[논문]벼 출수 후 적산온도에 따른 수발아 발생의 품종간 차이 및 변이 분석

강신구; 손지영; 김홍식; 김숙진; 최종서; 박정화; 윤영환; 심주미; 양운호

doi:10.7740/kjcs.2018.63.1.008

벼 출수 후 적산온도에 따른 수발아 발생의 품종간 차이 및 변이 분석
Analysis of Genetic Variation in Pre-Harvest Sprouting at Different Cumulative Temperatures after Heading of Rice 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.63 no.1, 2018년, pp.8 - 17

초록
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본 연구는 2013~2017년에 벼의 출수 후 적산온도에 따른 수발아 발생 양상의 품종간 차이와 연차간 변이를 조사하고, 품종간 수발아성에 관여하는 생리적 요인을 구명하고자 수행하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 벼 품종별 수발아율은 품종 간에 크게 차이가 났으며, 다산벼, 조운벼, 남평벼가 내수발아성이 강하였고, 고품벼와 조평벼는 수발아성이 높게 나타났다. 2. 벼 품종별 수발아성은 연도에 따라 발생정도가 다르게 나타났으며, 특히 2015년과 2016년에는 대부분의 품종이 높은 수발아율을 보였다. 등숙기 기상 조건에 따라 품종간 수발아의 발생 양상이 다르게 나타났는데, 유전적인 특성과 환경 조건의 상호작용이 컸기 때문으로 보인다. 3. 출수 후 적산온도가 $800^{\circ}C$ 에서 $1200^{\circ}C$로 증가할수록 수발아성은 높아졌다. 수발아 검정 시기를 출수 후 일수로 고정하는 것보다 등숙적산온도를 기준으로 하는 것이 기상 조건에 따른 종자의 생리적 발달 단계를 적절하게 반영할 수 있으며, 적산온도 $1000^{\circ}C$에서 종자가 발아력을 충분히 갖추면서 품종간 변이계수가 큰 것으로 나타났다. 4. 출수 후 적산온도 $800^{\circ}C$ 이후 적산온도가 증가함에 따라 ABA 함량이 점차 감소하는 경향을 보였다. 그러나 ABA 함량과 벼 품종의 수발아성은 유의한 상관관계를 보이지 않았다.

Abstract ▼ AI-Helper

Pre-harvest sprouting (PHS) refers to seed germination during ripening, due to loss of dormancy before harvest. As PHS in rice causes decrease in grain yield and quality, tolerance to PHS is an important trait of Japonica cultivars in Korea. It is important to investigate the related genes and environmental factors, because PHS is a quantitative trait. In this study, we examined PHS rates at three different times according to the cumulative daily mean temperature after heading (CTAH) for 5 rice cultivars released in Korea for 5 years from 2013 to 2017 to determine the effect of environmental factors on PHS. ABA content in ripening spikelets was analyzed to understand how it was related to PHS tolerance. PHS rate increased as CTAH increased from $800^{\circ}C$ to $1200^{\circ}C$. PHS rate was significantly different (p < 0.001) among the cultivars, showing Dasanbyeo, Jounbyeo, and Nampyeongbyeo to be PHS-tolerant, and Jopyeongbyeo and Gopumbyeo to be susceptible at all the CTAH of 800, 1000, and $1200^{\circ}C$. In 2015 and 2016, PHS rates were relatively higher, because of high temperature and frequent rainfall during the ripening period. In each cultivar, ABA content decreased as CTAH increased from $800^{\circ}C$ to $1200^{\circ}C$. However, there was no significant correlation between ABA content and PHS tolerance among the cultivars.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

그런데 벼의 수발아성은 등숙환경의 영향을 크게 받음에도 기상조건에 따른 수발아성 변이에 관한 보고가 없으며, 현행 수발아 검정기준(RDA, 2012)은 출수 후 40일로 생태형에 상관없이 동일하므로 출수기가 다른 품종 간에 종자의 생리적 등숙 상태가 일정하지 않은 단점이 있다. 따라서 본 연구는 다년간 출수 후 적산온도에 따른 수발아 발생 양상의 품종간 차이와 변이 정도를 분석하고, 품종간 수발아성 차이의 생리적 요인을 구명하고자 수행하였다.

제안 방법

벼 품종별 등숙시기에 따른 수발아율 변이를 보기 위해 각 품종별 출수기에 추출 정도가 비슷한 이삭에 표식을 해두었다가 출수 후 적산온도 800, 1000, 1200℃되는 시점에 5개씩 채취하여 실내검정을 하였다. 실내 수발아 검정방법은 농업과학 기술조사방법(농촌진흥청, 2012)에 따라 온도 25℃ 및 포화습도가 유지되는 항온기에서 7일간 처리하여 조사하였다.

대상 데이터

본 시험은 국립식량과학원 벼 시험포장에서 5품종을 공시하였는데, 조운벼, 고품벼, 다산벼 및 남평벼는 2013년부터 2017년까지 5년 동안, 조평벼는 2014년에 추가되어 4년 동안 시험하였다. 2013~2015년은 5월 1일에 파종하여 25일된 모를 5월 25일에 이앙하였고, 2016~2017년에는 4월 28일에 파종하여 30일된 모를 5월 28일에 기계이앙하였으며, 재식간격은 30×14 cm로 매년 동일하게 이앙하였다.

데이터처리

기상 분석은 기상청 수원 관측소(지점번호 119)의 일별 기상자료를 활용하였고, 통계분석은 R v.3.4.1 (R Core Team, 2017)을 이용하여 시험연도(5수준)를 주구, 품종(5수준)을 세구, 그리고 출수 후 적산온도(CTAH, 3수준)를 세세구로 하여 분산분석과 던칸의 다중범위검정으로 평균간 비교를 하였고, 요인과 수발아율간의 상관분석을 수행하였다.

성능/효과

2015년에 수확한 이삭의 수발아율을 보면 품종에 상관없이 적산온도가 높아질수록 수발아율은 증가하는 경향을 보이는데 반해(Fig. 3A), 종자내의 ABA 함량은 점차 감소하는 경향을 보였다(Fig. 3B). 본 시험에서 시료를 채취한 시점은 조운벼와 조평벼가 출수후 30~48일, 고품벼와 남평벼는 35~58일로, 벼 종자의 등숙 단계로 보면 황숙기~완숙기에 해당한다.
벼 품종의 수발아성은 연차간에 뚜렷한 차이를 보였다(Table 2). 공시된 품종의 평균하여 볼 때 수발아율(CTAH1000℃ 기준)이 가장 높았던 해는 2016년(44.6%)과 2015년(44.3%)으로, 2014년(23.5%) 및 2017년(25.5%)에 비해 80% 가량 높게 나타났다. 2013년은 조평벼가 누락되어 있어 연차간 비교에서는 제외하였으나, 이 품종을 제외한 다른 품종의 수발아율 평균은 23.
적산온도별 수발아성의 변이계수는 CTAH800℃에서 가장 컸고(124%), 등숙이 진행될수록 점차 감소하는 경향을 보였다. 출수기로부터 적산온도 800℃에 도달하는 시기는 30일(조생종)~35일(중만생종) 사이로 대략 출수 후 33일에 해당하며, 일부 빠른 품종을 제외하고 종자가 발아력을 갖추기 시작할 때이다(Table 1).
품종간 ABA의 함량과 수발아성과의 관계는 일정한 경향을 보이지 않았다. CTAH1000℃ 시점에서 수발아율이 높은 조평벼의 ABA 함량은 16.
품종간 차이는 있으나 전체 공시품종에 걸쳐 공통적으로 출수 후 적산온도가 증가할수록 수발아성이 높아졌다(Table 2, 3). 이는 종자의 발아정도는 품종에 관계없이 볍씨의 성숙 정도에 따라 증가하는 경향을 보인다는 여러 보고와 같다(Park & Kim, 2009; Suh & Kim, 1994).

후속연구

, 2015), 본 시험에서는 공시 품종을 동일한 날에 이앙을 하여 품종마다 출수기가 각기 달랐기 때문에 각 품종마다 등숙기 기상환경의 차이로 인해 ABA 함량이 달라질 수도 있다. 따라서 추후 품종별 ABA함량과 수발아성의 관계를 비교하기 위해서는 Lee et al. (2016)이 유전자원 계통간 ABA 함량을 비교하기 위해 출수기가 비슷한 시기의 계통을 선택하였던 것과 같이, 공시 품종의 재배시기를 달리하여 유사한 시기에 출수한 시료를 골라 분석함으로써 환경의 영향을 최소화할 필요가 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	벼의 수발아가 발생하는 시기는 언제인가?	수발아는 종자가 발아력을 갖추기 시작한 이후에 휴면성이 약해지면서 이삭에서 발아하는 현상을 말한다. 벼의 수발아는 등숙 단계로 보면 대체로 황숙기 이후 발생하기 시작한다(Park & Park, 1984). 수발아성은 종자의 휴면정도와 관련이 높기 때문에 생태형 및 품종간 차이가 크게 나타나는데 자포니카형 품종이 인디카형 및 통일형보다 수발아가 잘되며(Lee et al.
	수발아란 무엇인가?	수발아는 종자가 발아력을 갖추기 시작한 이후에 휴면성이 약해지면서 이삭에서 발아하는 현상을 말한다. 벼의 수발아는 등숙 단계로 보면 대체로 황숙기 이후 발생하기 시작한다(Park & Park, 1984).
	벼 품종별 수발아 발생률은 어떻게 나타나는가?	1. 벼 품종별 수발아율은 품종 간에 크게 차이가 났으며, 다산벼, 조운벼, 남평벼가 내수발아성이 강하였고, 고품벼와 조평벼는 수발아성이 높게 나타났다. 2.

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