국내 육성 벼 품종 입형 관련 특성 분석 (Characterization of Traits Related to Grain Shape in Korean Rice Varieties)

서지정보

· 발행기관 : 한국작물학회
· 수록지 정보 : 한국작물학회지 / 65권 / 3호 / 199 ~ 213페이지
· 저자명 : 이창민, 이건미, 백만기, 김우재, 서정필, 정오영, 조영찬, 박현수, 김석만

초록

국내 육성 벼 품종의 입형 특성은 협소한 유전적 배경을가지고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 육성품종의 입형 관련 표현형과 유전자형을 분석하여 생태형에 따른 입형 특성과 대립유전자 효과를 파악하고, 자포니카 품종에 도입된 대립유전자의 기원을 확인하고자 수행되었다. 자포니카 225, 흑미 14, 통일형 생태형 33품종 등 272품종에 대해서 현미 길이, 너비, 두께, 장폭비, 천립중의 표현형과GW2, GS3, qGL3, qSW5, GS5, TGW6, GW7, GW8 등 8개입형 관련 유전자형을 분석하였다. 자포니카 품종은 중단립종에 단원형, 흑미와 통일형 품종은 중립종에 중원형 입형 특성을 나타냈다. 표현형에 대한 군집분석을 통해 자포니카 품종 대부분으로 구성된 그룹 1, 흑미와 통일형 품종위주로 구성된 그룹 2, 자포니카 품종이 포함된 그룹 3 등세 그룹으로 나눌 수 있었다. 그룹 1은 현미 너비와 두께, 그룹 2는 장폭비와 길이, 그룹 3은 천립중에 의해 영향을많이 받아 구분되며 그룹 1은 중단립종·단원형, 그룹 2는중립종·중원형, 그룹 3은 장립종·단원형 입형 특성을 나타냈다. 입형 관련 대립유전자형 분석 결과 gw2 (빈도수 1.1%) 와 tgw6 (0.4%) 대립유전자는 매우 드물었으며, qgl3와gw8는 통일형 생태형에서만 존재하였고 자포니카 품종의qSW5 유전자형은 qsw5_N이 대부분을 차지하였다. 생태형별 대립유전자 조합의 수는 자포니카 7개(Cj1-Cj7), 흑미 3 개(Cj_b1-Cj_b3), 통일형 13개(CT1-CT13)로 자포니카에비해 품종수가 적은 통일형 생태형이 더 다양하였다. 자포니카 품종의 대표 대립유전자 조합은 자포니카 Cj1, 2 (GW2- GS3_C-qGL3-qsw5_N-gs5-TGW6-gw7(GW7)-GW8)로 여기에 gw2, gs3, qSW5, GS5 대립유전자가 도입됨으로써 다양성이 확대되었다. 흑미 품종의 대표 대립유전자 조합은Cj_b2, 3 (GW2-gs3-qGL3-qsw5_N-gs5-TGW6-gw7(GW7)-GW8) 로 자포니카 대표 조합에서 GS3_C가 gs3로 치환된 조합이다. 통일형 생태형은 GW2 유전자만 다형성이 없었고 7개유전자에서 13개 대립유전자 조합이 확인되었으며 대표조합은 CT3 (GW2-GS3_C-qgl3-qsw5_N-gs5-TGW6-GW7-gw8) 이다. 우리나라 대표 품종인 ‘신동진’의 입형 특성은 자포니카 대립유전자 조합 Cj2에서 gs3가 도입됨으로써 중대립화되었고, gs3는 미국품종 Calrose로부터 유래한 것으로 판단된다. 국내 육성 벼 품종에 대한 입형 관련 표현형과 유전자형 분석 결과는 우리나라 벼 품종의 입형 특성을 다양화하는데 기여할 것으로 기대된다.

영어초록

Grain size and shape are the two important components contributing to rice yield and quality. To analyze traits related to grain-shape, a total of 272 varieties derived from japonica, japonica black and Tongil-type rice accession in Korea were evaluated in this study. The traits, grain length (GL), grain width (GW), grain thickness (GT), length to width ratio (RLW), and 1000-grain weight (TGW) were measured and replicated 10 times. Genes (GW2, GS3, qGL3, qSW5, GS5, TGW6, GW7, and GW8) related to grain-shape were validated in the accessions using specific DNA marker sets. K-mean clustering of the accession based on phenotypic data revealed three groups: group 1 was classified by GW and GT and included most of japonica type, group 2 was classified by RLW and GL reached a medium size and possessed a half spindle-shaped type, and group 3 was classified by TGW, reached a long size and possessed a semi-round shape. In validation tests using the marker sets, both gw2 and tgw6 were validated in less than 1% of the tested accessions and two allelic types, qgl3 and gw8, were only verified in Tongil-type accessions. For GW8 and GW2, any different amplicons were not amplified in any japonica or Tongil-type accessions, respectively. In order to suggest the representative grain-shape gene combinations for each ecotype, the allelic combinations were evaluated by PCR analysis. Cj1 and 2 in japonica (Cj1-7), Cj_b1 and 2 in japonica-black (Cj_b1-3), and CT3 in Tongil-type (CT1-13) turned out to be the dominant combination in each ecotype, respectively. In addition, the results revealed that introgression of four genes (gw2, gs3, qSW5, and GS5) would expand the diversity of grain shape in Korean japonica varieties. The gene combinations information could be utilized practically to understand or enhance grain shape in japonica rice breeding program.

참고자료

· 없음