‘단미’는 국립식량과학원에서 1994년 당질미 유전자원인 ‘Sugary’를 모본으로 하고, 재배 안정성이 높은 ‘섬진벼’를 부본으로 인공교배하여 육성한 품종으로 현미의 유리당 함량 이 높으며 중부 및 영호남 내륙 평야 1모작지에 적응하는 중 만생 기능성 품종이다. ‘단미’의 간장은 86 cm로 ‘남평벼’보 다 12 cm 정도 큰 편이며, 이삭당 착립수가 적고 등숙비율 및 현미천립중은 각각 11.3% 및 16.1 g으로 매우 낮은 편이다. ‘단미’는 좌절중이 적고 3절 간장은 큰 편으로서 도복지수가 높으나 천립중이 가벼워 도복은 발생하지 않았으며 수발아는 약한 편이다. 내병충검정에서 도열병 및 흰잎마름병과 줄무늬 잎마름병, 오갈병 및 검은줄오갈병 등 바이러스 및 벼멸구와 애멸구 등 병해충에 대한 저항성은 없다. ‘단미’의 현미 유리당 함량은 Fructose, Glucose, Sucrose, Maltose, 및 Raffinose 가 각각 1.16, 7.87, 9.69, 0.52, 및 2.13%로 ‘남평벼’의 총 유 리당 함량 3.33%에 비해 6.5배 정도 높은 21.73%의 총 유리 당 함량을 보였다. 수량성은 2006년부터 2008년 3개년간 실 시한 지역적응시험 보통기 보비재배 6개소에서 현미 수량은 2.7 MT/ha로서 일반 메벼인 ‘남평벼’ 대비 약 52% 수준을 보였다(품종 등록번호: 01-0001-2010-6).

A sugary mutant with low total starch and high sugar content was compared with its wild type Sindongjin for grain-filling caryopses. In the present study, developing seeds of Sindongjin and sugary mutant from the 11th day after flowering (DAF) were subjected to RNA sequencing (RNA-Seq). A total of 30,385 and 32,243 genes were identified in Sindongjin and sugary mutant. Transcriptomic changes analysis showed that 7,713 differentially expressed genes (DEGs) (log2 Fold change ≥1, false discovery rate (FDR) ≤ 0.001) were identified based on our RNA-Seq data, with 7,239 genes up-regulated and 474 down-regulated in the sugary mutant. A large number of DEGs were found related to metabolic, biosynthesis of secondary metabolites, plant-pathogen interaction, plant hormone signal transduction and starch/sugar metabolism. Detailed pathway dissection and quantitative real time PCR (qRT-PCR) demonstrated that most genes involved in sucrose to starch synthesis are up-regulated, whereas the expression of the ADP-glucose pyrophosphorylase small subunit (OsAGPS2b) catalyzing the first committed step of starch biosynthesis was specifically inhibited during the grain-filling stage in sugary mutant. Further analysis suggested that the OsAGPS2b is a considerable candidate gene responsible for phenotype of sugary mutant.

Rice (Oryza sativa) is an excellent model monocot with a known genome sequence for studying developmental seeds. In the study, the seeds of 10th day after flowering (DAF) were conducted RNA-Seq of the variety Shindongjin and Sugary mutant using RNA-seq technique. Approximately 202 and 214 million high-quality paired-end reads (101-bp in size) were generated in Shindongjin and Sugary mutant, respectively. Comprehensive analysis on the transcript levels of genes which encode starch-synthesis enzymes is fundamental for the assessment of the function of each enzyme and the regulatory mechanism of starch biosynthesis in seeds. Quantitative real-time PCR was also used to validate the expression profiles of 28 rice genes encoding six classes of enzymes, viz., ADPglucose pyrophosphorylase (AGPase), starch synthase, starch branching enzyme, starch debranching enzyme, starch phosphorylase, and disproportionating enzyme at different developmental grain- filling stages (DAF 1-14) between Shindongjin and Sugary mutant. The results showed that the expression of most of starch synthesis genes were up-regulated except the cytosolic AGPase small subunit2b (AGPS2b), which sharply decreased at grain-filling stages in Sugary mutant. These results will expand our understanding of the complex molecular and cellular events in rice grain-filling stages and provide a fundamental understanding of future studies on developmental endosperm in rice and other cereal crops.

식용 풋찰옥수수 고품질 육종에 관련된 주요 형질들의 특성을 파악하고자 수행한 본 연구는 모계 02S6140(찰옥수수, SSww)와 부계 KSS22(단옥수수, ssWW)의 교잡(F1)에서 분리된 F2 집단에서 수량 및 식미관련 형질들의 유전적 특성을 조사하였다. 그 결과 출사일수는 모본(02S6140) 계통이 85일, 부본(KSS22) 계통이 66일로 현저한 차이가 있었지만, F1은 71일로 교배친의 평균값 75.5일보다 작아지는 방향으로 나타났다. 간장(PH)은 F1에서 159 cm, 모부의 평균값 95 cm와 비교하여 크게 나타났다. 착수고율은 F2 집단의 평균이 교배친의 평균값 44와 동일하였고 찰질이 일반질 옥수수보다 높은 것으로 나타났다. 과피두께는 F1, F2 계통들에서 71 μm과 74 μm로 나타나 모부의 83.5 μm 평균보다 얇아지는 방향으로 나타났다. 아밀로스함량은 입질별로 매우 유의하게 차이가 있어 일반질이 평균 14.0%로 가장 높았으며 당질은 7.4%, 찰질은 5.0%의 값을 보였으며, 아밀로스함량에 대한 F1의 잡종강세는 비교적 높은 116.1의 값을 보였다. 유전자형 suwx는 이중열성돌연변이로 표현형은 sugary로 나타났다.

Two sugary mutants, Hwacheong sugary-1 (Hsu1) and Hwacheong sugary-2 (Hsu2) were obtained by chemical mutagenesis from japonica cultivar, Hwacheongbyeo. Sugary mutants exhibited wrinkled and translucent grain with high soluble sugar content. In addition, amber-colored endosperm of sugary mutants was loosely packed due to abnormal starch granules compared to densely packed wild-type. Especially, the grain of Hsu2 mutant was less wrinkled than that of Hsu1, thus Hsu2 can be polished easily. Previous studies reveal that su1 mutant was resulted from mutation in gene for a debranching enzyme, isoamylase but the sequence of the mutated gene has not been identified. To identify the sequence of sugary genes, the map-based cloning strategy was applied. The genetic study revealed that the phenotype of Hsu2 mutant was controlled by two recessive genes. Interestingly, one of the genes was located on chromosome 8 at the position of isoamylase which was known as su-1. This indicates that mutation in isoamylase gene causes sugary endosperm characteristics. However we found different mutation points between the Hsu1 and Hsu2. The point mutation in Hsu1 was occurred at 10th exon whereas the other mutation related with Hsu2 was occurred at 15th exon. As mentioned above, the Hsu2 mutant has less wrinkled shape and less soluble sugar content than the Hsu1 mutant. Thus, we hypothesize that the other gene controlling Hsu2 mutant phenotype may have a role in weakening the effect of the su-1. Further study on the other gene associated with the Hsu2 phenotype is in progress.

연구는 쌀의 다양한 용도개발을 위하여 당질미 계통들의 작물학적 및 이화학적 특성을 조사한 그 결과는 다음과 같다. 1. 당질미 계통들의 간장은 평균 90 cm로 남평벼에 비하여 6 cm정도 컸으며 현미 천립중은 10.2~22.2g 으로 남평벼보다 가벼웠다. 또한 현미 평균 수량은 159~473kg/10a 로서 큰 변이를 보였다. 2. 당질미들의 아밀로스를 제외한 일반성분 및 무기성분의 함량은 대부분의 경우 남평벼보다 많았으며 당함량은 남평벼에 비하여 최저 2.4에서 최고 6.1배 가량의 높은 당함량을 보였다. 특히 다른 당에 비하여 sucrose 함량이 높았다. 3. 아밀로펙틴사슬분포에서 당질미 계통들은 DP12 의 비율이 높고 12

단옥수수와 초당옥수수 종자의 활력을 높일 수 있는 탈곡방법을 알기 위하여 단옥수수(EarlySunglow×GCB70 )와 초당옥수수(Xtrasweet82×Fortune ) 종자의 수분함량을 12, 15, 18, 21%로 건조한 후 손과 전기 탈곡기로 탈곡하여 25℃ 발아율, cold test에서 출아율, 당 및 전해질 누출, α-amylase 활성 등 종자특성을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 손 탈곡은 종자수분 함량에 관계없이 기계적 상처가 없었으나 기계 탈곡할 때 종자의 상처를 줄일 수 있는 수분함량은 단옥수수는 15~21% , 초당옥수수는 12~21% 이었다. 2. Cold test에서 출아율은 종자수분 함량에 관계없이 손 탈곡한 종자가 기계 탈곡한 종자보다 단옥수수는 6~14% , 초당옥수수는 9~18% 높았다. 3. 단옥수수는 25℃ 발아율과 cold test 출아율과 정의 상관이 있었으나 초당옥수수는 관계가 없었다. 단옥수수와 초당옥수수의 cold test에서 출아율은 침종 시 당 누출과는 부의 상관, α-amylase 활성과는 정의 상관이 있었다. 4. 기계 탈곡 시 25℃ 에서 상처립 비율, 발아율, cold test에서 출아율, 당과 전해질 누출량, α-amylase 활성을 고려한 적정 종자수분 함량은 단옥수수는 15%, 초당옥수수는 12%이었다.

No-tillage (NT) practice for corn production has advantages of reduction of soil erosion and energy conservation. Research on effects of NT for sweet corn or super sweet corn is very limited. Hybrids of sugary (su) and shrunken-2 (sh2) were tested under NT and conventional tillage (CT) practices to investigate plant characters, ear characters, fresh yield, and grain yield. Sugary hybrids were Golden Cross Bantam 70 (GCB70), Sprint, Geumdanok, and Danok3. Shrunken-2 hybrids were BSS9472, Cambella90, GSS9299, Jubilee, KS-Y-65, and Chodangok1. Emergence rates under NT were lower than those under CT for su, while there was no difference between tillage systems for sh2. There were no differences between CT and NT for days to tasseling and silking, plant height, and ear height for both su and sh2. Ear characters such as ear length, number of kernel rows, number of kernels per row, and t100-kernel weight under NT were not significantly different from those under CT. There were no differences between two tillage practice for fresh and grain yield, rather they showed trend of increases under NT practices. Results from this trial indicate that NT practice for both su and sh2 cultivation may be possible to recommend to farmers.

돌연변이로 유기된 고당미 계통과 원품종을 대비하여 미립의 외형, 배유결정조직, 유리당함량, 단백질함량 및 아미노산 조성, 지방함량 및 지방산조성, 알칼리붕괴도, 호응집성을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 고당미는 입폭과 입후가 원품종에 비해 작았고, 현미 1000입중이 월등히 감소하였다. 2. 고당미의 배유조직에서는 뚜렷한 전분입자를 관찰할 수 없었는데, 고당미의 종류별로 차이가 있었다. 3. 고당미의 sucrose, glucose, fructose 함량은 원품종보다 유의하게 높았으며 특히 sucrose는 원품종이 1.11∼2.65%인데 비해 고당미는 5.84∼8. 79%로 월등히 증가하였다. 동일한 sugary 유전자를 가진 계통간에도 차이가 있었으며, 화청su-2는 유의하게 낮은 sucrose 및 총당함량을 보였다. 4. 화청su-1을 제외한 고당미계통들은 원품종과 같거나 높은 알카리붕괴도를 보였고, 호응집성에서도 원품종에 비해 harder gel의 특성을 보였다. 5. 고당미계통의 단백질 및 지방함량은 원품종에 비해 월등히 높았는데, 이는 고당미계통에서 도리어 호분층이 두터워졌고 배유전분층의 축소로 인해 현미에서 호분층의 상대적 비율이 높기 때문이었다. 아미노산 및 지방산 조성에는 두드러진 변화가 없었다.