Development and Characterization of Rice Lines with Clustered Spikelets and Dense Panicles

Rice panicle architecture is an important factor affecting yield potential. Korean rice cultivars have a narrow genetic background for panicle architecture. To enhance the yield potential of Korean rice cultivars, we developed and characterized rice lines with new panicle architecture. Rice with improved panicle architecture has clustered spikelets and dense panicles (CD type). CD rice was derived from a cross between "Binhae Col.#1" carrying dense panicles, and "ARC10319" that has the clustered spikelets gene (Cl). CD rice lines had short and semi-erect panicles with two to five high density spikelets clustered at the tips of primary and secondary rachis branches. CD rice lines had dramatically increased numbers of spikelets; almost twice as many as those of Korean rice cultivars. The increase in spikelet number was mainly caused by the increased spikelets and branches on secondary rachises compared to those on primary rachises. The increase in spikelet number was expected to enhance the yield of CD rice by expanding sink capacity. However, the yield of selected lines; CD9, CD27, CD34, and CD39, did not reach the level of the Korean high-yielding cultivars "Boramchan" and "Hanareum2," due to the reduction in panicle number and grain weight, and poor ripening. Although no substantial yield increase was observed in CD rice, the panicle architecture of CD rice, clustered spikelets, and dense panicles could be new genetic resources as breeding material for diversifying panicle architecture and enhancing yield potential.

군집소수를 가진 고착립밀도 이삭형 벼 개발 및 특성 분석

벼의 이삭형태는 잠재 수량성에 중요한 역할을 한다. 우리나라 육성 벼 품종의 이삭형태는 협소한 유전적 배경을 가지고 있다. 본 연구는 우리나라 벼 품종의 수량성 향상을 위해 이삭형태가 다른 유전자원을 이용하여 수당립수가 증대된 새로운 이삭형태의 벼를 개발하고 수량 관련 형질 특성을 분석하여 다수성 벼 육종사업에 반영하고자 수행되었다. 새로운 이삭형태의 벼는 군집소수를 가지고 있는 고착립밀도 이삭형 벼(이하 CD형)로 고착립밀도 이삭을 가지고 있는 빈해수집1과 군집소수 유전자를 가지고 있는 ARC10319를 교배모본으로 이용하여 개발되었다. CD형 벼는 반직립의 짧은 이삭에 1차 지경 및 2차 지경 선단에 소수가 2-5개씩 군집되어 착생되어 착립밀도가 매우 높고 수당립수가 획기적으로 증가한 이삭을 가지고 있다. CD형 벼의 수당립수는 우리나라 육성 벼 품종에 비해 거의 2배 이상 많았다. CD형 벼의 수당립수 증가는 1차 지경 및 착생립의 증가보다 2차 지경 및 착생립의 증가에 기인하였다. CD형 벼의 수당립수 증가는 sink의 증대를 통한 수량성 향상을 기대케 하였다. 하지만 선발된 우량계통 CD9, CD27, CD34, CD39의 수량성은 상대적으로 적은 수수, 가벼운 천립중, 낮은 등숙률로 인하여 국내 초다수성품종인 보람찬과 한아름2호에 못미치는 수준을 나타냈다. 개발된 CD형 벼는 실질적인 수량성 향상이라는 육종적 목표는 달성하지 못하였으나 우리나라 육성 품종에는 존재하지 않는 수당립수가 획기적으로 증가한 극단적 이삭 형질 변이를 나타내는 새로운 자원이다. CD형 벼는 협소한 유전적 배경을 가지고 있는 우리나라 벼 품종의 이삭 형질 다양화와 수량성 향상을 위한 육종소재로 활용될 수 있을 것이다.