The key to development of barnase-barstar transgene based hybrid seed technology is the availability of tightly regulated tapetum specific promoter, as any leaky expression of the barnase gene leads to several unintended effects. In the present study, we used two different tapetum specific promoters i.e. promoter of the RTS gene isolated from rice cultivar IR64 and the OsG6b promoter from japonica rice cultivar Hayayuki to express the barnase gene in rice transgenic lines. While viable male sterile transgenic lines could not be obtained with RTS promoter we could develop single copy male sterile lines when the barnase gene was expressed under the OsG6b promoter.
Cytoplasmic male sterility (CMS) induced by mutant mitochondria genome, has been used for commercial seed production of $F_1$ hybrid cultivars in diverse crops. In pepper (Capsicum annuum L.), two sterile cytoplasm specific gene organization, atp6-2 and coxII were identified. An open reading frame, orf456 nearby coxII gene has been speculated to induce male sterility (MS) by mutagenic analysis. Moreover, molecular markers for atp6-2 and coxII of mitochondrial genotype (mitotype) were developed. However, the Cytoplasmic MS specific markers, atp6SCAR and coxIISCAR markers appeared in both N and S cytoplasms when polymerase chain reaction (PCR) cycles prolonged more than 40 cycles. Since the reported molecular markers were dominant markers, the presence of the faint sterile-specific band in normal cytoplasm may lead to the mis-classification of pepper breeding lines. To solve this problem, one common forward primer and two different reverse primers specific to normal coxII and sterile orf456 genes were designed after analyzing their gene organizations. By using these three primers, N and S coxII specific bands were co-amplified in male-sterile lines, but only normal coxII specific band was amplified in maintainer lines. Since the reverse primer for sterile coxII was specifically designed 275 bp downstream of orf456, relatively stable PCR amplification patterns were observed regardless of the number of PCR cycles. These primer sets easily identified different mitotypes among the divergent breeding lines, commercial cultivars and diverse germplasms.
우리나라 japonica 벼의 일대잡종을 다양하게 육성할 목적으로 세포질 유전자적 웅성불임인 BTCMS에 대한 임성회복력이 있는 계통 AR-3을 교잡하여 그 F1을 모본으로 하고 조ㆍ중ㆍ만생의 한국 japonica형 벼 4품종씩을 교본 반복친으로 5회 backcross하여 우리나라 벼 품종 배경의 우엉불임 계통과 임성회복계통을 육성하고 이들의 주요 작물학적 특성을 각각의 반복친과 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 우리나라 japonica형 품종의 배경을 갖는 세포질 유전자적 웅성불임계통을 조ㆍ중ㆍ만생군으로 각각 4개씩 도합 12계통 육성하였으며, 동일한 품종의 배경을 갖는 임성회복계통친도 조ㆍ중ㆍ만생군으로 각각 4개씩 12계통 육성하였다. 2. 육성된 웅성불임계통은 조중군에서 소백벼 A, 오대벼,A, 관악벼A, 대성벼A, 중생군에서 화진벼A, 팔달A, 수원 224A, 이리 386A, 만생군에서 낙동벼A, 팔굉A, 화청벼A 및 밀양 97A 등으로 명명하였다. 3. 육성된 임성회복계통은 조생군에서 소백벼R, 오대벼R, 팔달R, 수원 224R, 이리 386R, 만생군에서 낙동벼R, 팔굉R, 화청벼R 및 밀양 97R 등으로 명명하였다. 4. 육성된 웅성불임계통들은 반복친(불임유지친)에 비하여 간장이 단축되는 경향이었으나 출수기, 수장 및 수량구성요소 등은 대체로 비슷하였다. 5. 육성된 임성회복계통들은 반복친과 비교하면 대체로 간장, 수장, 수량구성요소 및 수량의 차이가 없었다.
역병(Phytophthora capsici)과 세균성점무늬병(Xanthomonas euvesicatoria)에 복합저항성인 핵유전형 웅성불임계(Genic male sterile line, GMS)를 육성하기 위하여 역병 저항성 핵유전형 웅성불임계에 역병-세균성점무늬병 복합저항성 계통을 교배하여 작성한 조합의 $F_3$와 $F_4$ 세대에 대하여 두 가지 병에 대한 저항성 선발을 실시하였다. 역병 저항성은 잘 알려져 있는 KC294(CM334)와 KC263(AC2258)에서 도입하고, 세균성점무늬병 저항성은 KC47(PI24467)에서 도입되었다. 역병에 고도의 저항성을 지닌 GMS 계통이 얻어졌으며, 이들은 세균성점무늬병에도 양적으로 저항성을 나타낼 것으로 기대된다.
단순열성 유전자에 의한 GMS민 IR36ms에 가야벼, 남풍벼, 신광벼 및 수원 296 등 4개 한국 수도품종을 각각 4회 연속 Bulk로 교잡시킨 BC$_3$F$_2$에서 웅성불임 개체를 얻어서 여기에 각 반복친을 1회 더 Backcross시킨 BC$_4$F$_2$세대에서 웅성불임 개체들을 선별하였다. 여기에 각 반복친을 교잡시켜 4품종의 Msms 유전자형을 얻고 이를 다시 BC$_4$F$_2$에서 선발한 웅성불임 개체(msms)에 교잡시키므로서 가야벼ms, 남풍벼ms, 신광벼ms 및 수원 296ms를 육성하였다. 이들 4개 웅성불임 계통들의 주당수수, 수당영화수, 출수기 및 수장은 모품종과 차이가 있었으나 웅성불임 계통들의 간장은 모품종에 비하여 단축되었다. 동일한 웅성불임 유전자를 가진 GMS 계통도 반복친에 따라 자연교잡 정도의 현저한 차이가 있었다. 가야벼ms는 11.5%, 남풍벼 ms는 13.1%, 신광벼ms는 1.9% 그리고 수원 296ms는 12.7%의 자연교잡율을 나타내었다. 화분친으로부터 15~90cm 거리 내에서는 가야벼 mS 및 남풍벼ms의 자연교잡율의 거리에 따른 차가 인정되지 않았다.
Capsicum pepper selections fro PI163192, PI241670, PI244670, PI271322, PI308787, PI322719, and PI369994 were confirmed to be non-hypersensitively resistant to race 3 of Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. A resistant cultivar,‘SR’, was shown to be hypersensitive. Four Koran local cultivars, a cytoplasmic male sterile line (A-line) and its maintainer (B-line) were highly susceptible. The resistant selections and cultivars were crossed with a male sterile A-line (Smsms) and fertility of their F1 hybrids was examined by observing he pollen production, testing pollen germination, and quantifying the amount of pollen produced per anther to identify the genotype interacting with the male sterile cytoplasm. The seven resistant PI selections turned out to be restorers (N(S)MsMs) and‘SR’to be a maintainer (Nmsms).
칠성초에 역병 저항성을 도입한 칠복1호에 베트남 도입 풋마름병 저항성 계통을 교배하여 육성한 $F_2$ 및 $BC_1F_1$에서부터 $F_4$ 및 $BC_1F_3$까지 역병-풋마름병 복합 저항성 선발을 2009년도와 2010년도에 걸쳐 수행하였다. 매 세대 역병을 접종하여 저항성을 평가하여 선발하고 선발개체에 풋마름병을 접종하여 감염되는 개체는 도태하였다. 역병에 대한 저항성은 선발과 함께 현저히 향상되었으며, 선발계통들은 역병 저항성으로 판매되고 있는 교배종 '무한질주'와 비슷한 수준의 저항성을 나타내었다. $BC_1F_2$ 선발개체를 칠복CMS-A라인에 교배를 하여 $F_1$의 임성을 보고 화분친의 CMS-Rf유전자형을 검정하였다. 대부분Nrfrf로 고정되고, 칠복 ${\times}$ KC995, 칠복 ${\times}$ KC1009 조합의 일부 개체가 이형(heterozygote) 상태인 것으로 확인되었다.
수도의 1대잡종 종자생산을 위한 기초적인 정보를 얻고자 한국품종 배경의 세포질적 유전적 웅성불임계통 수원296A, 수원304A 및 수원310A와 유전적 웅성불임계통 수원296GMS 등과 대조품종인 중공의 세포질적 유전적 웅성불임계통 Zhenshan97A를 공시하여 주두노출정도, 시간별 개영수 및 개영각도 변화 등을 조사하고 자연교잡률과 관련시켜 검토한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 한국품종을 배경으로 한 웅성불임계통들의 주두노출 정도가 중공의 CGMS Zhenshan97A 보다 불량하였고 특히 Japonica형 CGMS인 수원304A의 주두노출이 불량하였다. 2. 시간별 개영수의 Peak의 조만과 유무는 자연교잡률과 관련이 적었다. 3. 개영각이 크고 장시간 개영이 지속되는 웅성불임계통의 자연교잡이 높았다. 개영각이 작으면서 장시간 개영되어도 효과가 적었다. 4. 동일품종을 배경으로 했을 경우 GMS가 CGMS보다 자연교잡에 유리했다. 5. 웅성불임계통은 정상계통에 비해 개영 지속시간이 길었다.
Kim, Byung-Soo;Ahn, Joon-Hyung;Lee, Jae-Moo;Park, Dong-Guen;Kim, Hye-Yeon
원예과학기술지
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제30권1호
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pp.73-78
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2012
KC00256, KC00406, KC00462, KC00463, KC00820, and KC00821, the genetic resources that have previously been reported as moderately resistant to Phytophthora capsici, as well as the line KC01322, a new source of moderate resistance introduced from Laos, were tested against two strains (Pc003 and Pc005) of P. capsici. We also determined the nuclear restorer genotypes of these lines, in regards to their interaction with cytoplasmic male sterility, through crossing the resources with cytoplasmic male sterile Punggok-A (Srfrf) and determining the fertility of the $F_1$ hybrids. The studied lines exhibited a low level of resistance to both the strains of P. capsici compared to highly resistant CM334, but their response was fairly consistent for both P. capsici strains. KC00406, KC00462, KC00463, and KC01322 produced stable, male fertile $F_1$ plants indicating that they are restorers with genotype N(S)RfRf. KC00821 produced male sterile $F_1$ plants and was identified as a maintainer with genotype Nrfrf. The $F_1$ plants of the KC00820 cross, however, set a few male fertile flowers in the greenhouse at seedling stage, then became male sterile after being transplanted to the plastic greenhouse soil in May and remained so to the end of the growing season. Therefore, KC00820 is an unstable maintainer with genotype Nrfrf. The moderate resistance exhibited by these genetic resources may be integrated into breeding programs aimed at promoting higher levels resistance via recurrent selection or hybridization.
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