재래종 쌀보리 들은 추파형이며 내한성이 약하고 장간이면서 밀수, 장망으로 출수가 늦은 품종이 많았다. 그러나 파성, 내한성, 출수기, 간장, 수장의 변이가 컸으며, 내한성이 강한 품종, uzu 유전자, 찰성, 자색종피 등 다양한 유용 돌연변이를 보였다. 재래종들의 유연관계를 형태적 특성과 RAPD분석 결과, 112품종 모두 다른 품종으로 밝혀졌으며, 재래종 쌀보리와 겉보리의 유전적 특성을 비교한 결과, 일양성이 인정되어 쌀보리 품종들이 겉보리 재래종으로부터 돌연변이 되었던 것으로 추정할 수 있었다.
재래종 쌀보리 들은 추파형이며 내한성이 약하고 장간이면서 밀수, 장망으로 출수가 늦은 품종이 많았다. 그러나 파성, 내한성, 출수기, 간장, 수장의 변이가 컸으며, 내한성이 강한 품종, uzu 유전자, 찰성, 자색종피 등 다양한 유용 돌연변이를 보였다. 재래종들의 유연관계를 형태적 특성과 RAPD분석 결과, 112품종 모두 다른 품종으로 밝혀졌으며, 재래종 쌀보리와 겉보리의 유전적 특성을 비교한 결과, 일양성이 인정되어 쌀보리 품종들이 겉보리 재래종으로부터 돌연변이 되었던 것으로 추정할 수 있었다.
Barley varieties collected from 1940 to 1951 allover the Korean peninsula by Dr. Takahashi Ryuhei were reintroduced from the Research Institute for Bioresouces in Okayama University, Japan, and the evaluation of morphological characteristics and RAPD analysis were performed. Totally, 493 varieties o...
Barley varieties collected from 1940 to 1951 allover the Korean peninsula by Dr. Takahashi Ryuhei were reintroduced from the Research Institute for Bioresouces in Okayama University, Japan, and the evaluation of morphological characteristics and RAPD analysis were performed. Totally, 493 varieties of Korean barley landraces were planted in the green house, from which seeds of 491 varieties were harvested and conserved in the seedbank of the Rural Development Administration. Majority of the naked barley varieties showed dense spikes with long awn, late heading, winter habits, and long plant height. However, variants having various phenotypes such as short awn, blue aleurone color, brachytic type and waxyness were also identified. Plant height, spike length, and cold-tolerance in the varieties were also highly variable among them. Homogeneity tests on the variation of growth habits, spike density, anthocyanin pigmentation on the seed coat, and hairiness on leaf sheath between naked and covered barley showed that the variations of naked barley were similar to those of covered barley. It maybe indicate that the most of naked barley landraces were mutated from the covered barley landraces. Korean landraces of naked barley were broadly divided into 4 groups by the dendrogram produced by morphological characteristics; however, the identities of the group were rather indistinct. Many varieties, belonged to the same group, were showed different band patterns in RAPD analysis using 5 different primer sets. These results indicate that the 112 varieties of naked barley landraces were different genotypes.
Barley varieties collected from 1940 to 1951 allover the Korean peninsula by Dr. Takahashi Ryuhei were reintroduced from the Research Institute for Bioresouces in Okayama University, Japan, and the evaluation of morphological characteristics and RAPD analysis were performed. Totally, 493 varieties of Korean barley landraces were planted in the green house, from which seeds of 491 varieties were harvested and conserved in the seedbank of the Rural Development Administration. Majority of the naked barley varieties showed dense spikes with long awn, late heading, winter habits, and long plant height. However, variants having various phenotypes such as short awn, blue aleurone color, brachytic type and waxyness were also identified. Plant height, spike length, and cold-tolerance in the varieties were also highly variable among them. Homogeneity tests on the variation of growth habits, spike density, anthocyanin pigmentation on the seed coat, and hairiness on leaf sheath between naked and covered barley showed that the variations of naked barley were similar to those of covered barley. It maybe indicate that the most of naked barley landraces were mutated from the covered barley landraces. Korean landraces of naked barley were broadly divided into 4 groups by the dendrogram produced by morphological characteristics; however, the identities of the group were rather indistinct. Many varieties, belonged to the same group, were showed different band patterns in RAPD analysis using 5 different primer sets. These results indicate that the 112 varieties of naked barley landraces were different genotypes.
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문제 정의
다행히 보리 재래종 유전자원은 1940년을 전후하여 일본인들이 전국적으로 수집 분류 및 증식 보존하여 493 품종이 일본 Okayama 대학 자원 연구소에 보존되고 있다. 본 연구는 과거 일본이 수집하여 간 재래종 보리를 2000년 11월 17일 일본으로부터 공식적으로 도입 증식하여 재래종 유전자원을 복귀시킬 뿐 아니라 우량품종을 개발 할 수 있도록 육성 모본을 제공하는 것을 목적으로 자원의 중복성 유무와 유연 관계에 초점을 맞추어 각 품종의 형태적 특성과 RAPD 다양성을 분석하였다. 특히 이 논문에서는 작업의 편이성과 기호성의 차이 때문에 겉보리와 구분 재배되어 온 재래종 쌀보리 112품종의 조사성적을 중점적으로 정리, 보고하는 바이다.
본 연구는 과거 일본이 수집하여 간 재래종 보리를 2000년 11월 17일 일본으로부터 공식적으로 도입 증식하여 재래종 유전자원을 복귀시킬 뿐 아니라 우량품종을 개발 할 수 있도록 육성 모본을 제공하는 것을 목적으로 자원의 중복성 유무와 유연 관계에 초점을 맞추어 각 품종의 형태적 특성과 RAPD 다양성을 분석하였다. 특히 이 논문에서는 작업의 편이성과 기호성의 차이 때문에 겉보리와 구분 재배되어 온 재래종 쌀보리 112품종의 조사성적을 중점적으로 정리, 보고하는 바이다.
제안 방법
PCR 반응시, annealing temperature는 URP primer의 경우 58°C, 10 bp primer의 경우 36°C에서 PCR을 수행하였으며 성적의 분석은 농촌진흥청 생물자원부에서 사용하는 Gel Comparll, NTSYS program을 이용하였다.
소수장 (rachis-intemode length), 1수립수 (grains perspike) 형질을 조사하였다. 내한성은 2001년 11월 10일에 10 개체씩 파종 및 발아시킨 뒤 3〜4엽까지 포장에서 경화 재배한 후, -10°C 저온실에서 5〜10일간 처리하고 포장조건에서 7 일간 회복시킨 후 10개체의 평균적 반응을 조사하였다.
우리나라 재래종 쌀보리 품종의 다양성을 파성 (Growthhabits), 수형 (Spike density), 까락의 길이 (Awn length), 엽초모용 (Leaf sheath hairliness), 종피색 (Aleurone color), 출수기 (Heading time) 및 초형 (plant type)의 차이로 분석하였다 (Table 2). 파성은 춘파, 추파 및 양절형으로 나눌 수 있었으며 추파 품종이 월등히 많았고 이삭의 형태는 소수형보다는 열성인 밀수형이 많았으며, 엽초의 모용도 모용이 없는 것이 있는 것보다 많이 분포하고 있었다.
재래종 보리의 특성은 작물시험장 표준조사법에 의하여 수형 (Spike density), 까락의 형태 (Awn type), 엽초모용 (Leaf sheath hairness), 종피색 (Aleurone color), 파성 (Growth habits), 출수기 (Heading time) 및 초형 (Plant type)의 7가지 형태적 특성과 내한성 (Cold tolerance), 간장 (Culm length), 수장 (Spike length), 천립중 (1000grain weigth), 망장 (Awn length), 소수장 (rachis-intemode length), 1수립수 (grains perspike) 형질을 조사하였다. 내한성은 2001년 11월 10일에 10 개체씩 파종 및 발아시킨 뒤 3〜4엽까지 포장에서 경화 재배한 후, -10°C 저온실에서 5〜10일간 처리하고 포장조건에서 7 일간 회복시킨 후 10개체의 평균적 반응을 조사하였다.
파성 검정은 Okayama대학에서 파종기 이동에 따른 출수기 지연 방법으로 I 〜W등급으로 분류한 성적을 인용하여 LD 등급은 춘파, m등급은 양절형, w등급 이상은 추파로 간주 분류하였다 (Ha 1976).
대상 데이터
유전적 다양성에 대한 RAPD 검정은 농촌진흥청 생물자원부에서 개발한 20 base pairs (bp)의 Universal Rice Primer 12 종과 10 bp primer 4종을 사용하였으나, 다양성이 잘 나타난 URP 3, 4, 5, 11 및 10mer-R primer의 RAPD 성적만을 사용하였으며, primers의 염기서열은 Table 1과 같다.
성능/효과
DNA band는 180 bp부터 1, 100 bp까지 15개의 band차이를 보였고, 품종간 차이가 심하였다 따라서 이들 재래종 쌀보리 112품종은 모두 유전적 차이가 있음이 확인되었다.
Figure 4에서 전기 영동 사진은 제 1군부터 27군까지로 분류된 품종들에서 2개 이상이 같은 품종으로 분류된 품종들을 URP4를 사용하여 분석한 RAPD결과이다. URP 3, 4, 5, 11, R 을 모두 사용하여 RAPD를 분석하였으나 이들 결과도 URP4 와 같이 군별 품종간에 다양한 DNA band 차이를 보여 품종들이 유전적으로 상이한 것으로 추정되었다. 대체로 lOmer primer를 사용하였을 경우 20 mer primer보다 품종간 DNA band 차이가 적게 나타나면서 반복 실험에서 일률성이 낮아 신빙성이 다소 떨어지는 것으로 보였으며 URP primer 간에는 URP 4, 5가 다양한 DNA band 차이를 보여 보리 RAPD검정에 좋은 primer라고 생각되었다.
밀수, 장망으로 출수가 늦은 품종이 많았다. 그러나 파성, 내한성, 출수기, 간장, 수장의 변이가 컸으며, 내한성이 강한 품종, UZU 유전자, 찰성, 자색종피 등 다양한 유용 돌연변이를 보였다. 재래종들의 유연관계를 형태적 특성과RAPD 분석 결과, 112품종 모두 다른 품종으로 밝혀졌으며, 재래종 쌀보리와 겉보리의 유전적 특성을 비교한 결과, 일양성이 인정되어 쌀보리 품종들이 겉보리 재래종으로부터 돌연변이 되었던 것으로 추정할 수 있었다.
파성은 춘파, 추파 및 양절형으로 나눌 수 있었으며 추파 품종이 월등히 많았고 이삭의 형태는 소수형보다는 열성인 밀수형이 많았으며, 엽초의 모용도 모용이 없는 것이 있는 것보다 많이 분포하고 있었다. 까락, 종피색, 엽초모용은 소수의 품종이 단망, 자색 및 엽초모용을 보였으며 장망, 황색 및엽초모용이 없는 품종이 많았다 이 결과를 재래종 겉보리 품종의 분포와 일양성을 검정한 결과 파성, 이삭형태, 엽초모용에서 겉보리의 변이와 쌀보리의 변이가 같은 것으로 나타났다. 단지 파성에서는 양절형이, 종피색에서는 자색 종피가 일 양성이 없었으나 그 수는 매우 적었다 (Table 3).
URP 3, 4, 5, 11, R 을 모두 사용하여 RAPD를 분석하였으나 이들 결과도 URP4 와 같이 군별 품종간에 다양한 DNA band 차이를 보여 품종들이 유전적으로 상이한 것으로 추정되었다. 대체로 lOmer primer를 사용하였을 경우 20 mer primer보다 품종간 DNA band 차이가 적게 나타나면서 반복 실험에서 일률성이 낮아 신빙성이 다소 떨어지는 것으로 보였으며 URP primer 간에는 URP 4, 5가 다양한 DNA band 차이를 보여 보리 RAPD검정에 좋은 primer라고 생각되었다. Figure 5는 백동 이름으로 등록된 품종들의 RAPD결과이다.
재래종 쌀보리는 대체로 4군으로 대별되었고, 27 세부 군으로 나누어졌으나 제c군에 춘파성 품종이 구분된 것 외에는 군별 특별한 차이는 발견할 수가 없었다. 또한 27 개 세부군에는 많은 품종들이 같은 것으로 분류되었으나 이들 간에 형태적 특성차이가 현저하여 같은 품종으로 볼 수 없었다.
이외에도 동과, 귀과, 재래종 등 유사한 이름으로 수집된 것을 RAPD 검사를 실시하였으나 유사한 band를 갖고 있는 품종은 없었다 (Figure 6). 또한 수집 당시의 이름을 보면 수집 지역의 명칭을 사용하였고 같은 품종명 뒤에 번호를 붙였던 것으로 보아 여러가지 genotype이 한 품종 속에서 혼종되었던 것을 전체적인 면에서 중복된 자원을 버리고 다양한 genotype들만을 보존하였기 때문에 같은 이름으로 등록되었던 것이 다른 genotype으로 보존되었던 것으로 추정할 수 있으나 확실한 경위는 확인할 수가 없었다.
쌀보리 의 특성 인 과성 (hulles, naked caryopsis)은 내외영이 과실에 밀착되어 있지 않고 성숙기에 잘 분리되는 특성으로서 자연적으로 돌연변이가 잘 일어나는 열성 단인자 특성으로 밝혀져 있다 (Ha 2000). 또한 쌀보리와 겉보리 재래종에서 파성, 이삭형태, 종피색, 엽초모용 변이에 대하여 품종 분포의 일양성을 검정한 결과 (Table 3), 파 성에서 중간형과 적자색 종피에서만 일양성이 없었고 다른 유전형질에서는 같은 유전 집단으로 추정할 수가 있었다. 그러므로 우리나라 재래종 쌀보리는 대개 겉보리로부터 자연적인 돌연변이로 발생, 재배되었던 것으로 추정되나 이점에 대한 다각적인 연구 검토가 필요하다고 사료된다.
많았다. 비교적 간장이 짧은 품종들은 uzu 유전자가 없는 품종도 비교적 짧은 것이 있어 uzu 유전자 이외에도 단간을 나타내는 유전자가 있는 것으로 추측되었다. 수장은 4〜6 cm 정도 되는 밀수형 품종이 많았으며 28품종은 7 cm 이상인 소수형이였다.
재래종 쌀보리 들은 추파형이며 내한성이 약하고 장간이면서 밀수, 장망으로 출수가 늦은 품종이 많았다. 그러나 파성, 내한성, 출수기, 간장, 수장의 변이가 컸으며, 내한성이 강한 품종, UZU 유전자, 찰성, 자색종피 등 다양한 유용 돌연변이를 보였다.
그러므로 우리나라 재래종 쌀보리는 대개 겉보리로부터 자연적인 돌연변이로 발생, 재배되었던 것으로 추정되나 이점에 대한 다각적인 연구 검토가 필요하다고 사료된다. 재래종 쌀보리의 내한성 정도는 저온 처리 기간이 짧을 때에는 중간 정도의내한성 품종이 많은 것으로 나타났지만, 저온 처리 기간이 길면 내 한성 이 약한 4, 5등급이 많아 내한성 이 약한 경 향이 었으며, 중 정도의 내한성으로 분류되었던 품종들은 일부 봄에 재생되었으나 생육이 부진하고 종자 수확량이 극히 저조하였다 (Figure 1). 그러나 저온 처리 기간이 긴 처리에서도 내한 성이 비교적 강한 품종도 8품종이 있어서 수원에서도 월동이 가능한 품종으로 보였다.
그러나 파성, 내한성, 출수기, 간장, 수장의 변이가 컸으며, 내한성이 강한 품종, UZU 유전자, 찰성, 자색종피 등 다양한 유용 돌연변이를 보였다. 재래종들의 유연관계를 형태적 특성과RAPD 분석 결과, 112품종 모두 다른 품종으로 밝혀졌으며, 재래종 쌀보리와 겉보리의 유전적 특성을 비교한 결과, 일양성이 인정되어 쌀보리 품종들이 겉보리 재래종으로부터 돌연변이 되었던 것으로 추정할 수 있었다.
2). 파성은 춘파, 추파 및 양절형으로 나눌 수 있었으며 추파 품종이 월등히 많았고 이삭의 형태는 소수형보다는 열성인 밀수형이 많았으며, 엽초의 모용도 모용이 없는 것이 있는 것보다 많이 분포하고 있었다. 까락, 종피색, 엽초모용은 소수의 품종이 단망, 자색 및 엽초모용을 보였으며 장망, 황색 및엽초모용이 없는 품종이 많았다 이 결과를 재래종 겉보리 품종의 분포와 일양성을 검정한 결과 파성, 이삭형태, 엽초모용에서 겉보리의 변이와 쌀보리의 변이가 같은 것으로 나타났다.
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