[학위논문]배추 약배양에 의한 내병성 육성소재 조기 육성 Rapid Development of Breeding Materials with Disease Resistance through Anther Culture in Chinese Cabbage (Brassica campestris ssp. pekinensis)원문보기
본 연구에서는 이상 기온과 배추의 연작으로 점차 피해가 늘고 있는 TuMV와 무사마귀병 저항성 계통을 조기에 육성하기 위해서 TuMV와 무사마귀병의 검정방법 확립과 저항성 유전자원 선발, TuMV의 저항성 유전분석, 병해 저항성 계통 조기육성을 위한 약배양 방법의 확립과 저항성 계통 조기육성 등에 관한 연구를 수행하여 얻어진 결과는 아래와 같다. 배추의 TuMV 접종은 유묘기 자엽에 면봉으로 1회 접종하는 것이 효과적이었고, 접종 4주 후에 저항성과 감수성이 뚜렷하게 구분되었다. 배추 유전자원별 TuMV 검정 결과, “89”, “AD”, “4H”, “Ch”계통은 저항성으로, “47”, “MC”, “29”계통은 감수성으로 나타났으며, 괴사 증상을 보이는 계통도 있었으나, 대부분 모자이크 증상을 보였다. 배추 TuMV 저항성 계통인 “89”와 감수성 계통인 “47”의 ...
본 연구에서는 이상 기온과 배추의 연작으로 점차 피해가 늘고 있는 TuMV와 무사마귀병 저항성 계통을 조기에 육성하기 위해서 TuMV와 무사마귀병의 검정방법 확립과 저항성 유전자원 선발, TuMV의 저항성 유전분석, 병해 저항성 계통 조기육성을 위한 약배양 방법의 확립과 저항성 계통 조기육성 등에 관한 연구를 수행하여 얻어진 결과는 아래와 같다. 배추의 TuMV 접종은 유묘기 자엽에 면봉으로 1회 접종하는 것이 효과적이었고, 접종 4주 후에 저항성과 감수성이 뚜렷하게 구분되었다. 배추 유전자원별 TuMV 검정 결과, “89”, “AD”, “4H”, “Ch”계통은 저항성으로, “47”, “MC”, “29”계통은 감수성으로 나타났으며, 괴사 증상을 보이는 계통도 있었으나, 대부분 모자이크 증상을 보였다. 배추 TuMV 저항성 계통인 “89”와 감수성 계통인 “47”의 F1, F2, BC1F1 세대를 재료로 유전분석을 실시한 바, F1세대에서는 모두 저항성으로 나타났으며, F2 세대의 저항성과 감수성의 분리비가 3 : 1의 이론적 분리비에 적합한 것으로 분석되었고, BC1F1 세대의 분리비가 1 : 1의 기대치를 보여 “89”계통의 TuMV 저항성은 단순 우성유전자에 의해 지배되는 것으로 추정되었다. 국내 여러 지역의 포장에서 수집된 무사마귀병원균을 서로 혼합하여 Williams의 판별 품종과 ECD 판별 품종에 대해 저항성 정도를 조사한 결과, “ECD2”와 “ECD3”, “ECD4”가 여러 그룹의 병원 균주에 대해 저항성으로 나타났으며, 특히 “ECD4”가 모든 그룹의 균주들에서 저항성으로 나타났다. 또, “ECD4”와 교배된 F1에 대한 저항성 검정 결과, 모든 개체가 감수성으로 나타나 열성 유전자가 관여하는 것으로 추정되었다. 모식물의 생육환경에 따른 약배양 효율을 비교한 결과, 온도가 15℃로 유지되는 생장실에서 생육시킨 모식물체에서의 배 발생률은 10.0%로 높게 나타났다. 배추의 종내 또는 종간에 교배된 27조합 F1의 약을 배양한 결과, 조합간 배 발생이 1%이하에서 최대 53.5%로 genotype 간 차이가 크게 나타났다. 일반 배추와 순무 간에 교배된 “ECD4/HO” 및 “1125/ECD4” 두 조합의 배 발생률은 각각 23.3%와 24.8%로 높았고, 특히, 중국 수집종과 국내 품종 간에 교배된 “89/MC”와 “SK/89” 조합의 배 발생률은 각각 43.8%와 53.5%로 가장 높았다. 일반 배추와 순무 조합의 세대간 약배양 효율을 비교한 결과, F1의 배 발생률은 8.0%인데 비해 F2에서는 19.3%로 높았다. 약과 소포자 배양의 효율을 비교한 바, 계통에 따라 배양 효율이 다르게 나타났는데, 공시 계통중 “ECD4/HO”는 약배양에서, “SK/89”는 소포자 배양에서 배 형성률이 높았다. 약배양에서 재분화된 식물체의 배수성은 자발적으로 염색체가 배가된 2배체의 비율이 65%로 높았다. TuMV 저항성 계통인 “89”와 감수성 계통인 “MC” 조합의 약배양으로부터 유래된 식물체를 이용하여 TuMV 저항성을 검정한 결과, 저항성과 감수성의 분리비가 1 : 1로 분리되었다. 약배양 유래의 DH1과 DH2의 TuMV 저항성의 안정성을 2년에 걸쳐 검정한 결과, 저항성이 안정적으로 유지되었다. 약배양 후대(DH1)에 대한 TuMV 저항성 검정과 포장에서의 원예적 특성을 조사하여 TuMV에 저항성이면서 포장 특성이 고정되고 비교적 양호한 “89/MC-A20-1”와 “89/MC-A28-1”, “89/MC-A82-1”을 교배 5년차에 선발할 수 있었다. 배추 TuMV 저항성 중간모본 육성에서 약배양을 이용한 반수체 육종법과 전통 육종법의 효율을 비교한 결과, 전통 육종법은 유용한 중간모본 육성에 10년 이상의 육종연한이 소요되나, 반수체 육종에서는 5년 만에 모든 특성이 고정된 내병성 계통을 선발할 수 있었다.
본 연구에서는 이상 기온과 배추의 연작으로 점차 피해가 늘고 있는 TuMV와 무사마귀병 저항성 계통을 조기에 육성하기 위해서 TuMV와 무사마귀병의 검정방법 확립과 저항성 유전자원 선발, TuMV의 저항성 유전분석, 병해 저항성 계통 조기육성을 위한 약배양 방법의 확립과 저항성 계통 조기육성 등에 관한 연구를 수행하여 얻어진 결과는 아래와 같다. 배추의 TuMV 접종은 유묘기 자엽에 면봉으로 1회 접종하는 것이 효과적이었고, 접종 4주 후에 저항성과 감수성이 뚜렷하게 구분되었다. 배추 유전자원별 TuMV 검정 결과, “89”, “AD”, “4H”, “Ch”계통은 저항성으로, “47”, “MC”, “29”계통은 감수성으로 나타났으며, 괴사 증상을 보이는 계통도 있었으나, 대부분 모자이크 증상을 보였다. 배추 TuMV 저항성 계통인 “89”와 감수성 계통인 “47”의 F1, F2, BC1F1 세대를 재료로 유전분석을 실시한 바, F1세대에서는 모두 저항성으로 나타났으며, F2 세대의 저항성과 감수성의 분리비가 3 : 1의 이론적 분리비에 적합한 것으로 분석되었고, BC1F1 세대의 분리비가 1 : 1의 기대치를 보여 “89”계통의 TuMV 저항성은 단순 우성유전자에 의해 지배되는 것으로 추정되었다. 국내 여러 지역의 포장에서 수집된 무사마귀병원균을 서로 혼합하여 Williams의 판별 품종과 ECD 판별 품종에 대해 저항성 정도를 조사한 결과, “ECD2”와 “ECD3”, “ECD4”가 여러 그룹의 병원 균주에 대해 저항성으로 나타났으며, 특히 “ECD4”가 모든 그룹의 균주들에서 저항성으로 나타났다. 또, “ECD4”와 교배된 F1에 대한 저항성 검정 결과, 모든 개체가 감수성으로 나타나 열성 유전자가 관여하는 것으로 추정되었다. 모식물의 생육환경에 따른 약배양 효율을 비교한 결과, 온도가 15℃로 유지되는 생장실에서 생육시킨 모식물체에서의 배 발생률은 10.0%로 높게 나타났다. 배추의 종내 또는 종간에 교배된 27조합 F1의 약을 배양한 결과, 조합간 배 발생이 1%이하에서 최대 53.5%로 genotype 간 차이가 크게 나타났다. 일반 배추와 순무 간에 교배된 “ECD4/HO” 및 “1125/ECD4” 두 조합의 배 발생률은 각각 23.3%와 24.8%로 높았고, 특히, 중국 수집종과 국내 품종 간에 교배된 “89/MC”와 “SK/89” 조합의 배 발생률은 각각 43.8%와 53.5%로 가장 높았다. 일반 배추와 순무 조합의 세대간 약배양 효율을 비교한 결과, F1의 배 발생률은 8.0%인데 비해 F2에서는 19.3%로 높았다. 약과 소포자 배양의 효율을 비교한 바, 계통에 따라 배양 효율이 다르게 나타났는데, 공시 계통중 “ECD4/HO”는 약배양에서, “SK/89”는 소포자 배양에서 배 형성률이 높았다. 약배양에서 재분화된 식물체의 배수성은 자발적으로 염색체가 배가된 2배체의 비율이 65%로 높았다. TuMV 저항성 계통인 “89”와 감수성 계통인 “MC” 조합의 약배양으로부터 유래된 식물체를 이용하여 TuMV 저항성을 검정한 결과, 저항성과 감수성의 분리비가 1 : 1로 분리되었다. 약배양 유래의 DH1과 DH2의 TuMV 저항성의 안정성을 2년에 걸쳐 검정한 결과, 저항성이 안정적으로 유지되었다. 약배양 후대(DH1)에 대한 TuMV 저항성 검정과 포장에서의 원예적 특성을 조사하여 TuMV에 저항성이면서 포장 특성이 고정되고 비교적 양호한 “89/MC-A20-1”와 “89/MC-A28-1”, “89/MC-A82-1”을 교배 5년차에 선발할 수 있었다. 배추 TuMV 저항성 중간모본 육성에서 약배양을 이용한 반수체 육종법과 전통 육종법의 효율을 비교한 결과, 전통 육종법은 유용한 중간모본 육성에 10년 이상의 육종연한이 소요되나, 반수체 육종에서는 5년 만에 모든 특성이 고정된 내병성 계통을 선발할 수 있었다.
This study was carried out to rapidly develop the resistance lines to TuMV and clubroot diseases using anther culture techniques in Chinese cabbage. TuMV and clubroot diseases are reported as major destructive diseases throughout cultivation area of Chinese cabbage in Korea. The damages caused by th...
This study was carried out to rapidly develop the resistance lines to TuMV and clubroot diseases using anther culture techniques in Chinese cabbage. TuMV and clubroot diseases are reported as major destructive diseases throughout cultivation area of Chinese cabbage in Korea. The damages caused by those diseases are increasing by climate change and continuous cropping of Chinese cabbage. In this study, methods of effective bio-assay, genetic analysis, selection of resistance lines and anther culture were performed for finding the various resistance sources among germplasm in rapidly. The results are described as follows. The plant reaction to TuMV strain was significantly different at 4 weeks after inoculation. Four inbreeding lines of Chinese cabbage such as “89”, “AD”, “4H” and “Ch” among the tested lines showed resistant reaction, while three lines (“47”, “MC” and “29”) were susceptible to TuMV. Some lines indicated damage pattern with necrosis but most of susceptible lines were showing mosaic symptom. The genetic analysis for resistance to TuMV was conducted with F1, F2 & BC1F1 populations derived from the cross between resistance line “89” and susceptible one “47”. All F1 progenies showed a clearly resistance reaction to the strain. F2 individuals fitted the expected 3 : 1 segregation ratio against the strain and BC1F1 was 1 : 1, indicating that the resistance gene is exactly controlled by single dominant gene. The resistance screening of cabbage germplasm against mixed 8 pathogenic races of clubroot collected in many places of Korea were carried out using 4 varieties of Williams differentials and 5 varieties of European clubroot differentials(ECD). A differential variety recommended by Buczacki et al. “ECD4” showed resistance to all groups of pathogen. It was assumed that the resistance gene of “ECD4” was controlled by recessive gene due to susceptible reaction of the F1 progenies crossed with “ECD4”. The efficiency of anther culture according to different growing condition of donor plants were identified. The ratio of embryo formation from the anthers cultivated under the green house and growing chamber(constant 15℃) condition was 3.9% and 10.0%, respectively. Genotypic difference in the efficiency of anther culture was analyzed using F1 plants derived from 27 hybrids crossed by inter- and intra-species. It was different by genotype and widely distributed in the range from 1.0% to 53.5%. The efficiency in anther culture of two hybrids “ECD4/HO” and “1125/ECD4” crossed between common Chinese cabbage & turnip was high as 23.3% and 24.8%, respectively. Especially, the percent of embryo formation in anther culture of “89/MC” and “SK/89” crossed between Korean type & Chinese type cabbage were the highest as 43.8% and 53.5%, respectively. The capacity of embryo formation from cultured anthers was higher in F2 generation(19.3%) than F1 generation(8.0%) in hybrid crossed between common Chinese cabbage and turnip. Comparing efficiency between anther and microspore culture, it was varied by genotype. The embryo formation frequency of “ECD4/HO” was significantly high in anther culture and “SK/89” was significantly high in microspore culture. The frequency of diplolid plant with spontaneously doubled chromosome was pretty high to 65%. The genetic analysis for TuMV resistance was done by using dihaploid(DH) plants derived from anther culture of hybrids crossed between TuMV resistance line “89” and susceptible “MC”. The ratio of resistance and susceptible was 1 : 1. Compared stability of TuMV resistance in DH1 and DH2 generations derived from anther culture during 2 years, it was stable through each generation. The elite breeding lines, “89/MC-A20-1”, “89/MC-A28-1” and “89/MC-A82-1” were selected at fifth years through screening of TuMV and evaluation of horticultural traits in the field. The results of this study indicated that the doubled haploid breeding by anther culture to develop mid-parents with resistance to TuMV effectively could be adopted to decrease the breeding cycles above 50% comparing conventional breeding methods.
This study was carried out to rapidly develop the resistance lines to TuMV and clubroot diseases using anther culture techniques in Chinese cabbage. TuMV and clubroot diseases are reported as major destructive diseases throughout cultivation area of Chinese cabbage in Korea. The damages caused by those diseases are increasing by climate change and continuous cropping of Chinese cabbage. In this study, methods of effective bio-assay, genetic analysis, selection of resistance lines and anther culture were performed for finding the various resistance sources among germplasm in rapidly. The results are described as follows. The plant reaction to TuMV strain was significantly different at 4 weeks after inoculation. Four inbreeding lines of Chinese cabbage such as “89”, “AD”, “4H” and “Ch” among the tested lines showed resistant reaction, while three lines (“47”, “MC” and “29”) were susceptible to TuMV. Some lines indicated damage pattern with necrosis but most of susceptible lines were showing mosaic symptom. The genetic analysis for resistance to TuMV was conducted with F1, F2 & BC1F1 populations derived from the cross between resistance line “89” and susceptible one “47”. All F1 progenies showed a clearly resistance reaction to the strain. F2 individuals fitted the expected 3 : 1 segregation ratio against the strain and BC1F1 was 1 : 1, indicating that the resistance gene is exactly controlled by single dominant gene. The resistance screening of cabbage germplasm against mixed 8 pathogenic races of clubroot collected in many places of Korea were carried out using 4 varieties of Williams differentials and 5 varieties of European clubroot differentials(ECD). A differential variety recommended by Buczacki et al. “ECD4” showed resistance to all groups of pathogen. It was assumed that the resistance gene of “ECD4” was controlled by recessive gene due to susceptible reaction of the F1 progenies crossed with “ECD4”. The efficiency of anther culture according to different growing condition of donor plants were identified. The ratio of embryo formation from the anthers cultivated under the green house and growing chamber(constant 15℃) condition was 3.9% and 10.0%, respectively. Genotypic difference in the efficiency of anther culture was analyzed using F1 plants derived from 27 hybrids crossed by inter- and intra-species. It was different by genotype and widely distributed in the range from 1.0% to 53.5%. The efficiency in anther culture of two hybrids “ECD4/HO” and “1125/ECD4” crossed between common Chinese cabbage & turnip was high as 23.3% and 24.8%, respectively. Especially, the percent of embryo formation in anther culture of “89/MC” and “SK/89” crossed between Korean type & Chinese type cabbage were the highest as 43.8% and 53.5%, respectively. The capacity of embryo formation from cultured anthers was higher in F2 generation(19.3%) than F1 generation(8.0%) in hybrid crossed between common Chinese cabbage and turnip. Comparing efficiency between anther and microspore culture, it was varied by genotype. The embryo formation frequency of “ECD4/HO” was significantly high in anther culture and “SK/89” was significantly high in microspore culture. The frequency of diplolid plant with spontaneously doubled chromosome was pretty high to 65%. The genetic analysis for TuMV resistance was done by using dihaploid(DH) plants derived from anther culture of hybrids crossed between TuMV resistance line “89” and susceptible “MC”. The ratio of resistance and susceptible was 1 : 1. Compared stability of TuMV resistance in DH1 and DH2 generations derived from anther culture during 2 years, it was stable through each generation. The elite breeding lines, “89/MC-A20-1”, “89/MC-A28-1” and “89/MC-A82-1” were selected at fifth years through screening of TuMV and evaluation of horticultural traits in the field. The results of this study indicated that the doubled haploid breeding by anther culture to develop mid-parents with resistance to TuMV effectively could be adopted to decrease the breeding cycles above 50% comparing conventional breeding methods.
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