A sequential planting method was developed to screen rice plants with durable resistance against rice blast in a short time, and applied for several years in Korean rice breeding program. In this study, we showed the advantages of a sequential planting method compared to other pathogenicity tests. The correlation analysis among three pathogenicity tests and other factors demonstrated that durable resistance depended on the average of diseased leaf area and the number of compatible pathogens. Significant correlations were found in the nursery test but not in the field test result. In addition, we traced changes in the pathogen population during sequential planting stages through re-isolation of the pathogen. The portion of compatible pathogens was increased during sequential planting. Through this study, we provide an effective sequential planting method and direction of durable resistance in a breeding program.
성체식물기에 잎도열병에 대해 저항성인 벼 품종 선발을 위해 한국에서 재배되거나 육종재배로 쓰이고 있는 32개의 벼 품종을 도열병검정 못자리에 공시하였다. 생육시기가 다른 각 잎에 자연감염된 발병율을 토대로 비교할 때, 16개의 통일형 품종들은 모두 고도 저항성이었으나 16개의 일본형 품종들은 잎도열병에 대해 다양한 저항성정도를 나타내었다. 잎도열병에 대한 저항성정도는 품종에 따라 다르지만, 식물체가 성숙해 갈수록 양적저항성정도는 모든 품종에서 증가하였다. 감수성에서 저항성으로 바귀는 엽위는 품종에 따라 달랐다. 도열병균에 대한 품종의 감수성반응이 상위엽에서 저항성반응으로 뚜렷하게 바뀌었다. 잎도열병에 대한 양적 저항성정도가 큰 품종일수록 하위엽에서 저항성반응을 나타내었다. 생육후기에 도열병감염을 급격히 감소시키는 품종인 아까바레, 팔금, 진흥, 올찰, 도봉 및 은하는 포장에서 잎도열병에 대해 성체식물저항성을 보였다. 성체식물저항성품종들은 식물체가 성숙해감에 따라 최적, 질적으로 잎도열병에 대해 저항성을 나타내었다.
본 연구는 국내 수집 잡초성벼에 존재하는 잎도열병 저항성 관련 유전자를 탐색하고, 이 저항성유전자와 연관된 분자 마커를 탐색하는 것이다. 도열병에 감수성인 자포니카 품종인 낙동벼와 도열병에 강한 잡초성벼인 강화앵미11을 교잡하여 120개 RILs를 육성하여, 도열병 균주반응과 잎도열병 밭못자리검정을 통한 저항성 유전자 탐색에 이용하였다. 1. 총 45개 도열병 균주를 이용하여 양친들을 검정한 결과, 잡초성벼 강화앵미11은 25개 균주에 대하여 저항성 반응을 보였고, 낙동벼는 1개의 균주에만 저항성 반응을 보였다. 2. 강화앵미11이 저항성반응을 보이는 25개 균주 중에서 90-008등 9개 균주를 선발하여 120개 RILs에 대한 도열병 균주에 대한 저항성반응을 조사한 결과, 대부분의 RILs이 저항성반응으로 치우친 경향을 보였으며, 수원, 철원 및 남양 잎도열병 밭못자리 검정포장에서 실시한 120 RILs의 저항성반응 분포도 도열병 균주반응에서 나타난 결과와 유사한 경향을 보였다. 3. 12번 염색체 OSR32-RM101 영역에서 90-008, 97-268, 93-456, 04-226, 03-177 및 87-138 도열병 균주와 수원, 철원, 남양 지역 잎도열병 밭못자리 검정에 대한 저항성 유전자를 탐색하였으며, 이 저항성 유전자는 강화앵미11에서 유래되었고, 표현형변이를 60%이상 설명하는 주동유전자인 것으로 추정된다. 4. 90-008균주와 남양 잎도열병 밭못자리 검정에 대한 저항성 유전자는 12번 염색체 외에 11번 염색체에서도 탐색되었으며, 93-456 균주와 철원, 수원지역 잎도열병 밭못자리 검정에 대한 저항성유전자는 7번과 11번 염색체에서도 탐색되었고, 이들 저항성유전자는 낙동벼 대립유전자에 의해 저항성이 증가되었다.
한국에서 육성한 131개 벼 품종을 이용하여 한국과 필리핀 도열병 균주에 대한 저항성 양상을 조사하여 벼 도열병 저항성 육종연구를 위한 기초자료를 얻고자 본 시험을 수행하였다. 1. 한국과 필리핀에서 밭못자리 검정을 실시한 결과, 전체 품종의 평균 잎도열병 발병정도는 한국에서 4.6으로 필리핀에서 2.0보다 2배 이상 높게 나타났으며, 시험품종 가운데 양국에서 저항성 반응이 서로 다르게 나타난 품종의 비율이 60.3%로 나타났다. 2. 양국에서 수집된 도열병 균주를 이용한 유묘접종검정 결과, 한국 수집 도열병 균주들이 필리핀 수집 균주들보다 병원성이 강한 것으로 나타났는데, 시험품종을 침해하는 비율이 가장 높았던 균주는 한국 균주에서는 93-093, 필리핀 균주에서는 92329-9이었으며, 각각 68.7%와 47.3%의 품종 침해비율을 나타내었다. 3. 도열병 저항성 반응이 다른 9개 품종을 이용한 내구저항성 평가 결과, 팔공벼, 섬진벼, 태백벼, 삼강벼, 밀양23호 등 5품종은 한국 및 필리핀 균주를 이용한 연계검정에서 공히 낮은 병반면적율을 나타내어 내구저항성 품종으로 구분되었다. 4. 한국 연계검정에서 내구성이 낮았던 일품벼와 기호벼는 필리핀 균주를 이용한 연계검정에서 일품벼는 내구저항성이 높은 것으로 나타났고, 기호벼는 3차 파종부터 병반면적율이 급격히 증가하는 경향을 나타내어, 품종의 내구저항성 평가는 환경에 존재하는 친환성 균주수와 균주와 품종간 친화성 정도가 병의 진전 및 확산에 함께 관여하는 것으로 판단되었다.
벼 조생종 품종 금오3호의 잎도열병 저항성 및 도열병 저항성 연관마커 zt56591과의 관계를 분석한 결과, '03~'07년까지 5년간 전국 14개 지역 잎도열병 밭못자리 검정의 평균 발병정도는 금오3호가 1.6으로 진부벼 3.6, 금오벼 5.3 및 일품벼 6.4에 비해 낮았다. 저항성(0-3) 12개소, 중도 저항성(4-6) 2개소이며, 감수성(7-9)을 보인 곳은 없었다. 도열병 내구저항성에서 병반 면적율이 0.1~5.0%사이로 지속적인 저항성을 보였으며, 29개 균주에 저항성반응을 보였고, 1개 균주에 대해서는 이병성 반응을 보였다. 도열병 저항성과 연관된 DNA marker를 이용하여 분석한 결과 '금오3호'는 도열병 광범위 저항성 유전자로 알려진 Pizt와 연관된 마커 zt56591에 저항성 밴드 패턴을 나타내었다. 또한, 아끼다고마찌/금오3호 RIL집단에서 Pizt 연관마커와 잎도열병 저항성과의 관계를 분석한 결과 조환가가 1.1%로 밀접히 연관되어 있어 '금오3호'와 교배된 후대집단에서 zt56591마커를 이용한 MAS선발도 가능할 것으로 판단되었다.
The effects of climatic factors on organisms lire variable and complex, and it, however, can be interpreted in terms of those on the distribution and those on the population densities. The distribution of an organism may largely be determined by the temperatures, except some temporal organisms which are depended on the air mass movements. Population density of an organism is determined by various climatic factors, such as previous winter temperature, temperature of growing season and rainfall. The start of growing season of the rice plants has been shifted to earlier since last decade in Korea. This may mean that the overall climatic condition during the growing season might be considerably different from those in past years, and such a difference in climatic conditions might have close relation with the recent status of the diseases and insect pests through direct effects on the physiology and population dynamics of the organisms, as well as through on the biotic associations of the pest organisms. The white back planthopper and brown planthopper have become the key insect pests in Korea in recent years. They are migratory and have high reproductive pontentials and more generations than average residential insects. The synchronization of the migrants and physiological condition of the rice plants seems to be the important factors in relation to the recent outbreaks of these insects; the high reproductive rate can be obtained with the growth stage of rice being 30-50 days after transplanting. The modication of the microclimate associated with high plant density and some other introduced new cultural techniques also have some relation with the outbreak. The key diseases of the rice are the blast disease, sheath blight and the bacterial leaf blight. For the rice blast, the seedling blast and leaf blast during the early growing season and the neck blast, have become more serious, the former may be related to hotbed nursery and the later may be related to the high humidity in early August, and synchronization of the heading time which has been shifted to early part from middle or late part of August. In general, for the rice diseases, the development of the new races have been the most serious which are largely resulted from the introduction of the new varieties, but it also seems to be related with the prolonged periods of the favorable condition associated with the shifted growing seasons. In general, the diseases and insect pest problems have become much more variable and complex, and control measures should be based on the thorough knowledge of the ecology of the pest organisms, that is, effects of various environmental factors on the disease cycle; spore release, spore deposition, infection, colonization and sporulation of the disease organisms, and those on the development, reproductive potentials, dispersal, age specific responses of the insects. The well organized real-time pest management systems, such as alfalfa weevil management system developed at the Purdue University in U.S., is the prime importance for the implementation of the pest management principles.
'화원4호'는 '일품벼'의 농업적 특성에 모로베레칸의 도열병 저항성 유전자가 이입된 근동질계통을 육성하기 위해 '일품벼'와 모로베레칸을 교배하고, 계속적인 여교배와 MAS를 병행 실시하여 유망한 계통 CR502-3-2 계통을 선발하였다. 생산력검정 시험 결과 조사된 형질 중 도열병저항성을 제외한 기타 형질에서는 '일품벼'와 유사한 근동질계통으로, 품종보 호원 출원 조건에 부합하여 '화원4호'로 명명하고 품종보호원을 출원하였다. 1. 출수기는 보통기재배에서 8월 18일로 '일품벼'와 동일한 중생종 품종이다. 2. 천립중은 23.3 g으로 '일품벼'와 유사한 수준이었다. 3. 흰잎마름병과 줄무늬잎마름병에는 이병성이다. 5. 완전미율은 '일품벼'에 비해 약간 낮았고, 아밀로스 함량은 '일품벼'보다 높았으나 통계적인 차이는 없었다. 6. '화원 4호'의 정조수량은 '05~'06년 2개년간 실시한 생산력검정 시험에서 평균 6.31 MT/ha로 '일품벼' 대비 99% 수준이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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