• 한국작물학회지
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• 제65권1호
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• pp.1-21
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• 2020

Association mapping is widely used in rice and other crops to identify genes underlying important agronomic traits. Most association mapping studies use diversity panels comprising accessions with various geographical origins to exploit their wide genetic variation. While locally adapted breeding lines are rarely used in association mapping owing to limited genetic diversity, genes/alleles identified from elite germplasm are practically valuable as they can be directly utilized in breeding programs. In this study, we analyzed genetic diversity of 179 rice varieties (161 japonica and 18 Tongil-type) released in Korea from 1970 to 2006 using 192 microsatellite markers evenly distributed across the genome. The 161 japonica rice varieties were genetically very close to each other with limited diversity as they were developed mainly through elite-by-elite crosses to meet the specific local demands for high quality japonica rice in Korea. Despite the narrow genetic background, abundant phenotypic variation was observed in heading time, culm length, and amylose and protein content in the 161 japonica rice varieties. Using these varieties in association mapping, we identified six, seven, ten, and four loci significantly associated with heading time, culm length, and amylose and protein content, respectively. The sums of allelic effects of these loci showed highly significant positive correlation with the observed phenotypic values for each trait, indicating that the allelic variation at these loci can be useful when designing cross combinations and predicting progeny performance in local breeding programs.

• 한국자원식물학회지
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• 제35권6호
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• pp.785-795
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• 2022

Traditional germplasms are unsuitable for mechanized production, limiting adzuki bean production. The creation of cultivars that can be harvested by mechanized means is an urgent task for breeders. The bottom pod height (BPH), lodging resistance, and synchronous maturing of adzuki beans are critical factors for the reduction of losses due to mechanized harvesting. In this study, 14 traits of 806 adzuki bean accessions were analyzed. All growth stages and the yield, lodging score, and synchronous maturing correlated negatively with the BPH. These negative correlations reflect the increased difficulty of breeding to simultaneously satisfy the needs for no lodging, high synchronous maturing rates, BPHs > 10 cm, and high yield. We screened three germplasms with no lodging, high synchronous maturing rates, and BPHs > 10 cm that were used as mechanization-adapted breeding material for crossing with high-yield cultivars. Agronomic trait diversity in adzuki beans was also examined in this study. Principal component and cluster analyses were conducted for 806 germplasms resulting in three clusters with the yield and three growth stage traits serving as the main discriminating factors. Cluster 1 included high-yield germplasms with the number of pods per plant and the number of seeds per pod being the major discriminant factors. Cluster 2 included germplasms with long growth periods and large 100-seed weights while cluster 3 contained germplasms with high BPHs. In general, the characteristics that make mechanical harvesting feasible and those assessed in this study could be utilized to choose and enhance adzuki beans production.

• 한국작물학회지
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• 제66권2호
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• pp.120-129
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• 2021

다양하고 우수한 밀의 유전자원을 확보하는 것은 앞으로 한국의 밀 육종에서 매우 중요한 임무이다. 따라서 본 연구는 한국뿐만 아니라 세계 60여개국으로부터 수집된 1967점의 유전자원을 확보하였고, 2018년부터 2019년까지 2년 동안 이들 자원에 대하여 특성 조사를 실시하였다. 최근 기후변화에 따라 고온과 이상기온 현상이 빈번하게 발생하고 있기 때문에, 한국의 환경에 적합하고, 특히 밀의 간장, 출수기, 성숙기 등 주요 농업 특성에 주목하였다. 2018년은 유수분얼기 및 출수기에 이상고온 현상이 나타났고, 2019년은 성숙기에 잦은 비로 인한 일조량 감소 현상이 있었다. 이와 같은 이유로 밀의 출수기와 성숙기의 변화가 확인이 되었다. 그러나 모든 자원이 같은 양상으로 변화하지는 않았다. 출수기와 성숙기가 빨라지거나 늦어졌고, 또한 기후에 상관없이 변화가 없는 밀도 있었다. 밀의 간장은 2019년이 2018년에 비해 평균 20 cm 증가하였다. 이 같은 이유는 2018년 월동기 기온의 상승이 원인일 것으로 생각되나 더욱 세밀한 연구가 필요하다. 또한 밀의 간장은 출수기와 성숙기와 상관관계를 보였고, 2018년과 2019년에 각각 35%와 20% 상관관계지수를 나타냈다. 이들 결과를 바탕으로 출수가 빠르고 성숙기간이 짧으며, 기후의 영향을 덜 받는 자원은 앞으로 한국의 밀 육종에 매우 유용하게 사용할 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제58권4호
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• pp.325-332
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• 2015

유채는 월동작물로 내한성이 약해 남부지역에서만 재배가 가능하다. 따라서 재배면적 확대 및 안정적 생산성 확보를 위해 내한성 증진 품종 육성이 절실하다. 본 연구에서는 유채의 내한성을 증진시키기 위해 보리에서 유래한 HvIRIP 유전자를 CaMV35S 프로모터 조절하에서 전신발현되도록 운반체를 제작하였고, 아그로박테리움을 이용하여 유채에 형질전환하였다. Southern 분석을 통해 HvIRIP 유전자가 유채 Genome 안으로 전이 되었음을 확인하였다. 또한 Northern 분석을 통해 $4^{\circ}C$에서 2주간 처리된 유묘에서 HvIRIP 유전자의 발현이 크게 증대되는 것을 알 수 있었다. 본엽 3-4매 전개 유채 형질전환체를 영하 $5^{\circ}C$에서 2일간 저온에 노출한 후 회복여부를 조사한 결과, 대조구는 회복하지 못하고 죽은 반면, 형질전환체는 회복이 정상적으로 이루어졌다. 또한 저온스트레스가 진행되는 동안에 스트레스를 극복하는데 필요한 Proline 함량이 형질전환체에서 크게 증대되는 것이 관찰되었다. 이 외에도 저온스트레스 과정 중에 생성되는 활성산소의 독성을 감소시키는 항산화제 효소인 CAT, SOD 그리고 ADH 활성을 측정한 결과, 대조구에 비해 형질전환체에서 그 함량이 현저히 증가됨을 알 수 있었다. 따라서 이러한 결과를 통해 HvIRIP 유전자가 함유된 유채 형질전환체의 내한성이 증진되었음을 확인하였다.

• Molecules and Cells
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• 제42권12호
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• pp.858-868
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• 2019

Shoot branching is an essential agronomic trait that impacts on plant architecture and yield. Shoot branching is determined by two independent steps: axillary meristem formation and axillary bud outgrowth. Although several genes and regulatory mechanism have been studied with respect to shoot branching, the roles of chromatin-remodeling factors in the developmental process have not been reported in rice. We previously identified a chromatin-remodeling factor OsVIL2 that controls the trimethylation of histone H3 lysine 27 (H3K27me3) at target genes. In this study, we report that loss-of-function mutants in OsVIL2 showed a phenotype of reduced tiller number in rice. The reduction was due to a defect in axillary bud (tiller) outgrowth rather than axillary meristem initiation. Analysis of the expression patterns of the tiller-related genes revealed that expression of OsTB1, which is a negative regulator of bud outgrowth, was increased in osvil2 mutants. Chromatin immunoprecipitation assays showed that OsVIL2 binds to the promoter region of OsTB1 chromatin in wild-type rice, but the binding was not observed in osvil2 mutants. Tiller number of double mutant osvil2 ostb1 was similar to that of ostb1, suggesting that osvil2 is epistatic to ostb1. These observations indicate that OsVIL2 suppresses OsTB1 expression by chromatin modification, thereby inducing bud outgrowth.

• 한국작물학회지
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• 제64권1호
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• pp.1-17
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• 2019

본 연구는 2017년 CNDH 계통을 이용하여 출수기와 수량을 QTL 조사하여 다음과 같은 결과를 가졌다. 1. 도수분포표에서 QHD, QTPW, QM, QTGW, QY는 정규분포를 이루고 있었다. 2. 출수기 관련 QTLs은 총 1개가 잡혔고, 수량관련 QTLs은 총 9개가 잡혔다. QHD에서는 LOD 2.85가 가장 컸고, QTPW에서는 5.39, QM에서는 3.92, QTGW에서는 4.80, QY에서는 3.7이 가장 컸다. 3. 유전자 분석을 통해, 2, 3, 7, 8, 10번 염색체에서 총58개의 후보유전자를 찾았다. 이 중 수량요소인 QM에서 Rcd1 protein, OsERF3 유전자, QTGW에서 MtN3, Zinc finger protein 유전자, QY에서 OsNAC3 protein 유전자를 발견하였다. 4. 본 연구를 통해 발견된 CNDH 계통 내의 수분함량, 천립중, 수량에 관련된 유전자의 존재여부를 찾아낸다면 조생종, 수중형에 가까운 품종을 개발하는 데 기초자료로 이용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제34권4호
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• pp.339-345
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• 2021

'그린베어(Greenbear)' 품종은 곰취를 모본으로 하고 한대리 곰취를 부본으로 해서 교배 육종을 하였다. 2007년부터 2016년까지 국립식량과학원 고령지농업연구소 하우스 및 노지에서 생육 및 수량 특성을 조사하고 선발을 수행하였다. '그린베어' 품종에 있어서 엽병귀 색은 자주색이고 엽병에 털이 없다. 그리고 잎 뒷면에 털이 없어 광택이 있다. 엽맥 밀도는 2등급으로 아주 넓은 편이다. 생육 특성은 초장이 67.3 cm, 엽장 16.3 cm, 엽폭 20.4 cm, 엽병장은 39.1 cm 였다. 식물체 크기는 '곰마니' 품종보다 전체적으로 작은 것으로 나타났다. 추대기는 8월 7일이었고, 개화기는 9월 6일로 '곰마니' 품종과 유사하였다. 엽수는 주당 176매로 '곰마니' 품종 139매 보다 37매나 많았다. 그리고 주당 수량도 1,936 g으로 '곰마니' 품종 1,575 g보다 23%정도 더 많았다. 잎의 경도는 25.1 kg/cm², 잎의 두께는 0.66 mm로 '곰마니' 품종과 유사한 것으로 나타났다. '그린베어' 품종의 흰가루병 저항성은 '곰마니' 품종보다는 약간 낮지만 어느정도 높은 저항성을 보였다.

• 한국작물학회지
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• 제67권4호
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• pp.265-273
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• 2022

본 연구는 국립식량과학원에서 고품질 내재해성 찰옥수수 품종 개발을 위해 육성한 177개의 흰찰옥수수, 노랑찰옥수수, 검정찰옥수수 자식계통을 이용하여 16개 농업형질에 대해 평가하여 우수 계통 선발 및 품종 개방을 위한 기초 자료로 이용하고자 수행하였다. 1. 흰찰옥수수, 노랑찰옥수수, 검정찰옥수수 자식계통의 16개 농업형질을 조사한 결과 전체 계통의 평균 출웅일수는 77.69±2.22일, 출사일수 81.12±7.56일, 초장 164.88±22.67 cm, 간장 124.61±24.62 cm, 착수고율 49.34±9.08%, 옆폭 7.53±1.45 cm, 이삭길이 11.75±2.52 cm, 이삭폭 2.94±0.68 cm, 이삭열수 12.22±2.22열, 종자길이 7.75±1.08 mm, 종자너비 7.42±0.68 mm, 종자두께 5.06±0.68 mm, 이삭착립장 11.79±2.13 cm, 열당 종자수 24.30±4.22립, 조단백질 12.05±1.53%, 총 전분 69.27±5.74%로 조사되었다. 2. 16개 농업형질 간의 상관관계 분석결과 출웅일수와 출사일수 간의 상관관계가 0.896으로 가장 높게 나타났다. 초장과 간장 간의 상관관계가 0.740로, 이삭착립장과 이삭 열당 종자수도 0.675로 상관관계가 다음으로 높았다. 3. 주성분 분석 결과 16개의 농업형질 중에서 이삭폭, 종자길이, 이삭길이, 출웅일수, 출사일수, 착수고율, 총 전분이 177개 옥수수 자식계통을 식별하는데 유용한 형질들인 것으로 나타났다. 4. 계층 군집분석을 통해 초장이 크고 동시에 출사일수가 짧은 흰찰 자식계통 7개(KW34, KW37, KW83, KW84, KW100, KW103), 검정찰 자식계통 1개(KBW33), 노랑찰 자식계통 4개(KY11, KY23, KY26, KY34)를 선발하였다. 이 계통들은 수량성이 높은 조생종 찰옥수수 품종을 개발하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국작물학회지
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• 제53권1호
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• pp.85-92
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• 2008

신팔달콩2호와 GC83006를 교잡하여 총 118개의 $F_7$ 계통을 육성하였다. 127개의 분자마커를 사용하여 유전자지도를 이용하여 종실 및 생육특성에 대한 QTLs분석을 실시하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 100립중, 경장, 엽면적 그리고 개화까지 일수는 정규분포를 보였다. 100립중을 제외한 3개의 형질에서 양친의 값을 벗어나는 초월변이 계통이 관찰되었는데, 특히 개화까지의 일수는 개화기가 지연되는 쪽으로 초월변이 계통이 다수 관찰되었다. 2. 100립중, 경장, 엽면적 그리고 개차까지 일수에 대한 QTL분석 결과, 전체 7개의 QTL이 탐지되었다. 100립중에 관여하는 3개의 QTL은 전체변이의 $10.1%\;{\sim}\;12.5%$를 설명하였고, 경장은 전체변이의 22%를 설명하는 1개의 QTL이 탐지되었다. 엽면적은 전체 변이의 10% 및 8.6%를 설명하는 2개의 QTL이 탐지되었으며 개화기 일수는 전체 변이의 41.0%를 설명하는 1개의 QTL이 탐지되었다. 3. 신팔달콩2호와 GC83006의 모용은 각각 회색과 갈색이었으며 모용색은 1개의 유전자가 관여하는 것으로 나타났다. 분석결과 모용색은 연관군 C2에 위치하는 Satt134 마커와 밀접히 연관되어 있었다. 제색은 신팔달콩2호와 GC83006이 각각 흑색과 황색이었으며 후대 중에는 갈색의 배꼽을 갖고 있는 계통도 발견되었다. 종피색은 신팔달콩 2호와 GC83006이 각각 황색과 녹색을 보였으며 후대에서 황색과 녹색 계통이 1 : 1의 분리비를 보여 종피색에는 하나의 유전자가 관여하는 것으로 나타났고, 이 유전자는 연관군 D1a의 마커 Satt077과 밀접한 연관을 보였다.

• 한국작물학회지
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• 제65권3호
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• pp.161-171
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• 2020

본 연구에서는 국내 벼 직파재배 활성화 및 재배면적 확대를 위하여 담수발아 관련 QTLs 단편이 이입된 자포니카형 우량 계통을 육성하였다. 더불어 담수 중 혐기발아 내성과 관련 분자표지를 개발하였으며, 이를 우량계통 선발에 직접 활용하였다. 인공교배를 통해 국내 자포니카 잡초벼인 PBR을 수여친으로 남평을 반복친으로 여교잡을 수행하였으며, 이 조합으로부터 담수 혐기 발아성이 개선된 자포니카 형 우량계통을 육성하였다. 그리고 혐기 발아 내성 관련 QTL 판별을 위한 CAPS 분자표지(NP01.014, NP03.077, NP11.091)를 개발하였다. 여교잡 집단을 육성하고, 작물학적 특성, 담수저항성 검정 등의 표현형 선발과 분자표지 선발을 통해 주요 농업형질, 담수 혐기 발아성이 양호한 5계통이 최종 선발되었으며, 이들 계통은 모두 QC1 혹은 QC2 조합으로 남평에 비해 온실에서 평균 2.3배, 포장에서 2.6배 가량 유묘 생존율이 개선된 것으로 나타났다. 선발된 5계통에 대한 생산력 검정 예비시험(PYT), 주요 작물학적 특성 및 담수 혐기 발아성 등의 검정을 통해 28708을 담수직파 우량계통으로 최종 선발하고 '전주643호'로 계통명을 부여하였다.