DNA-based markers have been used in various fields like molecular biology and crop breeding program. DNA marker is able to be used for protection of genetic resource and quantification of specific cultivar. Eleven DNA markers have been developed for Korean wheat cultivar identification in 2013-2014. 27 of 32 wheat cultivars were distinguished by 11 DNA markers. In this study, we developed four DNA markers, KWSM0012, KWSM0013, KWSM0014 and KWSM0015, derived from SSR and SNP analysis. Consequently, 32 Korean wheat cultivars were identified by 15 DNA markers. We are convinced that these new DNA markers are very useful for wheat varieties DNA fingerprinting and are able to be applied to marker-assisted selection in wheat breeding program in Korea.

Amplified fragment length polymorphism (AFLP) is one of molecular marker technique based on DNA and is extremely useful in detection of high polymorphism between closely related genotypes like Korean wheat cultivars. Six Korean wheat cultivar specific marker sets have been developed from inter simple sequence repeat (ISSR) analysis and we can identify the 13 Koran wheat cultivars form other cultivars using six that (Son et al., 2013). We used four combinations of primer sets in our AFLP analysis for developing additional cultivar specific markers in Korean wheat. Twenty-one of the AFLP bands were isolated from ACG/M-CAC primer combination and 19 bands were isolated from E-AGC/M-CTG primer combination, respectively. We used forty bands to design sequence characterized amplified region (SCAR) primer pairs for Korean wheat cultivar identification. Only one of 40 amplified primer pairs, C2, were able to use for wheat cultivar identification. The DNA band of 215bp length was amplified by C2 primer pairs in ten cultivars, Eunpa, Olgeuru, Gobun, Saeol, Milsung, Sinmichal, Jokyung, Sugang, Goso, and Joah. Then C2 primer was applied to these primer sets as newly SCAR marker, six cultivars are identifying from other cultivars, additionally. Finally, to use the C2 and six primer sets, 19 Korean wheat cultivars are identified.

본 연구는 국내 밀 품종의 국수 색깔 및 이와 관련된 종실 및 밀가루 특성 평가를 통하여 국수 면대 색깔 향상을 위해 선발에 이용할 수 있는 방법을 개발하고, 특히 철함량이 국수면대 밝기에 미치는 영향을 평가하여 영양학적으로 우수한 철 고함유 계통 선발을 위한 간이검정법의 적용을 위해 수행하였다. 국내 밀 품종의 밀가루 밝기는 회분(r =-0.634, P<0.01), 단백질 함량(r = -0.635, P<0.01)및 총 폴리페놀함량(r = -0.493, P<0.05)과 부의 상관을 나타내었다. 면대 색깔은 밀가루 명도(r = 0.684, P<0.001)와 정의 상관을 보였고, 종실특성에서 리터중, 천립중, PPO 활성 및 총 폴리페놀 함량과는 부의 상관을 보였다. 또한 밀가루 특성에서 회분, 단백질 함량과 총 폴리페놀함량은 면대 밝기와 부의 상관을 보였고, 연차간 및 품종간 변이에 영향을 받는것으로 나타났다. 철은 밀가루 색 및 국수 면대 밝기와 부의상관을 나타냈고, 간이검정법으로 Potassium hexacyanoferrate(II) trihydrate(PHT) 처리를 한 결과 푸른색으로 염색되었다. 종실을 PHT로 염색하여 측정한 색도와 종실의 철함량은 상관을 보이지 않았으나, 종실을 분쇄한 통밀가루에서는 PHT로 염색된 통밀가루의 적색도(r = -0.665, P<0.001)와 황색도(r = -0.658, P<0.001)와 부의 상관을 나타내었다. 또한 PHT로 염색된 밀가루의 밝기는 종실의 철함량(r = -0.640, P<0.01)과 부의 상관을 나타내었다.

국산밀을 재배하는 전국 175농가를 대상으로 2년 동안 재배 현황에 대한 자료를 수집· 분석한 결과, 평균 재배 경력과 재배면적은 7.7년과 2.4～3.3 ha였으며, 재배 품종은 금강밀이 주로 재배되었고 조경밀과 백중밀이 남부지역에서 재배 면적이 늘어나고 있다. 파종은 대부분 농가에서 10월 하순에서 11월 상순에 휴립광산파로 이루어지고 있으며, 시비는 2종 복합비료를 이용하여 평균 29.7 kg/10a이상 기비로 시용하였으며, 추비는 2월 하순～3월 상순에 질소비료를 1회 시용하는 농가가 주를 이루었는데, 농가 현장에서 표준시비량에 비해 과량의 비료가 시용되고 있기 때문에 적정 시비에 대한 관리가 필요하다. 재배 밀의 출수는 기상 영향으로 2011년은 5월 상순, 2012년은 4월 하순에 이루어졌으며, 밀 수확은 대부분 농가에서 6월 중순에 이루진 것으로 나타났다. 재배 면적 확대와 밀 재배 농가 소득 향상을 위하여, 수발아 및 붉은곰팡이병 저항성 증진과 기상이변에 대응할 수 있는 재해저항성 증진 품종 개발이 이루어져야하며, 국산밀 품질 향상을 위한 보급종 생산 및 확대가 필요하며, 지역별 밀 재배 농가의 규모화에 대한 지원과 재배 관리 체계 확립과 현장 지원 확대가 필요하다.

국내 밀 재배 환경에서 수발아 저항성 밀 품종 육성의 기초 자료를 제공하기 위하여 금강밀 등 31 품종을 이용하여 2년 동안 조사한 농업 형질과 종자 특성이 수발아율 및 GI에 미치 는 영향을 평가하였다. 농업형질은 출수기, 성숙기, 간장, 수 장, 망장, 경수와 1수립수를 조사하였고, 종자 특성으로는 리 터중, 천립중, 종자의 길이, 폭과 두께를 측정하였다. 수발아 관련 특성으로는 모래묻이법을 이용한 수발아율과 종자 휴면 성과 상관 있는 GI를 조사하였다. 수장과 경수는 년차간 변이 가 없었으며, 리터중은 년차간 및 품종간 차이가 없었고, 이외 나머지 농업형질과 종자 특성 및 수발아율은 년차간, 품종간 및 품종과 년차간 상호작용에서 차이가 있는 것으로 나타났 다. 농업형질은 수발아 특성과 상관이 없었지만, 출수기와 성 숙기는 1수립수 및 종자 길이와 상관을 나타냈으며, 천립중과 종자 길이는 간장과 망장과는 정의 상관을 1수립수와는 부의 상관을 나타내었다. 수장과 경수는 종자 폭 및 두께와 상관을 보였다. 천립중은 수발아율 및 GI와 정의 상관을 나타내었으 며(r = 0.618, P < 0.001, r = 0.525, P < 0.01), 종자의 길이, 폭과 두께 역시 수발아율 및 GI와 정의 상관을 나타내었다. 백립계 품종은 적립계 품종에 비하여 리터중을 제외한 모든 특성에서 높은 값을 나타내었으며, 수발아율과 GI 값도 높게 나타났다. 적립계 품종인 수안밀, 수강밀, 알찬밀과 고소밀은 수발아 저항성이면서 휴면성이 강한 품종으로, 국내 밀 육종 프로그램에서 수발아 저항성 육성 모재로 이용할 수 있을 것 이다. 국내 밀 품종의 수발아 저항성 증진을 위한 계통 선발 에서 종피색과 종실의 무게와 크기도 고려해야 한다.

국산밀을 재배하는 전국 175농가를 대상으로 2년 동안 농업형질과 원맥 특성을 조사 한 결과, 간장, 수장, 경수와이형주율은 년차간 차이를 나타내었다. 시비량이 많았던 남부지역에서 재배된 밀의 간장이 중북부 지역 보다 길었으며, 추비시기는 간장에 영향이 없었지만, 3월 중순 이후에늦게 추비를 준 농가의 수장은 다른 농가에 비하여 길었으나 경수는 감소하였다. 추비 횟수는 농업형질에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 농업형질과 마찬가지로 원맥특성도 연차간 변이가 있었으며, 남부지역에서 재배된 밀은중북부지역에서 재배된 밀에 비하여 천립중이 높았으며, 리터중은 낮았으며, 전라북도는 다른 지역에 비하여 낮은 회분 함량과 높은 단백질 함량을 나타냈으며, 전라남도는 다른 지역에 비하여 높은 회분 함량을 나타내었다. 추비시기가 리터중에는 영향을 주었지만 천립중과 회분 및 단백질함량에는 영향을 주지 않았으며, 추비 횟수도 원맥 특성에영향이 없는 것으로 나타났다. 시비량에 따라 간장이 증가하고, 천립중과 단백질 함량이 증가하였으며, 수장과 회분함량은 시비량과 부의 상관을 나타내었다. 단백질 함량은천립중과 정의 상관을 나타내었지만 회분 함량은 천립중 및리터중과 부의 상관을 나타내었다. 간장이 증가할수록 천립중은 증가하고 리터중은 감소하였으며, 수장은 천립중과 부의 상관을 나타내었다. 시비량이 간장 및 원맥 특성에 영향을 미치기 때문에 품종별 용도에 맞는 밀 품종을 재배하기위해서는 적정 시비기술에 대한 농가 지도가 필요하다. 또한, 국산 밀의 생산성 증진과 품질 향상 및 균일성 확보를위해서는 용도별 가공적성에 적합한 품종에 대한 집단 재배단지를 조성하고 철저한 생산 관리와 체계적인 수확 후 관리 구축에 대한 종합적인 고려가 있어야 할 것이다.

밀의 대표적인 식이성 섬유소인 아라비노자일란에 대한 국내 재배 환경에서 국내 밀 품종의 아라비노자일란 함량 변이를 조사한 결과 품종에 따른 함량 변이도 있지만 년차간, 재배조건 및 재배지역에도 영향을 받는 것으로 나타났다. 전작 조건에서 재배된 밀 품종의 아라비노자일란 함량이 답리작 조건에서 재배된 품종 보다 높았으며, 익산 지역에서 재배된 품종이 진주에서 재배된 밀 품종 보다 아라비노자일란 함량이 낮았다. 외국 계통인 CIMMYT 계통과 비교한 결과 국내 밀 품종은 아라비노자일란 함량이 높은 것으로 나타났다. 종실의 아라비노자일란 함량은 밀가루의 아라비노자일란 함량과 정의 상관을 나타내어 아라비노자일란 함량에 따른 계통 선발에 있어서 종실 함량으로 평가가 가능할 것이다. 제빵적성이 양호한 국내 밀 품종인 금강밀과 조경밀은 다른 품종에 비하여 아라비노자일란 함량이 낮았으며, 은파밀, 진품밀, 서둔밀과 신미찰 1호는 다른 품종에 비하여 아라비노자일란 함량이 높았다. 아리비노자일란 함량은 제빵 적성에 적합한 단백질 함량, 반죽 최고 높이 및 빵 부피와는 부의 상관을 나타내어 국내에서 빵용 밀 육성을 위해서는 아라비노자일란 함량이 낮은 계통으로 육성을 해야 하는데, 이러한 결과는 국내 밀 품종의 등숙 과정과 품종의 글루텐닌 조성 등의 영향으로 보여진다. 최근 들어 밀의 영양성 증진을 위하여 통밀을 이용한 가공제품 개발에 대한 연구가 미국과 유럽을 중심으로 활발하게 진행되고 있으며, 아라비노자일란 함량 관련 표지인자 개발에 대한 연구도 이루어지고 있다. 국내 밀 품종 역시 아라비노자일란 함량이 환경이나 재배 조건에 영향을 받지만 유전적인 특성에 영향을 받기 때문에 제빵 적성이 양호하면서 식이성 섬유소인 아라비노자일란 함량이 높은 품종 개발을 위해서는 지속적인 연구가 필요할 것으로 생각한다.

수발아 평가와 GI 평가는 정의 상관을 나타내었고, GI 평가는 년차간 변이를 나타내지 않아서 향후 수발아 저항성 계통 평가에 활용이 가능하지만 품종과 연차간 상호작용에서 변이가 나타나기 대문에 향후 지속적인 평가를 통하여 활용여부를 결정해야 할 것으로 생각한다. 수강밀과 우리밀은 수발아율과 GI 모두 낮게 나타나서 수발아 저항성 자원으로 활용될 수 있으며, 국내 밀 품종에는 없지만 수발아 저항성 외국 자원에서 나타나는 Vp-1Bb와 Vp-1Bf는 수발아 저항성 증진을 위해 도입을 고려해야 할 것이다. 염색체 4AL에 존재하며 외국 밀 품종에서 효과적으로 활용되고 있는 SSR 마커인 ZXQ118와 Xhbe03를 이용하여 국내 밀 품종을 평가한 결과, 국내 밀 품종의 변이 폭이 다양하지 않아 이들 표지 인자를 이용하여 수발아 저항성 품종을 구별하기는 어려웠기 때문에 앞으로 국내 밀에서 수발아 저항성 계통 선발에 활용이 가능한 마커 개발에 대한 연구가 필요하다.

국내 밀 육종 시스템의 빵용 밀 육종 선발의 효율성을 높이고자 국내산 밀 품종을 이용하여 Glu-1과 Glu-3의 DNA 표지인자를 이용한 유전자형 확인과 multiplex-PCR을 이용하여 Glu-1과 Glu-3을 분석하였다. 글루텐닌 발현에 연관된 유전자 서열 특이적 분자표지인 Glu-1과 Glu-3의 밴드 패턴은 SDS-PAGE를 이용하여 분석한 글루텐닌 조성 분석 결과와 일치하였으며, multiplex-PCR을 이용하여 Glu-1 분석하였고, Glu-3의 경우 제빵 적성에 연관되거나 국내 품종에서 특이적으로 발현되는 Glu-A3와 Glu-B3의 분석이 가능하였다. 이러한 결과는 국내 밀의 유전적 다양성을 확보하기 위한 자원 도입을 위한 평가와 육종 초기세대 계통에서 글루텐닌의 유전적 분석에 이용이 가능하기 때문에 국내 밀 육종 시스템에서 유용하게 적용될 것으로 생각한다.

PCR-based assays with co-dominant or dominant allele-specific STS (sequence tagged sites) markers and sodium-dodecyl-sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) have been used in this study to discriminate Glu-1 and Glu-3 alleles in Korean wheat cultivars. Three alleles were identified at each high molecular weight glutenin (Glu-1) homoeologous locus and 10 alleles were identified at low molecular weight glutenin (Glu-3) homoeologous locus in Korean wheat cultivars. At Glu-1 loci, wheat cultivars contained Glu-A1a, b and c alleles amplified a 1093, 1063 and 920bp fragments, respectively, Glu-B1b, c and f alleles discriminated with 707(Glu-B1b and f) and 662bp(Glu-B1c) fragments and Glu-D1a, d and f alleles amplified a 576(Glu-D1d) and 612bp(Glu-D1a and f) fragments, respectively. At Glu-3 loci, wheat cultivars contained Glu-A3c, d and e alleles amplified a 573, 967 and 158bp fragments, respectively. Glu-B3d, g, h and i alleles gave a 662, 853, 1022 and 621bp, respectively and Glu-D3a, b and c alleles amplified a 884(Glu-D3a and b) and 338bp(Glu-D3c) fragments. A multiplex-PCR assay was also established which permitted the discrimination of the major Glu-1 and Glu-3 to determine glutenin compositions in a single PCR reaction and agarose gel assay because these systems could be useful to select DNA-based identification of wheat lines carrying good breadmaking performance in Korean wheat breeding programs. Three multiplex-PCR for Glu-1 and Glu-3, Glu-A1c + Glu-B1acf + Glu-D1d, Glu-A3ac + Glu-A3d + Glu-A3e and Glu-B3d + Glu-B3fg + Glu-B3h were established in this study.

밀가루 및 국수 면대의 색깔 변화에 영향을 미치는 요인을 분석하여 소비자가 선호하는 밝은 색택의 밀가루 및 국수 제조에 적합한 품종의 육성에 유용한 간편 분석법을 확립하고자 본 연구를 수행하였다. 국산밀 25 품종을 이용하여 종실 및 밀가루 특성과 저장기간 동안 국수 면대의 밝기 변화를 조사하였다. 종실의 PPO 활성은 천립중이 낮을수록, 종실 회분과 단백질 함량이 낮을수록 낮은 경향을 나타내었다. 종실의 PPO 활성은 총폴리페놀 함량(r=0.609**

To investigate the genetic variation of high-and low-molecular-weight glutenin subunits (BMW-GS and LMW-GS), granule-bound starch synthase I (GBSSI) and puroindoline in 24 Korean wheat cultivars. At the BMW-GS compositions, three Glu-A1 alleles, five Glu-B1 alleles and three Glu-D1 alleles were identified. The high frequency of alleles at each locus was Glu-A1c allele (15 cultivars), Glu-B1b allele (16 cultivars) and Glu-D1f allele (16 cultivars). Four alleles were identified at the Glu-A3 and Glu-B3 loci and three at Glu-D3 locus and Glu-A3d, Glu-B3d and Glu-D3a were mainly found at each Glu-3 locus. Glu-A3d, Glu-B3d, Glu-D3b or c (4 cultivars, respectively) and Glu-A3d, Glu-B3d, Glu-D3a and Glu-A3c, Glu-B3d or h, Glu-D3a (3 cultivar, respectively) were predominantly found in Korean wheats. At the GBSS compositions, 2 waxy wheat cultivars, Shinmichal and Shinmichal1, showed null alleles on the Wx loci and other cultivars were wild type in GBSS compositions. At the puroindoline gene compositions, Korean wheat cultivars carried 3 genotypes, which 10 cultivars (41.7%) were Pina-D1a and Pinb-D1a, 11 cultivars (45.8%) had Pina-D1a and Pinb-D1b and 3 cultivars (12.5%) carried Pina-D1b and Pinb-D1a. These genetic variations could present the information to improve flour and end-use quality in Korean wheat breeding programs.

Immature and mature embryos of 18 Korean wheat genotypes were cultured in vitro to develop an efficient method of callus formation and plant regeneration, and to compare the responses of both embryo cultures. Immature and mature embryos were placed on a solid agar medium containing the MS salts and vitamins, 30g/l maltose, 2 mg/l 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), and amino acids. The developed calli were maintained on regeneration medium containing MS salts and B5 vitamins, 20 g/l sucrose, and the combination of two plant growth regulators, 6-benzylaminopurine (BAP) and indole-3-acetic acid (IAA). Immature embryos in most genotypes showed high efficiency of callus induction except three genotypes; Eunpamil, Chunggemil, and Namhaemil, and significant differences among the genotypes. Plant regeneration of calli induced from immature embryos showed high efficiency in Geurumil (56.5%), Tapdongmil (50.5%), Gobunmil (45.5%), and Urimil(42.2%). The analysis of variance showed significant differences for regeneration frequency among the genotypes. Mature embryos showed low callus induction frequency compared with that in immature embryos, and significant differences among the genotypes. Plant regeneration of calli induced from mature embryos showed high efficiency in Keumkangmil (33.33%), Tapdongmil(28.13%), and Geurumil (27.78%). The analysis of variance showed significant differences for plant regeneration frequency among the genotypes.