초록 ▼

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
벼멸구(Nilaparvata lugens Stal.)는 동남 아시아의 벼 재배지역 일대에 분포하면서 지역에 따라 막대한 경제적 손실을 유발하는 해충이다. 우리나라에서도 벼멸구는 중국 남부지역에서 해마다 날아오는 비래해충으로 연평균 벼 재배면적의 25%에 달하는 면적에 발생하여 8%의 수량 감소를 초래하는 문제 해충이다. 현재 벼멸구 방제는 주로 약제에 의해 이루어지고 있는데, 그 주된 이유는 저항성 품종이 없기 때문이다. 그리고 벼멸구는 벼의 줄기 기부에 서식하고 증식률이 높기 때문에 약제방제

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
벼멸구(Nilaparvata lugens Stal.)는 동남 아시아의 벼 재배지역 일대에 분포하면서 지역에 따라 막대한 경제적 손실을 유발하는 해충이다. 우리나라에서도 벼멸구는 중국 남부지역에서 해마다 날아오는 비래해충으로 연평균 벼 재배면적의 25%에 달하는 면적에 발생하여 8%의 수량 감소를 초래하는 문제 해충이다. 현재 벼멸구 방제는 주로 약제에 의해 이루어지고 있는데, 그 주된 이유는 저항성 품종이 없기 때문이다. 그리고 벼멸구는 벼의 줄기 기부에 서식하고 증식률이 높기 때문에 약제방제 효과도 매우 낮아 벼멸구 발생면적이 증가하게 되면 살충제의 사용량도 크게 증가할 수밖에 없다. 벼멸구 피해를 최소화하고 약제 방제의 문제점을 해결하기 위해서는 저항성 품종의 육성․보급이 무엇보다 중요한 선결과제일 것이다.
그러나 지금까지 밝혀진 벼멸구 저항성 인자는 모두 인디카형 벼에서 유래되었고 이들의 저항성 유전자를 자포니카에 도입할 경우 저항성 반응이 상이할 뿐만 아니라 인디카의 열악한 형질마저 수반되어 양질이면서 벼멸구에 저항성인 품종 육성을 어렵게 하고 있다.
최근 분자생물학이 발전하면서 병․해충 저항성을 포함한 여러 가지 농업형질 개량에 DNA marker를 이용하는 사례가 여러 작물에서 보고되고 있다. 벼의 경우 gall midge나 도열병에 대한 저항성 유전자의 mapping 및 marker와의 관계분석이 보고되었으며, 밀이나 보리 등의 주요 작물을 중심으로 각종 병해충에 대한 저항성 관련 marker의 탐색과 유전자 mapping 연구가 수행되고 있는 실정이다. 벼멸구 저항성 품종 육성분야에서도 분자 marker의 개발과 이용에 관한 연구 결과가 단편적으로 보고되고 있다. DNA marker를 이용한 저항성 품종 육성이 체계화된다면 지금까지 문제점으로 지적되어 왔던 생물검정의 복잡성과 부정확성을 극복할 수 있고 열악형질의 제거뿐만 아니라 생육시기에 구애됨이 없이 저항성 개체를 선발할 수 있어서 저항성 육종효율이 크게 개선될 수 있을 것이다. 이와 같이 DNA marker를 이용해 유용형질을 선발하는 MAS(Marker-assisted selection)의 육종적 이용성과를 높이기 위해서는 우선 개발된 marker가 목표형질에 밀접하게 연관되어 있어야 하고 경제적이면서 높은 재현성을 나타내는 것이 필수적이다. 그리고 양질성 자포니카형 품종들이 확대 재배되고 있는 우리나라의 경우는 인디카형의 벼멸구 저항성 유전자원을 직접 이용하는 것보다는, 인디카형과 자포니카형의 교잡에 의해 육성된 통일형 품종들의 저항성 인자를 양질성 품종에 도입하는 것이 육종 효율면에서 효과적일 것이다.
따라서 본 연구과제에서는 벼멸구 저항성 유전자의 mapping을 위해 벼멸구에 저항성인 통일형 품종에 자포니카형 품종을 교잡시킨 잡종 세대(F₁)의 약을 배양하여 DH(doubled haploid) 집단을 육성하고 벼멸구 저항성과 DNA markers와의 관계 분석을 통해 벼멸구 저항성과 관련된 연관 marker를 개발하였다. 그리고 저항성 인자가 도입된 잡종집단에 자포니카형 교배 모본을 반복친으로 여교잡 시키면서 세대별로 생물검정과 DNA marker 분석을 병행하여 MAS 체제를 구축하고 이를 저항성 개체 선발에 직접 활용하여 벼멸구 저항성 계통선발 효율을 향상시킬 목적으로 본 연구를 수행하였다.

Abstract ▼

Ⅱ. OBJECTIVE AND NECESSITY
Brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens stal, which is widely distributed throughout southeast Asia, is one of the most serious insect pests of rice. The BPH immigrates from southern parts of China to Korea in the early summer every year. In Korea, 25% of rice culti

Ⅱ. OBJECTIVE AND NECESSITY
Brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens stal, which is widely distributed throughout southeast Asia, is one of the most serious insect pests of rice. The BPH immigrates from southern parts of China to Korea in the early summer every year. In Korea, 25% of rice cultivation areas have been affected annually by the BPH. Annual yield loss due to the insect has been estimated at about 8% of total yield. The BPH pest has been usually controlled by spraying pesticide because all of the japonica rice currently cultivating in Korea are susceptible to the insects. BPH inhabits and propagates rapidly on the basal parts of rice stem. Because it sucks the phloem saps of rice plant and causes a severe damage symptom known as hopper-burn, the efficiency of chemical control is very low compared with other insect pests. Therefore, high infestation of BPH gives to use more chemicals in rice field.
Until now 12 BPH resistance genes have been identified in indica rice, but it was not discovered in japonica rice. It was reported that the reaction of rice cultivars to BPH was different from the varietal groups, japonica and indica, at early stages of rice seedlings (Yeo & Sohn, 1995). Breeding efforts to combine the high grain quality of japonica rice with BPH resistance from indica rice have been generally unsuccessful. It seemed to suggest that deleterious linkages between BPH resistance gene and agronomically important traits such as grain quality, lodging-related traits, and so on (Yeo & Sohn, 2001).
Recently, the improvement of agronomically useful characters including disease and insect resistance using DNA markers have been reported in several crops such as rice, wheat, maze, and etc. In rice, resistant genes to gall midge and blast were mapped, and linkage between DNA markers and their resistant genes was analyzed using DNA markers. Linkage maps of genes associated with resistance of diseases and insect pests have been constructed in wheat, barley, and other economically important crops. Effort have also been made to determine the DNA markers related to BPH resistance and its use to select the resistant plants in breeding programs. If marker-assisted selection is available for the development of resistant cultivars, the bioassay efficiency required for the selection of resistant lines can be remarkably improved with more accuracy. At the same time, selection of the marker genotypes at any growth stage with minimal linkage drag associated with the target gene will be greatly helpful to improve the breeding program for resistance to diseases and insect pests. For the best utilization of DNA markers in breeding program, it is essential that the developed DNA marker should be closely linked with the target gene and highly repeatable. It may be more effective to use Tongil type rice (indica/japonica) as a resistant source than direct introduction of indica sources into japonica rices with good grain quality.
For the tagging of BPH resistance gene, we developed doubled haploid populations through anther culture of F₁ plants derived from the crosses between Tongil type resistant cultivars and susceptible japonica rice. This study aimed at the selection of DNA markers closely linked BPH resistance gene and the facilitating marker-assisted selection in breeding program for BPH resistance.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 22
• 목 차 ... 25
• 제 1 장 연구개발 과제의 개요 ... 28
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 28
• 제 2 절 연구개발 내용 및 범위 ... 29
• 제 2 장 국내·외 기술개발 현황 ... 31
• 제 1 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 31
• 1. 관련 기술의 현황 ... 31
• 2. 문제점 ... 32
• 제 2절 앞으로의 전망과 기술도입의 타당성 ... 33
• 1. 앞으로의 전망 ... 33
• 2. 기술도입의 타당성 ... 33
• 제 3 장 DNA marker를 이용한 벼멸구 저항성 계통선발 ... 34
• 제 1 절 서 론 ... 34
• 제 2 절 재료 및 방법 ... 35
• 제 3 절 DH 집단의 육성과 주요 농업형질 조사 ... 40
• 1. DH 집단 육성 ... 40
• 2. DH 계통의 주요 특성 조사 ... 42
• 제 4 절 Mapping 집단작성 및 양친에 대한 marker 검정 ... 44
• 1. 양친에 대한 marker 검정 ... 44
• 2. 벼멸구 저항성과의 관계분석 및 유전자 지도 작성 ... 45
• 제 5 절 DH 집단을 이용한 유전자지도 작성 ... 51
• 1. DH 집단을 이용한 연관분석 ... 51
• 2. 유전자 지도 작성 ... 53
• 제 6 절 여교잡 집단의 DH 계통 육성 ... 55
• 제 7 절 DNA marker를 이용한 벼멸구 저항성 계통선발 ... 59
• 1. 벼멸구 저항성 관련 STS marker의 개발 및 연관분석 ... 59
• 2. 벼멸구 저항성원의 구분 ... 63
• 제 4 장 벼멸구 저항성 중간모본 육성 및 육종적 이용 ... 65
• 제 1 절 서 론 ... 65
• 제 2 절 재료 및 방법 ... 66
• 제 3 절 여교잡 집단의 육성과 주요 특성조사 ... 69
• 1. 잡종 집단 육성 ... 69
• 2. 여교잡 집단의 주요 특성 조사 및 선발 ... 72
• 제 4 절 벼멸구 저항성 검정 및 유전 분석 ... 73
• 제 5 절. 벼멸구 저항성과 주요 농업형질과의 관계 ... 74
• 제 6 절 벼멸구 저항성 계통 ‘밀양198호’ 육성 ... 77
• 1. 육성경위 ... 77
• 2. 밀양 198호의 주요특성 ... 81
• 3. 육성경과 ... 88
• 제 5 장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 91
• 제 1 절 총괄 추진계획표 ... 91
• 제 2 절 연구개발 목표의 달성도 ... 92
• 1. 세부과제 ... 92
• 2. 협동과제 ... 93
• 제 3 절 관련 분야의 기술발전에 기여도 ... 94
• 제 6 장 연구개발결과의 활용계획 ... 95
• 제 1 절 활용분야 및 활용 방안 ... 95
• 1. 활용분야 ... 95
• 2. 활용방안 ... 95
• 제 2 절 추가 기술개발 방안 및 조치사항 ... 96
• 제 7 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 97
• 제 8 장 참고문헌 ... 98
• 끝페이지 ... 102