 육성하기 위한 노력으로서 앞서 역병 저항성으로 육성한 계통(16-2-3-2 = 역병 저항성 '칼미초', 19-1-3-7-1-1, 19-2-4-5-3-2 = 역병 저항성 '수비초', 김 등, 1996)과 풋마름병 저항성 계통(KC350 = MC 4, KC353 = PBC631)을 교배하여 육성한 와 , 와 세대에 대해 1999년과 2000년에 각각 풋마름병과 역병에 대한 복합저항성을 검정하였다. 풋마름병과 역병에 복합 저항성을 보인 개체를 선발하여 다음 세대의 종자를 채종하였다.

역병에 저항성인 PI201232와 더뎅이병 저항성인 PI271322와 PI163192를 교배하여 각 병해에 대한 저항성과 두가지 병해 저항성간의 유전적 관계를 검토하였다. 더뎅이병균 race 3에 대한 PI271322의 비과민반응형 저항성은 양적으로 유전하였다. PI201232의 역병에 대한 저항성은 2개의 우성유전자에 가까운 양식으로 유전하였다. PI271322의 더뎅이병균 race 1에 대한 과민반응형 저항성은 한개의 우성유전자 양식으로 유전하였다. PI163192는 더뎅이병균 race에 비특이적으로 저항성이었으며 우성효과가 큰 양적유전 양식으로 유전하였다. 더뎅이병균에 대한 저항성은 역병에 대한 저항성과는 독립적으로 유전하였다.

우리나라의 주요(主要) 벼흰잎마름병 저항성(抵抗性) 품종(品種)의 저항성(抵抗性) 유전양식(遺傳樣式)과 저항성(抵抗性) 품종간(品種間)의 대립관계(對立關係)를 분석(分析)하기 위하여 연구(硏究)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. JB8206균주(菌株)에 대(對)한 청청(靑靑)벼, 영풍(永豊)벼, 남풍(南豊)벼, 삼강(三剛)벼, 한강(漢江)찰벼의 흰 잎마름병 저항성(抵抗性)은 1개(個)의 우성유전자(優性遺傳子)에 의(依)해 지배(支配)되었다. 2. JB8206, KN8298균주(菌株)에 대(對)한 백양(白羊)벼와 풍산(豊産)벼의 저항성(抵抗性)은 1개(個)의 우성유전자(優性遺傳子)에 의(依)해 지배(支配) 되었다. 3. JB8206균주(菌株)에 대(對)한 풍산(豊産)벼와 청청(靑靑)벼, 밀양(密陽) 30호(號), 백운(白雲)찰벼의 저항성(抵抗性) 및 수원(水原)312호(號)와 백양(白羊)벼, 백운(白雲)찰벼의 저항성(抵抗性)은 대립관계(對立關係)이었으며 동일유전자(同一遺傳子)로 추정(推定)되었다.

백엽고병에 저항성이면서 조생인 IR50품종과 이병성이면서 조생인 Zhu-Lian-Ai 품종간 조합 에서 백엽고병 균주 JN7919에 대한 저항성의 유전양식 및 저항성 유전자와 출수특성간의 연관관계를 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 저항성과 이병성이 9:7로 분리되어 IR50품종의 백엽고병 저항성에는 2쌍의 우성유전자가 보족적으로 작용하는 것으로 표현되었다. 2. 조생과 만생이 7:9로 분리되어 IR50과 ZhuLian-Ai의 조생에는 서로 다른 한쌍씩의 유전자가 관여하고 있으며 이들은 상호보완적으로 작용하여 만생을 발현시키는 것으로 나타났다. 3. IR50의 백엽고병 저항성 유전자는 조생유전자와 연관되어 있으며 조환가는 로 추정되었다.

벼 흰빛잎마름병의 저항성의 품종간 차이와 그 유전양식을 조사하여 저항성품종육성의 기초자료로 활용코저 몇 가지 시험을 수행하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 최고분얼기와 출수기때의 저항성정도는 품종에 따라 상이한 반응을 보였고 공시품종중에서 IR2061-465-1-5-5, IR2061-553-6-9, IR1561-228-3-3, 밀양 42호는 공시된 3균주에 대해 최고분얼기나 출수기에 모두 높은 저항성을 보였다. 2. 질적저항성이 동일한 품종군에 속하는 품종중에서도 저항성정도의 양적인 차이는 크게 인정되었고, 그 차는 품종군별로는 밀양 23호군에서 균주별로는 II 균군에서 크게 나타났다. 3. IR2061-465-1-5-5와 IR1561-228-3-3의 II균군에 대한 저항성의 유전은 및 세대의 분리양상으로 보아 개의 유전인자에 의해 저항성이 지배된다고느 보기 어렵고 상당수의 유전인자가 이에 관여하는 것으로 생각된다.

선발에 의하여 얻은 벼 흰빛잎마름병균 Xanthomonas oryzae의 Streptomycin 내성균에 대하여 병원성, 배지내에서의 생장량 및 자외선 감수성에 대한 변이성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) SM 내성균은 Wase-Aikoku-3, Rant Emas-2 황옥 및 Kimmase의 4개 판별품종에 대한 병원성 비교에서 75-6의 내성균주가 황옥에 대하여 감수성 반응이 모균과 달리 중정도의 저항성을 나타내었다. 2) SM-내성균은 정상배지에서 모균보다 약간 높은 생장량을 보였고 100ug/ml Agrepto 첨가 배지에서는 접종후 60시간까지 생장이 조지되었으나 70시간 이후에는 모균의 생장량을 능가하였다. (3) SM-내성균은 254mu 파장의 자외선 조사에서 모균과 동일한 감수성을 나타내어 내성인자는 안정된 것으로 생각되었다.

벼 흰빛잎마름균을 이용하여 Streptomycin 계약제인 Agrepto에 대한 내성형질의 선발효과를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 사용된 약제 Agrepto는 에서 20분간의 온도처리에서 약제의 안정성을 보였다. 2) 서로 다른 지역균주인 75-6 및 75-9 묘주는 선발영제농도 10ug/ml 및 100ug/ml에서 상이한 내성력을 나타내는 내성균이 선발되었다. 3) 저농도인 10ug/ml 및 100ug/ml의 선발농도에서도 10,000ug/ml에서 생장이 가능한 내성균이 선발될 수 있었다. 4) 전세대 100ug/ml에서 선발하고 재차 3,000ug/ml에서 선발된 선발균주는 처리농도 100ug/ml에서 무처리와 동일한 생장량을 보였다. 5) 자연집단의 균주 75-9를 100ug/ml에서 선발한 이들 분리균주는 내성 정도에 있어서 500ug/ml 이하, 500-1,000ug/ml 및 1,000-3,000ug/ml의 내성을 나타내는 몇단계의 내성력 정도가 상이한 균들이 분포하고 있었다.

본 실험은 벼흰빛잎마름병에 대한 저항성계통선발에 필요한 인공접종법 개발을 위해 시도한 것으로서 병원균의 접종농도와 식물체의 노유가 본병의 발전에 미치는 영향에 관해 중점을 두었다. 일정한 환경조건하에서 본병에 대한 식물의 감수성은 식물의 묘령이 어릴 때 일수록 예민하게 나타났으며 식물의 생장과 더불어 점차 둔감해지는 경향이었다. 파종후 14, 37, 48 및 58일째 되는 식물에서 본병에 대한 저항성과 이병성 계통을 선별할 수 있는 병원균의 적정농도는 각각 및였다. 어린 식물에 대해 지나치게 높은 농도의 접종액은 식물의 품종에 관계없이 단시일에 고사시키는 결과를 초래하였고 묘령이 많은 식물에 대해 일정수준 이하의 세균접종농도를 적용했을 때는 식물의 품종간 특성을 구별할 수 없었다.

1. 지엽에 있어서 배수선의 또는 감수성인 품종이 저항성인 품종보다 평균 6개 이상 많았으며 중간성과 저항성 품종간에는 차이가 없었다. 2. 엽맥의 도관절의 길이는 감수성인 진흥, 김마제 수원 213호 등이 저항성 품종보다 길었으며 팔달 시로 가네 농릴 6호 등은 차이가 없었다. 3. 도관의 직경은 김마제쓱 수원 213호가 다른 4 품종에 비하여 길었으나 저항성품종과 감수성 품종간에는 유의차가 없었다. 4. 6-7엽기에 이른 뿌리의 후생도관은 진흥 김마제가 시로가에, 농릴 6호 보다 휠씬 많았으나 수원 213호는 예외적으로 후생도관수가 가장 적었다. 5. 저항성인 시로가네의 즙액에서는 감수성품종에 비하여 세균의 증식이 현저하게 억제 되였고 다른 품종들 간에는 차이가 없었다. 6. 열처리된 즙액에서는 저항성 품종이나 감수성품종에 관계없이 세균증식이 비슷하였고 전체적으로 신선한 즙액에서 보다 세균수가 훨씬 적었다.

Four bacterial blight resistance genes, Xa1+Xa3+xa5+Xa21, pyramid elite japonica rice lines were developed for enhancing the resistance of rice against Xanthomonas oryzae pv. oryzae in Korea. Seven doubled haploid (RDL1-7) and ten F6 lines (RPL1-10) having Xa1+Xa3+xa5+Xa21 which were derived from the cross between Ilmi, high grain quality japonica rice cultivar carrying Xa1, and Iksan575, elite line carrying Xa3+xa5+Xa21, were developed using marker-assisted selection for resistance genes and phenotypic selection for bacterial blight resistance and agronomic traits. Among resistance genes combinations in F2 population, four resistance genes combination, Xa1+Xa3+xa5+Xa21, showed the highest resistance and conferred the enhanced resistance than three genes combination, Xa3+xa5+Xa21. Four genes pyramid lines (RDL and RPL) showed broad-spectrum resistant against 16 Korean bacterial blight isolates and the yield and quality of the lines did not alter by the inoculation of K3a, the most virulent race in Korea. In addition, these lines had excellent plant type and exhibited more enhanced yield than previously developed resistant cultivars. Four bacterial blight resistance genes combination, Xa1+Xa3+xa5+Xa21, was efficient and promising combination and developed lines with four genes could be useful materials and will be applied to the breeding programs for enhancing the resistance of japonica rice against bacterial blight.

Cysteine protease (CP) is one of the well-studied proteolytic enzymes in plants. This class of protease has been implicated in various physiological aspects of developmental stages in plants including seed germination, senescence, and disease immunity. A handful of studies assigned plants cysteine protease in different molecular battlefield under a few selected pathosystems, and initially extricated complex molecular mechanism of resistance. However, its potential use as an agent of resistance to diseases in rice has never been explored. This study demonstrates the function of CP specifically in rice - Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) pathosystem. The CP -encoding full-length cDNA was cloned from Brassica rapa and transformed into japonica rice cv. ‘Gopumbyeo’. The gene was overexpressed under the control of CaMV35S promoter in pFLC vector. Blast analysis of the conserved domain of the gene confirmed its affinity to Peptidase_CIA family. RT-PCR analysis showed that the gene was constitutively expressed in all tissues tested. Regulation of rice resistance through cysteine protease activity is evident in overexpression lines which exhibited an enhanced resistance to four Korean Xoo isolates. Further analyses will be carried out to uncover the specific role of CP in rice-Xoo interaction.

This study was conducted to develop the early maturing rice lines with genes conferring resistance to bacterial blight and rice stripe virus to enhance the adaptability in plain area. Unkwang carrying Xa3 was used as a recurrent parent and SR30075 carrying Xa4+xa5+Xa21+Stvb-i was used as a donor parent. RL1(Resistant Line, BC1F7), RL2, RL3, RL4, and RL5(BC2F6) were bred through bio-assay of K3a race inoculation and phenotypic selection of agronomic traits. The presence of introduced genes was confirmed by testing the resistance levels against bacterial blight and rice stripe virus and then double-checked by using DNA marker. RL1 has all target genes, Xa3+xa5+Xa21+Stvb-i. RL2, RL3, and RL5 have Xa3+Xa21+Stvb-i whereas RL4 has only Xa21. Rice lines carrying Stvb-i showed resistance reaction to rice stripe virus. The combinations of bacterial blight resistant genes(Xa3+xa5+Xa21 and Xa3+Xa21) were found to be promising, as the rice lines carrying these genes enhanced a strong resistant reaction against 16 bacterial blight isolates. Also, the inoculation of K3a race did not alter the brown rice yield, ripened grain ratio and kernel quality of brown rice compared to control. Although RL1 containing all the target resistance genes showed excellent resistance performance, it is not suitable to cultivate in plain area due to instability to lodging, 80% yield level than Unkwang, and low grain quality. RL5 backcrossed twice with Unkwang was found to be a promising line due to its effective resistance gene combination, Xa3+Xa21+Stvb-i and good agronomic traits such as stability to lodging, higher yield and quality compared to Unkwang.

자포니카형 조생 찰벼의 벼흰잎마름병 저항성 증진을 위하여 내도복 다수성 조생 찰벼인 상주찰벼 배경에 벼흰잎마름병 저항성 유전자 Xa2, Xa3, xa5, Xa21을 도입한 저항성 계통을 여교배와 벼흰잎마름병 생물검정을 통해 육성하였고, 해당 저항성 유전자를 표지하는 DNA 분자 마커를 이용하여 저항성 유전자 도입 여부를 확인하였으며 우리나라 벼흰잎마름병 균계 네 개와 필리핀 11개 균계를 대상으로 저항성 반응을 조사하였다. Xa2가 도입된 HR24465 계통은 우리나라 K1,K2 균계와 필리핀 race 9a에 저항성을 나타냈으며 Xa3가 도입된 HR24666 계통은 우리나라 K3a와 필리핀 race 6을 제외하고 저항성 및 중도 저항성을 나타냈다. xa5가 도입된 HR24668과 HR24673은 필리핀 race 6을 제외하고 모두 저항성 반응을 나타냈으며 Xa21이 도입된 HR24669는 우리나라 K1 균계와 필리핀 race 10을 제외하고 저항성 및 중도 저항성을 나타냈다. 육성된 계통들은 상주찰벼와 같이 조생이면서 찰벼였고 출수기와 수장, 수수, 정현비율 및 백미수량이 상주찰벼와 차이가 나지 않았다. 상주찰벼 배경에 Xa2, Xa3,xa5, Xa21이 도입된 저항성 계통은 벼흰잎마름병 저항성이 부족한 자포니카형 조생 찰벼의 저항성 강화를 위하여 유용한 육종소재로 활용될 것이다.

Plant specific gene family, NAC (NAM, ATAF, and CUC) transcription factors have been characterized for their roles in plant growth, development, and stress tolerance. In this study, we isolated OsNAC58 gene from rice and analysed expression level by inoculation of bacterial leaf blight pathogen, Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). NAC transcription factor family can be divided into five groups (I–V). On the basis of phylogenetic analysis, OsNAC58 was fall into group III. 35S::OsNAC58-GFP fusion protein was localized on the nuclei. To investigate its biological function in the rice, we constructed vector for overexpression in rice, and then generated transgenic rices. Gene expression of OsNAC58-overexpressed transgenic rice lines were analyzed by northern blot. Analysis of disease resistance to pathogen Xoo, twelve OsNAC58-overexpressed transgenic rice lines showing high expression level of OsNAC58 were shown more resistant than wild type. These results suggest that OsNAC58 gene may play regulatory role during pathogen infection.

Bacterial blight (BB) of rice, caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), is a significant disease in most rice cultivation areas. The present study was performed to identify new BB R-gene conferring resistance to Korea Xoo isolates, derived from IR65482-7-216-1-2 and to construct a physical map of the candidate gene. An F2 population derived from a cross between 11325 and Anda was used to determine the exact position of the nearest recombination event to the target region. The position of the R-gene was delimited by flanking markers, RM1233 and RM5766, on chromosome 11. Of the 56 markers designed in the flanking region, 20 were selected as anchor markers and the R-gene was mapped to a 295kb region on chromosome 11. To narrow down the interval spanning the R-gene, an additionally SSR marker, 20 STS markers, and CAPS marker between RM27320 and ID55.05-79 were developed using rice reference genome information. From the result the gene was defined by RM27320 and ID55.WA18-5 located in the BAC clone OSJNBa0036K13. The physical distance between these two markers is approximately 80kb. In a further study, gene expression analysis against listed candidate genes was investigated using semi-quantitative transcription PCR. These results will useful for future disease breeding as well as gene function studies regarding resistance genes.

The use of functional markers, it is expected to make direct identification about genetic diversity at DNA level and overcome the problem of recombination /linkage. These markers can be used to identify interesting alleles in a breeding program and indirectly select for the trait, saving money, time and labor. Bacterial blight of rice caused by Xanthomonas oryzaepv. Oryzae is a destructive disease in rice production worldwide. No bactericide is effective to control the bacterial blight disease yet. Xa3, which is a gene conferring resistance to BB of the rice plant has been previously characterized by map-based cloning. We have cloned and sequenced the Xa3/xa3 gene in Korean cultivar, Hwayoung, Ilmi and Goun with gene specific primers. Our work detected polymorphisms and PCR-based allele specific SNP markers were developed. Susceptible or resistant individuals from an F2 population developed from across between Milyang244 and Ilmi, Korean germplasms and near isogenic lines carrying BB resistance genes were screened with allele specific markers. We found that the genotype completely matched their phenotype to BB using ASP-primers. These markers could be effective to marker-assisted selection for the Xa3 gene in rice breeding programs.