Seed germination is the important stage to express many genes for regulation of energy metabolism, starch degradation and cell division from seed dormancy state. For the functional analysis of seed germination mechanisms, we were analyzed the rice cDNA clones (Oryzasativa cultivar Ilpum) obtained from seed imbibition during 48 hours. Total number of 18,101 Expressed Sequence Tags (ESTs) were clustered using SeqMan program. Among them, 8,836 clones were identified as unique clones. We identified the chitinase gene specifically expressed in seed germination and amylase gene involved to starch degradation from the full length cDNA analysis, and several genes were registered to NCBI GeneBank. To analyzed the commonly expressed genes between inmature seed and germinated seed, 25,66 inmature ESTs and 18,101 germinated ESTs were clustered using SeqMan program and identified 2,514 clones as commonly expressed unigene. Among them, alpha-glubulin and alcohol dehydrogenase I were supposed to LEA genes only expressed in the immature and germinated seed stages. For the clustering of orthologous group genes, we further analyzed the 8,836 EST clones from germinating seeds using NCBI clusters of orthologous groups database. Among the clones, 5,076 clones were categorized into information storage and processing, cellular processes and signaling, metabolism and poorly characterized genes, proportioning 783 (14.29%), 1,484 (27%), 1,363 (24.8%) and 1,869 (34%) clones to the previous four categories, respectively.
백모 발생은 연령이 증가함에 따라 모낭에 있는 melanocyte 수가 감소됨과 동시에 세포활성이 저하되고 동시에 과산화수소($H_2O_2$)가 축적되어 melanin 합성이 감소되어 진행된다. 본 연구의 목적은 흑미 주정추출물인 Black oryzasativa ethanolic extract (BLEE)가 백모에서 흑모로 전환되는데 관련되어 있는 melanin 합성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 본 연구에서 사용된 BLEE는 DPPH radical scavenging assay 및 환원력 실험에서 $64{\mu}g/ml$에서 항산화 효과가 있는 것으로 나타났으며, tyrosinase 활성 및 melanin 생성 촉진효과는 $16{\mu}g/ml$ 이상에서 효과가 나타났다. DCF fluorescence assay에서 세포내 $H_2O_2$를 소거하는 효과가 있는 것으로 나타났고, $H_2O_2$를 처리한 세포에서 melanin 생성 촉진효과가 있는 것으로 나타났다. 그러나 Western blot 분석에서는 catalase의 발현을 감소시키는 것으로 나타났으며 melanin 생성에 관여하는 tyrosinase, TRP-1, TRP-2, 효소 및 MITF 전사인자의 발현촉진에는 영향이 없는 것으로 나타났다. 그러므로 BLEE의 melanin 생성 촉진효과는 tyrosinase 활성 증가와 세포내 $H_2O_2$의 생성을 감소시켜 melanin 생성을 촉진시키는 것으로 나타났다. 결론적으로 BLEE는 melanin 생성을 촉진시키는데 있어서 중요한 역할을 하고 있는 것으로 확인되었으며, 본 연구에서 개발된 BLEE는 흑모성장과 연관이 있는 melanin생성 촉진과 관련된 모발화장품 개발분야에서 하나의 잠재적인 기능성 소재로 응용 될 수 있다는 것을 시사하고 있다.
'진보'는 국립식량과학원 영덕출장소에서 1998년 하계에 밥맛이 뛰어나면서 재배 안정성이 높은 벼 품종을 육성할 목적으로 밥맛이 우수하면서 도복에 강한 영덕26호를 모본으로 밥맛이 우수한 고시히카리를 부본으로 인공교배를 실시하고, 1999년 하계에 21개체의 $F_1$ 식물체를 양성하여 YR21324의 교배번호를 부여하였다. 2000년 하계포장에 전개한 $F_2$ 집단중 144개체를 선발하여 2001년 하계에 $F_3$세대 144계통을 육성하고, 이후 $F_4$, $F_5$세대를 계통육종법으로 전개하여 고품질이면서 현미외관특성이 우수하고 병해 및 재해에 안정적인 저항성을 나타내는 계통을 선발하여 2004년 생산력검정예비 시험, 2005년 생산력검정본시험을 실시한 후 완전미율이 높고 외관이 우수하면서 재배 안정성이 높은 YR21324-56-1-1을 선발하여 '영덕45호'로 명명하였다. 2006년~2008년까지 3년간 지역적응시험을 실시한 결과 중생종이면서 쌀 품위가 좋고 밥맛이 양호하며 내도복과 내병성에 양호한 것으로 평가되어 2009년 12월 농작물 직무육성 신품종 선정위원회에서 국가품종목록으로 등재 할 것을 결정하고 '진보'로 명명하여 적응지역인 동남부 중서부해안지, 중부평야 및 남부중산간지에 보급하게 되었다. 1. 출수기는 보통기 재배에서 평균 8월 13일로 '화성벼'와 같은 중생종 품종이다. 2. 직립 초형이고 탈립은 잘되지 않고 이삭추출은 양호 하고 까락이 거의 없다. 3. 수당립수는 '화성벼'보다 약간 많은 편이고 현미천립중은 24.3 g으로 '화성벼'보다 무겁다. 4. 도정특성과 완전미율은 '화성벼'보다 약간 좋은 편이고 외관특성이 맑고 투명하며 밥맛은 '화성벼'와 '추청벼'보다 우수하다. 5. 불시출수와 수발아가 안되는 편이고, 위조현상에 강하고 성숙기 엽노화가 느린 편이며 내냉성은 '화성벼' 수준이다. 6. 잎도열병 밭못자리 검정 결과 중도저항성을 보였고 줄무늬잎마름병과 흰잎마름병($K_1$, $K_2$, $K_3$)에는 강하나 오갈병 및 검은줄오갈병에 약하고 벼멸구 등 충해에는 감수성이다. 7. '진보'의 수량성은 '06~'08년 3개년간 실시한 지역적응 시험 보통기 보비재배 9개소에서 5.65 MT/ha로 '화성벼' 대비 5% 증수되었으며, 이모작재배에서는 4.60 MT/ha '남평벼' 대비 8% 감수되었고, 만식재배에서는 4.94 MT/ha로 '남평벼' 대비 3% 감수되었다. 8. '진보'의 적응지역은 동해안 냉조풍지, 중부평야지, 중서부해안지 및 남부중산간지이다.
'해오르미'는 국립식량과학원 영덕출장소에서 2000년/2001년 동계에 밥맛이 뛰어나면서 재배 안정성이 높은 벼 품종을 육성할 목적으로 밥맛이 우수하면서 도복에 강한 밀양165호를 모본으로 풍해에 강한 해평벼를 부본으로 하여 인공교배를 실시하고, 2000년/2001년 동계2차 온실에서 27개체의 $F_1$식물체를 양성하여 YR22375의 교배번호를 부여하였다. 2001년 하계 포장에서 $F_2$ 집단을 전개하여 1수당 1립씩 수확 후 2002년 하계에 1개체 1계통 육종법으로 $F_3,\;F_4$세대까지 진전시키고, 우수 개체를 선발하여 2003년 하계에 $F_5$세대는 계통으로 전개하고 고품질이면서 현미외관특성이 우수하고 도열병에 안정적인 저항성을 나타내는 계통을 선발하였다. 선발된 계통에 대하여 2004년 생산력검정예비시험, 2005년 생산력검정본시험을 실시한 후 완전미율이 높고 외관이 우수하면서 재배 안정성이 높은 YR22375-B-B-1을 선발하여 '영덕 46호'로 명명하였다. 2006년부터 2008년까지 3년간 지역적응시험을 실시한 결과 중생종이면서 쌀 품위가 좋고 밥맛이 양호하며 내도복과 내병성이 양호한 것으로 평가되어 2008년 12월 농작물 직무육성 신품종 선정위원회에서 국가품종목록으로 등재 할 것을 결정하고 '해오르미'로 명명하여 적응지역인 동해안 냉조풍지, 중부평야지 및 중서부 해안지에 보급하게 되었다. 지역적응시험 결과는 다음과 같다. 1. 출수기는 평야지의 보통기 재배에서 8월 13일로 '화성벼'와 같은 중생종 품종이다. 2. 수당립수는 '화성벼' 보다 약간 많은 편이고 현미천립중은 23.1g으로 '화성벼' 보다 무겁다. 3. 도정특성, 완전미율 및 외관특성은 '화성벼'와 비슷하고 밥맛은 '화성벼'와 '화성벼'보다 우수하다. 4. 불시출수와 수발아가 안되는 편이고, 위조현상에 강하고 성숙기 엽노화가 느린 편이며 내냉성은 '화성벼'수준이다. 5. 잎도열병 밭못자리 검정 결과 중도저항성을 보였고 도열병 내구저항성은 '화성벼'와 같았다. 줄무늬잎마름병과 흰잎마름병($K_1,\;K_2,\;K_3$)에는 강하나 오갈병 및 검은줄오갈병에 약하고 벼멸구 등 충해에는 감수성이다. 6. '해오르미'의 수량성은 '06~'08년 3개년간 실시한 지역적응시험 보통기 보비재배 9개소에서 5.58 MT/ha로 '화성벼' 보다 4% 증수되었으며, 이모작재배에서는 4.41 MT/ha '화성벼'에 12% 감수되었고, 만식재배에서는 5.07 MT/ha로 '화성벼'와 거의 비슷하였다. 7. '해오르미'의 적응지역은 동해안 냉조풍지, 중부평야지 및 중서부해안지이다.
2-(4-(6-chloro-2-benzoxazolyloxy)phenoxy)-N-phenylpropionamide 유도체들의 선택적 제초활성에 관한 연구(성 등, 1999)에 근거하여 수답에서 발아 전(pre-emergence), 벼 (Oryza sativa L.)와 피 (Echinochloa crus-galli)에 대한 제초활성에 미치는 구조-활성과의 관계 (SAR)를 Free-Wilson 방법과 Hansch 방법을 이용하여 정량적으로 검토하였다. SAR 분석결과, 피에 대한 제초활성은 N-phenyl 고리상 meta-치환된 1 치환체와 ortho, para-치환된 2 치환체로서 소수성의 적정값, $({\pi})_{opt.}=1.34$을 가지는 전자 밀게에 의한 장 (F<0) 효과가 영향을 미치는 요소이었다. 벼에 대한 약해를 감소시키는 조건으로는 피의 경우와 같이 meta와 ortho, para-치환된 1- 및 2-치환체인 전자 밀게로서 적정값 $({\pi})_{opt.}=0.91$을 벗어나는 소수성 값을 가져야 한다는 조건이 벼와 피 사이의 선택성에 기여하는 물리-화학적인 요인이었다. 또한, 피의 제초활성은 건답의 경우와 비슷하였으나 벼에 대한 약해는 수답에서 매우 크게 나타남으로써 선택성을 관찰할 수가 없었다. 가수분해는 2-(4-(6-chloro-2-benzoxazolyloxy)phenoxy)propionic acid, (A) (obs. pKa=4.35 및 obs. logP=4.77)와 6-chloro-2- benzoxazol-one (B) obs. pKa=8.40 및 obs. logP=2.90)등을 생성하는 일련의 과정으로 진행되었으며 제초활성은 피보다 벼가 가수분해 생성물인 (A)를 비교적 잘 흡수하기 때문으로 짐작되었다. 그리고 SAR식에 따라 온실내에서 피에 대하여 가장 큰 활성을 나타내는 화합물은 2,6-dimethyl-4-methoxymethyl 치환체 ($pI_{50}=5.41$, 3g/ha)로 예상되었다.
'목우'는 총체사료용 벼 품종을 육성할 목적으로 1999년 하계에 다산벼를 모본으로 하고 수원 431호와 IR71190-45-2-1을 교배한 $F_1$을 부본으로 삼원교배하여 계통육종법으로 전개 후 2009년 총체사료용 벼로 육성하였다. 주요 농업적 특성은 중부와 영남평야지 보통기 재배에서 출수기가 평균 9월 2일로 녹양보다 17일 늦은 만생종이고 벼 키 (간장)는 92 cm로 장간이며, 주당수수는 11개, 천립중은 21.7 g으로 녹양보다 가볍다. 만생종 품종으로 숙기가 늦기 때문에 생육후기 기상이 불량할 경우 출수가 지연될 수 있는 산간지, 냉수용출답 및 만식재배는 피하는 것이 좋으며 충분한 생육일수를 확보하는 것이 총체수량성을 높이고 충실한 종자를 생산하는데 유리하다. 또한 주당수수가 적기 때문에 $m^2$당 27주 이상 밀식재배가 필요하며 내비성이 있으므로 질소 시비량을 180 kg/ha 수준으로 유지하는 것이 유리하다. 재해저항성은 잎도열병, 흰잎마름병, 바이러스병에 복합저항성이나 목도열병과 벼멸구에는 약하다. 총체벼 품종으로서 사료가치는 조단백질 5.4%, 가소화양분총량 61.6%으로 양호한 편이나 녹양보다 낮은 경향이며 총체수량성은 건물기준으로 10 a당 평균 1,956 kg으로 녹양보다 38% 증수되는 경향을 보였다. 이 품종의 재배에 알맞은 지역은 중부평야, 영남평야지가 적합하며 후기 기상이 좋은 지역이 안전하다.
본 연구는 벼 배 배양 캘러스에 방사선 조사와 AZCA 처리를 통해 AZCA저항성 세포주를 선발 육성하고 proline 함량이 증가된 선발 계통을 중심으로 염분 스트레스에 저항성을 갖는 벼 계통을 육성하고 그 기작을 밝히고자 하였다. 먼저, 1) AZCA 저항성 후대로부터 NaCl 저항성 식물체를 선발하고, 2) 선발된 저항성 계통의 생리적 생화학적 특성을 분석하였으며, 3) 분자적 특성을 RT-PCR을 통해 조사하고 유전적 변이를 탐색하였다. AZCA저항성 $M_{3}$ 3,000 계통으로부터 얻어진 약 20,000 종자에 염분 적정 선발 농도로 밝혀진 1.5%의 염분을 처리하여 내염성 (ST) 벼 116 개체를 선발하고, $M_{4}$ 후대 세대를 양성하였다. $ST\;M_{4}$ 세대에서 2차 내염성 계통 선발을 위해서 $M_{4}$ 세대계통을 1.2% NACl 에서 대조구와 생육 조사한 결과, 대조구 식물은 생육이 약하고 성장이 지연되는 것을 볼 수 있었다. 내염성 계통(ST-13, ST-16)으로부터 유도된 캘러스에 NaCl 처리한 결과, 대조구, ST-13, ST-16의 생존율은 9%, 16%, 20%로 나타났다. 또한, 필수 아미노산 함량을 잎, 종자 및 캘러스로 나누어 분석한 결과 ST-13와 ST-16는 대조구와 비교하여, 1) 잎에서는 약 1.24, 1.3배, 2) 종자에서는 1.49, 2.43배, 3) 캘러스에서는 1.32, 1.60배 증가하는 것이 확인되었다. 내염성 계통과 대조구에서 이온함량을 비교한 결과 잎과 뿌리에서 $K^{+},\;Na^{+}$ 및 $Na^{+}/K^{+}$ 비율을 보면 대조구보다 $Na^{+}/K^{+}$ 비율이 낮아진 것이 확인되었다. 내염성과 연관된 유전자 P5CS, NHXI를 이용하여 RT-PCR 실험을 수행한 결과, 돌연변이 계통에서 이들 유전자의 발현이 증가됨을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 선발된 계통은 내염성 육종 및 기초 연구를 위한 재료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
벼 군락(群落)의 미기상요소(微氣象要素)들이 증발산(蒸發散)에 미치는 영향(影響)과 그들의 상호관련(相互關聯)을 구명(究明)하고자 1989년(年)에 기상청(氣象廳) 수원기상대(水原氣象臺) 포장(圃場)에서 대청벼와 삼강벼를 공시(供試)하여 종관기상(綜觀氣象), 군락(群落)의 미기상(微氣象)과 증발산량(蒸發散量), 작물(作物)의 건물생산량(乾物生産量) 등을 측정(測定) 조사(調査)하고, 증발산량(蒸發散量)의 생육시기별(生育時期別) 변화(變化)와 기상요소(氣象要素)의 영향(影響)을 검토(檢討)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)은 증발계(蒸發計)의 증발량(蒸發量), 기온(氣溫), 일사량(日射量), 일조시수(日照時數), 초관부(草冠部) 상단(上端)의 공기(空氣)와의 포차(飽差), 수온(水溫) 등의 순(順)으로 상관계수(相關係數)가 높았다. 2. 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)과 측정증발량(測定蒸發量)과의 관계(關係)는 소형증발계(小型蒸發計)의 증발량(蒸發量)에 비하여 Class A 증발계(蒸發計)의 증발량(蒸發量)이 더욱 밀접한 상관관계(相關關係)를 보였다. 3. 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)과 증발량(蒸發量)과의 관계(關係)에서 대청벼 보다 삼강벼의 상관계수(相關係數)가 더욱 높은 품종간차이(品種間差異)를 보였다. 4. Class A 증발계(蒸發計)로 측정(測定)된 증발량(蒸發量)에 대한 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)의 비(比)는 전생육기간(全生育期間)을 통(通)하여 1.0이상이었으며, 8월(月) 하순(下旬)에는 1.9로서 최고(最高)에 달하였다. 5. Class A 증발계(蒸發計)의 증발량(蒸發量)은 소형증발계(小型蒸發計)에 의한 측정치(測定値)의 0.719배(倍)이었다. 6. 증발산량(蒸發散量)은 순복사량(純輻射量)보다는 태양(太陽)에너지 복사량(輻射量)과의 상관(相關)이 높았으며, 순복사량(純輻射量)은 태양(太陽)에너지 복사량(輻射量)의 0.66배(倍)이었다. 7. 최고기온(最高氣溫)은 평균기온(平均氣溫)보다 작물(作物)의 증발산량(蒸發散量)과의 상관(相關)이 높았고, 6m 높이의 풍속(風速)과는 정(正)의 상관(相關)을 보였지만, 강우일(降雨日)을 제외한 경우 상대습도(相對濕度)와의 상관계수(相關係數)는 매우 낮았다. 8. 기상요소(氣象要素)를 자료(資料)로 증발산량(蒸發散量)을 추정(推定)하기위하여 작성된 회귀(回歸)모델은 $ET=-5.3594+0.7005_{pan}A+0.1926T_{mean}+0.0878_{sol}+0.025RH$이었고, 이 모델에 의한 추정치(推定値)는 실측치(實測値)와 거의 일치(一致)($R^2=0.607$)하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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