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문제 정의
- 본 연구의 목적은 찰벼의 찰기에 대한 유전적 효과와 환경적 변이에 대한 기초자료를 제공하기 위해 수행하였다. 이를 위해 6개 환경 조건에서 6종 찰벼 품종을 이용하여 찰기에 대한 유전자와 환경의 (Genotype-by-Environment, G×E) 상호작용 분석을 하였다.
- 본 연구의 목적은 찰벼의 찰기에 대한 품종의 유전적 효과와 환경적 변이에 대한 기초자료를 제공하기 위해 수행하였다. 이를 위해 6개 환경 조건에서 6개 찰벼 품종을 이용하여 찰벼의 찰기에 대한 유전자와 환경의 상호작용(Genotypeby-Environment, G×E) 분석을 하였다.
제안 방법
- AMMI 분석은 PBTools (v1.4)을 이용하여 상호작용 주성분 분석(Interaction Principal Component Axis: ICPA) 및 이에 근거한 biplot을 분석하였다(IRRI, 2017). AMMI 분석 모델은 Zobel et al.
- , Korea)로 분쇄하였다. 건식제분 찹쌀가루 150 g에 0.7배의 물을 첨가하여 반죽하고, 25분간 찐 후 20℃에서 2일 저장함에 따른 경도 변화를 Texture analyzer (TA-XT2, Stable Micro System, Haslemere, UK)을 이용하여 측정하였다(Yoon et al., 2015). 측정을 위한 조건으로 원통형 probe의 직경은 10cm을 사용하였고, 70% 의 deformation rate와 1.
- 왕겨를 제거한 현미 시료를 시험용 도정기(MC-90A, Toyo, Japan)를 이용하여 12분미로 도정 한 후, 분쇄기(Cyclotec TM 1093, FOSS Co., Denmark)로 분쇄하고 100 메쉬 체에 통과시킨 쌀가루를 분석용으로 사용하였다.
- 이를 위해 6개 환경 조건에서 6개 찰벼 품종을 이용하여 찰벼의 찰기에 대한 유전자와 환경의 상호작용(Genotypeby-Environment, G×E) 분석을 하였다.
- 이를 위해 6개 환경 조건에서 6종 찰벼 품종을 이용하여 찰기에 대한 유전자와 환경의 (Genotype-by-Environment, G×E) 상호작용 분석을 하였다.
- 1과 같다. 찰벼의 찰기는 찰떡을 제조 후 48시간 경과 후에 Texture analyzer (TA-XT2, Stable Micro System, Haslemere, UK)로 경도(g)를 측정하여 평가하였다. 찰떡의 경도가 높은 것은 빨리 굳어져 찰기가 적은 것을 의미하고, 경도가 낮은 것은 찰기가 오랫동안 지속되어 찰기가 높은 것을 의미한다.
- , 2015). 측정을 위한 조건으로 원통형 probe의 직경은 10cm을 사용하였고, 70% 의 deformation rate와 1.0mm/sec의 test speed로 하였다.
- 품종별 찰떡 제조를 위한 찹쌀가루는 기류식제분기(ACM185, Hankook Crusher Co., Korea)로 분쇄하였다. 건식제분 찹쌀가루 150 g에 0.
대상 데이터
-
재배방법
재배지역은 철원, 수원 및 밀양에서 2014년 및 2015년 동안 수행하였으며, 시험기간 동안의 기상조건은 Table 1과 같다. 지역별 파종 및 이앙은 철원에서 4월 20일 파종하여 30일 묘를, 수원 4월 25일 파종하여 30일 묘를 밀양은 5월 30일에 파종하여 30일 묘를 이앙하였다.
- 재배지역은 철원, 수원 및 밀양에서 2014년 및 2015년 동안 수행하였으며, 시험기간 동안의 기상조건은 Table 1과 같다. 지역별 파종 및 이앙은 철원에서 4월 20일 파종하여 30일 묘를, 수원 4월 25일 파종하여 30일 묘를 밀양은 5월 30일에 파종하여 30일 묘를 이앙하였다. 그 외 지역별 벼 재배는 농촌진흥청 표준재배법에 따라 수행하였다(RDA, 2012).
- 찰벼 6개 품종은 조생종인 상주찰과 중생종인 보석찰, 한강찰 1호, 화선찰, 설향찰 및 중만생종인 아랑향찰을 공시하였다. 주로 중생종 품종 위주로 공시한 이유는 재배지역인 철원은 조생종, 수원은 중생종, 밀양은 중만생종이 재배 적응지역으로 알려져 있다.
데이터처리
- 환경(E), 품종(G) 간 차이 및 G×E 상호작용 분산분석은 Two-way ANOVA 분석을, 동일 환경에서 품종 간 분산분석은 One-way ANOA 분석을 실시하였다. 분산분석 및 Duncan 다중검정은 SPSS (v13.0) 이용하여 일반선형 모델로 분석 하였다.
- 환경(E), 품종(G) 간 차이 및 G×E 상호작용 분산분석은 Two-way ANOVA 분석을, 동일 환경에서 품종 간 분산분석은 One-way ANOA 분석을 실시하였다.
이론/모형
- 지역별 파종 및 이앙은 철원에서 4월 20일 파종하여 30일 묘를, 수원 4월 25일 파종하여 30일 묘를 밀양은 5월 30일에 파종하여 30일 묘를 이앙하였다. 그 외 지역별 벼 재배는 농촌진흥청 표준재배법에 따라 수행하였다(RDA, 2012). 시험구 배치는 3개 재배지역(철원, 수원, 밀양) 및 2년(2014 년 및 2015년) 간 모두 난괴법 3반복으로 배치하였다.
- , Denmark)로 분쇄하고 100 메쉬 체에 통과시킨 쌀가루를 분석용으로 사용하였다. 조단백질은 Micro Kjeldahl법, 아밀로스 함량은 비색정량법에 따라 시료 100 mg에 95% 에탄올과 1N sodium hydroxide를 가한 후 호화시킨 전분 호화액에 1N acetic acid와 0.2% I2-KI 용액을 첨가하여 요오드 정색반응 후 620 nm 파장에서의 흡광도를 측정하였다(NICS RDA 2003).
성능/효과
- 6가지 환경조건에서 6종 찰벼 품종을 이용하여 실험한 결과, 품종 효과(G)는 37.1%로 가장 높았으나, 환경 효과(E) 및 상호작용 효과(G×E)의 합이 53.4% 임을 고려할 때 찰기는 동일한 품종이라도 환경조건에 크게 따라 달라질 수 있다는 것으로 알 수 있었다.
- 동일한 재배환경에서 품종별 찰떡의 경도를 분석한 결과는 Table 4와 같다. 6개 환경에서 평균 찰떡의 경도는 아량 향찰(G6)와 상주찰(G1)이 낮아 찰기가 높았고, 반면 보석찰(G2) 및 설향찰(G5)은 경도가 높아 찰기가 낮았던 품종이었다. 연차 간 비교에서 철원(E1, E2)지역은 찰떡의 경도가 비슷하였다.
- 찰떡의 경도가 높은 것은 빨리 굳어져 찰기가 적은 것을 의미하고, 경도가 낮은 것은 찰기가 오랫동안 지속되어 찰기가 높은 것을 의미한다. 6개 환경조건 간 비교에서, 찰떡의 경도는 E3 (수원 2014년) 및 E5 (밀양 2014년) 환경조건이 다른 환경보다 유의하게 높았다. 따라서 이들 환경조건은 다른 환경조건 보다 찰떡의 찰기가 적었다.
- AMMI 분석모델에 의한 환경(재배지역, E), 유전자(품종, G), 유전자와 환경 상호 작용(G×E) 효과 모두에서 고도의 유의성이 있었다(P<0.001).
- 반면 수원은 중만생종인 아량향찰 품종보다는 화선찰 및 한강찰 1호 품종이, 밀양은 중만생종인 아랑향찰 품종이 중생종보다 더 적합할 것으로 예상되었다. 그러나 2015년 수원(E4)과 밀양(E6)에서 중만생종인 아랑향찰 품종이, 2014년 수원(E3) 및 밀양(E5)에서는 중생종인 한강찰 1호와 중생종인 화선찰 품종이 더 적합한 품종으로 나타났다. 이러한 결과는 기존의 수량 등에 근거한 장려품종 선정 결과와는 차이가 있었다.
- 85, 경도: 29,977 g)이었다. 반면 상주찰(G1, IPCA1: -61.23, 경도: 31,289 g)은 IPCA1 값이 가장 높아 환경에 의한 영향을 가장 많이 받는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 찰벼의 찰떡 제조 후에 저장기간에 따른 찰기에 대한 품종의 유전적 효과와 환경의 상호작용 분석에 근거한 지역에 적합한 품종 선정 결과, 철원에는 조생종인 상주찰 품종이 적합한 반면, 수원과 밀양에서는 적응성이 가장 낮아 기존의 수량성 등에 근거한 지역 장려품종 선정과 동일한 결과였다. 반면 수원은 중만생종인 아량향찰 품종보다는 화선찰 및 한강찰 1호 품종이, 밀양은 중만생종인 아랑향찰 품종이 중생종보다 더 적합할 것으로 예상되었다. 그러나 2015년 수원(E4)과 밀양(E6)에서 중만생종인 아랑향찰 품종이, 2014년 수원(E3) 및 밀양(E5)에서는 중생종인 한강찰 1호와 중생종인 화선찰 품종이 더 적합한 품종으로 나타났다.
- 이상의 결과 찰떡을 제조한 후에 찰기가 오래 유지되는 것이 찰떡에 적합한 찰벼 품종이다. 본 연구에서 6가지 환경조건과 6종 찰벼 품종을 시험한 결과, 환경에 의한 영향 이 적고 유전적으로 안정성이 가장 높은 즉, 다양한 환경조건에서 찰기가 오래 유지되는 품종은 아랑향찰(G6, IPCA1: 3.85, 경도: 29,977 g)이었다. 반면 상주찰(G1, IPCA1: -61.
- 그 동안 쌀 수량성, 재배 안정성 등을 고려한 중북부지역인 철원은 조생종 품종을, 중부지역인 수원은 중생종 품종을, 남부지역인 밀양은 중만생종 품종을 적합한 품종으로 선정하여 장려품종으로 선정하여왔다. 본 연구에서는 찰벼의 찰떡 제조 후에 저장기간에 따른 찰기에 대한 품종의 유전적 효과와 환경의 상호작용 분석에 근거한 지역에 적합한 품종 선정 결과, 철원에는 조생종인 상주찰 품종이 적합한 반면, 수원과 밀양에서는 적응성이 가장 낮아 기존의 수량성 등에 근거한 지역 장려품종 선정과 동일한 결과였다. 반면 수원은 중만생종인 아량향찰 품종보다는 화선찰 및 한강찰 1호 품종이, 밀양은 중만생종인 아랑향찰 품종이 중생종보다 더 적합할 것으로 예상되었다.
- 따라서 E3와 E5 환경조건은 찰기에 대한 환경의 영향이 적었다. 유전자 효과에서 아랑향찰 (G6, IPCA1: 3.85) 및 화선찰(G4, IPCA: -5.24)는 다른 품종보다 IPCA1 값이 낮아 환경에 대한 상호작용 효과는 낮았고, 유전자 효과가 높은 품종들임을 알 수 있었다. 반면, 상주찰(G1, IPCA1: -61.
- 9%이었다. 유전자와 환경의 상호작용 분석에서 아랑향찰(G6, IPCA1: 3.85) 및 화선찰(G4, IPCA: -5.24)는 다른 품종보다 IPCA1 값이 낮아 환경에 대한 상호작용 효과가 낮았고, 유전자 효과가 높은 품종들이었다. 반면, 상주찰(G1, IPCA1: -61.
- 이상의 결과 찰떡을 제조한 후에 찰기가 오래 유지되는 것이 찰떡에 적합한 찰벼 품종이다. 본 연구에서 6가지 환경조건과 6종 찰벼 품종을 시험한 결과, 환경에 의한 영향 이 적고 유전적으로 안정성이 가장 높은 즉, 다양한 환경조건에서 찰기가 오래 유지되는 품종은 아랑향찰(G6, IPCA1: 3.
- 이상의 본 시험의 결과 찰벼 품종을 이용한 찰떡의 찰기는 밥쌀용 품종이 지역에 따라 밥맛의 차이와 같이 찰기 또한 지역에 따라 달라짐을 보여주는 결과이다. 따라서 찰벼 의 품종 육성 단계에서 지역별 찹쌀 수량, 병해충 등 재배 안정성 뿐만 아니라 찰벼의 이용 목적인 찰기에 대한 안정성도 검토가 필요할 것이다.
- 이상의 본 시험의 결과 찰벼 품종을 이용한 찰떡의 찰기는 지역에 따라 달라짐을 보여주는 결과이다. 따라서 찰벼의 품종 육성 단계에서 지역별 찹쌀 수량, 병해충 등 재배 안정성 뿐만 아니라 찰벼의 이용목적인 찰기에 대한 안정성도 검토가 필요할 것이다.
- 9%이었다. 전체 상호작용 효과 중에서 제 1주성분(IPCA1)의 상호작용 효과는 57.4%를 설명하였다. 6가지 환경조건에서 6종 찰벼 품종을 이용하여 실험한 결과, 품종 효과(G)는 37.
- 중생종인 보석찰(G2)과 한강찰1호(G3), 화선찰(G4), 설향찰 벼(G5)의 출수일은 각각 8월 7~16일, 8월 13~14일, 8월 9~11일, 8월 7~10일 이었다. 전체 중생종 품종(G2~G5)의 2년간 평균 출수일이 각 지역별 1~9일 정도 차이를 보였는데, 그 중에서 보석찰(G2)의 경우 수원에서 8월 16일로 가장 늦었고, 중만생종인 아랑향찰(G6) 또한 남부지역인 밀양에 비해 수원에서 오히려 늦었다. 이 같은 출수기 차이는 각 지역별 찰벼 생육기간 동안의 연차 간 온도 차이에 기인된 결과로 Table 1과 같다.
- 01). 찰기에 대한 전체 변이 100% 중에서 환경 효과(E)는 24.5%, 품종 효과(G)는 37.1%, 상호작용 효과는 28.9%이었다. 전체 상호작용 효과 중에서 제 1주성분(IPCA1)의 상호작용 효과는 57.
- 001). 찰기에 대한 전체 변이중에서 환경효과는 24.5%, 유전적 효과는 37.1%, 상호작용 효과는 28.9%이었다. 유전자와 환경의 상호작용 분석에서 아랑향찰(G6, IPCA1: 3.
- 품종별 및 재배 지역 간에 이들 함량들의 다양한 변이를 보였다. 특히, 수원에서 재배된 찰벼 품종들의 평균 아밀로스 함량이 5.5%로 철원과 밀양에 비해 약 0.5% 높은 경향을 보였다. 지역별 단백질 함량은 철원은 4.
- 4%로 밀양에서 가장 높은 경향이었다. 품종 간 비교에서 아밀로스 함량은 설향찰(G5)과 아랑향찰(G6)이 다른 품종보다 낮은 경향을 보였고, 반면 단백질 함량은 조생종인 상주찰(G1)과 통일형 중생종인 한강찰 1호(G3)가 높은 경향을 보였다. 일반적으로 밥쌀용 쌀의 아밀로스 함량과 단백질 함량은 등숙에 적합한 온도범위에서는 아밀로스 함량이 높아지면 단백질 함량은 낮아지는 부의 상관관계가 있다.
- 환경(재배지역 및 연차, E) 효과, 유전자(품종, G) 효과, 유전자와 환경 상호 작용(G×E) 효과 모두에서 고도의 유의성이 있었다(P < 0.01).
후속연구
- 따라서 찰벼의 품종 육성 단계에서 지역별 찹쌀 수량, 병해충 등 재배 안정성 뿐만 아니라 찰벼의 이용목적인 찰기에 대한 안정성도 검토가 필요할 것이다. 더불어 밥쌀용 품종의 식미를 높이기 위한 적합한 환경조건에 대한 선행 연구를 참고하여 찰벼의 찰기를 높일 수 있는 환경조건에 대한 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
- 따라서 찰벼 의 품종 육성 단계에서 지역별 찹쌀 수량, 병해충 등 재배 안정성 뿐만 아니라 찰벼의 이용 목적인 찰기에 대한 안정성도 검토가 필요할 것이다. 더불어 밥쌀용 품종의 식미를 높이기 위한 적합한 환경조건에 대한 선행 연구를 참고하여 찰벼의 찰기를 높일 수 있는 환경조건에 대한 연구도 수행되어야 할 것이다.
- 이상의 본 시험의 결과 찰벼 품종을 이용한 찰떡의 찰기는 밥쌀용 품종이 지역에 따라 밥맛의 차이와 같이 찰기 또한 지역에 따라 달라짐을 보여주는 결과이다. 따라서 찰벼 의 품종 육성 단계에서 지역별 찹쌀 수량, 병해충 등 재배 안정성 뿐만 아니라 찰벼의 이용 목적인 찰기에 대한 안정성도 검토가 필요할 것이다. 더불어 밥쌀용 품종의 식미를 높이기 위한 적합한 환경조건에 대한 선행 연구를 참고하여 찰벼의 찰기를 높일 수 있는 환경조건에 대한 연구도 수행되어야 할 것이다.
- 이상의 본 시험의 결과 찰벼 품종을 이용한 찰떡의 찰기는 밥쌀용 품종이 지역에 따라 밥맛의 차이와 같이 찰기 또한 지역에 따라 달라짐을 보여주는 결과이다. 따라서 찰벼 의 품종 육성 단계에서 지역별 찹쌀 수량, 병해충 등 재배 안정성 뿐만 아니라 찰벼의 이용 목적인 찰기에 대한 안정성도 검토가 필요할 것이다. 더불어 밥쌀용 품종의 식미를 높이기 위한 적합한 환경조건에 대한 선행 연구를 참고하여 찰벼의 찰기를 높일 수 있는 환경조건에 대한 연구도 수행되어야 할 것이다.
- , 2013). 따라서 향후 찰벼의 재배지역에 따른 찰기를 높일 수 있는 환경조건에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료되었다.
- 그동안 찰벼의 지역별 장려품종 선정은 쌀 수량, 출수기, 병해충, 재배 안정성을 고려하여 추진하고 있다. 밥쌀용 벼 품종의 지역에 따른 식미 차이를 고려하여 적합한 품종을 선정 하듯이 지역별 적합한 찰벼 품종을 선정하기 위해서는 수량성과 재배 안정성 뿐만 아니라 찰벼의 주요 이용 목적인 찰기에 대한 지역적 특성에 대한 평가가 이루어져야 할 것이다.
- 이러한 기상조건이 찰벼 품종별 찰기에 어떤 영향을 주었는지에 대한 유전자와 환경의 상호작용(G×E) 효과 분석의 필요성을 알 수 있었다.
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