초록 ▼

○ 연구결과
1. 제 1 세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 유전분석 및 내충성 콩 계통 육성
1) 노린재 저항성 콩 계통 육성을 위한 교배 분리집단 양성
복합 내충성 콩 계통으로 알려진 유전자원 32점을 미국 USDA-ARS를 통하여 도입하였다. 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 콩 계통 육성을 위한 집단 양성은 복합 내충성 유전자원들(PI171451, PI227687, PI229358)과 국내 장려 품종들(단백콩, 태광콩, 풍산나물콩, 화엄풋콩)의 교배 및 SSD 전개를 통해 베트남 칸토 대학에서 수행하였다.

○ 연구결과
1. 제 1 세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 유전분석 및 내충성 콩 계통 육성
1) 노린재 저항성 콩 계통 육성을 위한 교배 분리집단 양성
복합 내충성 콩 계통으로 알려진 유전자원 32점을 미국 USDA-ARS를 통하여 도입하였다. 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 콩 계통 육성을 위한 집단 양성은 복합 내충성 유전자원들(PI171451, PI227687, PI229358)과 국내 장려 품종들(단백콩, 태광콩, 풍산나물콩, 화엄풋콩)의 교배 및 SSD 전개를 통해 베트남 칸토 대학에서 수행하였다. 그 결과 양성된 총 11개의 콩 RI 계통 분리집단을 국내로 반입하여 서울대 부속농장에 파종하여 국내 적응성 검정과 종자증식을 수행하였다. 그 중에서 PI171451 x 화엄풋콩과 단백콩 x PI227687의 RIL 집단에서 피해율(처리구/대조구)이 0.5정도의 낮은 수치를 보이는 계통들을 집단별 10개씩 선발하였고 향후 농업적 우량형질을 가진 우량 계통으로 육성할 것이다.
2) 콩 분자 유전자 지도 제작
노린재 내충성과 중요 농업형질 관련 양적형질유전자좌 탐색을 위한 유전자 지도 제작을 위하여 PI171451 x 화엄풋콩의 RIL 집단을 양성하였으며 현재 F6 세대 120여 계통이 육성되었다. 이 집단을 이용하여 작성된 유전자 지도에서는 총 111종의 SSR 마커를 이용하였으며 총 102개의 마커가 18개의 연관군으로 분류되었다. 측정된 콩 게놈의 크기는 686cM이었으며 마커간 평균 거리는 6.7 cM으로 나타났다.
3) 노린재 저항성 및 농업 형질 관련 QTL 탐색
노린재 저항성 및 주요 농업형질인 개화기, 성숙기, 신장에 관여하는 양적형질유전자좌를 SSR 마커를 통해 탐색되었다. 개화기 QTL는 연관군 F와 O에서, 성숙기는 연관군 O에서, 신장은 연관군 C2와 O에서 동정되었다. 대부분의 QTL이 10%이상의 R²값을 나타내었다. 노린재 내충성 QTL은 연관군 B1의 Satt509-Satt197 사이에서 12%이상의 R²값을 나타내었다. 본 연구에서 작성한 콩 유전자 지도의 연관군 O에서는 개화기, 성숙기, 신장 세가지 형질에 대한 QTL이 모두 탐색되었으므로 농업 형질에 밀접한 양향을 미칠 수 있는 여러 유전자들이 위치하고 있음을 간접적으로 보여주는 것으로 설명할 수 있다.
2. 제 2세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 검정법 확립 및 내충성 평가
1) 톱다리개미허리노린재의 사육환경 구명
톱다리개미허리노린재의 최적사육환경 구명을 위해 실험실에서 7개의 온도 조건에서 약충발육 실험, 최적 먹이 선정을 위하여 시장에서 쉽게 구할 수 있는 8개의 콩 종류를 이용하여 실험을 수행하였다. 그 결과 사육최적 온도는 28 - 30℃, 최적 먹이는 백태가 제시 되었다.
2) 톱다리개미허리노린재의 저항성검정실험 및 저항성 검정법 확립
톱다리개미허리노린재의 저항성 품종 검정법 개발 및 저항성 콩품종 선발을 위하여 실험실과 포장에서 실험을 수행하였다. 톱다리개미허리노린재의 저항성 품종 검정법으로는 콩품종 별 톱다리개미허리노린재 유충의 발육과 사망률 등을 조사하는 약충 발육 실험, 톱다리개미허리노린재의 콩 품종에 대한 선호도를 조사하는 콩 품종 선호성 실험, 콩 품종 별톱다리개미허리노린재의 섭식 차이를 조사하는 콩 피해도 실험 등의 종합적 활용을 제시하였다. 총 30개 콩 품종의 톱다리개미허리노린재에 대한 저항성은 콩 품종 별 유충 발육 실험, 톱다리개미허리노린재의 가해에 따른 콩 품종별 피해도 검증 실험, 콩 품종 별 톱다리개미허리노린재의 선호도 판별 실험을 통하여 검정하였다. 각 실험의 결과를 종합하면, PI561575, PI561401, PI417136이 톱다리개미허리노린재에 대하여 감수성이 높은 것으로 나타났으며, PI559336, PI381660, PI559365, PI576446, PI227687, PI572237등은 저항성이 높은 것
으로 나타났다.
3) 톱다리개미허리노린재의 가해판별 기준 확립
톱다리개미허리노린재의 가해를 콩과 꼬투리에서 조사해 본 결과 콩 가해 식흔은 현미경을 통해 구분이 가능하였으며, 심한 가해 식흔은 육안으로도 구별이 가능한 외형 변화가 일어났으며, 꼬투리 가해의 경우, 초기에는 꼬투리에 검은 반점이 나타나고 가해가 진행됨에 따라 갈변 부위가 점차 커지다가 꼬투리가 더 이상 성장하지 못하고 떨어졌다.

Abstract ▼

1. Analysis of resistance inheritance mode to Riptortus clavatus Thunbeerg and resistant soybean lines to R. clavatus
1) Development of insect resistant soybean lines
After 32 insect resistant soybean germplams were received from USDA-ARS, USA, we investigated phenotypes related to insect resi

1. Analysis of resistance inheritance mode to Riptortus clavatus Thunbeerg and resistant soybean lines to R. clavatus
1) Development of insect resistant soybean lines
After 32 insect resistant soybean germplams were received from USDA-ARS, USA, we investigated phenotypes related to insect resistance and genetic relationship between resistant and susceptible germplams by analysis of SSR markers. With NTsys 2.1 program, there are several subgroups based on segregation of SSR markers between resistant and susceptible germplams. Four Korean susceptible germplasms except Taekwangkong consist one subgroup. Thus, genetic differences were detected between insect resistant and susceptible germplams.
Populations for bean bug (Riptortus clavatus Thunbeerg) resistant soybean cultivars were developed by the crosses of insect resistant germplasms (PI171451, PI227687, PI229358) and Korean recommended cultivars (Danbaekkong, Taekwangkong, Pungsannamulkong, Hwaeomputkong) and SSD. At Cantho Univ. in Vietnam, F1 was generated and two to three generations were more developed by SSD with F2. A total of nine soybean RI populations were examined adaptability and seed propagation at SNU farm in Suwon.
2) Construction of soybean genetic map
To construct the soybean genetic map for QTLs related to bean bug resistance and main agricultural phenotype, more than 120 RILs from the cross of PI171451 and Hwaeomputkong were currently developed as F6 generation.
111 out of selected 201 SSR markers were used for analysis of segregation in PI171451 x Hwaeomputkong RIL population. Segregation ratio was not 1:1, although F5 population developed by SSD was used for Chi test. To uniform genetic
composition, three to four more generations should be developed because PI171451 and Hwaeomputkong are quite different in genetic similarity.
Soybean genetic map was constructed with PI171451 x Hwaeomputkong RIL population. The frame map was constructed using the MAPMAKER v. 3.0 program and a minimum LOC score of 3.0 and maximum distance of 50 cM were chosen to establish the degree of linkage. LGs were named according to the designation of the consensus USDA map. Among the 111 SSR markers. a total of 102 markers were incorporated into 18 LGs. A total map distance was 686 cM and on average, one marker every 6.7 cM was positioned. The remaining two LGs from the consensus map were not identified.
3) Identification of QTLs related to R. clavatus resistance and agronomic traits
With PI171451 x Hwaeomputkong RIL population, several agronomically important phenotypes, such as height, number of internode, flowering time, maturity and 100-seed weight, were examined. Normal distribution was observed in these phenotypes except maturity, indicating multiple genes were involved in these quantitative traits. Not only PI171451 and Hwaeomputkong showed quite different maturity but also two peaks in distribution were observed in their RIL population.
QTL controlling traits were mapped by composite interval analysis with QTLmapper v. 1.6. Among five analysed agronomic traits, QTLs for flowering time, maturity and height were detected by SSR marker analysis. Flowering time QTL was identified on LGs F and O, QTL for maturity was located on LG O and height QTL was identified on LGs C2 and O. Most of QTLs showed higher than 10% in R2 value. QTL for R. clavatus resistance have >12% of R2 value between Satt509 and Satt197 on LG B1. Based on soybean genetic map constructed by this study, QTLs for flowering time, maturity and height were incorporated into the same LG O. Thus, it suggested many genes responsible to agronomic traits might be located on this linkage group.
2. Screening for resistance of soybean cultivars to Riptortus clavatus Thunberg and evaluation of insect resistance
The objectives of this project were 1) to determine the optimal conditions for mass rearing of bean bug (Riptortus clavatus Thunbeerg) in laboratory 2) to develop a experimental protocol of screening for resistance soybean lines to bean bug, 3) to develop a guide line for identification of feeding race of bean bug, and 4) to screen for the resistance soybean line to bean bug. A laboratory experiment using 7 constant temperature regimes were conducted to determine the optimal temperature for development of bean bug and 28℃ - 30℃ was optimal temperature condition for rearing bean bug in the laboratory. To determine the better food source for mass rearing of bean bug, 8 varieties of beans, which were commercially available in a market, were tested by the feeding experiment. Baek-tae was the best food source for bean bug biologically and economically. Bean bug's feeding on soybean resulted in black spots on the surface of beans while the feeding on pod caused brownish spot on pod, dropping of pod, and twisted pod. A experimental procedure for screening resistance soybean lines to bean bug was suggested. Thirty 30 soybean lines were tested for resistance to bean bug in a series of experiment. First, nymphal development and mortality was examined; second, damage and yield loss by bean bug was examined; finally, preference of bean bug was tested in a choice test. Among 30 soybean lines, 3 lines (PI561575, PI561401, and PI417136) were identified as strong susceptible lines and 6 lines (PI559366, PI381660, PI559365, PI576466, PI227687, and PI572237) were screened as strong resistant lines.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 17
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 19
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 제1절 국내외 관련기술의 현황 ... 21
• 제2절 앞으로의 전망 ... 24
• 제3절 기술도입의 타당성 ... 25
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
• 제1절 연구개발 방법 및 설계 ... 26
• 제2절 연구개발 추진체계 ... 28
• 제3절 국제공동연구개발 추진 계획 ... 29
• 제4절 연구개발 목표와 내용 ... 29
• 제5절 연구 결과 ... 31
• 1. 제1세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 유전분석 및 내충성 콩 계통 육성 ... 31
• <1차년도> ... 31
• 가. 톱다리 개미허리노린재 저항성 콩 계통 육성을 위한 집단 양성 ... 32
• 나. 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 유전연구 및 연관 분자표지 개발 ... 34
• <2차년도> ... 38
• 가. 톱다리개미허리 노린재 저항성 유전자 지도 작성을 위한 교배 분리집단 양성 ... 38
• 나. 유전자지도 작성을 위한 집단의 모부본간 SSR 마커 다형성 조사 ... 39
• 다. 톱다리 개미허리노린재 저항성 콩 계통 육성을 위한 집단 양성 ... 43
• <3차년도> ... 45
• 가. 톱다리개미허리 노린재 저항성 유전자 지도 작성을 위한 교배 분리집단 양성 ... 45
• 나. PI171451 x 화엄풋콩 F5:6 RIL 집단을 이용한 콩 유전자 지도 작성 ... 45
• 다. 농업 형질과 노린재 내충성 관련 QTL 탐색 ... 50
• 2. 제2세부과제: 콩 톱다리개미허리 노린재 저항성 검정법 확립 및 내충성 평가 (서울대 이준호) ... 60
• <연구방법> ... 60
• 1. 톱다리개미허리노린재의 사육환경 구명 ... 60
• 2. 실내에서 톱다리개미허리노린재의 저항성검정실험 ... 62
• 3. 온실에서 톱다리개미허리노린재의 저항성검정실험 및 저항성 검정법 확립 ... 63
• 4. 톱다리개미허리노린재의 가해판별 기준 확립 ... 65
• <연구결과> ... 66
• 1. 톱다리개미허리노린재의 사육환경 구명 ... 66
• 2. 실내에서 톱다리개미허리노린재의 저항성검정실험 ... 73
• 3. 온실에서 톱다리개미허리노린재의 저항성검정실험 및 저항성 검정법 확립 ... 74
• 4. 톱다리개미허리노린재의 가해판별 기준 확립 ... 92
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 95
• 1. 제1세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 유전분석 및 내충성 콩 계통 육성 ... 95
• 2. 제2세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 검정법 확립 및 내충성 평가 ... 95
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 97
• 제1절 활용 방안 ... 97
• 제2절 추가적 연구 ... 97
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 99
• 1. 제1세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 유전분석 및 내충성 콩 계통 육성 ... 99
• 2. 제2세부과제: 콩 톱다리개미허리노린재 저항성 검정법 확립 및 내충성 평가 ... 99
• 제7장 참고문헌 ... 100
• 끝페이지 ... 103