본 연구에서는 국산밀 품종에 대해 발아시간에 따른 항산 화 성분 및 항산화 활성을 측정하였다. 발아시간에 따른 국산 밀 에탄올 추출물의 총 폴리페놀, 플라보노이드 및 탄닌 등 페놀성분의 함량은 발아시간에 따라 유의적인 차이를 보이 는 것으로 나타났다. 무처리 금강밀, 조경밀, 백중밀 및 고소 밀의 총 폴리페놀 함량은 13.74, 15.05, 16.84 및 13.02 mg GAE/100 g이었으며, 발아시간이 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 총 플라보노이드 함량은 각 각 5.11, 6.72, 6.28 및 5.43 mg CE/100 g이었으며, 발아시간이 증가함에 따라 큰 차이를 보이지 않았으나, 유의성을 보이는 것으로 나타났다(p<0.05). 총 탄닌 함량은 각각 9.19, 8.86, 8.93 및 8.66 mg TAE/100 g이었으며, 발아시간이 증가함에 따 라 큰 차이를 보이지 않았으나, 유의성을 보이는 것으로 나타 났다(p<0.05). 금강밀, 조경밀, 백중밀 및 고소밀의 DPPH 라 디칼 소거활성은 각각 30.77, 23.88, 25.35 및 18.73 mg TE/100 g이었으며, 25℃에서 72시간 발아 시료가 각각 47.47, 44.17, 38.22 및 42.85 mg TE/100 g으로 유의적으로 높은 활성을 보 이는 것으로 나타났다(p<0.05). ABTS 라디칼 소거활성은 각 각 83.42, 88.53, 88.87 및 79.97 mg TE/100 g이었으며, 발아시 간이 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였다 (p<0.05). 이상의 결과 국산밀의 발아를 통하여 페놀성분 및 라디칼 소거활성이 증진된 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

Hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) exceeds about 30% of the world’s cereal production and cultivated over 220 million ha worldwide. Heat stress during the grain filling period gives detrimental effect on crop yields and has emerged as a serious problem throughout the world. Korean wheat cultivars that were released since 1960s were developed for various aims such as winter hardness, earliness, and pest resistance, etc. However, heat stress resistance is an emerging target for wheat breeding nowadays. Selected 11 Korean wheat cultivars (“Baegjoong”, “Dajung”, “Goso”, “Hanbaek”, “Jokyung”, “Joeun”, “Jopum”, “Keumgang”, “Olgeuru”, “Sinmichal”, “Uri”) were exposed to high temperature from DAF (days after flowering) 9~13. In this study, plant responses to heat stress as measured by reduction ratios of total chlorophyll contents, 100 seed weight, shoot dry weight can be translated into degree of tolerance. Therefore, these parameters can be used in wheat breeding for heat tolerance during grain filling period. The obtained results allow us to classify cultivars for heat stress tolerance. Pedigree information of Korean cultivars was shown that wheat line of either tolerant, moderate tolerant, or susceptible trait is succeeded to their descendent, which enable breeders to develop heat stress tolerant wheat by appropriate parental choice.

농촌진흥청 국립식량과학원에서는 용도별 품종의 다양화를 위해 답리작 적응 과자용 밀 품종 ‘고소’를 개발하였다. 고소밀은 1998년도에 연질인 고분밀을 모본으로 하고, 숙기가 빠른 올밀을 부본으로 인공교배하여 SW98148 조합을 육성하였다. 경기도 연천에서 집단재배 후 계통을 전개하여 초형과 수형이 양호하며 내한성이 강한 계통인 SW98148-YB-9-2-4-1-3-1을 2006년부터 2개년간 생산력 검정을 거쳐 ‘익산 320호’로 계통명을 부여하였다. 그 후 2008년부터 3개년 동안 지역적응시험을 실시한 결과 숙기가 빠르며 수량성이 높고, 과자적성이 우수하여 2010년 농작물 직무육성 신품종심의회에서 ‘고소’로 명명하였다. 고소밀의 파성은 Ⅱ형으로 춘파형이고, 엽색은 녹색이며 이삭은 방추형이고, 종자는 중간 크기로 적색이다. 출수기와 성숙기는 밭상태 조건에서 각각 4월 28일과 6월 7일, 논상태에서는 각각 4월 25일과 6월 4일로 비슷하다. 고소밀의 리터중(799 g/L)과 천립중(42.5 g) 은 금강밀(804 g/L과 46.7 g)보다 낮고, 내한성(4.4%)과 수발아(4.0%) 저항성이 강하고, 내도복성이 높다. 고소밀의 제분율(63.77%), 단백질(9.8%), 침전가(30.0 ml)과 글루텐(7.2%) 함량은 금강밀(73.6%, 12.6%, 50.0 ml과 10.8%)보다 낮고, 과자적성이 우수하였다. ‘고소밀’의 HMW-GS 조성은 Glu-A1에서 2*, Glu-B1에서 7+8을 나타내 금강밀과 조성이 같았으나, Glu-D1에서 2.2+12가 발현되었다. GBSS 조성은 금강밀과 같은 야생형이고, Pinb-D1은 야생형으로 금강밀과 다른 특성을 나타냈다. 지역적응시험에서 밭상태 수량은 657 kg/10a, 논상태 수량은 561 kg/10a로 금강밀보다 21%와 7% 증수하였다.

본 연구는 국립농업과학원 농업유전자원센터와 일본 NIAS가 보유하고 있는 밀 유전자원 중 한국, 일본, 중국원산 밀 재래종 유전자원 486자원을 대상으로, 국내 적응성판별을 위한 성숙기 특성과 제빵 특성평가를 위하여 분자마커와 SDS-PAGE를 이용하여 고분자글루테닌 조성을 분석하였으며, 또한 이에 대한 원산지별 유전적 다양성을 조사하고 유용자원을 선발하였다. 결과는 다음과 같다. 첫째, SDS-PAGE와 DNA marker를 이용한 고분자글루테닌 분석결과 기존의 보고와 조성패턴이 일치하는 자원은 전체의 381자원으로 78.6%이고, 이중 24자원은(5.6%)는 재래종 유전자원 특성상 불균일성으로 인해 한 allele에 중첩된 band pattern을 보이는 자원이었으며, 13자원(3.2%)은 기존보고에서 볼 수 없는 새로운 band pattern을 보이는 자원으로 비슷한 유형별로 그룹화해 추후 DNA sequencing 분석이 필요할 것으로 생각된다. 둘째, 한국과 일본 자원의 경우 Glu-A1과 Glu-B1 locus에서 Glu-A1c (null)와 Glu-B1b (7+8) allele이 가장 높은 빈도를 보였으나, 중국 자원의 경우 Glu-A1a (2*)와 Glu-B1c (7*+9)가 가장 높은 빈도를 보여 그 양상이 달랐다. 셋째, Glu-B1d (6+8)과 Glu-B1e (20), Glu-D1b(3+12), Glu-D1c(4+12)는 한국자원만 가지고 있는 특이 allele이었고, Glu-B1f (13+16)과 Glu-D1e (2+10)의 경우 오직 중국자원만 가지고 있는 독특한 allele로서 원산지별로 고유한 allele이 존재하였다. 넷째, 고분자 글루테닌 subunit 조합을 기준으로 하여 PIC 및 UPGMA 분석을 통해 유전적 다양성을 분석한 결과 중국자원(PIC value 0.53)의 경우 한국, 일본 자원(PIC value 0.35)보다 유전적 다양성이 높은 것으로 나타났다. 또한 UPGMA tree상 한국, 일본의 유전자원 대부분이 Group I 에 속하는 것과 달리 중국자원의 대부분은 GroupⅡ에 속해 양국과는 구별되는 특성을 보였다. 다섯째, 총 291자원에 대한 Glu-1점수평가를 실시한 결과, 총 26자원이 10점 만점 자원이었다. 이중 중국원산 자원이 23자원, 한국원산 자원은 3자원이었다. 선호되는 allele인 Glu-D1d를 가진 자원은 만점 자원을 제외하고 총 16점이 있었다. 또한 전체 자원 중에는 6점의 자원이 147자원으로 가장 많았고, 8점 이상의 비교적 우수한 조성의 자원은 84자원이었다. 여섯째, 선발된 만점 자원의 출수기, 성숙기를 조사한 결과, 6월 상순 이전에 성숙한 자원은 16자원으로 특히 이중 3자원(K151847, K151865, K151962)은 극조숙성인 국내품종들의 숙기와 비슷한 5월 하순 성숙해 특히 이용가능성이 높을 것으로 기대된다.

Nutritious and functional foods from crop have received great attention in recent years. Colored-grain wheat contains high phenolic compound and a large number of flavonoid. One of plant pigments, wheat anthocyanin is increasingly emerging as natural compounds for consumer´s health and condition. Red grains and white grains with different antioxidant activity was used to conduct germination assay. Antioxidant enzyme assay of POD, APX, CAT, GST, GR and GPx was conducted during the imbibitional phase of mature seeds. Malondialdehyde (MDA) content was analyzed to assess the activity of ROS during imbibition phase of mature seeds and alpha-amylase contents were quantified for 3 days during dark imbibition. Additionally, sprouting rates of developing seeds in spikelet after anthesis with damp condition were measured in each red grain groups for two weeks to evaluate sprout ability affected by phytochemical of red grain wheat. In summary, we identified that red grain wheat showed higher antioxidant enzyme activity involved in ROS scavenging during imbibition. Sprouting rate during dark imbibition in developmental spikelet of four groups classified by color suggest that phytochemicals in dark red grain wheat caused negative effects to sprouting.

Low-molecular-weight glutenin subunits (LMW-GS) play a crucial role in the processing quality of wheat flour. They are encoded multi gene family located at the Glu-A3, Glu-B3 and Glu-D3 on the short arm of chromosome 1A, 1B and 1D respectively. Typical LMW-GSs are composed of three parts including a short N-terminal domain, a relatively short repetitive domain and a C-terminal domain. Further, typical LMW-GS sequences are divided into LMW-s, LMW-m and LMW-i types, on the basis of the first amino acid of the mature proteins (serine, methionine and isoleucine, respectively). Although it is known that the allelic variation of LMW-GSs affect the properties of dough, it is still not clear which LMW-GSs confer better bread-making quality because of the larger number of expressed subunits and their overlapping mobility with abundant gliadin proteins. Therefore, it is important to characterize LMW-GS genes and develop functional markers to identify different LMW-GS alleles for application in wheat breeding. In this review, we discuss the various aspects of LMW-GS, including their structural characteristics, the development of marker, relationship between LMW-GSs and bread wheat quality, and genetic engineering of the LMW-GSs.

농촌진흥청 국립식량과학원에서 논 조건 적응 국수용 품종의 제분율 증가와 붉은곰팡이병 저항성 증진을 목적으로 1996년도에 백립계 춘파 다수성인 Bacanora88을 모본으로 하고, 현재 국내 최대 재배되고 있는 금강밀을 부본으로 인공교배하여 YW2948 조합을 육성하였다. 경기도 연천에서 집단재배 후 계통을 전개하여 초형과 수형이 양호하며 숙기가 빠르고 내한성이 강한 계통인 YW2948-B-B-1-1-1-1-1-1을 2005년과 2006년도 2년간 생산력검정을 거쳐 ‘익산320호’로 계통명을 부여하고, 2007년부터 3개년 동안 지역적응시험을 실시한 결과 숙기가 빠르며 백립계이고, 붉은곰팡이병에 중도 저항성을 나타냈다. 제분율이 높으며 밀가루와 국수 색택이 밝고, 식미감이 우수하여 2009년 농작물 직무육성 신품종심의회에서 ‘중모2004’로 명명하였다. 그 후 국립종자원의 재배심사를 거쳐 2013년 종자산업법제55조에 따라 품종보호 등록 원부에 등록되었다. 중모2004의 파성은 III형으로 양절형이고, 엽색은 녹색이며 이삭은 방추형이고, 종자는 중간크기로 백색이다. 출수기와 성숙기는 밭 조건 조건에서 각각 4월 24일과 6월 4일로 금강밀보다 1~2일 빠르고, 논 조건에서는 각각 4월 21일과 6월 2일로 2일 빠르다. 내한성은 금강밀보다 약하지만 수발아 저항성은 금강밀보다 강하고, 흰가루병과 붉은곰팡이병은 감수성이다. 중모2004의 제분율은 금강밀보다 약간 낮지만, 밀가루의 품질과 국수 가공특성이 비슷한 특성을 보였다. 천립중은 42.5 g으로 금강밀보다 약간 적은 소립이며, 지역적응성 시험에서 밭 조건 수량은 517 kg/10a으로 11% 감소하였고, 논 조건 수량은 534 kg/10a로 금강밀보다 3% 증수하였다.

농촌진흥청 국립식량과학원에서 수확시기가 빠른 국수용밀 품종 개발을 목적으로 1997년도에 조숙 계통인 SW86054 를 모본으로 하고 현재 국내 최대 재배되고 있는 금강밀을 부본으로 인공교배하여 SW97031 조합을 육성하였다. 경기도 연천에서 집단재배 후 계통을 전개하여 초형과 수형이 양호하며 숙기가 빠르고 내한성이 강한 계통인 SW97031-B-47-4-1-5-1-1을 2005년과 2006년도 2년간 생산력검정을 거쳐 ‘익산318호’로 계통명을 부여하고, 2007년부터 3개년 동안 지역적응시험을 실시한 결과 숙기가 빠르며 내한성이 강하고, 백립계이면서 수발아 중도저항성으로 생산안정성이 우수하였다. 밀가루와 국수 색택이 좋고 식미감이 우수하지만 단위면적당 수량 개선이 요구되어 2009년 농작물 직무육성 신품종심의회에서 ‘중모2003’으로 명명하였다. 그 후 국립종자원의 재배심사를 거쳐 2013년 종자산업법제55조에 따라 품종보호등록 원부에 등록되었다. 중모2003의 파성은 III형으로 양절형이고, 엽색은 녹색이며 이삭은 방추형이고, 종자는 중간크기로 백색이다. 출수기와 성숙기는 밭 조건 조건에서 각각 4월 24일과 6월 4일로 금강밀보다 1～2일 빠르고, 논 조건에서는 각각 4월 21일과 6월 2일로 2일 빠르다. 추위와 수발아저항성이 강하고, 흰가루병과 붉은곰팡이병은 감수성이다. ‘중모2003’의 제분율은 금강밀보다 약간 낮지만, 밀가루의 품질과 국수 가공특성이 비슷한 특성을 보였다. 천립중은 42.5g으로 금강밀보다 약간 적은 소립이며, 지역적응성 시험에서 밭 조건 수량은 555 kg/10a, 논 조건 수량은 485 kg/10a로 금강밀보다 4%와 7% 감수하였다.

국립식량과학원에서 수발아와 붉은곰팡이병 등에 대한 내재해성이 강한 국수용 밀 품종 육성을 목적으로 1997년도에 금강밀과 은파밀을 인공교배 한 F1을 모본으로 하고 다시 금강밀을 부본으로 인공교배하여 SW97005 조합을 육성하였다. 경기도 연천에서 집단재배 후에 계통을 전개하여 초형과 수형이 양호하고 내한성이 강한 계통인 SW97005-B-26-5-4-1-1-1을 2005년과 2006년도 2년간 생산력검정을 거쳐 ‘익산319호’로 계통명을 부여하고, 2007년부터 3개년 동안 지역적응시험을 실시한 결과 내한성이 강하고, 수발아 저항성이며 붉은곰팡이병에 중도저항성이고, 수량이 많을 뿐만 아니라 국수가공적성이 우수하여 2009년 농작물 직무육성 신품종심의회에서 ‘수안밀’로 명명하였다. 그 후 국립종자원의 재배심사를 거쳐 2013년 종자산업법제55조에 따라 품종보호 등록 원부에 등록되었다. 수안밀의 파성은 III형으로 양절형이고, 엽색은 녹색이며 이삭은 방추형이고, 종자는 중간크기로 적색이다. 출수기와 성숙기는 밭상태 조건에서 각각 4월 25일과 6월 4일로 금강밀보다 1일 빠르고, 논상태에서는 각각 4월 23일과 6월 4일로 동일하다. 내한성과 수발아 저항성이 강하고 붉은곰팡이병은 중도저항성이다. 수안밀의 제분율은 금강밀보다 약간 낮고, 단백질 함량과 회분함량이 낮아 밀가루 색이 밝고 단백질적 특성은 국수용에 적합하다. 천립중은 43.7 g으로 금강밀보다 약간 적은 소립이며, 지역적응성 시험에서 밭상태 수량은 594 kg/10a, 논상태 수량은 563 kg/10a로 금강밀보다 3%와 8% 증수하였다.

Soil salinity limits crop productivity in many regions. This problem would be more serious as the global climate changes and worldwide water shortages would accelerate soil salinization. This study is fulfilled with aim on resolve crop cultivation in dry/saline land as an international joint research project with Tunisia. Total 48 lines of wheat cultivars including 32 common wheat (16 Korean wheat, 16 Tunisian common wheat) and 16 Tunisian durum wheat were incorporated in this study. Salt stress was applied for 2 weeks by submerging the pots into 500 mM NaCl at 3-leaf stage followed by re-watering for restoration in greenhouse. Numerous agronomic/growth parameters were scored for tolerence. SSR primers that have been known to be related to salt tolerance were applied to explain selected population. The correlation between PCR-based length polymorphism of selected lines and their resistance were evaluated. The obtained information will aid selection for salt tolerance hexa/tetraploid wheats. Acknowledgement: This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korea government (MEST) (No. 2012K1A3A1A09028123) and carried out with the support of “Cooperative Research Program for Agriculture Science & Technology Development (Project title: Development of high yielding wheat with stress tolerance via molecular breeding strategies, Project No. PJ008031)”, Rural Development Administration, Republic of Korea.

Drought tolerance is the ability of a plant to live, grow, and reproduce properly with limited water supply or under periodic conditions of water deficit. However, the climate changes and worldwide water shortages would result in the loss of applied water to irrigated land, increasing soil water deficit. To control the situation, we have carried out the international joint research project for the aim of developing that drought tolerance common wheat and durum wheat in Korea and Tunisia. Total 79 (41 common wheat, 39 durum wheat) Tunisian lines and 33 Korean wheat cultivars were incorporated in this study. Drought stress was applied for 25 days of stopping irrigation from the 3-leaf stage followed by re-watering for restoration in greenhouse. We selected top 13 (5 Korean line, 8 Tunisian line) tolerant lines and 11 (5 Korean, 6 Tunisian) susceptible lines based on growth parameter analysis. Primers (Operon primers and wheat Dreb1 gene) that have been known to be related drought resistance were applied to explain selected population. The correlation between PCR-based length polymorphism of selected lines and their resistance were evaluated. The obtained primer information will aid selection for drought tolerance durum as well as hexaploid common wheat.

Gluten is the main functional component of wheat, and is the main source of the viscoelastic properties in a dough. One of the gluten group is glutenin, which is composed of high molecular weight (HMW) and low molecular weight (LMW) subunits. The HMW glutenin subunits (HMW-GS) have been shown to play a crucial role in determining the processing properties of the grain. They are encoded by the Glu-1 loci located on the long arms of homeologous group one chromosomes, with each locus comprising two genes encoding x- and y-type subunits. The presence of certain HMW subunits is positively correlated with good bread-making quality. The highly conserved N- and C- terminal contaning cystein residues which form interand intra-chain disulphide bonds. This inter chain disulphide bonds stabilize the glutenin polymers. In contrast, the repetitive domains that comprise the central part of the HMW-GS are responsible for the elastic properties due to extensive arrays of interchain hydrogen bonds. In this review, we discuss HMW-GS, HMW-GS structure and gluten elasticity, relationship between HMW-GS and bread wheat quality and genetic engineering of the HMW-GS.

미성숙 종자로부터 추출된 전체 RNA를 이용하여 합성한 cDNA와 LMW-GS 특이 프라이머세트를 이용하여 43개의 LMW-GS 유전자를 분리하였다. 각각의 유추 아미노산은 상동성이 높은 20개의 시그널 펩타이드, N-말단 영역, 반복서열영역 그리고 C-말단 영역을 가지며 C-말단 영역에 분자내 혹은 분자간 이황화 결합을 형성하는 전형적인 8개의 시스테인을 가지고 있었다. 이들 시스테인의 위치는 첫번째, 일곱번째를 제외하고는 보존되어 있었다. Ikeda

Seed color is an important trait affecting flour yield and quality in wheat. Seed color also is either tightly linked to or pleiotropically controls seed dormancy in wheat, because most of the red-seeded wheats are tolerant to pre-harvest sprouting in comparison to white-seeded wheats. Recently, metabolomics approaches have recently been used to assess the natural variance in metabolite content between individual plants, an approach with great potential for the improvement of the compositional quality of crops. Basically, in the study here, the simultaneous proteomic and metablomic approaches are being investigated to identify the expressed proteins of genes and specific metabolism responsible for the expression of red and white colors of seed. Red seed “Jinpum” and white seed “Kumkang” cultivars were used in this study to identify the storage proteins use of 2-DE, MALDI-TOF/MS. Here we optimize tissue extraction methods compatible with high-throughput, reproducible nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy based metabolomics. It appears that the proteins expressed were different each other according to two different cultivars from the seeds of hexaploid wheat. Some selected protein spots were identified as follows: B3-hordein, Gamma-hordein-3,bifunctionalalpha amylase/subtilisin Inhibitor. To monitor metabolic profile, wheat grain was ground in liquid nitrogen, ensuring a homogeneous mix of the tissue, solution samples extracted from seed grains of two wheat cultivars were conducted to measurement of metabolite using 1H-1D NMR method. Representative 1H-1D NMR spectra showing the metabolic fingerprints of wheat grain extracted and presented in Fig. The different peaks, observed at 3.4 and 4.3 ppm, were detected and difference in each two cultivars. The metabolic fingerprint of each two wheat cultivars by 1H-1D NMR were analysed using partial least squares (PLS) in mutivariate analysis to confirm metabolic profiling between different cultivars and to screen chemical shift spectrum corresponding to metabolite specifically abundant in each cultivars. Profiling using 1H-1D NMR was applied to measure of abundance of major metabolite. In total metabolites were compared between “Jinpum” and “Kumkang” cultivars. Therefore, NMR based on the metabolic-phenotyping should be mostly applicable to systematic exploration of plant genetic resources as well as to metabolite based on the breeding program involved in crops productivity.