• Plant Breeding and Biotechnology
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• 제5권3호
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• pp.204-212
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• 2017

There is a growing preference for using doubled haploids (DHs) in maize breeding programs because they reduce the time required to generate and evaluate new lines to 2 years or less. However, there is an urgent need for efficient techniques that accurately discriminate between haploid and diploid maize kernels. Here, we investigate the effects of several hormones and chemicals on the germination of haploid and diploid maize kernels, including auxin, cytokinin, ethylene, abscisic acid (ABA) biosynthesis inhibitor (fluridone), ABA catabolism inhibitor (diniconazole), methyl jasmonate (MeJA), and NaCl. Ethylene effectively stimulated the germination of both haploid and diploid maize kernels. The ABA biosynthesis inhibitor fluridone, the ABA catabolism inhibitor diniconazole, and MeJA selectively stimulated the germination of haploid maize kernels. By contrast, gibberellin, 1-naphthaleneacetic acid (NAA), kinetin, and NaCl inhibited the germination of both haploid and diploid maize kernels. These results indicate that the germination of haploid maize kernels is selectively stimulated by fluridone and diniconazole, and suggest that ABA-mediated germination of haploid maize kernels differs from that of diploid maize kernels and other plant seeds.

• 한국육종학회지
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• 제40권3호
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• pp.250-257
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• 2008

Knowledge of genetic diversity and of the genetic relationships among elite breeding materials has had a significant impact on the improvement of crops. In maize, this information is particularly useful in i) planning crosses for hybrid and line development, ii) in assigning lines to heterotic groups and iii) in plant variety protection. We have used the SSR technique to study the genetic diversity and genetic relationships among 76 Korean waxy corn accessions, representing a diverse collection from throughout Korea. Assessment of genetic diversity among members of this group was conducted using 30 microsatellite markers. Among these 30 microsatellite markers, we identified a total of 127 alleles (with an average of 4.2 and a range of between 2 and 9 alleles per locus). Gene diversity at these 30 microsatellite loci varied from 0.125 to 0.795 with an average of 0.507. The cluster tree generated with the described microsatellite markers recognized two major groups with 36.5% genetic similarity. Group I includes 63 inbred lines, with similarity coefficients of between 0.365 and 0.99. Group II includes 13 inbred lines, with similarity coefficients of between 0.45 and 0.85. The present study indicates that the 30 microsatellite loci chosen for this analysis are effective molecular markers for the assessment of genetic diversity and genetic relationships between Korean waxy corn accessions. Specifically, this study's assessment of genetic diversity and relationships between a set of 76 Korean waxy corn inbred lines will be helpful for such activities as planning crosses for hybrid and line development and association mapping analyses of maize breeding programs in Korea.

• Genomics & Informatics
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• 제18권3호
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• pp.29.1-29.11
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• 2020

Maize seed pigmentation is one of the important issue to develop maize seed breeding. The differently gene expression was characterized and compared for three inbred lines, such as the pigment accumulated seed (CM22) and non-pigmented seed (CM5 and CM19) at 10 days after pollination. We obtained a total of 63,870, 82,496, and 54,555 contigs by de novo assembly to identify gene expression in the CM22, CM5, and CM19, respectably. In differentially expressed gene analysis, it was revealed that 7,044 genes were differentially expressed by at least two-fold, with 4,067 upregulated in colored maize inbred lines and 2,977 upregulated in colorless maize inbred lines. Of them,18 genes were included to the anthocyanin biosynthesis pathways, while 15 genes were upregulated in both CM22/5 and CM22/19. Additionally, 37 genes were detected in the metabolic pathway concern to the seed pigmentation by BINs analysis using MAPMAN software. Finally, these differently expressed genes may aid in the research on seed pigmentation in maize breeding programs.

• Plant Breeding and Biotechnology
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• 제7권3호
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• pp.186-199
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• 2019

We selected 68 Chinese maize inbred lines to understand the genetic diversity, population structure, and marker-trait associations for eight agronomic traits and 50 simple sequence repeats (SSRs) markers. In this study, effective traits, such as days of anthesis (DA), days of silking (DS), ear height (EH), plant to ear height ratio (ER), plant height (PH), and leaf width (LW) were divided into PC1 and PC2 by PCA analysis for maize inbred lines. Genetic diversity analysis revealed a total of 506 alleles at 50 SSR loci. The mean number of alleles per locus was 10.12. The averages of genetic diversity (GD) and polymorphic information content (PIC) values were 0.771 and 0.743, respectively. Based on a membership probability threshold of 0.80, the population structure revealed that the total inbred lines were divided into three major groups with one admixed group. A marker-trait association using Q + K MLM showed that nine SSR markers (bnlg1017, umc2041, umc2400, bnlg105, umc1229, umc1250, umc1066, umc2092, and umc1426) were related with seven agronomic traits. Among these SSR markers, eight SSR markers were associated with only one agronomic trait (DA, DS, ER, LL, LW, PH, and ST), whereas one SSR marker (umc1229) was associated with two agronomic traits (DA and ST). These results will help in optimizing the choice of inbred lines for cross combinations, as well as in selecting markers for further maize breeding programs.

• 한국육종학회지
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• 제43권5호
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• pp.430-441
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• 2011

본 연구는 총 50개의 SSR 마커를 이용하여, 찰옥수수 및 종실용 옥수수 핵심집단(찰옥수수 40계통, 종실용 옥수수 40계통)의 자식계통들의 유전적 다양성, 집단구조 및 계통유연관계를 분석하였다. 1. 그 결과 65bp에서 225bp 크기의 범위로 총 242개의 대립단편들을 증폭시켰다. SSR primer들에서 증폭된 대립단편의 수는 최소 2개에서부터 최대 9개까지의 범위로 나타났고, 평균 4.84개가 증폭되었다. 그리고 GD값은 0.420에서 0.854의 범위로 나타났고, 평균 0.654의 값을 나타내었다. 2. 80개의 옥수수 자식계통들의 집단구조를 분석한 결과, 13개의 찰옥수수 자식계통은 group I에 포함되었고, Group II는 7개의 찰옥수수 자식계통과 38개의 종실용 옥수수 자식계통들이 포함되었다. 나머지 22개의 자식계통들은 admixed group에 포함되었으며, 20개 찰옥수수 자식계통과 2개의 종실용 옥수수 자식계통으로 구성되어있다. 3. UPGMA법에 의한 계통유연관계 분석 결과, 80개 옥수수 자식계통들은 유전적 유사성 31.7% 수준에서 크게 3개의 그룹으로 나누어졌다. Group I은 40개의 찰옥수수 자식계통과 11개의 종실용 옥수수 자식계통을 포함하고 있었고, Group II는 27개의 종실용 옥수수 자식계통을, 그리고 Group III은 단지 2개의 종실용 옥수수 자식계통을 포함하고 있었다. 따라서 본 연구의 결과는 앞으로 강원도 농업기술원 옥수수시험장에서 육성한 찰옥수수 및 종실용 옥수수 자식계통들에 대한 유전자원 관리 및 선발 그리고 교배조합 구성 및 예측 등에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국작물학회지
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• 제59권3호
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• pp.312-318
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• 2014

본 연구는 강원도농업기술원 옥수수연구소에서 종실옥수수 품종개발을 위하여 육성한 156개의 자식계통들에 대하여 총 14개의 질적 및 양적 형질들을 이용하여 형태적 변이연구를 수행하였다. 3개의 질적 형질들의 조사 결과에서 웅수색(QL1)과 자수색(QL2)은 황색을 나타내는 계통(85계통, 84계통)들이 가장 많았고, 초형(QL3)은 대부분의 계통(105 계통)이 반직립형을 나타내었다. 반면에 11개의 양적 형질들에 대한 조사 결과에서 출웅일수(QN1)는 평균 $66.7{\pm}4.2$ 일을, 출사일수(QN2)는 평균 $72.8{\pm}5.8$일을, 간경(QN3)은 $16.2{\pm}2.6mm$를, 간장(QN4)은 평균 $16.2{\pm}2.6mm$를, 착수고(QN5)는 평균 $84.3{\pm}17.3cm$를, 백립중(QN6)은 평균 $24.4{\pm}4.4g$을, 이삭장(QN7)은 평균 $47.0{\pm}17.9cm$를, 착립장(QN8)은 평균 $40.7{\pm}15.7cm$을, 이삭경(QN9)은 평균 $14.2{\pm}4.7cm$를, 종실중(QN10)은 평균 $175.6{\pm}97.6kg$을, 종자의 수분함량은 평균 $10.0{\pm}0.3%$를 각각 나타내었다. 이상의 결과에 의하면 분석에 이용된 자식계통들 중에서 11개의 자식계통(00hf3, 00hf19, 00hf30, 00hf36, 02S8069, 02S8072, 02S8090, 02S8099, 05S10011, 06S8085-6, 07S8011)들은 조사된 5개의 수량 관련 형질들 중에서 3~4개 이상의 형질들에서 비교적 높은 특성을 나타내었다. 한편 주성분 분석결과에서는 분석에 이용된 14개의 질적 및 양적 형질들 중에서 이삭장(QN7), 착립장(QN8), 이삭경(QN9), 종실중(QN10)은 제 1 주성분에서 양의 방향에 크게 기여하였고, 반면에 제 2 주성분에서는 출웅일수(QN1), 출사일수(QN2), 간장(QN4), 착수고(QN5)은 음의 방향에 크게 기여하였다. 따라서 본 연구에서 제 1축 및 제 2축의 주성분에서 양의 방향과 음의 방향에 크게 기여한 형질들은 본 연구에서 분석에 이용한 156개의 종실 옥수수 자식계통들을 식별하는데 유용한 형질들인 것으로 생각되었다. 본 연구에서 156개의 종실옥수수 자식계통들에 대한 형태적 변이 및 주성분 분석의 결과는 앞으로 강원도농업기술원 옥수수연구소에서 종실옥수수 품종개발을 위한 계통 육성 및 교배조합 구성 등에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대한다.

• 한국자원식물학회지
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• 제17권3호
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• pp.304-313
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• 2004

본 연구는 교잡종 옥수수의 품종개발 및 옥수수의 생산능력 방법을 개선하기 위한 기초연구로 미국에서 도입된 유망자식계통들을 이용한 5개의 교배조합들 그리고 이들의 F$_1$ 및 F$_2$ 세대에서 6개의 농업형 질들에 대한 유전양상을 구명하였다. 공시된 5개의 교배조합들과 조사된 6개의 농업형질들에서의 잡종강세효과는 교배조합 및 농업형질들에 따라 다소 차이는 있었지만 교배조합들 중에서는 Mo17/B14A, Va85/B73조합들이 조사된 대부분의 형질들에서 가장 뚜렷한 잡종강세 효과를 나타내었으며 , 그리고 조사된 6개의 농업형질들 중에서는 종자생산량이 교배조합들 사이에서 가장 큰 잡종강세 효과를 나타내었다. 조사된 6개의 농업형질들 중에서 종자생산량은 5개의 교배 조합들 중에서 C103/ND203과 FR35/Oh43 조합을 제외한 나머지 조합들에서 자식약세 현상이 다른 형질들보다 가장 크게 나타났고, 그리고 이들 수량관련 형질들은 일부 교배조합들에서의 예외적 경우를 제외하면 모두 정의 방향으로 자식 약세 현상이 나타나는 것으로 관찰되었다. 공시된 5개의 교배조합들 중에서 Mo17/B14A, C103/ND203 조합들은 조사된 6개의 농업형질들 모두에서 50%이상의 비교적 높은 유전성을 나타내었고, 반면에 Va85/B73 조합은 100립 중을 제외한 모든 형질들에서, 그리고 FR35/Oh43 조합은 간장과 착수고를 제외한 모든 형질들에서 50% 이하의 낮은 유전력을 나타내었다. 그리고 조사된 6개의 농업형질들 중에서 이삭길이를 제외한 모든 형질들은 5개의 교배조합들 모두에서 평균 유전력이 50% 이상을 나타내었으므로 이러한 형질들은 옥수수의 교잡육종을 위한 중요한 선발형질들임을 나타내었다 이상의 결과에 의하면, 본 연구에 이용된 5개의 교배 조합들 중에서 대비 조합으로 쓰인 Mo17/B14A(수원19호)조합은 조사된 대부분의 형질들에서 비교적 높은 생육 및 수량특성을 나타내었으므로 옥수수의 계통선발에 의한 품종육성에 유용한 품종 및 자원인 것으로 확인되었다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.111-111
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• 2017

The development and productivity of maize (Zea mays L.) is frequently impacted by water scarcity, and consequently to increased drought tolerance in a priority target in maize breeding programs. To elucidate the molecular mechanisms of resistance to drought stress in maize, RNA-seq of the public database was used for transcriptome profiling of the seedling stage exposed to drought stress of three levels, such as moderate, severe drought stress and re-watering. In silico analysis of differentially expressed genes (DEGs), 176 up-regulated and 166 down-regulated DEGs was detected at moderated stress in tolerance type. These DEGs was increasing degradation of amino acid metabolism in biological pathways. Six modules based on a total of 4,771 DEGs responses to drought stress by the analysis of co-expression network between tolerance and susceptible type was constructed and showed to similar module types. These modules were discriminated yellow, greenyellow, turquoise, royalblue, brown4 and plum1 with 318, 2433, 375, 183, 1405 and 56 DEGs, respectively. This study was selected 30 DEGs to predicted drought stress response gene and was evaluated expression levels using drought stress treated sample and re-watering sample by quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR). 23 genes was shown increasing with drought stress and decreasing with re-watering. This study contribute to a better understanding of the molecular mechanisms of maize seedling stage responses to drought stress and could be useful for developing maize cultivar resistant to drought stress.

• 한국작물학회지
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• 제48권4호
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• pp.316-321
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• 2003

Analysis of breeding gains in grain yield has been intensively conducted in wheat, barley, oat, maize, and soybean. Such information is limited in rice. The objective of this study was to compare the breeding gains and cultural gains contributed to yield gains of Korean rice varieties since early 1900s. Two sets of yield data were used for analysis; the historical yield data of 1908 for old japonica cultivars, and present yield data in the years from 1996 to 1998 for the six cultivars, consisting of previous two old cultivars and four contemporary cultivars. The old cultivars were two native cultivars, Jodongi and Damageum, while contemporary cultivars were two premium quality japonica cultivars, Hwaseongbyeo and Dongjinbyeo, and two Tongil-type cultivars, high yielding cultivars developed from indica/japonica hybridization, Milyang23 and Dasanbyeo. The yield differences of old cultivars between the experiments in 1908 and the experiments from 1996 to 1998 were estimated as cultural gains (1.84 tons $\textrm{ha}^{-1}$) due to the improvement of cultivation technology. Yield differences between the old cultivars and contemporary cultivars were considered total yield gains during the periods. These were 2.51 tons $\textrm{ha}^{-1}$ for japonica cultivars and 3.81 tons $\textrm{ha}^{-1}$ for Tongil-type cultivars. From these data, the genetic gain of 0.67 tons $\textrm{ha}^{-1}$ and 1.97 tons $\textrm{ha}^{-1}$ were estimated for japonica cultivars and Tongil-type cultivars respectively. The ratio between cultural gain and genetic gain appeared to be 2.7:1 for japonica cultivars and 1:1 for Tongil-type cultivars. This analysis clearly showed the higher genetic contribution in Tongil-type cultivars than in japonica cultivars, suggesting a guideline to be used when planning new yield improvement programs. Additional implication has emerged when a better yield response to modem cultivation technology was found in one of the old cultivars, suggesting the combined improvement between breeding and cultural improvement is necessary for attaining the maximum yield capacity of a crop.

• 한국작물학회지
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• 제58권3호
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• pp.267-273
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• 2013

본 연구는 강원도농업기술원 옥수수연구소에서 튀김옥수수 품종개발을 위하여 육성한 79개의 자식계통들에 대하여 총 13개의 양적 및 질적 형질들을 이용하여 형태적 변이 연구를 수행하였다. 3개의 질적 형질 중에서 웅수색(QL1)은 연한 자주색을 나타내는 계통(46계통)들이 가장 많았고, 자수색(QL2)과 줄기색(QL3)에서는 각각 녹색을 나타내는 계통(55계통, 75계통)들이 가장 많았다. 반면에 10개의 양적형질 중에서 간장(QN1)은 $174.2{\pm}34.9$ cm, 착수고(QN2)는 $103.4{\pm}24.7$ cm, 이삭장(QN3)은 $9.4{\pm}3.0$ cm, 착립장(QN4)은 $8.4{\pm}2.6$ cm, 이삭경(QN5)은 $24.9{\pm}7.7$ mm, 이삭열수(QN6)는 $14.0{\pm}2.3$ 열, 이삭중(QN7)은 $36.5{\pm}26.0$ g, 종실중(QN8)은 $30.9{\pm}19.3$ g, 백립중(QN9)은 $10.4{\pm}3.8$ g, 발아율(QN10)은 평균 $95.3{\pm}8.1%$를 각각 나타내었다. 분석에 이용된 자식계통들 중에서 5개의 자식계통(PS0-001, PS0-003, PS1-002, PS1-003, PS2-009)들은 조사된 7개의 수량 관련 형질들 중 5개 이상의 형질들에서 비교적 높은 경향이었다. 주성분 분석은 분석에 이용된 13개의 양적 및 질적 형질들 중에서 자수색(QL2), 이삭장(QN3), 착립장(QN4), 이삭경(QN5), 이삭중(QN7), 종실중(QN8), 백립중(QN9)은 제 1 주 성분에서 양의 방향에 크게 기여하였고, 반면에 웅수색(QL1), 줄기색(QL3), 착수고(QN2) 그리고 이삭열수(QN6)는 음의 방향에 크게 기여하였다. 제 2 주성분에서는 간장(QN1), 착수고(QN2) 그리고 종실중(QN8)은 양의 방향에 크게 기여하였고, 반면에 웅수색(QL1), 자수색(QL2), 이삭장(QN3), 이삭열수(QN6) 그리고 100립중(QN9)은 음의 방향에 기여하였다.