To reveal the linkage relationship between the Ms locus, a restorer-of-fertility gene for cytoplasmic male-sterility (CMS) caused by CMS-S cytoplasm in onion (Allium cepa L.) and previously reported molecular markers linked to the Ms locus, 11 recombinants selected from 4,273 segregating plants originating from the cross between male-sterile maternal and male-fertile paternal lines were analyzed. Results showed that genotypes of a codominant marker, jnurf12, were perfectly matched with the male-fertility phenotypes in all recombinants, but that this marker was not applicable in diverse breeding lines due to multiple band patterns. For the development of more reliable markers, a 12-bp indel was identified from the sequences which were obtained by genome walking, and was used to develop a simple PCR marker which was designated jnurf13. When 104 diverse breeding lines containing CMS-S cytoplasm were analyzed with the jnurf13 marker, male-fertility phenotypes of all breeding lines were perfectly matched with marker genotypes. To our surprise, phenotypes of 153 breeding lines containing CMS-T-like cytoplasm were also matched with genotypes of the jnurf13 marker which was linked to the Ms locus for the CMS-S system. Furthermore, phenotypes of four F2 populations containing CMS-T-like cytoplasm co-segregated perfectly with jnurf13 genotypes. Allelic segregation distortion was detected in two F2 populations using the jnurf13 maker. The results of this study were in conflict with a previous model for inheritance of fertility restoration in the CMS-T system. Therefore, we proposed a new model based on the data analyzed with the jnurf13 marker, which was in linkage disequilibrium with restorer-of-fertility genes for both CMS systems.

Cytoplasmic male sterility caused by DCGMS (Dongbu cytoplasmic and genic male-sterility) cytoplasm and its nuclear restorer-of-fertility locus (Rfd1) with a linked molecular marker (A137) have been reported in radish (Raphanus sativus L.). To construct a linkage map of the Rfd1 locus, linked amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers were screened using bulked segregant analysis. A 220-bp linked AFLP fragment sequence from radish showed homology with an Arabidopsis coding sequence. Using this Arabidopsis gene sequence, a simple PCR marker (A220) was developed. The A137 and A220 markers flanked the Rfd1 locus. Two homologous Arabidopsis genes with both marker sequences were positioned on Arabidopsis chromosome 3 with an interval of 2.4 Mb. To integrate the Rfd1 locus into a previously reported expressed sequence tag (EST)-simple sequence repeat (SSR) linkage map, the radish EST sequences located in three syntenic blocks within the 2.4-Mb interval were used to develop single nucleotide polymorphism (SNP) markers for tagging each block. The SNP marker in linkage group 2 co-segregated with male fertility in an F2 population. Using radish ESTs positioned in linkage group 2, five intron length polymorphism (ILP) markers and one cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) marker were developed and used to construct a linkage map of the Rfd1 locus. Two closely-linked markers delimited the Rfd1 locus within a 985-kb interval of Arabidopsis chromosome 3. Synteny between the radish and Arabidopsis genomes in the 985-kbp interval were used to develop three ILP and three CAPS markers. Two ILP markers further delimited the Rfd1 locus to a 220-kb interval of Arabidopsis chromosome 3.

이 실험의 목적은 유채 F1 종자 생산시 종자친과 화분친의 재식비 및 수확시기별 종자의 지방산 함량에 영향을 미치는지 알아보고자 실험을 수행하였다. 안정적인 종자 생산을 위해, 두 가지의 실험을 노지에서 수행하였다. 실험 1은 F1 종자 생산을 위한 종자친과 화분친의 재식 비별(4:2, 10:2, 10:1)로 정식하였고 유채 개화 후 40, 45, 50, 55, 60에 지방산 함량을 조사하였다. 실험 2는 F2 종자의 개화 후 등숙시기별로 종자를 수확하여 지방산을 분석하였다. 실험의 결과, 종자친과 화분친 재식비에 따른 등숙시기별 유채 종자의 지방산 조성 및 함량은 차이를 보여 주었으나 지방산의 오염 정도 척도인 erucic acid는 재식비에 따라 영향을 미치지 않았다. 종자친과 화분친의 비에서 얻어진 F1 과 F2 종자 비에서 palmitic acid, stearic acid과 linoleic acid은 등숙 시기에 따라 감소하였다. 그러나 oleic acid는 두 실험 모두에서 개화 후 55일까지 상대적으로 증가하였지만, 개화후 60일째 영향을 미치지 않았다. 지방산 생합성 관련 유전자인 SAD, FAD1 및 FAD2의 발현양상도 등숙 시기별 지방산 조성 및 함량과 일치하였다. 이런 결과는 종자친과 화분친의 비에 따른 재식비과 F2 종자의 비에 따른 지방산 조성이 큰 문제가 되지 않음을 보여주므로 F1 종자의 안정적인 생산을 위해 종자친의 파종비는 늘리고 화분친비를 줄이면 유채 종자 생산량이 높아질 것으로 사료가 된다.

Cytoplasmic male sterility (CMS) and fertility restoration have been utilized as valuable tools for F_1-hybrid seed production in many crops despite laborious breeding processes. Molecular markers for the selection of CMS-related genes help reduce the expenses and breeding times. A previously reported genomic region containing the Ppr-B gene, which is responsible for restoration of fertility and corresponds to the Rfo locus, was used to develop gene-based or so-called "functional" markers for allelic selection of the restorer-of-fertility gene (Rfo) in F_1-hybrid breeding of radish (Raphanus sativus L.) Polymorphic sequences among Rfo alleles of diverse breeding lines of radish were examined by sequencing the Ppr-B alleles. However, presence of Ppr-B homolog, designated as Ppr-D, interferes on specific PCR amplification of Ppr-B in certain breeding lines. The organization of Ppr-D, resolved by genome walking, revealed extended homology with Ppr-B even in the promoter region. Interestingly, PCR amplification of Ppr-D was repeatedly unsuccessful in certain breeding lines implying the lack of Ppr-D in these radishes. Ppr-B could only be successfully amplified for analysis through designing primers based on the sequences unique to Ppr-B that exclude interference from Ppr-D gene. Four variants of Rfo alleles were identified from 20 breeding lines. A combination of three molecular markers was developed in order to genotype the Rfo locus based on polymorphisms among four different variants. These markers will be useful in facilitating F_1-hybrid cultivar development in radish.

Rye has been a major winter forage crop in Korea. Varietal improvement of rye has been practiced either by hybrid or population breeding systems. Hybrid breeding offers important advantages over population breeding since it is normally a cross-pollinated crop. The hybrid breeding in rye has been possible since cytoplasmically inherited forms of male sterility (CMS) and corresponding nuclear restorer genes were found. The objectives of this research were to develop the maintainer and restorer lines of Korean inbred lines and to estimate the effect of 'Pampa' type of CMS cytoplasm on yield and its related characteristics. For easy discrimination of male-sterile status of plants, anther scoring and the restore index system in which seed-setting and pollen quantity of viability were taken into account were established. High significant correlation between pollen quantity and pollen viability was found. For "Pampa" cytoplasm, four of 14 Korean inbred lines tested turned out to be a maintainer but no restorer was found. But for "235b" CMS cytoplasm, seven inbred lines acted as complete restorers. The Korean inbred rye lines acted mainly as maintainers in "Pampa" cytoplasm but acted mainly as restorer in "235b" cytoplasm. The 'Pampa' cytoplasm inducing male sterility reduced cohn length and plant height and increased the number of tiller, so forage yield and grain yield were enhanced. However, heading date was slightly delayed compared to the normal cytoplasm.elayed compared to the normal cytoplasm.

우리나라 japonica형 품종을 배경으로 육성된 12개 웅성불임계통과 12개 임성회복계통들의 수량에 대한 조합능력을 조ㆍ중ㆍ만생군별로 검토하고 이들간 일대잡종들의 잡종강세정도와 미질특성을 검정한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 공시된 웅성불임계통 중 오대벼 A, 화성벼A, 이리 386벼, 낙동벼 A, 팔굉 A와 임성회복계통중 오대벼 R, 호성벼 R, 이리 386 R, 팔굉 R, 화청벼 R 등의 수량에 대한 조합능력이 우수하였다. 2. 웅성불임계통과 임성회복계통간의 일대잡종에서 수량에 대한 heterobeltiosis는 조생군에서 -17%～15%, 중생군에서 -4～22%, 만생군에서 -46%～30%였다. 3. 일대잡종에서 수량에 대한 standard heterosis는 조생군에서 표준품종 화진벼에 대해 0～26%, 만생군에서 표준품종 화정벼에 대해 -38～26%였다. 4. 잡종강세정도가 정인 조합군에서는 수당영화수, 수수 등이 수량과 상관이 높았고, 부인 조합군에서는 임실율, 천입중 등이 수량과 상관이 높았다. 5. 공시된 일대잡종벼의 amylose 함량은 대부분조합에서 20% 미만이었고, 알칼리붕괴도, 심복백, 투명도, 장폭비 미질 관련 형질도 양호하였다.

우리나라 japonica 벼의 일대잡종을 다양하게 육성할 목적으로 세포질 유전자적 웅성불임인 BTCMS에 대한 임성회복력이 있는 계통 AR-3을 교잡하여 그 F1을 모본으로 하고 조ㆍ중ㆍ만생의 한국 japonica형 벼 4품종씩을 교본 반복친으로 5회 backcross하여 우리나라 벼 품종 배경의 우엉불임 계통과 임성회복계통을 육성하고 이들의 주요 작물학적 특성을 각각의 반복친과 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 우리나라 japonica형 품종의 배경을 갖는 세포질 유전자적 웅성불임계통을 조ㆍ중ㆍ만생군으로 각각 4개씩 도합 12계통 육성하였으며, 동일한 품종의 배경을 갖는 임성회복계통친도 조ㆍ중ㆍ만생군으로 각각 4개씩 12계통 육성하였다. 2. 육성된 웅성불임계통은 조중군에서 소백벼 A, 오대벼,A, 관악벼A, 대성벼A, 중생군에서 화진벼A, 팔달A, 수원 224A, 이리 386A, 만생군에서 낙동벼A, 팔굉A, 화청벼A 및 밀양 97A 등으로 명명하였다. 3. 육성된 임성회복계통은 조생군에서 소백벼R, 오대벼R, 팔달R, 수원 224R, 이리 386R, 만생군에서 낙동벼R, 팔굉R, 화청벼R 및 밀양 97R 등으로 명명하였다. 4. 육성된 웅성불임계통들은 반복친(불임유지친)에 비하여 간장이 단축되는 경향이었으나 출수기, 수장 및 수량구성요소 등은 대체로 비슷하였다. 5. 육성된 임성회복계통들은 반복친과 비교하면 대체로 간장, 수장, 수량구성요소 및 수량의 차이가 없었다.

유채 수량을 획기적으로 증수하는데 F1의 잡종강세를 이용하기 위한 연구의 일환으로 조합능력이 높은 MS와 F1 을 선발하기 위하여 조합능력을 검정하고 Non-Isogenic maintainer를 활용한 우수MS의 3원교잡 F1 형질발현에 대해 검토했다. 본 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 세포질 유전자적 웅성불임 계통들의 일반조합능력에서는 유달MS가 수량과 수량구성형질들이 특별히 우수하였으며 내한성도 강하였다. 2. 유달MS의 특수조합 능력에서는 143화분친과의 F1 중 10a당 수량이 450kg 이상되는 F1이 12조합이나 있었으며 그중에서 특히 수량이 높은 조합은 유달MS 목포 10호-F1 로서 103당 518kg의 종실을 생산하여 표준품종 유달보다 96% 이상 증수되었다. 3. 화분친으로 공시한 143품종 중에서 90품종이 임성회복유전자를 가지고 있었으며 유럽품종들은 공시품종중 78%, 한국품종에서는 58%의 품종들이 완전 임성회복 품종들이었다. 4. Non-Isogenic maintainer를 활용한 3원교잡 F1 의 형질발현에서는 숙기는 2원교잡 F1 보다 3~4일 이 빨랐으며 수량형질인 수장, 1 수래수, 유효분교수, 래장, 1,000 입중 등에서 2원교잡 F1보다 길고 많아서 다수성인 방향으로 Heterosis가 발현을 하였다. 5. 3원교잡 F1의 잡종강세에 의한 수량성을 같은 유달MS의 2원교잡 F1 의 수량성과 비교한 결과 3원교잡 F1 의 평균 103당 수량은 423kg으로서 평균 60%나 더 증수되어 우성유전자의 집적에 기인한 Heterosis 발현이 더 켰다. 6. 3원교잡 F1 의 대량종자생산은 MS와 Maintainer의 증식단계와 MS의 Maintainer의 교호재식과 화분친의 증식단계 그리고 Yudal MS Non-Isogenic maintainer (Isuzu)와 화분친(목포 10호)과의 교호재식 단계의 3단계가 필요하다. 소요면적은 60.1ha이며 여기서 채종된 3원교잡 F1 으로 6만ha를 재배할 수 있었다.