본 연구는 국내 조생종 벼 품종들과 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성된 자포니카(Oryza sativa L. ssp. Japonica)의 조생 다수성 품종인 남일 돌연변이 계통인 중모1024의 등숙기 고온내성을 비교 평가하여 등숙기 고온내성의 기초자료를 얻고자 수행하였다. 본 연구를 통하여 국내 조생종벼 품종들 중 대봉, 운광, 및 만안과 돌연변이 계통인 중모 1024가 고온에서 상대적으로 양호한 고온내성을 가지고 있는 것으로 평가되었으며. 특히 중모1024는 다른 공시품종들에 비하여 상당히 양호한 고온내성을 가진 것으로 평가되었다. 본 연구의 주요 결과는 등숙기간 동안 고온에 의하여 현미의 길이와 너비가 감소하였으며, 현미 너비의 감소율이 현미 길이의 감소율에 비하여 평균 4배 이상 높았다. 이러한 결과로 보아, 등숙기간 동안 고온에 의하여 현미의 길이보다는 너비가 더 많은 영향을 받는다고 사료된다. 등숙기간 동안 고온에 의해 가장 문제가 되는 완전미율과 미숙립율을 공시품종들간 비교 평가한 결과, 상대적으로 중모 1024, 태봉, 운광 및 만안이 고온에서 높은 현미완전미율을 보였으며, 상대적으로 적온에서 낮은 현미완전미율을 보인 품종들이 상대적으로 고온에 의한 현미완전미율 감소율이 적온에서 높은 현미완전미율을 보인 품종들에 비해 낮았다. 또한, 다른 공시품종들에 비하여 고온내성이 양호한 중모 1024는 고온에서도 좋은 쌀 외관품위와 안정적 수확성 향상을 위한 육종모재로서 유용형질을 교배를 통해 고품질 벼의 보완을 위해 이전할 수 있는 것이 용이할 것으로 사료된다.
본 연구는 국내 조생종 벼 품종들과 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성된 자포니카(Oryza sativa L. ssp. Japonica)의 조생 다수성 품종인 남일 돌연변이 계통인 중모1024의 등숙기 고온내성을 비교 평가하여 등숙기 고온내성의 기초자료를 얻고자 수행하였다. 본 연구를 통하여 국내 조생종벼 품종들 중 대봉, 운광, 및 만안과 돌연변이 계통인 중모 1024가 고온에서 상대적으로 양호한 고온내성을 가지고 있는 것으로 평가되었으며. 특히 중모1024는 다른 공시품종들에 비하여 상당히 양호한 고온내성을 가진 것으로 평가되었다. 본 연구의 주요 결과는 등숙기간 동안 고온에 의하여 현미의 길이와 너비가 감소하였으며, 현미 너비의 감소율이 현미 길이의 감소율에 비하여 평균 4배 이상 높았다. 이러한 결과로 보아, 등숙기간 동안 고온에 의하여 현미의 길이보다는 너비가 더 많은 영향을 받는다고 사료된다. 등숙기간 동안 고온에 의해 가장 문제가 되는 완전미율과 미숙립율을 공시품종들간 비교 평가한 결과, 상대적으로 중모 1024, 태봉, 운광 및 만안이 고온에서 높은 현미완전미율을 보였으며, 상대적으로 적온에서 낮은 현미완전미율을 보인 품종들이 상대적으로 고온에 의한 현미완전미율 감소율이 적온에서 높은 현미완전미율을 보인 품종들에 비해 낮았다. 또한, 다른 공시품종들에 비하여 고온내성이 양호한 중모 1024는 고온에서도 좋은 쌀 외관품위와 안정적 수확성 향상을 위한 육종모재로서 유용형질을 교배를 통해 고품질 벼의 보완을 위해 이전할 수 있는 것이 용이할 것으로 사료된다.
Early-maturing Korean Japonica cultivars and Jungmo1024 were used as plant materials to evaluate hightemperature tolerance during grain filling stage. National Institute of Crop Science (NICS) in Korea developed Jungmo1024, a mutant line from Namil (wild type) treated by using sodium azide (SA) as m...
Early-maturing Korean Japonica cultivars and Jungmo1024 were used as plant materials to evaluate hightemperature tolerance during grain filling stage. National Institute of Crop Science (NICS) in Korea developed Jungmo1024, a mutant line from Namil (wild type) treated by using sodium azide (SA) as mutagen. To evaluate high-temperature tolerance, all cultivars were exposed to high-temperature (day $31.5{\pm}2.5^{\circ}C$/ night $27.5{\pm}1.3^{\circ}C$) and ordinary temperature (day $27.5{\pm}1.8^{\circ}C$/ night $24.7{\pm}1.6^{\circ}C$) during grain filling stage. In these conditions, we performed compared evaluation of grain shape such as length and width and grain quality by using a 1625 Cervitec grain inspector. High-temperature during grain filling stage caused decrease of grain shape. In grain shape such as length and width, the decrease rate of width (average 6.3%) was higher than the decrease rate of length (average 1.3%). Hence, high-temperature affected width of grain than length of grain. In addition, high-temperature showed a decided difference in rate of head rice between ordinary temperature (average 76.3%) and high-temperature (average 13.3%).As a result, Taebong, Ungwang, Manan, and Jungmo1024 seemed relatively a decent high-temperature tolerance than other cultivars. Especially, Jungmo1024 seemed remarkable rate of head rice (average $34.4{\pm}6.2%$) than other cultivars under high-temperature. It is considered that a genetic trait of Jungmo1024 can be useful to improve breeding for high-temperature tolerance.
Early-maturing Korean Japonica cultivars and Jungmo1024 were used as plant materials to evaluate hightemperature tolerance during grain filling stage. National Institute of Crop Science (NICS) in Korea developed Jungmo1024, a mutant line from Namil (wild type) treated by using sodium azide (SA) as mutagen. To evaluate high-temperature tolerance, all cultivars were exposed to high-temperature (day $31.5{\pm}2.5^{\circ}C$/ night $27.5{\pm}1.3^{\circ}C$) and ordinary temperature (day $27.5{\pm}1.8^{\circ}C$/ night $24.7{\pm}1.6^{\circ}C$) during grain filling stage. In these conditions, we performed compared evaluation of grain shape such as length and width and grain quality by using a 1625 Cervitec grain inspector. High-temperature during grain filling stage caused decrease of grain shape. In grain shape such as length and width, the decrease rate of width (average 6.3%) was higher than the decrease rate of length (average 1.3%). Hence, high-temperature affected width of grain than length of grain. In addition, high-temperature showed a decided difference in rate of head rice between ordinary temperature (average 76.3%) and high-temperature (average 13.3%).As a result, Taebong, Ungwang, Manan, and Jungmo1024 seemed relatively a decent high-temperature tolerance than other cultivars. Especially, Jungmo1024 seemed remarkable rate of head rice (average $34.4{\pm}6.2%$) than other cultivars under high-temperature. It is considered that a genetic trait of Jungmo1024 can be useful to improve breeding for high-temperature tolerance.
본 연구에서는 등숙기간 동안 고온에 영향을 많이 받는 조생종 벼에 대한 등숙기 고온내성 연구를 위하여 국내에서 개발된 조생종 벼 품종들과 돌연변이 육종으로 확보된 남일 돌연변이 중모1024를 온도 조건에 따라 각각 고온과 적온 조건으로 나누어 공시하였다. 공시된 품종들의 출수기 및 현미 입형과 외관품위를 조사하여 온도 조건에 대한 차이를 비교함으로써 등숙기 고온 내성을 평가하고자 수행하였다.
본 연구에서는 등숙기간 동안 고온에 영향을 많이 받는 조생종 벼에 대한 등숙기 고온내성 연구를 위하여 국내에서 개발된 조생종 벼 품종들과 돌연변이 육종으로 확보된 남일 돌연변이 중모1024를 온도 조건에 따라 각각 고온과 적온 조건으로 나누어 공시하였다. 공시된 품종들의 출수기 및 현미 입형과 외관품위를 조사하여 온도 조건에 대한 차이를 비교함으로써 등숙기 고온 내성을 평가하고자 수행하였다.
제안 방법
고온에 대한 공시품종들의 현미 외관품위를 비교 평가하기 위하여 쌀 품위 분석기를 사용하여 적온구와 고온구의 입형 및 완전미율과 미숙립율을 산출하여 비교 평가하였다 (Table 2).온도 상승에 따른 포장과 온실의 공시 품종들의 현미 입형을 비교하기 위하여 현미의 길이와 너비를 조사하였다. 포장과 온실에 공시된 품종들의 현미 길이를 비교한 결과는 포장에서 공시된 품종들 중 중모1024의 현미 길이가 평균 5.
고온에 대한 출수 양상을 비교 평가하기 위하여 포장과 온실에 공시된 품종들의 출수기를 조사하였다. 출수기는 전 식물체의 총 경수를 가름하여 40~50%가 출수한 날로 하였으며, 각 반복구에 대한 조사일수의 평균값을 취하여 각 품종들의 출수기로 하였다.
공시품종들 중 중모1024는 고온에 의해 심복백이 발생하였으나 발생 정도가 상대적으로 고운, 진부, 만추, 운광 및 새상주에 비하여 낮았다(At the bottom in 2F). 등숙기 고온내성을 좀 더 세밀히 평가하기 위하여 쌀 품위분석기를 이용하여 포장과 온실에서의 현미 완전미율과 미숙립율을 조사하였다(Table 2). 포장에서 공시된 품종들의 현미 완전미율은 평균 76.
대상 데이터
고온에 대한 등숙기 고온내성을 평가하기 위하여 국내 조생종 벼 품종인 고운, 진부, 태봉, 만추, 조안, 태성, 운광, 문장, 만안, 오대, 새상주, 만호, 중화, 그리고 상주와 돌연변이 집단육성을 통하여 확보된 남일 돌연변이 계통 중모1024를 함께 2011년 국립식량과학원 답작과(수원소재)의 적온구인 포장과 고온구인 온실에 각각 보통기 재배(4월 7일 파종, 포장: 5월 12일 이앙, 온실: 6월 3일 이앙)에 준하여 공시하였다.
M7식물체 세대에서 각 계통내의 개체들이 균일한 표현형을 보여 유전적으로 고정되었다고 판단하고 총 5,135개의 계통을 확정하였다. 원품종인 남일에 비해 고온내성을 가진 돌연변이 계통을 확보하기 위한 고온검정을 통해 고온에서 양호한 등숙성을 보이는 중모1024(품종보호: 제5103호, 등록 일자: 2014. 7. 31)를 확보하였다.
자포니카(Oryza sativa L. ssp. Japonica) 벼로서 숙기가 빠르고(8월 4일 출수: 수원기준) 다수성(662kg/10a: 백미기준)인 남일(Kim et al., 2003)에 대해 돌연변이원으로 인산가리완충용액에 희석한 아지드화나트륨(Sodium azide; NaN3) 이 처리된 돌연변이 후대계통들이 확보되었다(Shin et al., 2009). 간략하게는, M1 식물체들로부터 1개 이삭씩을 수확하였으며(M2 종자), 이후부터는 M7세대까지 계통육종법에 의거하여 세대를 진전시키면서 고정계통을 확립하였다.
데이터처리
각 온도조건에 따른 현미의 입형 및 완전미율과 미숙립율의 결과값에 대한 통계분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System Institute, 2000)의 PROC GLM을 이용하여 Duncan의 다중범위검정방법(Duncan’s multiple range test)를 통해 5% 유의수준에서 평균값을 비교하였다.
성능/효과
2007). 그럼에도 불구하고 원품종인 남일에 비하여 좋은 현미 외관품위(Fig. 3)를 가지고 있는 돌연변이 계통인 중모1024는 평균 34.4±6.2%로 다른 공시품종들에 비하여 상대적으로 현저히 높은 현미 완전미율을 보였다. 고온내성 벼 품종으로 알려진 Nikomaru (Sakai et al.
등숙기 고온내성 평가에서 중모1024는 국내 조생종 벼 품종들에 비하여 고온에서 입형의 감소율이 낮았으며 현미 완전미율 또한 평균 10%이상의 차이를 보이며 높았다. 남일 돌연변이 계통인 중모1024는 국내 조생종 벼 품종들에 비해 고온에서 매우 양호한 고온내성을 가진 것으로 판단된다.
3%로 현미 너비의 감소폭이 길이의 감소폭에 비하여 평균 4배 이상 높았다. 이런 결과로 보아, 고온에서 현미의 입형은 길이보다는 너비가 더 많은 영향을 받는 것으로 사료된다. 고온에서 벼(Oryza sativa L.
후속연구
2007). 추후 양호한 고온내성을 보인 중모1024를 이용하여 분자마커를 통한 유전분석과 등숙기 고온내성에 대한 표현형 분석을 통한 연관분석을 수행하여 고온 내성에 관여하는 유전자의 유전좌위를 탐색하여 중모1024의 양호한 고온내성이 기존의 유전좌위와 동일한 유전좌위인지 또는 다른 유전좌위의 주동유전자인지를 탐색할 필요성이 있다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IPCC는 무엇인가?
지구온난화로 인한 기후 변화는 전세계적인 문제로 인식되고 있다. 기후변화에 대응하기 위한 정부간 협의체인 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)에 따르면 최근 100년간(1906-2005) 세계의 평균기온은 0.74℃ 상승하였다고 한다.
지구온난화에 따른 기후의 변화가 식물에 미치는 영향은?
또한 온실가스 배출량의 증가로 인한 기온상승은 앞으로도 심화될 것이라고 예상하였다. 지구온난화에 따른 기후의 변화는 식물의 생리학적, 생화학적, 그리고 물질대사에 장애를 일으켜 생장과 생산능력에 제한을 주는 주된 환경스트레스로 알려져 있다(Shimono and Ishii, 2012; Hasanuzzaman et al., 2013).
IPCC가 예상한 기후변화는?
74℃ 상승하였다고 한다. 또한 온실가스 배출량의 증가로 인한 기온상승은 앞으로도 심화될 것이라고 예상하였다. 지구온난화에 따른 기후의 변화는 식물의 생리학적, 생화학적, 그리고 물질대사에 장애를 일으켜 생장과 생산능력에 제한을 주는 주된 환경스트레스로 알려져 있다(Shimono and Ishii, 2012; Hasanuzzaman et al.
참고문헌 (23)
Chen, Y., M. Wang, and P. B. F. Ouwerkerk. 2012. Molecular and environmental factors determining grain quality in rice. Food and Energy Security. 1 : 111-132.
Endo, M., T. Tsuchiya, K. Hamada, S. Kawamura, K. Yano, M. Ohshima, A. Higashitani, M. Watanabe, and M. Kawagishi- Kobayashi. 2009. High temperatures cause male sterility in rice plants with transcriptional alterations during pollen development. Plant Cell Physiol. 50 : 1911-1922.
Hakata, M., M. Kuroda, T. Miyashita, T. Yamaguchi, M. Kojima, H. Sakakibara, T. Mitsui, and H. Yanakawa. 2012. Suppression of $\alpha$ -amylase genes improves quality of rice grain ripened under high temperature. Plant Biotechnol. J. 10 : 1110-1117.
Hasanuzzaman, M., K. Nahar, M. M. Alam, R. Roychowdhury, and M. Fujita. 2013. Physiological, biochemical, and molecular mechanisms of heat stress tolerance in plants. Int. J. Mol. Sci. 14 : 9643-9684.
ICPP. 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis, contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor and H. L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York. NY, USA, 996 pp.
Jagadish, S. V. K., P. Q. Craufurd, and T. R. Wheeler. 2007. High temperature stress and spikelet fertility in rice (Oryza sativa L.). J. Exp. Bot. 58 : 1627-1635.
Kim, H. Y., K. H. Kang, H. G. Hwang, H. P. Moon, and I. S. Choi. 2003. A semi-early maturing, high yielding and processing japonica rice cultivar "Namilbyeo". Treat. of Crop Res. 4 : 141-148.
Kim, S. O., U. Chung, S. H. Kim, I. M. Choi, and J. I. Yun. 2009. The suitable region and site for 'Fuji' apple under the projected climate in South Korea. Korean J. of Agric. and For. Meteorol. 11 : 162-173.
Kobayashi, A., B. Genliang, Y. Shenghai, and K. Tomira. 2007. Detection of Quantitative Trait Loci for white-back and basal-white kernels under high temperature stress in japonica rice varieties. Breed. Sci. 57 : 107-116.
Lee, C. K., K. S. Kwak, J. H. Kim, J. Y. Son, and W. H. Yang. 2011. Impact of climate change and follow-up cropping season shift on growing period and temperature in different rice maturity types. Korean J. Crop Sci. 56 : 233-243.
Morita, S., J. I. Yonemaru, and J. I. Takanashi. 2005. Grain growth and endosperm cell size under high night temperature in rice (Oryza sativa L.). Ann. of Bot. 95 : 695-701.
Morita, S. and H. Nakano. 2011. Nonstructural carbohydrate content in the stem at full heading contributes to high performance of ripening in heat tolerant rice cultivar Nikomaru. Crop Sci. 51 : 818-828.
Phan, T. T. T., Y. Ishibashi, M. Miyazaki, H. T. Tran, K. Okamura, S. Tanaka, J. Nakamura, T. Yuasa, and M. Iwaya-Inoue. 2013. High temperature-induced repression of the rice sucrose transporter (OsSUT1) and starch synthesis-related genes in sink and source organs at milky ripening stage causes chalky grains. J. of Agron. and Crop Sci. 199 : 178-188.
Sakai, M., M. Okamoto, K. Tamura, R. Kaji, R. Mizobuchi, H. Hirabayashi, S. Fukaura, M. Nishimura, and T. Yagi. 2007. "Nikomaru", a new rice variety with excellent palatability and grain appearance developed for warm region of Japan. Breed. Res. 9 : 67-73.
She, K. C., M. Yaeshima, T. Koumoto, M. Ohnuma, T. Hiromasa, M. Hirai, T. Matsunaga, R. Tashiro, T. Sasaki, H. Kusano, and H. Shimada. 2012. High-temperature stress susceptibility of representative japonica rice cultivars derived from Norin-22: Inadequate ATP supply during seed development may lead to severe damage. Plant Biotechnol. 29 : 465-471.
Shimono, H. and A. Ishii. 2012. Poor grain growth in rice under high temperatures affected by water temperature during vegetative stage. J. Agric. Meteorol. 68 : 205-214.
Shin, D. H., H. R. Kim, and Y. H. You. 2012. Effects of elevated $CO_2$ concentration and increased temperature on the change of the phonological and reproductive characteristics of Phytolocca insularis, a Korea endemic plant. J. of Wetlands Res. 14 : 1-9.
Shin, Y. S., C. S. Park, Y. W. Seo, and J. U. Jeung. 2009. Characteristics of endosperm starch of the rice mutant lines induced by sodium azide. Korean J. Breed. Sci. 41 : 84-91.
Shirato, Y., A. Fukushima, N. Ogata, T. Ohara, K. Kawashima, H. Harada, T. Yamada, H. Furuita, and O. Toshio. 2007. Impact of global warming on agriculture, forestry and fisheries and possible countermeasures in Japan. in: Research and Development in Agriculture, Forestry and Fisheries No. 23, ed. Agriculture, Forestry and Fisheries Research Council, MAFF Japan. Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries (MAFF), Japan, pp. 3-8.
Tabata, M., H. Hirabayashi, Y. Takeuchi, I. Ando, Y. Iida, and R. Ohsawa. 2007. Mapping of quantitative trait loci for the occurrence of white-back kernels associated with high temperatures during the ripening period of rice (Oryza sativa L.). Breed. Sci. 57 : 47-52.
Tabkhkar, N., B. Rabiei, and A. Sabouri. 2012. Genetic diversity of rice cultivars by microsatellite markers tightly linked to cooking and eating quality. Australian J. Crop Sci. 6 : 980-985.
Yamakawa, H., T. Hirose, M. Kuroda, and T. Yamaguchi. 2007. Comprehensive expression profiling of rice grain filling-related genes under high temperature using DNA microarray. Plant Physiol. 144 : 258-277.
Yonemaru, J. I. and S. Morita. 2012. Image analysis of grain shape to evaluate the effects of high temperatures on grain filling of rice, Oryza Sativa L. Field Crops Res. 137 : 268-271.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.