본 리뷰의 목적은 벼 종자 저장단백질 구조분석 및 발현특성분석 결과 종합화를 통하여 종자형질 개선 등의 실용화연구를 위한 기반구축을 모색하는데 있다. 최근 벼 염색체염기서열완전해독 연구 결과를 이용한 유용형질 유전자 분리 및 실용화 연구가 많이 진행되고 있다. 특히 벼 종자 저장단백질은 인류에게는 주요 영양원으로 사용되어지며 종자 발아시에는 식물체 성장을 위한 질소원으로 사용되어진다. 벼 종자 저장단백질의 분류는 용매에서의 용해도에 따라 약산성 및 알카리 용해성의 glutelin, 알코올 용해성의 prolamin, 염 용해성의 globulin으로 나눈다. 벼 염색체 상에는 11개의 glutelin 유전자와 33개의 prolamin 유전자가 존재하며 prolamin 유전자의 경우 5번 염색체 15 Mb 부위에 15개의 유전자가 위치하였다. 이와 같이 종자저장단백질 유전자들이 동일 염색체 부위에 위치하고 있는 것은 진화학적으로 동일 염색체에서 유래하였거나 유사한 유전자발현 조절영역을 가지고 있음을 의미한다. Globulin 유전자는 5번 염색체에 단일 유전자로 존재하였다. 마이크로어레이를 이용한 종자저장 단백질 관련 유전자의 조직 특이 발현 양상을 분석한 결과 glutelin과 대다수의 prolamin 합성 유전자는 종자배유에서만 발현을 하였으며 소수의 prolamin과 globulin 합성 유전자는 종자배유와 발아종자에서도 발현을 나타내었다. 종자 저장단백질의 프로모터부위를 분리한 후 종자에서의 발현 양상을 분석한 결과 glutelin type C1 프로모터가 종자의 전체 부위에서 발현을 나타내었으며 glutelin type B5와 α-globulin 프로모터가 많은 양의 발현을 나타내었다. 본 리뷰를 통하여 벼 종자 저장단백질의 구조및 발현특성 연구 진행사항을 살펴보았다. 이러한 연구 동향분석은 종자형질 개선 및 물질생산 등의 실용화 연구를 수행하는 연구자들에게 최근의 연구 현황을 제공할 수 있을 것으로 생각된다.

In this study, we analyzed seed storage proteins in order to investigate the main factors related to the eating quality of japonica and tongil-type rice varieties. Sensory evaluation was performed by a trained panel to assess the appearance (color and glossiness), flavor, taste, stickiness, texture, and overall score of nine japonica and three tongil-type rice cultivars. Moreover, the pattern of variation in rice storage proteins was examined by electrophoresis of protein extracts. The electrophoretic pattern of rice proteins showed 16.4 kDa albumin, 26.4 kDa globulin, 34-39 kDa and 21-22 kDa glutelin, and 14.3 kDa prolamin. In terms of storage protein, the varietal differences between japonica and tongil-type rice were found in albumin, globulin, and the α-1, and α-2 sub-units of acidic glutelin. Furthermore, the overall sensory evaluation score was observed to be positively correlated with albumin (0.495 ** ) and globulin (0.567 ** ), and negatively correlated with α-1 glutelin (-0.612 ** ). Therefore, the results indicated that albumin, globulin, and α-1 glutelin can affect the eating quality of japonica and tongil-type rice varieties, with the latter having lower eating quality than the former.

우리나라 수도장려품종 1988년 및 '89년산 미와 중ㆍ남부평야지대 6개소(수원, 남양, 이천, 이리, 계화, 밀양)에서 생산된 7개 품종(자포니카 5, 통일형 2)과 중북부 및 남부중산간지와 고랭지 4개소(철원, 진부, 화서, 운봉)에서 생산된 6품종에 대하여 쌀 단백질 함량의 품종 및 환경변이를 분석ㆍ조사하고 단백질 함량에 차이를 보이는 화성벼, 농백 및 용주벼의 세 품종에 대한 아미노산조성을 조사하였던 시험결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 우리나라 벼 장려품종의 백미 단백질 함량은 '88년산미는 평균 7.93%에서 5.5-10.2%의 변이, '89년산미는 평균 9.17%에서 6.3-12.0%의 변이로 현저한 년차간 변이를 나타내었고 자포니카 품종군의 평균 단백질 함량 8.22%에 비해 통일형 품종군이 9.3%로 약 1%정도 높았다. 백미 단백질 함량이 높았던 품종은 자포니카에서는 농백, 도봉벼, 치악벼 등이었고, 통일형 품종군에서는 용문벼, 용주벼, 칠성벼 등이었다. 2. 자포니카 저단백 품종인 화성벼는 자로니카 및 통일벼 고단백 품종인 농백 및 용주벼에 비해 필수아미노산 함량의 절대함량은 낮았으나 질소 16.8g당(단백질 100g에 해당) 필수아미노산 함량은 31.7%로 다른 두 고단백 품종과 비슷하였으며 아미노산중에서 화성벼는 arginine, 농백은 alanine과 lysine, 용주벼는 leucine이 가장 높았다. 아미노산중에서 세 품종 모두 글루타민산 함량이 가장 높았고 필수아미노산중에는 leucine이 가장 높았으며 methionine이 가장 낮았다. 3. 쌀 단백질 함량은 한생종일수록 약간 높은 경향을 보였고 백미투명도가 떨어지고 Mg함량이 높을수록 유의하게 높았으며, K/Mg율, 알칼리붕괴도 및 아밀로즈 함량이 낮을수록 높은 경향을 보였는데 이러한 경향은 자포니카 품종군에서 더욱 두드러졌다. 4. 쌀 단백질 함량은 중부평야지산미가 평균 6.74%로 남부평야지산미의 평균 7.54%에 비해 약 1%정도 낮았고 단백질 함량의 품종간 변이와 산지간 변이의 전분산에 대한 기여율이 각각 55.8%와 28.1%로 품종간 변이가 산지간 변이보다 두배정도 컸다. 5. 중북부 중산간지 및 고랭지산미의 쌀 단백질함량은 평균 5.95%로 남부 중산간지 및 고랭지산미의 6.8%보다 약 0.8% 정도 낮았고 단백질 함량의 품종간 변이와 산지간 변이의 전분산에 대한 기여율은 각각 16.7%와 56.4%로 산지간 변이가 품종간 변이보다 약 4배 가까이 컸다.