Kim Hong-Sik;Park Kwang-Geun;Baek Seong-Bum;Kim Jung-Gon;Nam Jung-Hyun
한국작물학회지
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제50권2호
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pp.131-141
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2005
Molecular-based genetic diversity for a set of 141 accessions of Korean barley cultivars and 24 accessions of foreign exotic cultivars were analyzed using random amplified polymorphic DNAs (RAPDs). Different level of genetic variability was observed with 30 random decamer primers in the Korean barley varieties and breeding lines which were preliminarily classified by morphological (hulled & hulless barley) and end-use (malting barley) and/or by the released periods. A total of 74 RAPD bands were scored, and the number of bands per primer varied from 1 to 7 with an average of 2.74. The hulled barley pool had one more marker genotype per primer than the hulless barley pool. The polymorphic information content (PIC) values based on the band pattern frequencies among genotypes varied depending on genetic pools where mean PICs of hulled, hulless and malting barleys were 0.62, 0.57, and 0.43, respectively. Certain genomic loci amplified by opR04, opF01, opB05, and opC13 were highly polymorphic with PIC>0.8. Patterns and temporal trends of genetic diversity assessed over the period from 1970s to 1990s had a tendency to increase, and in particular, this upward slant was quite clear and significant for the hulless barley pool. In the cluster analysis using genetic similarity matrix calculated from RAPD profiles, two major groups and several small subgroups were classified. Major grouping of materials was not affected by the presence of the husk but by their genetic background and the spike-row type. The validity of information on the genetic diversity and relationships between genotypes will have been reviewed to predict their yield potential.
맥주보리의 양적형질에 대한 유전정보를 얻고자 7개 품종으로 이면교배하여 $F_1$ 세대에 대한 유전자의 분포상태 분산성분.유전력 등을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 공시된 품종집단에 대한 $F_1$ 세대의 우성정도를 Vr-Wr graph상에서 볼 때 간장.수장.망장.곡립장.1수립수 등은 초우성으로 유전되었고 경직경.곡립폭 1000립중은 불완전우성으로 유전되었다. 각 형질에 대한 분산분석 결과에서 상가적효과, 우성효과, 모본효과, 정역간의 효과는 간장.수장.망장.경직경.곡립장.곡립폭.1수립수.1000립중 등에서 모두 유의하였다. 유전 분산성분에서 간장.수장.망장.경직경.곡립장.곡립폭.1수립수.1000립중은 우성효과가 상가효과보다 컸다. 협의의 유전력은 수장이 40.06%로서 높았다.
맥주보리 품종의 C-hordeins 분석을 위해 70% EtOH와 55% IPA가 추출용매로 이용되었으며, B-hordeins의 추출은 알코올성 용매에 1% DTT를 추가하여 수행되었다. D-hordeins은 보리 호데인 단백질 중 가장 분자량이 큰 단백질로 약산 혹은 약염기에서 용해가 이루어진다고 알려져 있으며, 본 연구에서는 pH 8.0의 약염기 용매가 추출용매로 이용되었다. 알코올성 용매 종류에 따른 C-hordeins의 구성과 양의 차이는 확인되지 않았으며 1% DTT가 첨가된 알코올성 용매에 B-hordeins과 C-hordeins이 모두 추출됨이 확인되었다. D-hordeins 추출 조건에서는 B-, C-, D-hordeins 이 모두 분석되었지만 B-hordeins의 머무름 시간은 1% DTT가 함유된 알코올 추출과 차이가 있었다. 국내 육성된 맥주보리 26품종들의 C-hordeins 분석을 통해 머무름 시간 16분에서 18분 사이의 피크 유사성을 가지고 7개의 그룹으로 분류할 수 있었다. 또한 맥주보리 육성 품종 중 사천6호와 두산29호, 진광보리와 제주보리, 호품과 다품보리를 제외한 20개 품종들은 마이너 피크들의 분석을 통해 품종의 구분이 가능하였다.
본 연구의 목적은 다양한 맥종별 주산지 및 재배한계지에서 수집한 종자에 대한 종자활력과 이들 수집종에 대해 다른 온도조건(25, 13℃)하에서 발아율 및 생장과 저온 조건(13℃)하에서 엽록소 함량, 광합성 효율, 이차화합물(총 페놀, 총 플라보노이드, DPPH 라디컬 소거능력) 차이를 알아보는데 있다. 맥종에 상관없이 주산지와 재배한계지간에 전기전도도 값에는 유의적인 차이가 없었으나 일부 수집종자간에는 전기전도도 값에 차이를 보여 종자활력에 차이가 있음을 알 수 있었다. 25℃의 조건하에서 맥종별로 주산지와 재배한계지 수집종간에 발아율, 초장, 근장 및 지상부 생체중은 유의적인 차이가 없었으나 일부 수집종간에 차이를 보였다. 저온조건하에서도 맥종에 상관없이 주산지와 재배한계지간에 출현율, 초장 및 지상부 생체중에는 차이가 없었으나 일부 수집종간에 차이를 보였다. 그러나 겉보리 수집종은 파종 후 5일째에 출현하였고, 맥주보리와 쌀귀리는 파종 후 7일에 출현하여 맥종별 차이를 보였다. 맥종에 상관없이 수집종간에 엽록소와 광합성의 효율에는 차이가 없었다. 또한 맥종에 상관없이 주산지와 재배한계지간에 총 페놀, 총 플라보노이드 함량 및 DPPH 라디컬 소거능력이는 유의적인 차이가 없었으나 일부 수집종간에 차이를 보였다. 특히 맥주보리 경우 총 플라보노이드 함량은 강진>창원>해남=전주>나주 순으로 차이를 보였다. 따라서 기후 변화에 따른 겉보리, 쌀보리, 맥주보리 및 쌀귀리 등은 동일품종이라도 재배지역에 따라 종자활력 뿐만 아니라 생장 및 이차화합물의 함량의 차이가 있을 것으로 사료된다.
맥주보리의 수확기에 강우가 많았던 제주산 강우피해보리 와 기상상태가 양호하였던 전남, 경남산의 맥주보리의 발아성을 비교하여, 생산된 맥주보리의 사용을 원활하게 할 수 있는 방안을 강구하고자 종자의 병원균 감염여부와 수발아성을 확인하고 아울러 휴면정도와 발아성을 조사한 결과 수확기의 강우는 발아에 지장을 초래하여 '91년산의 제주산은 46∼71%의 수준으로 불량하였다. 발아율이 낮은 제주산도 발아에 지장을 줄 정도의 병감염은 없었다. 강우피해보리는 포도당과 맥아당의 함량이 높았는데, 이는 곡립의 물질분해가 이루어진 것으로 보여지며 수발아현상으로 추정되었다. 제주산 강우피해보리에서 수발이후 휴면하는 종자가 많음을 TZ발아능 예측검사에서 알 수 있었으며 강우피해보리의 경우 저온발아시험에서 발아율이 높으므로 보아 2차휴면을 하고 있음을 알 수 있었다. 수확후 12개월간 저장한 후에는 발아력이 향상됨을 알 수 있었다. 이와 같은 현상으로 보아 발아불량은 2차휴면의 결과로 보이며, 월동에 의한 저온처리후에 원료로 사용하거나 수확 직후에 발아력이 50%이상일 경우에는 5 에서 5일간 함수상태 예냉처리로, 발아력이 50%이하로 낮은 경우에는 gibberellic acid 1ppm수준으로 처리하면 발아율을 증대시킬 수 있을 것으로 본다. 발아력과 휴면정도가 다양한 seed lot을 재료로 맥주보리의 발아력향상에 관한 예냉과 gibberellic acid 처리의 효과를 재 구명할 필요가 있겠다.
맥주보리 품질에서 중요한 성분인 단백질함량을 NIRS를 이용하여 신원하고 정확하게 분석하기 위해 최적의 검양식 작성에 관한 일련의 시험을 실시한 결과는 다음과 같다. 1. Micro-Kjeldahl법에 의해 분석한 단백질함량을 이용하여 작성된 NIRS의 검양식중 2095 /1941/ 2282/ 2086nm 파장으로 구성된 검양식에서 결정계수($R^2$)가 0.95로서 가장 높았다. 2. NIRS의 2095/1941/2282/2086nm 파장으로 구성된 검양식으로 '92년도에 생산된 18품종을 분석한 결과 SDD가 0.47, SEP가 0.43, r이 0.95로서 매우 우수하였으며 평균 단백질함량도 Micro-Kjeldahl법의 10.25%와 동일하였다. 3. NIRS의 2095/1941/2282/2086nm 파장으로 구성된 검양식으로 '93년에 생산된 미지의 시료 31품종을 Micro-Kjeldahl법과 비교분석한 결과 SDD가 0.69, SEP가 0.67, r(simple correlation)이 0.91이었다. 4. 본 시험에서 작성된 NIRS의 검양식을 이용할 경우 Micro-Kjeldahl 분석치와 r값이 0.91로서 고도의 유의성이 인정되었으며 bias값을 보정해 주면 단백질함량의 평균값이 Micro-Kjeldahl법과 매우 근접된 값을 얻을 수 있어서 맥주보리 육종의 초기세대에서 단기간 다량의 계통을 분석할 수 있을 것으로 기대되었다.
근래 지구온난화현상과 더불어 우리나라에 '춥지 않은 겨울' 날씨가 지속됨에 따라 가을보리 안전재배지역의 북상이 논의되고 있다. 본 연구는 '춥지 않은 겨울' 날씨를 보인 1987년부터 2000년까지 14년과 평년 (1971∼2000년)의 평균기온과 최저기온을 바탕으로 새로운 가을보리의 안전재배지대 설정을 시도하였던바 그 결과는 다음과 같다. 1. 평년(1971∼2000년)의 1월 평균기온의 산술평균값에 의한 겉보리의 안전재배지대는 강화-이천-충주-춘양-고성 지역을, 쌀보리는 천안-금산-문경-안동-속초 지역을, 맥주보리는 광주-장흥-산청-포항-울진 지역을 잇는 선으로 구분되었다. 반면에, '춥지 않은 겨울' 날씨를 보인 14년(1987∼2000년)동안의 기상조건을 기준으로 하였을 때는 가을보리 안전재배지대가 평년기준보다 북상하여, 겉보리는 포천-춘천-원주-양평-춘양 지역을, 쌀보리는 강화-이천-충주-의성-고성 지역을, 맥주보리는 군산-순천-진주-밀양-울진 지역을 잇는 선으로 구분 되었고, 내한성이 가장 강한 품종들(올보리 등)은 인제, 홍천, 태백, 제천지역 등 태백산맥의 인근지역까지도 안전재배가 가능한 것으로 나타났다. 2.평년(1971∼2000년)의 재현기간 10년에 해당하는 1월 평균기온에 의한 겉보리의 안전재배지대는 보령-남원-거창-구미-고성 지역을 잇는 선으로 구분되었고, 쌀보리는 서천-정읍-합천-영덕-속초 지역을 잇는 선으로 구분되었으며, 맥주보리는 부산, 통영, 여수 등 남부해안지역에서만 안전하고, 그 밖의 지역들은 10년에 한번이상 저온이 출현할 위험이 있는 것으로 판단되었다. 반면에 '춥지 않은 겨울' 날씨를 보인 14년 (1987∼2000년) 동안의 기상조건에서는 겉보리는 강화-이천-영주-고성 지역을, 쌀보리는 서산-남원-문경-안동-속초 지역을, 맥주보리는 광주-장흥-사천-울산-울진 지역을 잇는 선으로 구분되었고, 내한성이 가장 강한 품종들(올보리 등)은 강화-원주-충주-춘양-고성 지역을 잇는 선으로 구분되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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