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문제 정의
- 것이 무엇보다 가장 중요하다. 따라서 본 연구는 국내에서의 옥수수 육종방법을 보다 과학적이고 체계적으로 확립하기 위하여 미국에서 도입된 유망 자식 계통들 간에 교잡된 F1 및 F2 집단들에서의 유전적 변이의 측정과 주요 농업형질들에 대한 유전적 특성 을 조사함으로써 옥수수의 생산능력 방법 을 개선하기 위 한 기초 자료를 얻고자 하였다.
제안 방법
- (2002)의 결과를 기초로 하여 집단 간에 근연관계가 먼 Lancaster Sure Crop 집단과 Reid Yellow Dent 집단에서 유래한 계통들을 중심 으로 선발하였다(Table 1). 분석에 이용된 5개 교배조합들의 구성 은 Lee et al. (2002)의 결과에 기초하여 26개 의 교배조합들 중에서 대 비조합으로 쓰인 MO17/B14A(수원 19호)보다 수량성이 높은 2조합(Va85/B73, C103/ND203)과 수량성 이 낮은 2조합(FR35/Oh43, Wf9/A632) 등 총 5조합을 선정 한 후, 이들 교배조합의 양친(R, R)들과 Fi 및 F2 세대를 2002년 4월에 강원도 홍천군에 위치한 강원도 농업기술원 옥수수시험장 포장에서 재배 하여 각 교배조합의 집단들에 대하여 형질별 특성을 조사하였다. 포장에서의 재배법은 옥수수 표준 재배법에 준하여 실시 하 였고, 주요 조사 농업형질로는 간장(plant height, PH), 착수고(ear height, EH), 이삭길이 (ear length, EL), 이삭폭(ear diameter, ED), 100립 중(100 kernel weight, HW) 그리고 종자생산량(grain yield, GY) 등 총 6개의 특성에 대하여 조사하였으며 (Table 2), 그리고 R 세대의 각 형질별 조사 개체수는 100-120주 였다.
- (2002)의 결과에 기초하여 26개 의 교배조합들 중에서 대 비조합으로 쓰인 MO17/B14A(수원 19호)보다 수량성이 높은 2조합(Va85/B73, C103/ND203)과 수량성 이 낮은 2조합(FR35/Oh43, Wf9/A632) 등 총 5조합을 선정 한 후, 이들 교배조합의 양친(R, R)들과 Fi 및 F2 세대를 2002년 4월에 강원도 홍천군에 위치한 강원도 농업기술원 옥수수시험장 포장에서 재배 하여 각 교배조합의 집단들에 대하여 형질별 특성을 조사하였다. 포장에서의 재배법은 옥수수 표준 재배법에 준하여 실시 하 였고, 주요 조사 농업형질로는 간장(plant height, PH), 착수고(ear height, EH), 이삭길이 (ear length, EL), 이삭폭(ear diameter, ED), 100립 중(100 kernel weight, HW) 그리고 종자생산량(grain yield, GY) 등 총 6개의 특성에 대하여 조사하였으며 (Table 2), 그리고 R 세대의 각 형질별 조사 개체수는 100-120주 였다. 관련형질의 조사된 성적에 대하여 세대별 평균과 표준편차를 분석한 후, 잡종강세 및 유전력 등을 계산하였다.
대상 데이터
- 공시 재 료는 미 국에서 도입 된 우수한 자식 계통(elite inbred line)들을 이 용하였는데, Gerdes et al. (1993)와 Lee et al. (2002)의 결과를 기초로 하여 집단 간에 근연관계가 먼 Lancaster Sure Crop 집단과 Reid Yellow Dent 집단에서 유래한 계통들을 중심 으로 선발하였다(Table 1). 분석에 이용된 5개 교배조합들의 구성 은 Lee et al.
데이터처리
- 포장에서의 재배법은 옥수수 표준 재배법에 준하여 실시 하 였고, 주요 조사 농업형질로는 간장(plant height, PH), 착수고(ear height, EH), 이삭길이 (ear length, EL), 이삭폭(ear diameter, ED), 100립 중(100 kernel weight, HW) 그리고 종자생산량(grain yield, GY) 등 총 6개의 특성에 대하여 조사하였으며 (Table 2), 그리고 R 세대의 각 형질별 조사 개체수는 100-120주 였다. 관련형질의 조사된 성적에 대하여 세대별 평균과 표준편차를 분석한 후, 잡종강세 및 유전력 등을 계산하였다. 잡종강세의 계산식은 [(Fs-MP)/MP]×100으로 Fi 또는 F2와 양친의 평균치 와의 차이를 구하여 양친 평균치에 대한 비율로 계산하였는데，여기서 Fs는 F1 또는 F2의 평균이며, MP는 양친의 평균이다.
- 또한 각 교배조합들의 F2에서의 유전력은 B의 분산에서 친계통의 평균 환경분산을 뺀 유전분산을 R의 분산에 대한 비율로 계산하였는데, 그 계산식은 [VF2-1/4(VPl+VP2+2VF1)]/VF2×100으로 여기서 VP1, VP2는 각 양친의 분산이고, VF1, VF2는 R과 Fz 의 분산이다. 그리고 조사된 농업형질들에 대한 통계분석은 Excel 97 통계 프로그램을 이용하여 계산 하였다.
성능/효과
- 이삭폭의 경우도 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 56% 로 나타났고, 이 중에서 MO17/B14A, C103/ND203 그리 고 Wf9/A632 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전 력 을 나타내 었 다. 100립 중의 경우는 5개 의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 65%로 나타났고, 이 중에서 FR35/Oh43 조합(42%)을 제외한 모든 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타내었다. 종자 생산량의 경우는 5개의 교배조합들에서의 평균 유전력 이 54%로 나타났으며 , 이 중에서 MO17/B14A 와 C103/ND203 조합들은 50% 이상의 비 교적 높은 유전력을 나타낸 반면, 나머지의 조합들은 모두 50% 이 하의 낮은 유전력 을 나타내 었다.
- 이 결과에 의하면, 비록 교배조합 및 조사된 농업형질들에 따라서 다소 차이는 있지만 전체적으로 F1에서의 잡종강세 가 F2에서 의 잡종강세 보다 크게 나타났다. 각 형질별 R 교배조합들에서 의 잡종강세 를 보면, 간장의 경우는 교배조합들 사이에서의 평균값은 23.4%로 나타났는데, 이 중에서 MO17/B14A, FR35/OH43 그리고 Wf9/A632 조합들은 평균값보다 높게 나타났고, 그 밖의 조합들은 평균값보다 낮게 나타났다. 착수고의 경우는 교배조합들에서의 평균값은 36.
- 현상은 Table 5에 나타내었다. 각 형질별 자식약세 현상은 간장의 경우 MO17/B14A와 C103/ND203 조합들이 11.8%로 가장 크게 나타났고, 반면에 Va85/B73 조합이 9.61%로 가장 작게 나타났다. 착수고의 경우는 FR35/Oh43 조합이 20%로 가장 크게 나타났고, 반면 에 Va85/B73 조합이 9.
- 었다. 공시 된 교배 조합들과 이 들 양친들 사이 에서의 생육 및 수량 특성을 비교하여 보면, 간장(PH)의 경우 교배조합의 양친들에서의 평균값은 188.3cm이었지만 F> 교배조합들에서는 평균값은 231.9cm로, 이중에서 MO17/B14A 그리고 Wf9/A632 조합들은 평균값보다 높게, 그 밖의 조합들은 평균값보다 낮게 나타났다. 착수고(EH)의 경우는 양친들에서의 평균값은 89.
- 특히, 본 실험 에서 이용된 5개의 교배조합들 중에서 대 비조합으로 쓰인 MO17/B14A와 비슷하게 Va85/B73 조합도 수량구성요소 및 수량성이 뛰어났으므로 앞으로 계통선발에 따른 품종육성 에 중요한 자원이 될 것으로 생각되었다. 그러나 본 실험에 이용된 5개 의 교배조합들 중에서 FR35/Oh43과 C103/ND203 조합들은 비록 LSC군과 BSSS군 또는 다른 기원인 heterotic 집단간에 이루어진 교배 조합들이지만, 종실수량은 이 전의 Lee et al. (2002)의 결과와 마찬가지로 5개의 교배조합 중에서 가장 낮은 수량성을 나타내었다. 이러한 결과는 비록 유전적배 경이 서로 다른 계통끼리의 교배 조합일지라도 잡종강세 효과가 반드시 나타나지 않는다는 것을 보여주었다.
- 78%의 잡종강세를 나타내어 조사된 농업형질들 중에서 가장 낮은 잡종강세 효과를 나타내었다. 그밖에 간장, 착수고, 이삭길이 등의 형질들도 5개의 교배 조합들 모두에서 평균 20% 이상의 잡종강세 효과를 나타내었으므로 옥수수의 교잡육종에서 중요한 선발형질들로 생각되었다. 또한 공시된 5개의 R 교배조합들 중에서, 특히 대비조합으로 쓰인 MO17/B14A 조합은 조사된 6개의 농업형질들 중에서 이삭길이를 제외한 나머지 5개의 농업형질들에서 가장 뚜렷한 잡종강세 효과를 나타내었으므로, MO17/B14A 조합 또는 이들 계통들은 옥수수의 계통선발에 의한 품종육성에 중요한 자원 및 품종인 것으로 생각되었다.
- 일반적으로 유전력이 50% 이상일 때 높다고 하고 20% 이 하이 면 유전력이 낮다고 하는데, 특히 유전력이 높은 형질들은 환경의 영향을 적 게 받는다고 하였다(민, 2000; 류 등, 2001). 따라서 조사된 6개의 농업형질들 중에서 이삭길이를 제외한 모든 형질들은 교배조합들에서 평균 유전력이 50% 이상을 나타내 었으므로 이러한 형질들은 옥수수의 교잡육종을 위한 중요한 선발형질들임을 시사하였다.
- 그밖에 간장, 착수고, 이삭길이 등의 형질들도 5개의 교배 조합들 모두에서 평균 20% 이상의 잡종강세 효과를 나타내었으므로 옥수수의 교잡육종에서 중요한 선발형질들로 생각되었다. 또한 공시된 5개의 R 교배조합들 중에서, 특히 대비조합으로 쓰인 MO17/B14A 조합은 조사된 6개의 농업형질들 중에서 이삭길이를 제외한 나머지 5개의 농업형질들에서 가장 뚜렷한 잡종강세 효과를 나타내었으므로, MO17/B14A 조합 또는 이들 계통들은 옥수수의 계통선발에 의한 품종육성에 중요한 자원 및 품종인 것으로 생각되었다.
- 이 결과에 의하면 각 형질들에서의 유전력 은 교배 조합에 따라 다소 다르게 나타났지만, 간장의 경우 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 61%로 나타났고, 이중에서 Va85/B73 조합(44%) 을 제외 한 모든 조합들이 50% 이상의 . 비교적 높은 유전력 을 나타냈다. 착수고의 경우도 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력 은 64%로 나타났고, 이 중에서 Va85/B73 조합(35%)을 제외한 모든 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타냈다.
- 나타내었다. 이 결과에 의하면 각 형질들에서의 유전력 은 교배 조합에 따라 다소 다르게 나타났지만, 간장의 경우 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 61%로 나타났고, 이중에서 Va85/B73 조합(44%) 을 제외 한 모든 조합들이 50% 이상의 . 비교적 높은 유전력 을 나타냈다.
- 이 결과에 의하면, 비록 교배조합 및 조사된 농업형질들에 따라서 다소 차이는 있지만 전체적으로 F1에서의 잡종강세 가 F2에서 의 잡종강세 보다 크게 나타났다. 각 형질별 R 교배조합들에서 의 잡종강세 를 보면, 간장의 경우는 교배조합들 사이에서의 평균값은 23.
- (2002)의 결과와 마찬가지로 5개의 교배조합 중에서 가장 낮은 수량성을 나타내었다. 이러한 결과는 비록 유전적배 경이 서로 다른 계통끼리의 교배 조합일지라도 잡종강세 효과가 반드시 나타나지 않는다는 것을 보여주었다. Fountain(1996)은 3개의 F2집단(B73×B84, B90×Mo17, B73×MO17)과 3개의 협의의 합성집단 및 3개의 광의의 합성집단을 가지고 유전적 변이를 조사하였는데, B90과 Mo17은 같은 유전적 배경에 속해 있음에도 불구하고 유전적 변이가 크게 나타나서 우수한 계통육성 모본으로 사용할 수 있다고 한 것으로 보아 양친계통의 계보에 의해 교배 조합을 만드는 것도 어느 정도 한계가 있음을 나타내었다.
- 착수고의 경우도 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력 은 64%로 나타났고, 이 중에서 Va85/B73 조합(35%)을 제외한 모든 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타냈다. 이삭 길이의 경우는 5개의 교배조합들에서의 평균 유전력은 47%로 조사된 6개의 농업형질들 중에서 가장 낮은 유전력을 나타내었으나, 이중에서 MO17/B14A, C103/ND203 그리고 WI9/A632 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타내었다. 이삭폭의 경우도 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 56% 로 나타났고, 이 중에서 MO17/B14A, C103/ND203 그리 고 Wf9/A632 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전 력 을 나타내 었 다.
- 이삭 길이의 경우는 5개의 교배조합들에서의 평균 유전력은 47%로 조사된 6개의 농업형질들 중에서 가장 낮은 유전력을 나타내었으나, 이중에서 MO17/B14A, C103/ND203 그리고 WI9/A632 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타내었다. 이삭폭의 경우도 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 56% 로 나타났고, 이 중에서 MO17/B14A, C103/ND203 그리 고 Wf9/A632 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전 력 을 나타내 었 다. 100립 중의 경우는 5개 의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 65%로 나타났고, 이 중에서 FR35/Oh43 조합(42%)을 제외한 모든 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타내었다.
- 43%로 가장 작게 나타났다. 이상의 결과에 의 하면, 조사된 6개의 농업형질들 중에서 특히 종자생산량은 C103/ND203과 FR35/Oh43 조합을 제외 한 나머지 조합들에서 자식 약세가 다른 형질들보다 큰 것으로 나타났는데, 이와 같은 결과는 비록 공시된 교배 조합들에 따라 자식 약세의 정도가 다소 차이는 있지만, 옥수수와 같은 타식성 작물의 경우 잡종 초기세대에서 자식을 시킬 경우 수량감소의 주요인이 됨을 알 수가 있었다. 그리고 이전에 보고 된 연구들(Walters et al.
- 이상의 결과에 의하면, 5개의 F1 교배조합들에 대하여 조사한 6개의 농업형질들 중에서 종자 생산량은 평균 84%의 잡종강세를 나타내어 가장 큰 잡종강세 효과를 나타내었으며, 반면에 100립중은 평균 9.78%의 잡종강세를 나타내어 조사된 농업형질들 중에서 가장 낮은 잡종강세 효과를 나타내었다. 그밖에 간장, 착수고, 이삭길이 등의 형질들도 5개의 교배 조합들 모두에서 평균 20% 이상의 잡종강세 효과를 나타내었으므로 옥수수의 교잡육종에서 중요한 선발형질들로 생각되었다.
- 종자 생산량의 경우는 5개의 교배조합들에서의 평균 유전력 이 54%로 나타났으며 , 이 중에서 MO17/B14A 와 C103/ND203 조합들은 50% 이상의 비 교적 높은 유전력을 나타낸 반면, 나머지의 조합들은 모두 50% 이 하의 낮은 유전력 을 나타내 었다. 이상의 결과에 의하면, 5개의 교배조합 중에서 MO17/B14A, C103/ND203 조합들은 조사된 6개의 농업형질들 모두에서 50% 이상의 비교적 높은 유전성을 나타내었고, 반면에 Va85/B73 조합은 100립중을 제외한 모든 형질들에서 그리고 FR35/Oh43 조합은 간장과 착수고를 제외한 모든 형질들에서 50% 이하의 낮은 유전력을 나타내었다. 일반적으로 유전력이 50% 이상일 때 높다고 하고 20% 이 하이 면 유전력이 낮다고 하는데, 특히 유전력이 높은 형질들은 환경의 영향을 적 게 받는다고 하였다(민, 2000; 류 등, 2001).
- 1은 조사된 6개의 농업형질들 중에서 하나의 예로 종자생산량에 대한 5개 교배조합들의 F2개체들에서의 분포 형태를 나타내었다. 이와 같이 대 비 조합으로 쓰인 MO17/B14A 조합은 분석에 이용된 6개의 형질들 모두에서 평균값 이상의 높은 수치를 나타내 었으며, 그밖에 Va85/B73 조합도 6개의 형질들 중에서 이삭길이, 100립중, 종자생산량 등의 형질들에서 평균값 이상의 높은 수치를 나타내었다.
- 100립 중의 경우는 5개 의 교배조합들에서 의 평균 유전력은 65%로 나타났고, 이 중에서 FR35/Oh43 조합(42%)을 제외한 모든 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타내었다. 종자 생산량의 경우는 5개의 교배조합들에서의 평균 유전력 이 54%로 나타났으며 , 이 중에서 MO17/B14A 와 C103/ND203 조합들은 50% 이상의 비 교적 높은 유전력을 나타낸 반면, 나머지의 조합들은 모두 50% 이 하의 낮은 유전력 을 나타내 었다. 이상의 결과에 의하면, 5개의 교배조합 중에서 MO17/B14A, C103/ND203 조합들은 조사된 6개의 농업형질들 모두에서 50% 이상의 비교적 높은 유전성을 나타내었고, 반면에 Va85/B73 조합은 100립중을 제외한 모든 형질들에서 그리고 FR35/Oh43 조합은 간장과 착수고를 제외한 모든 형질들에서 50% 이하의 낮은 유전력을 나타내었다.
- 4g로 이 중에서 MO17/B14A 그리고 Va85/B73 조합들은 평균값보다 높게, 그 밖의 조합들은 평균값보다 낮게 나타났다. 종자생산량(GY)의 경우도 양친들에서 의 평균값은 65.6g이었지만 R 교배조합들에서의 평균값은 116.8g로 이중에서 MO17/B14A 그리고 Va85/B73 조합들은 평균값보다 높게, 그 밖의 조합들은 평균값보다 낮게 나타났다. 그리고 조사된 6개의 농업형질들에 대한 이들 교배조합들의 Fz 개체들에서의 분포 형태는 교배조합들에 따라 다소 차이는 있지만 6개의 농업형질 모두에서 전체적으로 다수인자가 관여하는 정규분포 양상을 보였는데, 이 와 같은 결과는 이전에 민(2000) 그리고 박 등(2001)의 보고와도 일치 하였다.
- 78%로 나타났는데, 이중에서 MO17/B14A와 FR35/Oh43 조합들은 평균값보다 높게 나타났고, 그 밖의 조합들은 평균값보다 낮게 나타났다. 종자생산량의 경우는 교배조합들에서의 평균값이 84%로 나타났는데, 이 중에서 MO17/B14A와 C103/ND203 조합들은 평균값보다 높게 나타났고, 그 밖의 조합들은 평균값보다 낮게 나타났다.
- 비교적 높은 유전력 을 나타냈다. 착수고의 경우도 5개의 교배조합들에서 의 평균 유전력 은 64%로 나타났고, 이 중에서 Va85/B73 조합(35%)을 제외한 모든 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타냈다. 이삭 길이의 경우는 5개의 교배조합들에서의 평균 유전력은 47%로 조사된 6개의 농업형질들 중에서 가장 낮은 유전력을 나타내었으나, 이중에서 MO17/B14A, C103/ND203 그리고 WI9/A632 조합들은 50% 이상의 비교적 높은 유전력을 나타내었다.
- 한편, 본 실험에서 교배조합들 간에 비교적 뚜렷한 변이를 나타낸 몇몇의 농업형질들에 대하여 미국에서 가장 많이 사용되고 있는 Lancaster Sure Crop(LSC) 집단에서 유래된 Mol7, Va85, C103, Oh43 계통들과 Iowa Stiff Stalk Synthetic(BSSS)에서 유래된 B14A, B73, FR35, Wf9 그리고 A632 계통들 그리고 다른 기원인 ND203 계통으로 구분하여 비교해 보면, BSSS와 LSC 집단 그리고 LSC와 다른 기원에서 유래된 2개의 교배 조합 (FR35/Oh43, C103/ND203)을 제외한 나머지 교배조합들은 비교적 우수한 수량구성요소 및 수량성을 나타내었다. 특히, 본 실험 에서 이용된 5개의 교배조합들 중에서 대 비조합으로 쓰인 MO17/B14A와 비슷하게 Va85/B73 조합도 수량구성요소 및 수량성이 뛰어났으므로 앞으로 계통선발에 따른 품종육성 에 중요한 자원이 될 것으로 생각되었다.
후속연구
- 나타내었다. 특히, 본 실험 에서 이용된 5개의 교배조합들 중에서 대 비조합으로 쓰인 MO17/B14A와 비슷하게 Va85/B73 조합도 수량구성요소 및 수량성이 뛰어났으므로 앞으로 계통선발에 따른 품종육성 에 중요한 자원이 될 것으로 생각되었다. 그러나 본 실험에 이용된 5개 의 교배조합들 중에서 FR35/Oh43과 C103/ND203 조합들은 비록 LSC군과 BSSS군 또는 다른 기원인 heterotic 집단간에 이루어진 교배 조합들이지만, 종실수량은 이 전의 Lee et al.
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