• 제목/요약/키워드: resistance breeding

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Determination of optimum gamma ray range for radiation mutagenesis and hormesis in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)

  • Park, Chan Young;Song, Seon Hwa;Sin, Jong Mu;Lee, Hyeon Young;Kim, Jin Baek;Shim, Sang In
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.240-240
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    • 2017
  • Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is one of the ancient crops cultivated in the Andes region at an altitude of 3,500-4000m in Chile and Bolivia from 5000 BC. It contains a large amount of protein, minerals and vitamins in comparison with other crops. The cultivation area has been increasing worldwide because of its excellent resistance to various abiotic stress such as salinity, drought and low temperature. ${\gamma}$-Ray radiation of high dose is often used as a tool to induce mutations in plant breeding, but it has a deleterious effect on organisms. However, the radiation may have a positive stimulatory effect of 'hormesis' in the low dose range. This experiment was carried out to investigate the optimum dose range for creating the quinoa genetic resources and to investigate the hormesis effect at low dose on the quinoa. This experiment was performed for 120 days from November, 2016 to February, 2017 in the greenhouse of Gyeongsang National University. ${\gamma}$-Ray radiation was irradiated to seeds at 0 Gy, 50 Gy, 100 Gy, 200 Gy, 300 Gy, 400 Gy, 600 Gy, 800 Gy and 1000 Gy for 8 hours. (50 Gy) using the low level radiation facility ($Co^{60}$) of Cooperative Research Institute of Radiation Research Institute, KAERI. Fifty seeds were placed on each petri dish lined with wet filter paper and germination rate was measured at a time interval of 2 hours for 40 hrs. The length of the root length was measured one week after germination. Each treatment was carried out in 3 replicates. The growth of seedlings were investigated for 10 days after transplanting of 30 day-old seedlings. The plant height, NDVI, SPAD, Fv/Fm, and panicle weight were measured. The germination rate was highest at 50Gy and 0Gy and the rate of seeds treated with 400Gy or higher rate decreased to 25% of the seeds treated with 50Gy. The emergence rate of seedling in pot experiment was higher at the dose of 200 Gy, 300 Gy and 400 Gy than at 0 and 50Gy. However, the rate was lower at strong radiation higher than 600Gy at which $1^{st}$ leaf was not expanded fully and dead due to extreme overgrowth at 44 days after treatment (DAT). The highest value of panicle weight was observed at 50Gy (6.15g) and 100Gy (5.57g). On the other hand, the weight at high irradiated dose of 300Gy and 400Gy was decreased by about 55% compared to low dose (50 Gy). NDVI measurement also showed the highest value at 50 Gy as the growth progressed. SPAD was the highest at 400 Gy and showed positive correlation with irradiation dose except 0 Gy. Fv/Fm was high at 50 Gy up to 30 DAT and no difference between treatments was observed except for 400 Gy from 44 DAT. The plant height was the highest in 50Gy during the growing period and was higher in the order of 50Dy, 100Gy, 0Gy, 200Gy, 300Gy and 400Gy in 88 DAT. In this experiment, the optimal radiation dose for hormesis was 50Gy and 100Gy, and the optimal radiation dose for mutagenesis seems to be 400 Gy.

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급격한 수온 스트레스에 따른 시볼트전복, Haliotis sieboldii 치패의 생리적 변화 (Physiological Changes of Juvenile Abalone, Haliotis sieboldii Exposed to Acute Water-temperature Stress)

  • 김태형;김경주;최미경;여인규
    • 한국양식학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.77-83
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    • 2006
  • 본 연구는 시볼트전복, Haliotis sieboldii 치패를 이용하여 급격한 수온변화 스트레스에 따른 혈림프수의 변화와 간부위에서의 항산화효소 및 아가미 부위에서의 HSP70 mRNA의 변화를 조사하였다. 실험구는 $10,\;15,\;20^{\circ}C$(대조구), $25^{\circ}C$$30^{\circ}C$로 설정하였으며, 측정 시간은 0, 6, 12, 24및 48 h후에 측정하였다. 그 결과 실험기간 중의 생존율은 $30^{\circ}C$ 실험구를 제외한 모든실험구에서 100%의 생존율을 나타내었으며, $30^{\circ}C$ 실험구에서는 12 h이후 3마리가 폐사하여 90의 생존율을 기록하였고, 24 h째에는 전량 폐사하여 0%의 생존율을 나타내었다. 혈림프 수의 변화는 $15^{\circ}C$$25^{\circ}C$ 실험구의 경우 증가하는 경향을 나타내었고, $30^{\circ}C$ 실험구의 경우 감소하는 경향을 나타내었다. SOD의 경우 급격한 수온 스트레스 직후 모든 실험구에서 감소하는 경향을 나타내었으나, $30^{\circ}C$ 실험구에서는 계속 증가하는 경향을 나타내었고, 12 h 이후에는 모든 개체가 폐사하여 더 이상의 관찰은 할 수 없었다. 또한 10 및 $15^{\circ}C$ 실험구의 경우 24 h째에 모두 최고의 활성 상태를 나타내었으나, 48 h째에는 감소하는 경향을 나타내었고 $25^{\circ}C$ 실험구의 경우 대조군과 비교하여 감소하는 경향을 나타내었다. CAT에서는 수온 스트레스 직후 10 및 $25^{\circ}C$ 실험구에서는 대조군과 비교하여 낮은 활성을 나타내었으며, 시간의 지남에 따라 회복하는 경향을 나타내었다. 또한, $15^{\circ}C$ 실험구의 경우에는 6 h째에 가장 높은 CAT 활성을 나타내었으며, 이 후 차츰 회복하는 경향을 나타내었고, $30^{\circ}C$ 실험구의 경우에는 시간의 지남에 따라 유의적으로 활성이 낮아지는 경향을 나타내었다. HSP70 mRNA의 발현은 대조군($20^{\circ}C$)과 비교하여 $25^{\circ}C$ 48 h째 실험구를 제외한 모든 실험구에서 유의적으로 높게 발현되었다. 이상의 결과로, $20^{\circ}C$에서 순치된 시볼트전복은 급격한 수온 스트레스에 대해 많은 스트레스 요인으로 작용하는 것으로 나타났으며, 수온 스트레스에 대한 생리학적 방어 기작이 분자 레벨인 HSP70 mRNA에서는 신속히 발현되어 스트레스에 대처하지만, SOD나 CAT와 같은 항산화 효소의 발현은 다소 늦게 작용하는 것으로 나타났다. 그러나, 시간의 지남에 따라 $5^{\circ}C$ 내외의 스트레스와 저수온 스트레스의 경우에는 비교적 안정화되는 것으로 보여지며, $10^{\circ}C$ 이상의 고수온에 노출되었을 경우에는 생리학적 방어기작이 한계점에 이르러 더 이상 방어 기작이 작동하지 않아 폐사에 이르게 되는 것으로 나타났다.

이모작 재배에 적합한 조숙성 조사료용 트리티케일 신품종 '조성' ('Joseong', a New Early-Heading Forage Triticale Cultivar for Paddy Field of Double Cropping)

  • 한옥규;박태일;박형호;송태화;주정일;정재현;강성주;김대호;최홍집;박남건;김기종;황종진;백성범;권영업
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.193-202
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    • 2012
  • '조성'은 국내에서 답리작 재배가 가능한 조숙성 트리티케일 품종 개발을 목표로 2010년에 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성되었다. 계통은 1992년에 국제밀 옥수수연구소(CIMMYT)에서 FAHAD_5와 RHINO1R.1D 5+10 5D'5B'의 잡종에 FAHAD_5를 여교잡하여 작성되었으며, 선발된 고세대 계통인 'CTSS92Y-A-4Y-0M-5Y-0B'에 대해 2006년부터 2007년까지 2년간 생산력 검정시험을 실시하였다. 이 계통은 숙기가 빠르고 건물수량이 많아 '익산26호'로 계통명을 부여하고 2008년부터 2010년까지 3년간에 걸쳐 제주 익산 청원 예산 나주 대구 및 진주 등 7개 지역에서 지역적응시험을 실시하여 2010년 11월 신품종으로 선정되었으며, 그 특성은 다음과 같다. 트리티케일 신품종 '조성'은 농록색 잎, 황색 줄기, 황갈색의 큰 종실을 가졌다. 출수기가 전국 평균 4월 24일로 표준 품종인 '신영'보다 5일, 제주지역에서는 10일 빨랐다. '조성'의 한해는 '신영'과 대등하였고, 도복에 강하였으며, 습해 흰가루병 및 잎녹병 등에 저항성이었다. 건물수량은 ha당 평균 14.5톤으로 16.5톤인 '신영'에 비해 12% 낮았다. '조성'은 '신영'에 비해 조단백질 함량이 5.3%로 다소 낮았으나 NDF 및 ADF 함량(%)이 낮아 TDN 함량(%)이 64.0%로 '신영'에 비해 2.1% 높았다. '조성'은 '신영'에 비해 천립중이 46.6g, ${\ell}$중이 692g으로 무겁고, 종실수량이 ha당 5.1톤으로 '신영'보다 40% 많았다. 적응지역은 1월 최저평균기온이 $-10^{\circ}C$ 이상인 지역이면 전국 어느 곳에서나 재배가 가능하며, 특히 벼 이앙이 빨라 월동작물의 재배가 곤란한 지역에서도 답리작 재배를 통한 조사료 생산이 가능하다.

딸기 유기 재배시 주요 품종간 생육, 수량 및 병해충 발생 특성 (Characteristics of Growth, Yield and Disease/Pest Occurrence among Major Strawberry Cultivars for Organic Forcing and Semi-forcing Culture)

  • 김대영;고관달;윤형권;윤무경;곽정호;김태일
    • 생물환경조절학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.336-341
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    • 2008
  • 국내에서 육성된 딸기 '매향' 등 6품종을 대상으로 유기재배 방법으로 촉성 및 반촉성 작형에서 재배하여 생육, 수량, 과실 품질 및 병해충 발생 양상 등을 조사하여 유기농 재배에 적합한 딸기 품종을 선발하고자 본 연구를 수행하였다. 2년에 걸친 시험 결과 두작형 모두에서 '설향'의 수확량이 타품종에 비하여 유의성있게 높았다. '설향'의 재배기간 전체 평균 당도는 $12.0^{\circ}Bx$로 타품종과 비교하여 낮은 경향이었으며 특히 고온기에 당도저하가 두드러졌다. 그러나 촉성 재배의 주요 출하시기인 2월 하순까지는 타품종과 비슷한 당도 변화를 보였다. '설향'의 경도는 평균 279g/${\phi}5mm$로서 기존 촉성재배 대비 품종인 '아키히메'보다 조금 높은 경향을 보였으며, 산도는 '매향'(0.69%)에서 가장 높았다. 촉성 재배시 '선홍'에서 생체중 및 근중이 타 품종에 비하여 유의하게 높았으며, 엽면적은 '설향'이 유의성있게 높았다. 반촉성재배시 품종간 생육 특성은 통계적으로 유의성이 없었다. 병해충 발생양상을 조사한 결과 '설향'의 잿빛곰팡이병 발병도가 높게 나타났다. 재배 및 육묘기 모두 '설향'이 흰가루병에 강한 저항성을 보였으며, 목화진딧물 발생량도 타품종과 비교하여 낮은 경향이었다. 점박이응애 발생량은 '레드펄'에서 낮은 밀도를 보였다. 전체적인 생육 및 병해충 발생양상을 조사한 결과 '설향'이 촉성 유기 재배에 가장 적합한 품종으로 판단되었으며 반촉성 재배시에는 고온기 '설향'의 경도 및 당도가 저하되어 적합하지 않을 것으로 판단된다.

팥 유전자원의 작물학적 형질 특성 (Agronomic Characteristics of Adzuki bean (Vigna angularis W.F. Wight) Germplasm in Korea)

  • 윤성탁;진우봉;김태호;조성훈;남중창;이준수
    • 한국작물학회지
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    • 제57권1호
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    • pp.7-15
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    • 2012
  • 국내 전역에서 수집된 팥 150 유전자원을 공시하여 작물학적 형질 특성조사를 통한 품종육성의 기초자료를 제공코자 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 신육형 빈도를 보면 무한신육형이 96.6%(145자원)를 차지하여 가장 많았으며, 유한신육형 및 반무한신육형은 각 각 2.0%(3자원), 1.3%(2자원)를 차지하였다. 2. 화색은 황색이 98.0%(147자원)를 차지하였으며, 협색은 노란색, 갈색, 농갈색, 흑황색, 혼합색의 5가지의 색으로 확인되었다. 이중 가장 많은 협색은 황색으로 64.3%(96자원)를 차지하였다. 종피색은 갈색, 농갈색, 흑색, 흰색, 혼합색, 적갈색, 황색 및 녹색으로 8가지의 립색을 나타내었으며, 적갈색 및 갈색계통이 전체의 66.5%를 차지하였다. 3. 생육일수는 89.0~142.0일의 분포를 보여 변이의 폭이 상당히 컷으며, 평균은 115.0일이었다. 생육일수의 빈도는 131.0~140.0일로 이에 속하는 자원이 37.2%(56 자원)를 차지하였으며, 다음은 121~130일 사이가 27.3%(41자원)를 차지하였다. 4. 협장은 5.9~10.1 cm를 나타내어 변이 폭이 컷으며, 평균은 7.8 cm이었다. 협장은 7.1~8.0 cm 사이에 속하는 자원이 45.1%(68 자원)로 가장 많았으며, 다음은 8.1~9.0 cm에 속하는 자원이 32.2%(48 자원)를 차지하였다. 5. 개체당 평균 협수는 28.5협이었으며 150 유전자원의 협수분포를 보면 5.0~132.5협을 나타내어 변이의 폭이 컷다. 개체당 협수가 가장 많은 자원은 11.0~20.0협 사이로 30.8%(46 자원)를 나타내었으며, 다음은 21.0~30.0협에 속하는 자원이 28.6%(43자원)를 차지하였다. 6. 협당립수는 5.3~11.3립을 나타내어 변이의 폭이 컷으며, 평균은 8.2립이었다. 협당립수가 가장 많은 그룹은 7.1~8.0립으로 32.2%(48자원)를 차지하였으며, 다음은 8.1~9.0립 사이에 속하는 자원이 28.2%(42자원)를 차지하였다. 7. 100립중은 범위가 5.7~23.0 g으로 변이 폭이 컷으며, 평균은 12.9 g이었다. 100립중의 분포는 9.01~13.0 g사이에 속하는 자원이 전체의 43.4%(65 자원)로 가장 많았으며, 다음은 13.01~17.00 g이 28.5%(43 자원)를 차지하였다.

RAPD 마커를 이용한 무의 유전자지도 작성 (Construction of a Genetic Linkage Map in Radish(Raphanus sativus L.) Using RAPD Markers)

  • 안춘희;최수련;임용표;정해준;예병우;윤화모
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제29권3호
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    • pp.151-159
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    • 2002
  • 작물의 신품종 육성 과정에 있어서 선발은 육종의 성패를 좌우하는 중요한 과정이다. 하지만 개체가 나타내는 표현형은 유전적 요인과 환경적 요인이 동시에 작용하여 나타나기 때문에 유전적인 효과만 구분하여 선발하는 것은 매우 어렵다. 최근에 분자생물학 분야의 연구가 급속도로 발전함에 따라 분자 수준의 표지 인자를 유용 유전자의 간접선발 지표로 활용하여 선발 효율을 높일 수 있게 되었다. 작물의 유전자 지도 및 분자 표지인자는 작물 육종에 매우 유용하게 활용될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 무에서 양친인 '835'와 'B$_2$'에서 유래한 여교잡 집단 82개체를 이용하여 RAPD 유전자군 지도를 작성하고 관련 마커를 탐색하여 육종에 이용하고자 연구를 수행하였다. Primer 375종류를 이용하여 양친, 835와 B$_2$ 사이의 다형화 밴드 128개를 찾았다. BC$_1$F$_1$집단 조사를 통해 MAPMAK ER/EXP를 이용하여 연관군 지도를 작성하였다. 분리 분석된 RAPD 표지인자 128개 중 126개는 멘델의 이론 분리비 1:1에 적합하였으며. 2개는 동형접합체 (모본형) 쪽으로 편중되어 분리되었다. LOD 3.0 수준에서 128개의 표지인자가 9개의 연관군으로 나뉘어졌고 전체거리는 1,688.3 cM이었으며, 표지인자 간 평균거리는 13.8 cM으로 Lefebvre 등 (1996)이 발표한 자료를 참고하여 무 genome 전체의 유전적 거리를 계산한 결과 무의 유전자지도는 무 genome전체의 68.7%~80.1%를 포함하는 것으로 추정할 수 있었다. RAPD 마커에서 문제시되는 재현성 문제를 검정하기 위해 이를 STS 마커로 변환하고자 OPE10 primer에 의해 증폭된 특정 밴드를 클로닝하고 염기서열을 분석한 다음 얻어진 염기서열을 기본으로 하여 primer를 제작하여 PCR 하였다. 그 결과 10mer인 OPE10을 이용하여 분석했을 때와 동일하였으며 목적 밴드 외 다른 밴드는 생성되지 않아 앞으로 분자 마커로서 충분히 이용될 수 있음을 보여주었다.

내한 다수성 추파 조사료용 총체 귀리 신품종 '다한' (A New High-yielding Winter Oat Cultivar for Whole Crop Forage, 'Dahan')

  • 한옥규;박태일;박형호;송태화;김기종;박남건;주정일;장영직;황종진;권영업
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제34권1호
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    • pp.26-32
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    • 2014
  • '다한'은 추위에 강해 충청지역에서도 월동이 가능하면서 수량이 많은 귀리 품종 개발을 목표로 2011년 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성되었다. 잡종은 1999년에 Sprinter/73625의 $F_1$을 모본, 귀리26호를 부본으로 인공교배하여 작성되었으며, 집단 및 계통 선발에 의해 내한성이 강하고 초형이 우수한 'SO99027-GB-B-113-4-4-3' 계통을 선발하였다. 이 계통은 2005년부터 2008년까지 4개년에 걸쳐 생산력검정시험을 실시하였으며, 내한성이 강하고 수량이 많아 '귀리75호'로 계통 이름을 부여하고 2009년부터 2011년까지 3년간 충남 예산, 전북 김제와 익산, 제주 등 4개 지역에서 지역적응시험을 실시하였다. 이 계통은 2011년 11월 신품종으로 선정되었으며, 그 특성은 다음과 같다. 귀리 신품종 '다한'은 중간 크기의 농록색 잎, 황백색 줄기, 황갈색의 종실을 가졌다. 출수기는 전국 평균 5월 13일로 표준품종인 '삼한'과 비슷하였으며, 내한성은 '삼한'과 대등하였고, 도복에 강하였다. 건물수량은 ha당 평균 15.6톤으로 14.1톤인 '삼한'에 비해 11% 많았다. '다한'의 조단백질 함량은 8.4 %로 '삼한'의 9.9 %에 비해 다소 낮았으나 TDN은 60.8 %, TDN 수량은 ha당 9.5톤으로 59.3 %와 8.4톤인 '삼한'보다 높았다. '다한'의 적응지역은 1월 최저평균기온이 $-7^{\circ}C$ 이상인 지역이면 전국 어느 곳에서나 재배가 가능하다.

유채 두 계통에서 저온 스트레스에 반응하는 전사체 발현 비교 분석 (Comparative Transcriptome Analysis of the Response of Two Lines of Rapeseed (Brassica napus L.) to Cold Stress)

  • 이지은;김광수;차영록;안다희;변종원;강용구
    • 한국작물학회지
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    • 제66권1호
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    • pp.37-71
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    • 2021
  • 본 연구에서는 유채 두 계통에 0℃ 이하의 저온 스트레스를 처리하고 이에 따른 proline 함량 및 생존율 변화를 확인하고 이에 따른 저온에서의 유전자 발현 변화를 비교 분석하기 위해 수행되었으며, 결과는 다음과 같다. 1. 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리 전 저온 순화 후 유채 'J8634-B-30' 계통에서 proline 함량이 2.02 mM/g FW로 증가하여 처리 전보다 8.7배 증가하였으며, 'EMS26' 계통에서는 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리로 인한 proline 함량 변화를 보이지 않았다. 2. 저온 순화 전후 유채 두 계통의 전사체를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통의 DEG는 발현이 유도된 DEG가 2,784개로, 발현이 억제된 DEG 2,299개보다 많았으며, 'EMS 26' 계통에서는 발현이 유도된 DEG가 2,199개로 발현이 억제된 DEG 3,632개로 적었다. 3. 저온 스트레스 처리에 의한 유채 두 계통의 상위 100개 DEG를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통에서는 flowering-promoting factor (BnaA10g21640D) 유전자가 강하게 발현되었으며, 특히 proline 생합성 관련 유전자의 발현이 강하게 유도되었다. 'EMS26' 계통의 DEG에서는 식물체 생장과 관련된 유전자가 발현이 억제되었다. 4. 'J8634-B-30' 계통에서는 proline 생합성 관련 P5CSA(BnaA04g22810D, BnaC04g46630D) 유전자의 발현이 유도되었으며, proline 이화작용 관련 PDH (BnaAnng 37880D, BnaC04g31100D) 유전자 발현이 억제되어, 저온 처리에 의한 proline 함량 이 증가한 것으로 판단된다. 5. 저온 반응 관련 생리반응 경로 유전자 중 ABA 호르몬 수용체 PYL5 (BnaAnng40650D), PYL9 (BnaA07g38130D, BnaC06g17940D)는 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 또한, ICE-CBF-COR 신호 회로 중 원형질막 안정화에 관여하는 COR413 유전자(BnaA08g15470D, BnaC03g61740D)에서도 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 6. 이러한 저온 스트레스 반응과 관련된 유전자 발현 차이는 초기 저온 처리 후 두 유채 계통의 스트레스 반응에 관여했을 것으로 판단되며, 특이적인 발현 양상을 보인 유전자에 대해 향후 추가적인 기능을 분석하여 내동성 유채 품종 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

제2형 당뇨 동물모델에서 일반메밀과 쓴메밀의 항당뇨 효과 비교 (Anti-diabetic effects of common buckwheat and tartary buckwheat in type II diabetes animal model)

  • 김수정;손황배;최지명;조은주;남정환;이종남;서종택;장동칠;김율호
    • 한국식품과학회지
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    • 제54권1호
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    • pp.17-27
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    • 2022
  • 메밀은 전 세계적으로 곡식, 싹, 차 등 다양한 형태로 이용되고 있으며, 주요 재배종으로는 일반메밀과 쓴메밀이 있다. 본 연구는 일반메밀과 쓴메밀 종실과 전초를 대상으로 항산화 및 항당뇨 활성 효과를 평가하였다. 루틴 함량은 쓴메밀 추출물이 일반메밀 추출물보다 44-48배 이상 높았으며, 퀘세틴은 전초에서만 검출되었다. 플라보노이드 및 폴리페놀 함량도 쓴메밀 추출물이 일반메밀 추출물보다 2.5-4.8배 높았다. STZ 투여로 제2형 당뇨가 유발된 동물모델에 일반메밀과 쓴메밀의 종실과 전초를 급여하여 공복혈당, 경구 내당능, 인슐린 내성 변화, 혈중 포도당 및 인슐린 농도 등을 통해 항당뇨 효과를 확인하였다. 종실의 경우는 일반메밀에 비해 쓴메밀 종실군에서 경구 내당능 효과가 뛰어났으며, 혈청 포도당 농도도 유의적으로 감소하는 것을 확인하였다. 전초의 경우, 일반메밀이나 쓴메밀 급여 실험군에서 모두 당뇨대조군에 비하여 유의적인 항당뇨 효과를 보였으며, 인슐린 저항성 지표인 HOMA-IR과 인슐린 민감성 지표인 QUICKI를 비교해본 결과에서도 종실과 전초 섭취군 모두 인슐린 저항성을 감소시키고, 인슐린 민감성을 증가시키는 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 고려하면 루틴 함량 및 항산화활성이 쓴메밀 전초의 경우 항당뇨 효과와 밀접한 관계가 있으며, 루틴 함량과 항산화 활성이 높은 쓴메밀 종실 및 일반메밀과 쓴메밀 전초는 항당뇨 식의약 소재로 활용 가능성이 높은 것으로 판단된다.

Brief Introduction of Research Progresses in Control and Biocontrol of Clubroot Disease in China

  • He, Yueqiu;Wu, Yixin;He, Pengfei;Li, Xinyu
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2015년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.45-46
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    • 2015
  • Clubroot disease of crucifers has occurred since 1957. It has spread to the whole China, especially in the southwest and nourtheast where it causes 30-80% loss in some fields. The disease has being expanded in the recent years as seeds are imported and the floating seedling system practices. For its effective control, the Ministry of Agriculture of China set up a program in 2010 and a research team led by Dr. Yueqiu HE, Yunnan Agricultural University. The team includes 20 main reseachers of 11 universities and 5 institutions. After 5 years, the team has made a lot of progresses in disease occurrence regulation, resources collection, resistance identification and breeding, biological agent exploration, formulation, chemicals evaluation, and control strategy. About 1200 collections of local and commercial crucifers were identified in the field and by artificiall inoculation in the laboratories, 10 resistant cultivars were breeded including 7 Chinese cabbages and 3 cabbages. More than 800 antagostic strains were isolated including bacteria, stretomyces and fungi. Around 100 chemicals were evaluated in the field and greenhouse based on its control effect, among them, 6 showed high control effect, especially fluazinam and cyazofamid could control about 80% the disease. However, fluzinam has negative effect on soil microbes. Clubroot disease could not be controlled by bioagents and chemicals once when the pathogen Plasmodiophora brassicae infected its hosts and set up the parasitic relationship. We found the earlier the pathogent infected its host, the severer the disease was. Therefore, early control was the most effective. For Chinese cabbage, all controlling measures should be taken in the early 30 days because the new infection could not cause severe symptom after 30 days of seeding. For example, a biocontrol agent, Bacillus subtilis Strain XF-1 could control the disease 70%-85% averagely when it mixed with seedling substrate and was drenching 3 times after transplanting, i.e. immediately, 7 days, 14 days. XF-1 has been deeply researched in control mechanisms, its genome, and development and application of biocontrol formulate. It could produce antagonistic protein, enzyme, antibiotics and IAA, which promoted rhizogenesis and growth. Its The genome was sequenced by Illumina/Solexa Genome Analyzer to assembled into 20 scaffolds then the gaps between scaffolds were filled by long fragment PCR amplification to obtain complet genmone with 4,061,186 bp in size. The whole genome was found to have 43.8% GC, 108 tandem repeats with an average of 2.65 copies and 84 transposons. The CDSs were predicted as 3,853 in which 112 CDSs were predicted to secondary metabolite biosynthesis, transport and catabolism. Among those, five NRPS/PKS giant gene clusters being responsible for the biosynthesis of polyketide (pksABCDEFHJLMNRS in size 72.9 kb), surfactin(srfABCD, 26.148 kb, bacilysin(bacABCDE 5.903 kb), bacillibactin(dhbABCEF, 11.774 kb) and fengycin(ppsABCDE, 37.799 kb) have high homolgous to fuction confirmed biosynthesis gene in other strain. Moreover, there are many of key regulatory genes for secondary metabolites from XF-1, such as comABPQKX Z, degQ, sfp, yczE, degU, ycxABCD and ywfG. were also predicted. Therefore, XF-1 has potential of biosynthesis for secondary metabolites surfactin, fengycin, bacillibactin, bacilysin and Bacillaene. Thirty two compounds were detected from cell extracts of XF-1 by MALDI-TOF-MS, including one Macrolactin (m/z 441.06), two fusaricidin (m/z 850.493 and 968.515), one circulocin (m/z 852.509), nine surfactin (m/z 1044.656~1102.652), five iturin (m/z 1096.631~1150.57) and forty fengycin (m/z 1449.79~1543.805). The top three compositions types (contening 56.67% of total extract) are surfactin, iturin and fengycin, in which the most abundant is the surfactin type composition 30.37% of total extract and in second place is the fengycin with 23.28% content with rich diversity of chemical structure, and the smallest one is the iturin with 3.02% content. Moreover, the same main compositions were detected in Bacillus sp.355 which is also a good effects biocontol bacterial for controlling the clubroot of crucifer. Wherefore those compounds surfactin, iturin and fengycin maybe the main active compositions of XF-1 against P. brassicae. Twenty one fengycin type compounds were evaluate by LC-ESI-MS/MS with antifungal activities, including fengycin A $C_{16{\sim}C19}$, fengycin B $C_{14{\sim}C17}$, fengycin C $C_{15{\sim}C18}$, fengycin D $C_{15{\sim}C18}$ and fengycin S $C_{15{\sim}C18}$. Furthermore, one novel compound was identified as Dehydroxyfengycin $C_{17}$ according its MS, 1D and 2D NMR spectral data, which molecular weight is 1488.8480 Da and formula $C_{75}H_{116}N_{12}O_{19}$. The fengycin type compounds (FTCPs $250{\mu}g/mL$) were used to treat the resting spores of P. brassicae ($10^7/mL$) by detecting leakage of the cytoplasm components and cell destruction. After 12 h treatment, the absorbencies at 260 nm (A260) and at 280 nm (A280) increased gradually to approaching the maximum of absorbance, accompanying the collapse of P. brassicae resting spores, and nearly no complete cells were observed at 24 h treatment. The results suggested that the cells could be lyzed by the FTCPs of XF-1, and the diversity of FTCPs was mainly attributed to a mechanism of clubroot disease biocontrol. In the five selected medium MOLP, PSA, LB, Landy and LD, the most suitable for growth of strain medium is MOLP, and the least for strains longevity is the Landy sucrose medium. However, the lipopeptide highest yield is in Landy sucrose medium. The lipopeptides in five medium were analyzed with HPLC, and the results showed that lipopeptides component were same, while their contents from B. subtilis XF-1 fermented in five medium were different. We found that it is the lipopeptides content but ingredients of XF-1 could be impacted by medium and lacking of nutrition seems promoting lipopeptides secretion from XF-1. The volatile components with inhibition fungal Cylindrocarpon spp. activity which were collect in sealed vesel were detected with metheds of HS-SPME-GC-MS in eight biocontrol Bacillus species and four positive mutant strains of XF-1 mutagenized with chemical mutagens, respectively. They have same main volatile components including pyrazine, aldehydes, oxazolidinone and sulfide which are composed of 91.62% in XF-1, in which, the most abundant is the pyrazine type composition with 47.03%, and in second place is the aldehydes with 23.84%, and the third place is oxazolidinone with 15.68%, and the smallest ones is the sulfide with 5.07%.

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