[논문]등숙기 온도에 따른 쌀가루 가공용 벼의 등숙특성 변이 구명

양서영; 황운하; 정재혁; 이현석; 이충근; 최명구

doi:10.7740/kjcs.2021.66.1.001

등숙기 온도에 따른 쌀가루 가공용 벼의 등숙특성 변이 구명
Effects of Temperature on Grain Filling Properties of Rice Flour Varieties during the Ripening Stage 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.66 no.1, 2021년, pp.1 - 7

양서영 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 황운하 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 정재혁 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 이현석 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 이충근 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 최명구 (농촌진흥청 국립식량과학원)

초록
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쌀가루용 품종의 등숙기 온도에 따른 등숙특성 변이를 구명한 내용은 다음과 같다. 1. 고온(28℃)에서는 바로미2의 천립중이 21% 감소하면서 새누리(6% 감소)와 설갱(12% 감소)에 비해 크게 줄어들었으며, 전분함량의 감소 또한 바로미2에서 10% 이상으로 새누리와 설갱의 1~3% 감소와 대비되었다. 2. 저온(18℃)에서는 새누리나 설갱에 비해 바로미2의 등숙 속도가 매우 감소하였으며 특히 등숙 초반에 종실중의 증가가 매우 느렸다. 그러나 최종 천립중 및 전분함량은 22℃보다도 약간 증가하며 다른 품종과도 비슷한 것을 확인하였다. 3. 앞서 언급한 것처럼 쌀가루 가공용 품종 중 분질미(바로미2)는 등숙기 온도에 민감하기 때문에 추후 분질미 재배시 등숙기에 고온을 피할 수 있도록 이앙시기를 늦추는 편이 좋으며, 다만 과도하게 늦출 경우 저온조건에서 등숙기간을 제대로 확보하지 못하여 등숙이 충분히 되지 않을 수 있기 때문에 주의가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

The processing of rice is one of the measures to expand the scope of rice use in response to the decrease in rice consumption. Since the main ingredient of rice processing is rice flour, "rice flour varieties" have been bred with the aim to improve the productivity and quality of rice flour. In order to study the variation in the ripening characteristics of rice flour varieties with respect to temperature, the average temperature after heading date was set at 28℃ (33/23℃), 22℃ (27/17℃), and 18℃ (23/13℃) inside the phytotron. We used Saenuri as non-glutinous rice variety, Seolgaeng as soft-type rice flour variety, and Baromi2 as powdered rice flour variety. At high temperatures (28℃), the grain weight of Baromi2 decreased by 21%. Its starch content also decreased by more than 10%, which was significantly lower than that of Saenuri and Seolgaeng. At low temperatures (18℃), the grain weight and starch content slightly increased or were similar in all varieties. An analysis of changes in the grain weight due to effective accumulated temperature through the sigmoid function showed that the velocity of grain-filling slowed significantly when Baromi2 was exposed to low temperature during the ripening stage compared to the other varieties. Therefore, the transplanting time of Baromi2 should be delayed to avoid high temperatures during the ripening stage. However, because the ripening period is not properly secured under low temperature conditions, grain filling may not be sufficient.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. Growth at the heading date before setting temperatures.
표 Table 2. Yield components and grain sizes of brown rice in three different varieties under different temperature conditions.
표 Table 3. Physicochemical properties of the different varieties under different temperature conditions.
그림 Fig. 1. Change of grain weights of rough rice in different varieties. The curves were fitted to a sigmoid equation (Equation 1). (A: Saenuri, B: Seolgaeng, C: Baromi2, D: 22℃, 28℃ in Baromi2, E: 18℃ in Baromi2).
표 Table 4. Parameters of the sigmoid equation relating grain weight of rough rice to the effective accumulated temperatures during the grain filling stage.

AI 본문요약
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문제 정의

최근 쌀가루용 품종이 개발됨에 따라, 육성품종에 맞는 지역별 적합 이앙시기 등의 재배연구가 수행되고 있지만 등숙기 온도에 따른 등숙형질과 이화학적 특성 변화에 대해서는 연구된 바가 없다. 따라서 본 논문에서는 등숙기 온도에 따른 쌀가루용 벼의 등숙특성 및 이화학적 특성 변이에 대하여 구명하여 쌀가루용 품종의 재배기술을 설정하는데 기초자료로 제시하고자 한다.

가설 설정

또한 출수 직후의 온도변화는 임실률에 영향을 미칠 수 있기 때문에 출수기 약 3일 후에 각각 온도가 다른 3개의 growth chamber로 나누어 이동하였다. 각 chamber의 온도는 저온부터 고온까지 평균 18℃ (23/13℃), 22℃ (27/17℃), 28℃ (33/23℃)로설정하였다. Chamber의 광조건은 자연상태와 동일하며 상대습도는 70% 정도로 유지하였다.

제안 방법

출수기는 이삭마다 출수일자를 모두 표시하였는데, 이삭이 잎집에서 절반쯤 추출되었을 때를 기준으로 하였다. 등숙기 온도처리 전 시료의 균일성을 확보하기 위하여 출수 직전 포트별로 생육 정도를 조사하고 각 그룹을 비슷한 수준으로 맞추어 주었으며, 그 평균값은 Table 1과 같다. 또한 출수 직후의 온도변화는 임실률에 영향을 미칠 수 있기 때문에 출수기 약 3일 후에 각각 온도가 다른 3개의 growth chamber로 나누어 이동하였다.
등숙기 온도처리 전 시료의 균일성을 확보하기 위하여 출수 직전 포트별로 생육 정도를 조사하고 각 그룹을 비슷한 수준으로 맞추어 주었으며, 그 평균값은 Table 1과 같다. 또한 출수 직후의 온도변화는 임실률에 영향을 미칠 수 있기 때문에 출수기 약 3일 후에 각각 온도가 다른 3개의 growth chamber로 나누어 이동하였다. 각 chamber의 온도는 저온부터 고온까지 평균 18℃ (23/13℃), 22℃ (27/17℃), 28℃ (33/23℃)로설정하였다.
실시되었다. 모종판(406구, 11*11 mm)에 1립씩 파종하여 14일간 키운 모를 6월 14일에 1/5,000a 와그너포트에 포트 1개당 1본씩 3주를 이앙하였으며, 품종당 50포트씩 총 150포트를 제작하여 출수기까지 노지상태로 재배하였다. 출수기는 이삭마다 출수일자를 모두 표시하였는데, 이삭이 잎집에서 절반쯤 추출되었을 때를 기준으로 하였다.
유효적산온도를 이용해 품종간 등숙속도를 비교하였는데 (Fig. 1) 바로미2에서 이상치(outher)를 보였던 저온(18℃) 조건의 값을 떼어내어 각각 분석하였고, 저온에서 등숙 속도가 현저히 느린 것을 볼 수 있었다. 그러나 앞서 Table 2 에서 보았듯이 최종 천립중은 오히려 22℃보다 증가했던 결과를 미루어보아 초반의 등숙속도를 감안하여 등숙 기간을 충분히 확보한다면 초반의 부진을 회복할 수 있는 것으로 판단된다.
따라 적으면 연질미, 많으면 분질미로 분류된다. 이 같이 분류된 품종들의 등숙기 온도에 따른 등숙특성 차이를 알아보고자 재배면적 및 분류품종의 대표성 등을 고려하여 새누리(일반 멥쌀), 설갱(연질미), 바로미2 (분질미)를 선정하였다.
종실은 1주당 5개의 이삭에서만 채취하였다. 이삭별 출수 일에 따라 출수 후 적산온도 200℃부터 1200℃까지 총 7회 채취하였고 채취 직후 등숙립과 비립의 구분 없이 정조 천립중을 조사하였다. 적산온도 1200℃에 이른 수확용 시료는 채취하여 등숙률, 현미천립중, 종자크기 등을 조사한 뒤 동결건조 시켰다가 현미상태로 분쇄하고 전분함량, 단백질함량 등을 분석하였다.
이삭별 출수 일에 따라 출수 후 적산온도 200℃부터 1200℃까지 총 7회 채취하였고 채취 직후 등숙립과 비립의 구분 없이 정조 천립중을 조사하였다. 적산온도 1200℃에 이른 수확용 시료는 채취하여 등숙률, 현미천립중, 종자크기 등을 조사한 뒤 동결건조 시켰다가 현미상태로 분쇄하고 전분함량, 단백질함량 등을 분석하였다. 조사방법은 농업과학기술 연구조사분석기준에 준하였다.

대상 데이터

본 실험은 2019년에 국립식량과학원 내 위치하며 온도 및 습도 등의 조절이 가능한 인공기상동에서 실시되었다. 모종판(406구, 11*11 mm)에 1립씩 파종하여 14일간 키운 모를 6월 14일에 1/5,000a 와그너포트에 포트 1개당 1본씩 3주를 이앙하였으며, 품종당 50포트씩 총 150포트를 제작하여 출수기까지 노지상태로 재배하였다.
종실은 1주당 5개의 이삭에서만 채취하였다. 이삭별 출수 일에 따라 출수 후 적산온도 200℃부터 1200℃까지 총 7회 채취하였고 채취 직후 등숙립과 비립의 구분 없이 정조 천립중을 조사하였다.

데이터처리

나타내었다. 본 연구에서의 통계분석은 R (version 4.0.3, R Foundation, Austria)을 이용하여 분산분석 후 Duncan’s Multiple Range Test로 P < 0.05 수준에서 유의적인 차이를 검정하였다.

이론/모형

전분함량은 변형된 AOAC Official Method 996.11 방법으로 Total Starch kit (megazyme International Ireland Ltd., Ireland)를 이용하여 분석하였으며 단백질함량은 원소분석기(Element ar Analyzer System, Vario Macro, Germany)를이용하여 총 질소함량을 구하고 이 값에 보정계수 5.95를 곱하여 계산하였다.
적산온도 1200℃에 이른 수확용 시료는 채취하여 등숙률, 현미천립중, 종자크기 등을 조사한 뒤 동결건조 시켰다가 현미상태로 분쇄하고 전분함량, 단백질함량 등을 분석하였다. 조사방법은 농업과학기술 연구조사분석기준에 준하였다.

성능/효과

1. 고온(28℃)에서는 바로미2의 천립중이 21% 감소하면서 새누리(6% 감소)와 설갱(12% 감소)에 비해 크게 줄어들었으며, 전분함량의 감소 또한 바로미2에서 10% 이상으로 새누리와 설갱의 1∼3% 감소와 대비되었다.
2. 저온(18℃)에서는 새누리나 설갱에 비해 바로미2의 등숙 속도가 매우 감소하였으며 특히 등숙 초반에 종실중의 증가가 매우 느렸다. 그러나 최종 천립중 및 전분 함량은 22℃보다도 약간 증가하며 다른 품종과도 비슷한 것을 확인하였다.
고온(28℃)에서는 모든 품종에서 고도로 유의한 차이를 보이며 증가하였는데, 22℃와 대비했을 때 새누리와 설갱이 0.3∼0.4% 증가하는 것에 그친 반면, 분질미인바로미2는 약 1.7%가 증가하며 품종 중에서 가장 높은 증가를 보였다.
고찰

고온조건(평균 28℃)에서는 현미천립중이 분질미, 연질미, 일반품종 순으로 크게 감소하였다(Table 2). 새누리가 고온에서 약 6% 감소한 것은 25℃ 이상의 고온에서 약 6% 의 천립중 감소를 보인다고 한 기존의 보고(Kim, 1985) 와일치한다.
일반과 쌀가루용 품종 모두에서 평균온도 18℃와 22℃가 비슷했고 고온조건(28℃)에서는 감소하였다. 그 중에서도 특히 바로미2에서 고온조건일 때 10% 이상 감소하면서 전분 축적이 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
크기의 변화는 Table 2와 같다. 등숙률은 세 품종 모두 모든 품종에서 22℃일 때 최고치를 보였으며 저온(18℃)와고온(28℃) 조건에서는 감소하는 경향을 보였지만, 모든 품종에서 온도에 따른 유의한 차이는 발생하지 않았다.
, 2008), 이는 고온에서의 단백질 함량의 증가가 실제로 단백질 축적의 증가보다는 전분축적 감소에 따른 종실중의 감소로 인하여 상대적으로 증가한 것이라고 정리할 수 있다. 따라서 본 연구에서 천립중 감소의 주된 이유는 전분 축적량의 감소라고 생각되며 고온 조건에서 분질미의 천립중 감소폭이 컸던 것은 일반 품종과는 다른 분질미의 전분축적관련 유전자의 발현이 고온에서 크게 감소했기 때문이라고 추측된다.
설갱과 바로미2는 새누리보다 각각 2배, 3배 이상으로 크게 감소하였다. 또한 전분의 상대적인 함량(%)은 고온 조건에서 큰 감소를 보였고 그 경향은 쌀가루용 품종에서 더욱 두드러졌는데(Table 3), 앞서 언급했듯 현미천립중도 비슷한 경향으로 감소하였으므로 절대적인 전분 축적량(g)은 차이가 더욱 클 것으로 생각되었다. 현미천립중(g/ 천립)과 전분함량(%)을 곱하여 전분축적량(g/천립)을 계산한 결과 고온에서 새누리는 9.
보였다. 모든 품종에서 온도가 상승할수록 현미천립중은 감소하는 경향을 보였다. 평균온도 22℃를 기준으로 저온 조건(평균온도 18℃)에서는 새누리가 약 4%, 설 갱이 약 1%, 바로미2는 약 8%의 증가를 보였으며 새누리와 바로 미2는 통계적으로도 유의한 차이가 있었다.
고온 조건 (평균온도 28℃)에서는 품종간 큰 차이를 보였다. 모든 품종에서 큰 감소를 보였고 통계적으로도 매우 유의한 차이가 있었다. 다만 감소폭은 품종에 따라 차이가 있었다.
79에 그치는 결과를 보였다. 바로미2의 낮은 결정계수는 저온(18℃)처리 구의 이상치에 기인한 것으로 판단되어 저온에서의 값을 떼어 내어 각각 분석하였고, 그 결과 0.97, 0.98 이상의 결정계수 값이 도출되었다.
, 1995). 본 시험에서 여러 임계온도를 식 (1)의 함수에 적합시켜 본 결과 그래프가 가장 잘 설명되는 온도는 8℃였다. 임계온도를 8℃로 설정하여 유효적산온도에 따른 정조천립중 변화를 sigmoid 함수로 표현한 것을 품종별로 Fig.
온도에 따른 현미 크기는 현미 입장(grain length)은 모두 유의한 차이는 나타나지 않았지만 온도가 높아질수록 조금씩 줄어드는 경향을 보였다. 입폭(grain width)의 경우도 입장과 같이 모든 품종이 온도가 높아질수록 감소하는 경향이었는데, 분질미인 바로미2가 고온조건(28℃)에서 약 2% 감소하였으며 통계적으로도 유의한 차이를 보였다.
줄어드는 경향을 보였다. 입폭(grain width)의 경우도 입장과 같이 모든 품종이 온도가 높아질수록 감소하는 경향이었는데, 분질미인 바로미2가 고온조건(28℃)에서 약 2% 감소하였으며 통계적으로도 유의한 차이를 보였다.
모든 품종에서 온도가 상승할수록 현미천립중은 감소하는 경향을 보였다. 평균온도 22℃를 기준으로 저온 조건(평균온도 18℃)에서는 새누리가 약 4%, 설 갱이 약 1%, 바로미2는 약 8%의 증가를 보였으며 새누리와 바로 미2는 통계적으로도 유의한 차이가 있었다. 고온 조건 (평균온도 28℃)에서는 품종간 큰 차이를 보였다.
또한 전분의 상대적인 함량(%)은 고온 조건에서 큰 감소를 보였고 그 경향은 쌀가루용 품종에서 더욱 두드러졌는데(Table 3), 앞서 언급했듯 현미천립중도 비슷한 경향으로 감소하였으므로 절대적인 전분 축적량(g)은 차이가 더욱 클 것으로 생각되었다. 현미천립중(g/ 천립)과 전분함량(%)을 곱하여 전분축적량(g/천립)을 계산한 결과 고온에서 새누리는 9.3%, 설갱은 14.0% 감소하였으나 바로미2의 경우 30% 이상 감소하며 쌀가루용 품종 중에서도 분질미의 전분 축적이 고온에서 매우 저해되는 것을 볼 수 있었다. 한편 단백질의 상대적인 함량은 온도가 상승할수록 증가하였는데(Table 3), 종실당 단백질 축적량 (g/천립)을 계산하면 최대 약 0.

후속연구

3. 앞서 언급한 것처럼 쌀가루 가공용 품종 중 분질미(바로 미2)는 등숙기 온도에 민감하기 때문에 추후 분질미 재배 시 등숙기에 고온을 피할 수 있도록 이앙시기를 늦추는 편이 좋으며, 다만 과도하게 늦출 경우 저온 조건에서 등숙 기간을 제대로 확보하지 못하여 등숙이 충분히 되지 않을 수 있기 때문에 주의가 필요하다.
낮아질수록 증가하는 경향을 보였다. 따라서 차후분질미 재배시 등숙기 평균온도가 고온을 피할 수 있도록 이앙 시기를 설정하는 것이 중요할 것이라 사료된다. 다만 저온(18℃)에서 등숙초반의 속도가 현저히 느려졌던 것을감안하였을 때 너무 늦게 이앙할 경우 등숙기간을 충분히 확보하지 못할 수 있으므로 주의해야 될 것이라 판단된다.
그러나 앞서 Table 2 에서 보았듯이 최종 천립중은 오히려 22℃보다 증가했던 결과를 미루어보아 초반의 등숙속도를 감안하여 등숙 기간을 충분히 확보한다면 초반의 부진을 회복할 수 있는 것으로 판단된다. 이처럼 등숙온도, 특히 저온조건에서 등숙 속도의 차이가 나는 이유는 등숙 초반 분질배유의 등숙에 관여하는 유전자의 발현 차이에 기인하는 것으로 보이는데, 이는 추후 유전자 수준에서의 추가 연구가 필요하다고 생각된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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