국내 양식산업 구조는 노동집약적인 해조류와 패류중심이라 후진성과 영세성을 벗어나지 못하고 있고 주요 수산식품의 양식 생산량과 가치의 세계 순위는 계속해서 하락하고 있다. 또 WTO체제는 수산물 개방화를 촉진하고 있으며 최근의 IMF 한파 등 국내 경제여건 역시 국내양식산업을 더욱 힘들게 하고 있다. 실로 국내양식산업이 중대한 위기에 처해 있다고 해도 과언은 아니다. 이러한 위기를 극복하고 다가오는 21세기를 대비하기 위해 앞으로 체계적인 연구를 통한 국내 양식산업의 구조를 정비하고, 양식산업에서 가장 중요한 부분 중의 하나인 품종별 양어사료개발이 가장 시급한 현안임을 인식하여, 주요 품종별 배합사료 개발에 많은 투자를 하여야 한다.
본 연구는 국내 수집 및 아시아채소개발센터 보유 품종인 오이 22종을 이용하여 노균병에 대한 품종별 저항성 정도를 구명하고 우수 품종을 선발하고자 대만 타이난소재 아시아 채소연구 개발 센터에서 수행하였다. 수집 품종에 대한 노균병 병원균 접종은 모든 수집 품종의 생장 단계 중 유엽이 5-6엽 전개되는 유묘 초기에 병원균을 접종하여 검정하였다. 이때 노균병 발병에 최적 발병조건 유지를 위해 온도 조절이 가능한 항온기 내에서 처리 후 일정기간 유지하였다. 노균병균의 접종농도는 $1{\times}10^5$ spores/ml의 포자 현탁액을 오이 잎에 1회 분무 접종 후 잎에 발생한 병반수를 6, 9, 12, 15일 총 4회에 걸쳐 조사하였다. 그 결과 $15^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$ 챔버에서는 병반 형성이 매우 낮았으나 $20^{\circ}C$ 처리에서는 처리 품종당 평균 병반수 20-30개(5엽 기준)를 나타내어 병반 형성이 비교적 높았다. 처리 품종별 병반수는 'C-19' 품종에서 0.90(10-20% 미만)로 다른 품종에 비하여 비교적 병반수가 낮아 노균병에 대한 가장 높은 저항성을 나타내었다. 기타 품종에서는 병반수가 다량 형성되어 노균병에 대한 저항성이 낮았으며 처리 후 경과일수가 길어질수록 더욱 증가되어 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
인위돌연변이 유기에 의해 벼로부터 새로운 유전형질체를 개발하기 위하여 낙동벼(모품종)에서 고정된 엽록소 결핍계통(ch mutant)을 선발하였다. 이 계통은 생육 초기부터 엽록소결핍으로 정상엽에 비하여 노란색을 나타내기 때문에 엽록소의 광합성 관여 유전자탐색에 이용가능하다. ch mutant는 전 생육기간 동안 모품종의 51~87% 정도의 엽록소 함량을 보였으나 엽록소 a/b 함량비는 차이가 없었다. ch mutant의 총 엽록소 함량은 모품종의 70.2%였으면 anthocyanin 함량과 flavonol 함량은 각각 285%와 142% 로 높은 함량비를 나타냈다. ch mutant의 카로티노이드 함량은 모품종의 71.1%였고, 크산토필 함량은 56.6%였다. 특히 카로티노이드 성분중 lutein과 neoaxanthin 함량은 각각 모품종의 32%와 34.4%로 매우 낮았으며, $\beta$-카로틴은 차이가 없으나 antheraxsnthin 함량은 106.9%오히려 증가하였다. 개엽상태에서나 군락 상태에서 ch mutant의 반사율과 투과율은 모두 모품종에 비하여 높아 광흡수량은 저하되었다. ch mutant는 모품종에 비하여 출수기가 5일 늦고 간자, 수장, 주당수수, 수당 입수, 임실율, 천립 중 수량에 감소하였다. ch mu-tant와 모푸종은 esterase, phosphogluose isomerase, malic enzyme, hexokinase 동위 효소의 밴드 패턴에서 유의할 만한 차이를 나타내지 않았으나 엽록체 단백질의 경우 주요 밴드인 60KD의 분자량에서 차이를 보였다.
형질전환작물 상업화의 최종 규제단계는 위해성심사와 품종출원이다. 위해성심사를 위한 형질전환작물의 위해성 평가는 광범위한 과학자 네트워크, 고비용과 오랜 기간을 필요로 한다. 따라서 형질전환작물 개발자는 우수한 형질의 개발 이외에 위해성평가에 대한 이론적 및 전략적 측면을 부가적으로 고려해야 한다. 유전자변형생물체의 위해성평가에 대한 일반적인 개념은 화학물 위해성평가로부터 유래하였다. 그러나 생물체가 가지는 복잡성 때문에 실질적동등성과 친숙성으로 대표되는 비교접근 방법이 개발되어 왔다. 실제적인 측면에서 통합적인 위해성평가는 유전자이동성, 독성과 알레르기와 같은 개별 위해성평가보다 더 어렵다. 형질전환 계통의 품종출원을 위해서는 위해성평가 단계에서부터 품종보호요건을 고려한 평가자료 생산과 위해성 심사 승인 계통을 이용한 다양한 LMO 품종 육종전략이 필요하다.
최근 들어 우리나라에서 토마토 소비가 급증하고 있으며 많은 토마토 품종이 시장에서 거래되고 있다. 그러나 토마토 품종 육성에 이용되는 부모 계통의 유전적 다양성이 낮아 형태적인 특성에 의한 토마토 품종의 구분은 매우 어려운 현실이다. 이에 따라 토마토의 품종을 구별해 낼 수 있는 분자표지의 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 SNP를 탐색하고 토마토 품종 구분을 위한 SNP 마커를 개발하였다. SNP분자표지는 고추 유전체 서열로부터 파생된 COS II 분자표지와 인트론 기반 분자표지를 기반으로 선발되었으며, HRM분석을 통해 다형성을 테스트 하였다. 전체 628개의 프라이머 조합 가운데 PCR을 통해 크기가 500bp 이하의 단일 밴드가 증폭된 417개의 프라이머 조합을 선발하였다. 417개의 프라이머 조합을 이용해 4개의 토마토 계통을 대상으로 HRM 분석을 실시하였으며, 다형성을 보인 70개의 프라이머 조합을 선발하였다. 70개의 프라이머 조합을 이용하여 32개의 토마토 품종을 대상으로 HRM 분석을 실시하였다. HRM분석을 통해 총 11개의 SNP 분자표지가 선발되었으며, 이 분자표지를 이용해 시판중인 32개의 토마토 품종을 모두 구분할 수 있었다.
본 연구에서는 한국에서 개발한 23개의 양송이 품종과 42개의 도입품종의 유전적 다양성과 집단 구조를 SSR 마커를 이용하여 분석하였다. 양송이 품종의 NA는 약 13, HO는 약 0.59, HE는 약 0.74, PIC값은 약 0.71 이었다. 양송이 품종은 군집분석에 의하여 3개의 Group으로 구분되었고 다양한 국가의 품종으로 구성된 Group2의 다양성이 높았으며, 구조분석에 의하여 2개의 subpopulation으로 구분되었고, 품종의 수가 많은 Pop2의 다양성이 높았다. 한국의 양송이 품종들은 주로 Group 3에 분포하고, subpopulation 간 분포에는 큰 차이를 보이지 않았다. 본 연구의 결과는 양송이의 육종소재의 개발, 다양성 확보 등과 같은 품종의 개발과정에 이용될 수 있을 것이다.
분자육종의 발전에 따라 좀 더 유용한 형질전환 식물체를 더 많이 얻어내기 위한 많은 형질전환 기술들이 개발되어오고 있으나 새로운 수요를 충족시키기 위한 다양한 종류의 새로운 품종들이 실시간으로 새롭게 개발되고 있으며 개발된 품종에 적합한 새로운 형질전환 기술에 대한 개발 필요성 또한 지속적으로 요구되고 있다. 카네이션(Dianthus caryophyllus L.)은 전 세계적인 주요 화훼작물 중 하나로 경제적 파급효과가 매우 큰 작물이다. 따라서 기술개발의 파급효과가 큰 카네이션을 대상으로 조직배양 및 형질전환의 효율성을 향상시키기 위하여 시장에서 주요하게 거래되고 있는 주요 품종 18종을 수집하고 이 중 조직배양을 통한 신초 분화 능력이 우수한 4개 품종 Yellow dotcom, Jakarta, Belmonte, Polar tessino 등을 선발하였다. 선발된 4개 품종에 공통으로 적용시킬 수 있는 가장 효율적인 생장조절제는 MS+Sucrose 3%+NAA 1.0 mg/L+TDZ 1.0 mg/L.이었으며 MS+Sucrose 3%+NAA 3.0 mg/L+BA 1.0 mg/L 처리는 Belmonte.에 적용 가능한 생장조절제 조합이었다. 캘러스 형성과 신초 분화에 가장 효율적인 기본 배지는 MS이었으며 탄소원으로는 Sucrose를 3%로, Phytagel 0.3%를 배지 경화제로 처리하는 것이 조직배양을 통한 재분화 식물체 획득에 가장 효과적이었다. 가장 효율적 조직배양 체계를 구축하기 위한 조직배양 부위는 줄기 부위 이었으며 이 부위를 배양재료로 사용할 경우 신초 생성율을 80.2%까지 올릴 수 있었고 배양소요 기간도 6일 정도 단축할 수 있었다.
건강에 대한 관심이 커지면서 다양한 쌀 가공식품이 나오고 있다. 그러나 쌀 가공식품은 급성장하고 있는 밀가루 가공신품에 비해 시장이 위축되어 있고 저가 및 저품질의 수입쌀을 사용해 소비자의 외면을 받고 있다. 따라서 이를 개선할 수 있는 고품질 쌀 가공전용 품종인 '미면'을 개발하게 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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