• 원예과학기술지
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• 제34권3호
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• pp.433-441
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• 2016

Clubroot caused by the protist Plasmodiophora brassicae is one of the most destructive diseases of Brassica crops. Developing Chinese cabbage cultivars with durable clubroot resistance (CR) is an important goal of breeding programs, which will require new genetic resources to be identified and introduced. In this study, we evaluated resistance to P. brassicae race 4 using 26 Chinese cabbage (B. rapa ssp. pekinensis ) cultivars compared to the clubroot-susceptible Chinese cabbage inbred line 'BP079' and the clubroot-resistant European turnip (B. rapa ssp. rapifera ) inbred line 'IT033820'. No symptoms of clubroot disease were found in 'IT033820' infected with P. brassicae race 4, whereas the Chinese cabbage cultivars exhibited disease symptoms to various degrees. The Chinese cabbage cultivars that were reported to be clubroot-susceptible were susceptible to P. brassicae race 4; however, seven of the 20 cultivars reported to be clubroot-resistant were susceptible to this race of P. brassicae to varying degrees. Resting spores of P. brassicae were abundant within the infected root tissues of 'BP079', as revealed by light microscopy and scanning electron microscopy (SEM), but they were not detected in root tissues of 'IT033820'. Although resting spores were not detected by light microscopy in root tissues of the clubroot-resistant Chinese cabbage cultivar 'Kigokoro 75', a few spores were observed by SEM. The $F_1$ hybrids from a cross between 'IT033820' and 'BP079' showed no disease symptoms, and all $BC_1P_1$ progenies from a cross between the $F_1$ hybrid and 'IT033820' exhibited a resistance phenotype. In the $BC_1P_2$ population from a cross between the $F_1$ hybrid and 'BP079', this trait segregated at a ratio of 3(R):1(S) (${\chi}^2=1.333$, p = 0.248) at a 5% significance level. Inoculated $BC_1P_2$ plants were either highly resistant or highly susceptible to the pathogen, indicating that the CR to race 4 of P. brassicae carried by 'IT033820' is dominant. In the $F_2$ population, this trait segregated at a ratio of 15(R):1(S) (${\chi}^2=0.152$, p = 0.696) at a 5% significance level, suggesting that CR in 'IT033820' is mainly controlled by two dominant genes. Therefore, 'IT033820' represents a promising genetic resource for developing durable CR breeding lines in Chinese cabbage.

• 원예과학기술지
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• 제34권1호
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• pp.102-111
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• 2016

본 연구의 목적은 BrDSR(Drought Stress Resistance in B. rapa) 유전자의 기능을 명확히 밝히고, 배추에서 건조 스트레스 반응 유전자들을 분석하는데 있다. 내혼계배추('CT001')와 BrDSR 완전장(438bp의 오픈리딩프레임)을 지닌 pSL100 vector를 재료로 아그로박테리아를 이용한 배추 형질전환을 수행하였다. PCR 분석을 통해 4개체의 형질전환체를 확보하였고, 이들의 BrDSR 발현량은 건조 스트레스 조건에서 비형질전환체 대비 약 1.9-3.4배 정도 더 큰 것으로 분석되었다. 또한 표현형 분석에서도 BrDSR이 과발현된 형질전환체들은 건조 스트레스에 저항성을 보이며 정상적인 생장을 하였다. 기 구축된 건조 스트레스 반응 유전자의 상호발현 네트워크를 기반으로 BrDSR과 밀접한 관련이 있는 유전자들을 분석하기 위해 B. rapa 135K cDNA microarray 데이터를 분석하였다. 그 결과, 환경 스트레스와 관련하여 식물체에서 잎의 노화와 자가소화에 관련된 것으로 보고된 'dark inducible 2(DIN2, AT3G60140)'와 'autophagy 8h(ATG8H, AT3G06420)' 유전자가 확인되었다. 위 결과들을 근거로 BrDSR 유전자는 건조 스트레스에 대한 저항성 향상에 중요한 역할을 할 것으로 판단되었다.

• 원예과학기술지
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• 제34권1호
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• pp.183-194
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• 2016

본 연구는 국내 및 수출입 원예작물의 일상적 잔류농약 검사에 활용 가능한 dinitroaniline계 광범위 살균제 fluazinam의 GC-ECD/MS 잔류 분석법을 확립하고자 하였다. 원예작물 중 채소류에서는 청양고추와 결구배추를, 과일류에서는 감귤과 사과를 대표 시료로 선정하였고, 아세톤으로 추출된 fluazinam은 식염수로 희석하고, 수용액층을 n-hexane 액-액 분배법으로 회수하였으며, 회수된 추출액으로부터 fluazinam의 최종적 정제를 위하여 florisil 칼럼 크로마토그래피법으로 추가 정제하여 GC-ECD/MS 분석용 시료로 사용하였다. Fluazinam의 정량적 분석을 위하여 DB-17 capillary column을 적용한 GC-ECD 분석 조건을 확립하였으며, 각 작물별 4수준의 농도로 fluazinam을 인위 첨가하여 회수율을 분석하였다. 각 대표 원예작물에 대해 정량한계, 정량한계의 10, 50, 및 100배 수준에서 회수율을 검토한 결과 모든 처리농도에서 82.5-99.9% 수준을 나타내었으며, 정량한계(LOQ)는 $0.004mg{\cdot}kg^{-1}$이었다. 반복 간 변이계수(CV)는 최대 6.6%를 나타내어 국제적 잔류분석 기준인 회수율 70-120% 및 분석오차 10% 이내를 충족시키는 만족한 결과를 도출하였다. 또한 GC/MS SIM을 이용하여 실제 각 작물 시료에 적용하여 재확인 하였다. 이상의 결과로 신규 fluazinam의 GC-ECD/MS 분석법은 검출한계, 회수율 및 분석오차 면에서 국제적 분석기준을 만족하는 신뢰성이 확보된 정량 분석법으로서 국내 및 수출입 검역을 위한 원예작물의 공정 잔류분석법으로 사용 가능할 것이다.

• 원예과학기술지
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• 제34권3호
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• pp.488-494
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• 2016

본 연구는 기능성 식품 소재용 감자 계통을 선발하고자, 35개의 계통 및 대조구 품종인 '수미', '다솜밸리' '고구밸리'의 총 폴리페놀, 총 안토시아닌, 비타민C의 함량을 분석하였다. 분석결과, 계통별 함량차이가 큰 것으로 나타났으며, 그 가운데서 총 폴리페놀 함량은 KPG16 계통이 $105.08mg{\cdot}100g^{-1}\;FW$, 총 안토시아닌 함량은 KPG13 계통이 $4.78mg{\cdot}100g^{-1}\;FW$, 비타민 C 함량은 KPG20 계통이 $22.16mg{\cdot}100g^{-1}\;FW$으로 각각 높게 나타났다. 종합적으로 분석한 결과, KPG5계통이 총 폴리페놀, 총 안토시아닌, 비타민 C 함량이 각각 103.95, 3.15, $12.12mg{\cdot}100g^{-1}\;FW$ 으로 3성분을 고루 함유하고 있음을 확인할 수 있었으며, 추후 기능성 품종 선발의 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 원예과학기술지
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• 제34권3호
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• pp.424-432
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• 2016

본 실험은 10개의 겨울정식 파프리카 품종에서 재배기간 동안 관찰되는 생육과 착과의 특성을 비교하기 위해서 수행되었다. 본 실험을 위해서 공시된 품종은 적색계 파프리카 'Maduro', 'Maranello', 'Nagano', 'Sirocco'와 'Special', 황색계 파프리카 'Coletti', 'Sven', 'Thialf', 'Volante'와 'Zagato'이었으며, 실험은 2013년 겨울부터 2014년 가을까지 42주 동안 실시되었다. 각 품종별 생육 특성의 검정은 파프리카의 생육 단계를 기준으로 하여 Group 1에서부터 Group 6까지 6회로 나누어 수행하였다. 실험에 이용된 파프리카 품종에서 생육초기 상대적 절간비율은 모든 품종에서 평균 이상의 범위를 보였다. 하지만 생육이 진전될 수록 상대적 절간비율은 감소하는 경향을 보였으며 이러한 경향은 적색계 품종에서 황색계 품종에 비해서 컸다. 여름 재배기간 동안 'Special'과 'Zagato'는 생장이 억제가 된 반면, 'Maranello'와 'Volante'은 생육균형이 잘 유지되는 것으로 나타났다. 착과율은 황색계 품종이 적색계 품종에 비해서 전체 마디수가 4.1마디 적었음에도 불구하고 적색계 품종에 비해서 10.8% 높았다. 6월과 7월에 성과기를 거친 이후에 측정된 Group 4에서의 착과량은 'Sirocco'와 'Coletti'가 다른 품종에 비해 적었던 것으로 보아 공시 품종 가운데 장마기 환경에 민감한 품종으로 판단되었다. 이상의 결과로 볼 때 측고가 높은 온실에서 여름 재배에 적합한 품종은 'Maranello', 'Nagano', 'Sven', 'Thialf', and 'Volante' 이며, 측고가 낮은 온실에서 여름재배에 적합한 품종은 'Maranello', 'Special', 'Volante'와 'Zagato'으로 판단된다.

• 원예과학기술지
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• 제34권1호
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• pp.142-153
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• 2016

국내외에서 재배되고 있는 감귤속 식물 108 품종 및 유전자원과 SSR 마커를 활용하여 유전적 유사도 분석을 통한 품종식별력 검정 등에 대한 연구를 수행하였다. 감귤 8품종을 203개의 SSR 마커로 검정하여 반복 재현성이 높은 뿐만 아니라 다형성 정도가 높은 18개를 선정하였다. 이들 마커와 국내외에서 재배되고 있는 감귤 108품종을 검정하였을 때 마커당 평균 대립유전자수는 9.28개로 나타났고, 5-14개까지 다양한 분포를 나타내었다. PIC 값은 분자표지에 따라 0.417-0.791 범위에 속하였으며 평균값은 0.606으로 나타났다. 감귤류 108품종에 대하여 계통도를 작성하였을 때 감귤류 식물의 분류학적 특성 및 품종 육성의 계보도에 따라 13개의 그룹으로 크게 나누어졌다. 감귤류 식물 품종중 오렌지나 온주 밀감의 경우 대부분의 품종이 SSR 마커의 유전자형에 의해 구분이 되지 않은 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 감귤속 식물의 품종별 SSR DNA 프로파일 데이터베이스는 감귤속 식물의 유전자원 특성평가와 육종가의 지식재산권 보호의 수단으로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 원예과학기술지
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• 제34권3호
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• pp.414-423
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• 2016

본 연구는 환경오염 감소와 암면 배지의 대체를 위해 새롭게 개발된 생육배지인 phenolic foam의 토마토 육묘용 배지로써의 이용가능성을 구명하기 위해 수행되었다. 토마토 'Madison' 품종을 4종류의 펠릿형 Grodan rockwool(GRW), UR rockwool(URW), phenolic foam LC(LC), phenolic foam LC-lite(LC-lite) 인공배지에 파종하여 육묘 후 19일 후에 4종류의 큐브형 인공배지에 이식하였다. 종자는 식물생장 챔버에($25{\pm}2^{\circ}C$, 상대습도 $90{\pm}5%$, 암발아) 4일 동안 발아시켰고, 발아가 시작 된 후에는 유리온실로 옮겨 두상 관수로 양액을 관수하였다. 토마토의 초장, 엽수, 엽면적, 생체중 및 건물중은 LC-lite 펠릿에서 육묘한 후 URW 큐브로 이식한 묘에서 생육이 우수하였다. 뿌리 등급은 LC 펠릿에서 육묘 후 LC와 LC-lite 큐브로 이식한 처리에서 가장 우수하였다. 배지의 화학성은 모든 배지에서 토마토의 생육에 안정적인 범위였다. URW의 물리성은 용기 용수량, 기상률, 총 공극에서 높은 값을 나타냈다. 그러므로, 신개발 배지인 phenolic foam은 토마토 묘의 초기 육묘와 뿌리 발달에 적합하여 암면 대체 가능성을 입증하였다.

• 원예과학기술지
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• 제34권3호
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• pp.405-413
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• 2016

Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a plant native to the Andean region that has become increasing popular as a food source due to its high nutritional content. This study determined the optimal photoperiod, light intensity, and electrical conductivity (EC) of the nutrient solution for growth and yield of quinoa in a closed-type plant factory system. The photoperiod effects were first analyzed in a growth chamber using three different light cycles, 8/16, 14/10, and 16/8 hours (day/night). Further studies, performed in a closed-type plant factory system, evaluated nutrient solutions with EC (salinity) levels of 1.0, 2.0 or $3.0dS{\cdot}m^{-1}$. These experiments were assayed with two light intensities (120 and $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$) under a 12/12 and 14/10 hours (day/night) photoperiod. The plants grown under the 16/8 hours photoperiod did not flower, suggesting that a long-day photoperiod delays flowering and that quinoa is a short-day plant. Under a 12/12 h photoperiod, the best shoot yield (both fresh and dry weights) was observed at an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a photosynthetic photon flux density (PPFD) of $120{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. With a 14/10 h photoperiod, the shoot yield (both fresh and dry weights), plant height, leaf area, and light use efficiency were higher when grown with an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a PPFD of $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. Overall, the optimal conditions for producing quinoa as a leafy vegetable, in a closed-type plant factory system, were a 16/8 h (day/night) photoperiod with an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a PPFD of $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$.

• 원예과학기술지
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• 제34권1호
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• pp.84-93
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• 2016

인공광 식물공장은 조명에 많은 전력이 소요되므로 광이용효율의 향상은 필수적이다. 본 연구에서는 식물공장의 LED 광원에 산란 유리를 사용함으로써 광이용효율을 향상하고자 하였다. 실험에는 Haze factor 40%와 80%의 산란 유리가 적용된 두 가지 처리구와 산란 유리를 사용하지 않은 대조구를 두었다. 3-D 광선추적기법을 이용하여 상추 작물의 군락 광분포를 분석하였으며 군락 광합성률은 밀폐 아크릴 챔버를 이용하여 측정하였다. 각 처리구 별로 16주의 상추를 수경재배 방식으로 28일간 재배하여 생장량을 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 모든 처리구에서 작물의 상단부에 광량이 집중되었고 대조구에서 작물 상부에 광량 핫스팟이 발생하며 처리구에 비하여 광이용효율이 감소하였다. 총 광 흡수량은 대조구에서 가장 높았으나 유효 광 흡수량은 처리구에서 더 높았고 산란광의 비율이 높은 처리에서 더 높게 나타났다. 작물의 군락 광합성률과 생장량은 산란 유리를 사용한 처리구에서 대조구에 비해 높게 나타났다. 결과적으로 산란 유리의 이용을 통해 상추의 군락 내 광분포가 개선되었고 군락 광합성률 및 생장량이 증가하여 식물공장의 광이용효율이 향상되는 것으로 나타났다.

• 원예과학기술지
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• 제34권2호
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• pp.305-313
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• 2016

갓(Brassica juncea; 2n = 4x = 36, AABB genome, 1,068Mb)은 U's triangle의 배추와 흑겨자 사이의 복이배체 작물로 구분한다. 본 연구는 갓 15 품종의 ribosomal DNA ITS 영역과 MITE를 이용하여 갓의 유연관계 및 품종구분 분자표지를 확인하였다. Ribosomal DNA ITS 영역은 종 및 품종의 유연관계를 알아보는 연구로 많이 사용되고 있어서, 이를 이용하여 갓 15 품종의 유연관계를 알아보았다. 또한, MITE는 매우 많은 copy 수를 가지고 있고, 유전적으로 안정적이기 때문에 유전체 및 진화 연구에 매우 적합한 재료이다. MITE를 이용한 갓의 품종구분 분자표지를 확인하기 위해 MITE super-families 중 Stowaway(BraSto) 관련 70점, Tourist(BraTo) 관련 79점, hAT(BrahAT) 관련 6점, Mutator(BraMu) 관련 5점으로 품종구분 표지를 알아보았다. 총 160점의 분자표지 중 32점이 갓 15 품종에서 뚜렷한 다형성을 보였다. 특히, 흑갓은 표현형뿐만 아니라 유전자형도 매우 다르게 나타났다. 또한 8점의 MITE 분자표지를 활용하여 47점의 유전자원에서 다형성 및 품종구분 표지로의 활용 가능성을 확인하였다. 이러한 다형성 표지들은 갓의 품종구분 및 품종 보호에 매우 유용하게 사용할 수 있을 것이라 기대한다.