보고서 정보
주관연구기관 |
경북대학교 KyungPook National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-02 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201400011343 |
과제고유번호 |
1395021149 |
사업명 |
FTA대응 경쟁력향상기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-06-28
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400011343 |
초록
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Ⅳ. 연구개발 결과
○ 제 1 세부과제명 : 고 oleic acid 품종 및 고 linolenic acid 콩 계통 개발
고 oleic acid 계통은 AR06-265055 x F2(17D x S08-14788) 집단으로부터 F6 4계통, 황금콩 x F2(17D x S08-14788) 교배조합에서는 F7 2계통, LD06-9205 x F2(17D x S08-14788) F7 10계통을 육성하였다. 17D x S08-14788 유래 계통의 평가 및 선발에서는 국내 적응성이 있으며 수량이 대조품종과 차이가 없고 oleic a
Ⅳ. 연구개발 결과
○ 제 1 세부과제명 : 고 oleic acid 품종 및 고 linolenic acid 콩 계통 개발
고 oleic acid 계통은 AR06-265055 x F2(17D x S08-14788) 집단으로부터 F6 4계통, 황금콩 x F2(17D x S08-14788) 교배조합에서는 F7 2계통, LD06-9205 x F2(17D x S08-14788) F7 10계통을 육성하였다. 17D x S08-14788 유래 계통의 평가 및 선발에서는 국내 적응성이 있으며 수량이 대조품종과 차이가 없고 oleic acid 함량이 79%인 JD11-70(F8) 계통을 육성하여 품종등록 절차를 진행중에 있다.
오메가 3 지방산인 linolenic acid 고 함량 계통육성에서는 태광콩과 고 linolenic acid 계통과 인공교배에서 얻은 659개의 F2 개체에서 linolenic acid 함량이 높은 계통을 선발하였으나 야생콩의 형질을 다수 보유하고 있어 재배 가능한 계통은 얻지 못하였다. 태광콩 x RIL166 유래에서 선발한 고 linolenic acid 콩 계통과 다양한 용도의 콩을 육성하기 위해 F2 집단을 육성하였다.
야생콩이 재배콩보다 linolenic acid 함량이 높은 이유는 지방산 불포화 유전자(GmF AD 3A. GmF AD2-1A)의 발현량이 성숙 종자에서 야생콩이 재배종에 비해 발현수준이 현저하게 높아 발생된 것으로 여겨진다.
○ 제 2 세부과제명 : 콩 고기제조에 적합한 품종 선정 및 육고기 대체 고식미 제품 개발
기능성 콩을 이용한 소비자 기호도가 향상 된 콩고기 제조 방법을 구명 하였고, 콩을 주재료로 이용하여 콩고기 제조 시 글루텐의 높은 함량과 콩의 식품학적 문제로 소비자 기호도가 낮아 이를 개선하기 위해 단백질 분해 균주(Bacillus flexus)를 이용한 콩고기 제조 기술을 확보 (특허 출원 번호: 제 2011-0117957호) 하였으며, 다양한 특이 성분 콩 품종(저 phytic acid, 지방산 개선, 진품 2호, 서리태, 태광콩, 아가콩, 야생콩 유래 계통)을 사용하여 콩 고기 제품(콩까스, 콩스테이크, 콩불고기, 콩너겟)을 개발하였다.
○ 제 1 협동과제명 : 야생콩 및 수집 재래종을 활용한 극소립 및 중대립 나물콩 계통 육성
국내에서 3년간 야생콩(Glycine soja Sieb. & Zucc.) 162계통과 재래종(G. max Merr.) 35계통을 수집하였고 보유 및 수집한 야생콩 169계통을 순계 분리하고 특성조사를 실시하였으며 총 203계통의 야생콩 및 재래종을 농업유전자원센터에 저장하였다. 야생콩 200계통들의 종피색, 경실비율 및 종실 흡수특성을 조사하였으며 3계통이 완전 흡수성을 보였고 나머지 197계통들은 10~100%의 경실 비율 분포를 나타내었다. 재배종 품종들과 흡수성인 야생콩 계통들의 종피에는 축적물이 아주 얇거나 없었고 큐틴층이 발달되었던 반면 경실계통의 종피에는 균열과 현저하게 두꺼운 축적물이 있었고 큐티클이 거의 없었다. 계통간 흡수양상과 흡수량에 큰 변이를 나타내었는데 대표적으로 YWS67 계통은 781mg/g, YWS104 계통은 4mg/g의 수분을 흡수하였다.
야생콩 종실 성숙과정 중 경실 특성 발달을 추적한 결과 모든 공시재료들은 D1(개화 50일후) 단계까지는 흡수성을 보이면서 흡수 특성에 차이가 없었다. 경실인 YWS1420은 L2(개화 42일 후) 단계에서는 종피 큐틴층에 거의 축적물이 없었으며 D2(개화 65일 후) 단계부터 deposit이 종피 큐티클층을 덮으며 경실 특성이 나타났는데 이러한 경실 및 흡수 저해 특성은 큐틴층에 생긴 축적물 정도와 종피가 갈라진 틈새에 기인할 것으로 해석되었다.
콩나물 물성특성은 종자크기가 클수록 수치가 컸으며 종간교잡품종은 중소립종보다 배축의 hardness와 mastication이 높았다. 콩나물 수율 경우 소립종 소영과 영양은 암조건에서, 소백나물콩은 암조건보다 광 처리 조건에서 더 높았으며 풍산나물콩은 광 처리 효과가 없었다. 풍산나물콩과 소영의 비타민 C 함량은 430nm, 소백나물콩과 영양은 470nm광에서 가장 높았고 풍산나물콩과 영양의 자엽 chlorophyll함량은 470nm광에서, 소백나물콩과 소영은 660nm광에서 높았다. Breaking force를 제외한 나머지 특성에서는 470nm광에서 가장 높았고 품종에 따라 광원에 대한 반응이 달랐으며 소백나물콩의 물성은 광 처리 효과가 가장 적었다. 배축 조직을 검경한 결과 소백나물콩은 470nm과 660nm광 처리구 배축에서, 풍산나물콩과 소영은 암 처리구에 비해 광 처리 배축의 cortex가 줄어들고 xylem과 phloem이 더 잘 발달하였다.
나물콩 계통 육성을 위해 전개한 (야생콩 x 재배콩) 조합들에서 직립초형 개체 비율이 극히 낮았으며 후기계통들은 경실비율, 무름병 내병성 검정을 통해 선발하였다. 육성계통들의 경실 비율은 0 ~ 36%의 변이를 보였는데 경실 계통들은 도태하였고, 백립중은 9g 이하 계통들을 주로 선발하였는데 6.6g의 극소립 계통도 선발되었다. 계통들의 종실 조단백 함량 분석 결과 50% 전후의 고단백 계통들도 선발되었고 종실 지방 함량도 12.4~20.1%의 큰 변이를 나타내었다. 콩나물 무름병 내병성 유망 계통들도 선발되었는데 ‘무접종구‘ 대비, 86039 및 89016 두 계통은 콩나물 부패병 2균계 접종 후에도 잘 자라 기존의 내병성 재래종 YN561과 유사한 내병성을 보였다.
○ 제 2 협동과제명 : 콩 특이자원 의 품질 고급화 및 실용화 연구
극대립 검정콩 밀양228호의 상품성 즉 100립중과 수량성을 고려한 적정 파종기는 4월 5일부터 5월 중순까지이다. 4월 20일보다 빠른 파종기에서는 개화소요일수가 단축되고 경장이 매우 작았으나 등숙일수가 단축되지는 않았다. 수량성을 고려한 적정재식거리는 (60-70)×30cm 였다. 밀양228호의 등숙기간중 서리피해를 방지하여 상품성을 증대시키기 위한 비가림 하우스 재배시 100립중이 82.4g으로 노지재배에서 가장 콩알이 굵은 4월 5일 파종기의 56.8g보다 25.6g 무거우며 10a당 평균 수량이 233kg으로 4월 5일 파종기의 157kg보다 76kg 높았다. 따라서 상품성을 높이고, 수량성을 증대시키기 위하여 노지재배보다 비가림하우스재배가 유리하였다. 밀양228호의 농가재배시 반응 및 애로사항를 파악코자 실시한 실증재배에서 콩알이 매우 굵어 만족스러우나 숙기가 늦다는 단점이 있다고 하였다. 또한 기존에 재배되는 것과 매우 다르므로 수요처를 개발할 필요가 있으며 수요처만 있으면 재배가 가능하다고 하였다. 초다근류 밀양229호의 재배시험에서 파종기와 질소시비를 처리한 결과, 표준품종인 대원콩보다 수량이 증수되지 않았고, 후작으로 마늘 재배시 수량성에 큰 차이를 보이지 않았다.
Abstract
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Project 1. Development of soybeans for high oleic acid and high linolenic acid
Oleic acid is a monounsaturated fatty acid that facilitates oxidative stability for increased shelf life, heat stability in cooking, cold flow performance in biodiesel and health benefits. Thus, soybean oil with increa
Project 1. Development of soybeans for high oleic acid and high linolenic acid
Oleic acid is a monounsaturated fatty acid that facilitates oxidative stability for increased shelf life, heat stability in cooking, cold flow performance in biodiesel and health benefits. Thus, soybean oil with increased oleic acid is desirable to improve functionality of soybean oil for an array of products. Soybean oil is a source of omega-3 (ω-3) fatty acids such as α-linolenic acid which is approximately 7-8% in the oil. It is an important plant-based source of ω-3 polyunsaturated fatty acid for vegetarians and non– seafood eaters. Omega-3 fatty acids should be included in the human diet because it is essential in growth and development of the brain and retina.
The objectives of this projet were to develop for soybean cultivar or elite lines with high oleic acid (≥75%), to develop for soybeans with higher α-linolenic acid(> 15%) which can adopted in Korean environments, and to understand the genetic mechanism for linolenic acid accumulation in wild soybean.
Soybean breeding lines derived from various cross combinations were evaluated for their agronomic traits and yield during 2011-2013 in Korea. We have developed several high oleic acid lines with promising agronomic traits; four F6 lines from AR06-265055 x F2(17D x S08-14788), two F7 lines from Hwangkeum x F2(17D x S08-14788), and 10 F7 lines from LD06-9205 x F2(17D x S08-14788). A F8 elite lines named JD11-70 was developed from a cross 17D x S08-14788. JD11-0070 showed around 80% of oleic acid concentration with stability across environments. In addition, it was no significant difference with the check cultivars for protein concentration (40%) and yield (3.2t/ha) but had low concentration of oil (15%) than check cultivars. JD11-70 will be released as cultivar to produce value-added soybean foods and soybean oil.
A high yield cultivar Taekwan was crossed with RIL166 with 15% linolenic acid which derived from PI483463 x Hutcheson to develop high linolenic acid soybean lines. In this cross combination we developed several F5 or F6 lines showing high linolenic acid concentration (around 14%) consistently however those selected lines had poor agronomic traits which from wild soybean. Four breeding populations were developed by using elite soybeans as female parent and high linolenic acid lines as male parent to eliminate agronomic traits from wild soybean and to develop soybeans for various food materials such as soybean past, tofu, sprout, and cooking with rice.
Expression pattern analysis of GmFAD2 (Δ12 desaturase) and GmFAD3 (Δ15 desaturase) gene families during seed development in cultivated and wild soybeans showed that the expression levels of most important genes GmFAD2-1A and GmFAD3A for linoleic acid and linolenic acid biosynthesis, respectively, were different in mature seeds of cultivated and wild soybeans. Expressions of two genes maintained during seed maturation in wild soybeans, whereas those sharply decreased in mature seeds of cultivated soybeans. However, analysis for the fatty acid composition in cultivated and wild soybeans indicate that more complex network of expression patterns of Δ9, Δ12, and Δ15 desaturase genes is present for determination of the unsaturated fatty acid composition. Therefore uncovering determination of ω-6/ω-3 fatty acid ratio in soybeans needs further studies with RIL lines from cross of cultivated and wild soybeans as well as investigation of Δ9 desaturase gene expression during seed development.
Project 2. Development of higher eating-quality soybean meats prepared by different soybean cultivars for meat substitutes
Soybean, an important global crop providing vegetable oil and protein meal, is used in various fermented and non-fermented forms such as soybean sprouts, pastes, soymilk, soybean oil, tofu, etc. Currently, soy proteins have been considered as more useful than many other food proteins in various global nutrition programs. Advances in technology have resulted in increased acceptance of soy protein products as a result of possibility of performing many functions in food such as emulsification, binding, and texture. This research was studied higher characteristics of soybean meats for a consumer acceptability and was taken out a patent on a new technique of preparation of soybean meat by using proteolytic bacteria (Bacillus flexus) isolated from intestines of octopus. This sutdy was conducted to develop soybean meats (soybean cutlet, soybean bulgogi, soybean steak and soybean nugget) prepared by different soybean cultivars (Agakong, Taegwangkong, Seoritae, W01, W15, W16, Low phytic acid, etc.).
Project 3. Breeding of extra-small and large grain sprout-soybean lines using wild and local soybean collections
Market scale of soy-sprout vegetable in Korea is estimated over 6 billion dollars, however, commercial sprout-soybean varieties has limited seed size ranging 9~14g/100seeds and cannot satisfy the consumer' s desire for the diverse sprout products(as extremely small or large seed). Utilization of wild soybean and local lines through the evaluation and artificial crossing is necessary to overcome the genetic limitation of cultivated varieties in seed size and to breed extra-small or large lines. As high seed vigor and uniform germination are essential traits for the sprout industry, selection and utilization of new local lines are also required. Sprout rot disease has occasionally been a problem in a sprout-culture factories, and breeding of resistant lines can radically solve the problem of the chemical fungicide usage.
This project was conducted to breed extra small or large sprout soybean lines using wild and local soybean collections. This research related to soybean germplasm was consisted of the collection, pure line selection and trait evaluation. The basic study was focussed on the seedcoat characteristics and hard seed including frequency distribution of lines according to hard seed ratio, water absorption pattern, anatomy of seedcoat, and developmental process of the hard seedcoat. The sprout growth and texture of 12 wild and cultivated soybean genotypes was investigated, and also the changing pattern of chemical composition, and anatomical structure affected by the LED light with 440nm, 470nm, and 660nm wavelength were searched.
Artificial crosses between wild and cultivated soybean or small and large soybean varieties were made and derived pedigrees from those were continuously selected. Breeding lines were sent to Vietnam and three generations have been advanced a year using modified SSD(Single seed descent) or SPD(Single pod descent) method. Bulk and pedigree methods were applied, and plant and sprout traits, disease resistance and yield productivity were evaluated for the breeding pedigree lines, and results obtained were summarized as follows.
1. One hundred and sixty two wild soybean(G. soja Sieb. & Zucc.) and 35 local soybean(G. max Merr.) lines were collected for three years in Korea, characteristics of 169 lines were evaluated, and 203 lines were stocked in Agro-biodiversity Centre, RDA in Korea.
2. Seed coat color, hard seed ratio, seed water absorption of 200 wild soybean lines were observed and three lines showed non-hardseededness, and 197 lines showed hard seed ratio ranging from 10 to 100%.
3. The outermost layer of permeable cultivated varieties and wild soybean lines had thin or free deposits and highly developed cuticle layer, on the contrast, impermeable ones were coved with thick deposits and had several large cracks and trace of cuticle layer.
4. Absorption pattern and amount of seed water uptake showed great variation among the lines, representatively YWS67 line absorbed 781mg/g, and YWS104 line did 4mg/g seed for 24 hours.
5. Developmental process of hardseededness during ripening stage were investigated and the seeds of all materials showed water permeability till D1 stage; any remarkable differences among permeable and impermeable genotypes were not found in water uptake traits.
6. Hard seed line YWS1420 did not show any deposits in cuticle layer till L2 stage(42days after flowering) and these were accumulated from the stage D2(65DAF), and it was considered that hardseededness and impermeable traits were caused by the deposits on cuticle layer and cracks of seed coats.
7. Texture value(physical property) of soy-sprout increased as seed size did, and the hardness and mastication value of sprouts in interspecific hybrid lines were higher than these in small seed varieties.
8. Small varieties Soyoung and Youngyang cultured under dark condition, that of Sobaeknamulkon under the light produced higher sprout yield, but Pungsannamulkong was not affected by the light treatment.
9. Vitramin C content of Pungsan and Soyoung sprouts grown under 430nm LED light, and Pungsan and Youngyang under 470nm were the highest among 5 light source conditions respectively, and the cotyledon chlorophyll content of Pungsan and Youngyang grown under 470nm and Sobaek and Soyoung under 660nm were higher than other condition.
10. Texture value except breaking force of the sprouts grown under 470nm light was the highest, varietal response to light sources was different, and the sprout texture of Sobaek was affected little by the LED light.
11. Sobaek sprout grown under 470 and 660nm light and Pungsan and Soyoung under light showed higher portion of the cortex in hypocotyl cross section and better developed xylem and phloem.
12. Frequency of erect type in the offspring population from the crosses between wild and cultivated soybean lines was very low and lines of late generations were selected by the low hard seed ratio and resistance to sprout-rot disease.
13. Hard seed ratio of breeding lines ranged from 0 to 36%, high lines were eliminated, and extra-small seed lines below 9g/100seeds were selected, especially a line with 6.6g.
14. Crude protein content of breeding lines were analyzed and lines over 50% were selected and seed oil contents showed a variation ranging from 12.4 to 20.1%.
15. Resistant lines for the sprout-rot disease were selected, 86039 and 89016 lines grew continuously even after the inoculation with two pathogen strains comparing to control, and showed similar resistance to the resistant line YN561.
Project 4. Development for high quality and practical use of specialized soybean genetic sources
Soybean is traditionally used for seasoning foods such as soybean sauce and paste. As the origin of soybean. Korea has very diverse germplasms of soybean in the form of landraces. Landraces have the advantage of rareness and high price in marketing Because these landraces have the weakness such as the easy lodging, the susceptibility for virus and bacterial pustule, and the long growth period, those are not cultivated in the farmer’s field. In 2010 we developed the varieties of the difference from the normal and commercial cultivars; Milyang 228 with the very large seed size and Milyang 229 with super nodulation. This experiment was carried out in order to establish the optimal method of growth such as Milyang 228 and Milyang 229. The optimal period of growth such as Milyang 228 is from 5 April to 10 May and the optimal distance (60-70)x30cm. The optimal period of growth such as Milyang 228 in the plastic house is 10 May. The yield of Milayng 229 is lower than the cjecj cultivar, Daewon. The Milayng 229 has the no effect of on the garlic growth.
목차 Contents
- 표 지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 요 약 문 ... 3
- S U M M A R Y ... 9
- 목 차 ... 13
- 제 1 장 서 론 ... 14
- 제 1 절. 고 oleic acid 품종 및 고 linolenic acid 콩 계통 개발 ... 14
- 제 2 절. 콩 고기제조에 적합한 품종 선정 및 육고기 대체 고식미 제품 개발 ... 15
- 제 3 절. 야생콩 및 수집 재래종을 활용한 극소립 및 중대립 나물콩 계통 육성 ... 16
- 제 4 절. 콩 특이자원의 품질 고급화 및 실용화 연구 ... 16
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 17
- 제 1 절. 고 oleic acid 품종 및 고 linolenic acid 콩 계통 개발 ... 17
- 제 2 절. 콩 고기제조에 적합한 품종 선정 및 육고기 대체 고식미 제품 개발 ... 18
- 제 3 절. 야생콩 및 수집 재래종을 활용한 극소립 및 중대립 나물콩 계통 육성 ... 19
- 제 4 절. 콩 특이자원의 품질 고급화 및 실용화 연구 ... 20
- 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 22
- 제 1 절. 고 oleic acid 품종 및 고 linolenic acid 콩 계통 개발 ... 22
- 제 2 절. 콩 고기제조에 적합한 품종 선정 및 육고기 대체 고식미 제품 개발 ... 47
- 제 3 절. 야생콩 및 수집 재래종을 활용한 극소립 및 중대립 나물콩 계통 육성 ... 80
- 제 4 절. 콩 특이자원의 품질 고급화 및 실용화 연구 ... 130
- 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 ... 139
- 1절 : 목표대비 달성도 ... 139
- 2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타) ... 141
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 143
- 제 1 절. 고 oleic acid 품종 및 고 linolenic acid 콩 계통 개발 ... 143
- 제 2 절. 콩 고기제조에 적합한 품종 선정 및 육고기 대체 고식미 제품 개발 ... 144
- 제 3 절. 야생콩 및 수집 재래종을 활용한 극소립 및 중대립 나물콩 계통 육성 ... 145
- 제 4 절. 콩 특이자원의 품질 고급화 및 실용화 연구 ... 145
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 145
- 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 145
- 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 145
- 제 9 장 참고문헌 ... 146
- 끝페이지 ... 154
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