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밀 유전자원의 근적외선분광분석 예측모델에 의한 단백질 함량 변이분석
Statistical Analysis of Protein Content in Wheat Germplasm Based on Near-infrared Reflectance Spectroscopy 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.64 no.4, 2019년, pp.353 - 365  

오세종 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  최유미 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  윤혜명 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  이수경 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  유은애 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  현도윤 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  신명재 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  이명철 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터) ,  채병수 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터)

초록
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본 연구는 근적외선 분광분석기(NIRS) 예측모델을 설정하여 유전자원 대량분석 체계를 확립하고 그에 따른 국내 외 밀 자원의 단백질 함량에 관한 기초 정보를 제공하고자 하였다. 1. 농업유전자원센터에 보유하고 있는 20,000여 자원 중 1,798자원을 검량 자원으로 선발하였다. 검량자원의 NIR 스펙트럼을 측정하였고, 단백질 함량 습식분석 데이터 입력 등 일련의 통계적 처리 과정을 거쳐 NIRS 예측모델을 설정했다. 검량 자원의 다양성 지수는 0.80이었고, 습식 분석법에 의한 단백질 평균은 13.2%, 함량 구간은 7.0-20.8%였다. 최적화된 NIRS 모델의 R2, SEC, Slope은 0.997, 0.132, 1.000이었다. 300자원을 사용하여 외부 검정 과정을 실시하였고 R2, SEP, Slope은 0.994, 0.191, 1.013이었다. 최적화된 NIRS 모델과 외부검정 결과의 통계치가 상호 유사하였고, 1에 가까운 R2와 Slope 값, 낮은 SEC와 SEP 값을 볼 때 본 연구에서 설정한 NIRS 모델은 습식 분석법을 대체하여 밀 자원의 단백질 함량 분석에 적용 가능할 것으로 판단되었다. 2. 국내외 수집된 밀 6,794자원의 NIRS 단백질 함량 측정값을 정규분포로 작성하여 특성을 파악했다. 자원의 다양성 지수는 0.79, 단백질 평균은 12.1%, 전체 자원의 임의구간 42.1% 단백질 함량자원 범위는 10-13%이었으며, 68.0%를 차지하는 자원들의 단백질 함량 범위는 9.5-14.7%였다. 3. 전체 6,794자원의 품종 집단 구성은 육성계통 3,128자원, 재래종 2,705자원, 육성품종 961자원이었다. 육성계통 자원의 다양성 지수는 0.80, 단백질 평균은 11.8%, 전체 자원의 68%를 차지하는 자원들의 함량 범위는 9.2-14.5%였다. 재래종 자원의 다양성 지수는 0.76, 단백질 평균은 12.1%, 전체 자원의 68.0%를 차지하는 자원들의 함량 범위는 9.8-14.4%였다. 육성품종 자원의 다양성 지수는 0.80, 단백질 평균은 12.8%, 전체 자원의 68.0%를 차지하는 자원들의 함량 범위는 10.2-15.4%였다. 재래종 자원은 가장 낮은 다양성 지수를 나타냈고, 육성계통과 육성품종은 동일한 다양성 지수를 나타냈다. 육성계통은 가장 낮은 단백질 평균을 나타냈고, 육성품종은 가장 높은 단백질 평균을 나타냈다.

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A near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) prediction model was set to establish a rapid analysis system of wheat germplasm and provide statistical information on the characteristics of protein contents. The variability index value (VIV) of calibration resources was 0.80, the average protein co...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 근적외선 분광분석기(NIRS) 예측모델을 설정하여 유전자원 대량분석 체계를 확립하고 그에 따른 국내 외 밀 자원의 단백질 함량에 관한 기초 정보를 제공하고자 하였다.
  • 밀 단백질 습식분석 결과를 토대로 NIRS 프로그램에서 검량식을 작성하였으며 이들 좌표를 근거로 하여 수동으로 회귀분석을 실시하여 통계적 분석적용을 이해하고 또한 신뢰성을 확인하고자 작성된 값들을 상호 비교하여 동일한 결과를 확인한 후 밀 단백질 성분 대량평가 기반이 되는 예측모델 자원집단을 확보하였다. 신속 정확한 대량평가 체계를 구축하여 농업유전자원센터에 보존되어있는 밀 유전자원성분 평가를 실시하여 그 결과를 단순한 도면으로 나타내고자 하였으며, 기초통계 기법을 이용하여 자원을 변이 별로 다양성 집단을 구분하고 이에 대한 밀 단백질 함량 분석정보를 관련 연구의 기초자료로 제공하고자 본 연구를 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
1-VR이란? 1-VR은 검량식 작성에 이미 이용된 자원을 재차 이용하여 정확도를 평가하는 역검정 방법이다. 간편하게 평가가 이뤄지는 장점이 있으나 1-VR 만으로는 개발된 NIRS 예측모델의 미지시료 분석 시 정확도를 평가하기에 부족하다(Bagchi et al.
세계 3대 주요 작물 중 밀을 제외한 나머지 2가지 작물은? 밀은 쌀, 옥수수와 함께 세계 3대 주요 작물 중 하나이며 건조하고 척박한 환경에서도 잘 자라고 많은 노동력이 필요하지 않아 재배가 용이하다. 미네랄, 비타민 등 몸에 좋은 유용성분이 많아 식량작물로써의 조건을 가지고 있어 오래된 재배역사를 가지고 있다(Kang et al.
밀의 단백질 함량에 따라 밀가루의 가공 용도를 구분하는 국외 규정은 어떻게 되는가? , 2002). 국외에서는 Heart bread and hard rolls 13.5 이상, Macaroni products 13% 이상, Pan bread 11.5-13.0%, Crackers 10-11%, Biscuits 9-11%, Cakes, Pies,cookies 8-10%로 규정하고 있다(Pomeranz, 1988). 국내는 박력분 강력분 중력분으로 구분해서 분류하고 있으며 박력 밀가루는 반죽의 점성이 낮고 부드러워 제과용으로, 강력 밀가루는 제빵용으로, 박력분과 강력분의 중간정도 글루텐 강도를 갖는 중력 밀가루는 제면용으로 사용된다(Kang etal.
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참고문헌 (21)

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  18. Shin, S. H., K. H. Kim, J. H. Son, C. S. Kang, Y. K. Cheong, C. K. Le, J. C. Park, and C. S. Park. 2014. Analysis of semi-dwarf gene (Rht) construction and its relationship with agronomic characteristics, pre-harvest spouting, and fusarium head blight in Korean wheat cultivar. Journal of Agriculture & Life Sciences 45(1) : 72-79. 

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  20. Williams, P. and K. Norris. 1987. Near-Infrared Technology in Agricultural and Food Industries. American Association of Cereal Chemists, Inc., MN (USA). p. 330. 

  21. Zhang, Y., L. Luo, J. Li, S. Li, W. Qu, H. Ma, A. O. Oladejo, and X. Ye. 2017. In-situ and real-time monitoring of enzyme process of wheat gluten by miniature fiber NIR spectrometer. Food Research International 99 : 147-154. 

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