초록 ▼

Ⅴ. 연구개발결과
< 1세부프로젝트 > 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발을 위한 육종효율 증진연구
1. 내재해성, 내병성 선발지표 설정 및 검정체계 구축
가. 국내외 유전자원을 이용한 유묘기 한발 내성 선발지표 확립
○ 잎말림 지수를 이용한 유묘기(4엽기) 한발 내성 평가
- 국내외 34개 품종을 이용한 유묘기 한발 내성 평가 수행
- 잎말림 지수가 4단계를 넘어갈 경우 회복이 되지 않음
- 동남아시아 품종의 경우 잎말림 지수가 낮은 것으로 평가됨
- 토양수분함량 5~7%의 구간에서

Ⅴ. 연구개발결과
< 1세부프로젝트 > 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발을 위한 육종효율 증진연구
1. 내재해성, 내병성 선발지표 설정 및 검정체계 구축
가. 국내외 유전자원을 이용한 유묘기 한발 내성 선발지표 확립
○ 잎말림 지수를 이용한 유묘기(4엽기) 한발 내성 평가
- 국내외 34개 품종을 이용한 유묘기 한발 내성 평가 수행
- 잎말림 지수가 4단계를 넘어갈 경우 회복이 되지 않음
- 동남아시아 품종의 경우 잎말림 지수가 낮은 것으로 평가됨
- 토양수분함량 5~7%의 구간에서 두 번째, 세 번째 잎의 잎말림 지수가 평균 2.5 이하일 경우 한발 내성 품종으로 평가 할 수 있음

나. 국내외 유전자원을 이용한 개화기 한발 내성 선발지표 확립
○ ASI, leaf senescence, tassel length, plant height, fresh weight 등을 이용한 개화기 한발 내성 평가
- 비가림 하우스에서 국내외 30개 품종을 이용한 개화기 한발 내성 평가 수행
- 화분이 비산한 시점과 출사가 시작된 시점으로 ASI를 측정한 후 leaf senescence, tassel length, plant height, fresh weight를 Ki11과 Ki3를 기준으로 비교 분석
- 주요 22개 품종을 이용한 ASI 평가 반복 실험 수행
- 한발 스트레스를 처리하였을 때 ASI가 5일 미만이고, 대조구에 비해 ASI가 3일 미만으로 증가하였다면 한발 내성 품종, 반면 한발 스트레스를 처리하였을 때 ASI가 5일 이상이고, 대조구에 비해 ASI가 7일 이상 증가한다면 한발 감수성 품종으로 평가할 수 있음

다. 국내외 유전자원을 이용한 노균병 저항성 검정체계 구축
○ Spreader row technique를 이용한 국내외 유전자원의 노균병 저항성 평가
- 캄보디아에서 spreader row technique를 이용한 국내외 40개 품종을 스크리닝 수행
- 매주 병징을 확인하였으며 4주와 6주를 기준으로 평가
- 4월과 9월 두 차례 실험을 진행하였지만 현지 기후에 의한 영향으로 노균병 감염률이 달라지는 것을 확인
- 실험결과 CML228, Ki3, Ki11은 노균병 저항성 품종으로 평가됨

2. 내재해성, 내병성 유전집단 육성
가. SSD 방식을 이용한 2개 이상의 RIL 집단 육성
○ B73, Ki3, Ki11 등을 이용한 RIL 집단 육성
- RIL 집단 육성을 위해 26개 NAM parent line을 분양받음
- 한발내성(Ki11), 한발 감수성(Ki3 및 B73), 노균병 저항성(Ki3, Ki11) 및 노균병 감수성(B73, CML270)을 이용하여 RIL 집단을 육성
- 추후 이용 가능성이 높은 B73 x Ki3, B73 x Ki11, Ki11 x Ki3의 F6 육성에 중점을 둠

3. 분자마커 개발 및 유전자 지도 작성
가. 한발 관련 QTL 마커 수집 및 분석
○ 문헌 및 database를 통한 한발 관련 QTL 마커 수집
- 문헌 및 database를 통한 142개 QTL 마커 수집

○ 국내외 유전자원에 한발 관련 QTL 마커 적용 및 분석
- 수집된 142개 QTL 마커를 이용하여 표현형 분석이 되어 있는 품종에 적용 및 분석
- 7개 마커(bnlg1429, umc1014, umc1933, bnlg1671, umc1705, umc1804, csu86)가 표현형과 비슷한 양상을 보임
- 표현형 분석이 되어있는 20개의 품종 중 한발 내성을 보이는 품종들은 4개 이상의 마커가 증폭되었고 한발 감수성으로 평가된 품종들은 3개 이하의 마커가 증폭됨
- 전체 20개 품종 중 6개의 품종은 해당 마커조합으로 명확한 구분은 어려웠으나, 14품종에서는 확연한 분류가 가능함

나. 옥수수에서 한발 스트레스 관련 biological 마커 개발
○ 클러스터링 분석을 통해 구축된 모듈을 이용한 한발 스트레스 관련 유전자 선별
- Microarray data를 이용하여 co-expression network를 분석하였고 클러스터링을 통해 6개의 모듈(yellow, greenyellow, turquoise, royalblue, brown4, plum1)을 구축
- 한발 스트레스 처리시 발현이 증가하고 re-watering 과정에서 발현이 감소하는 royalblue 모듈 선정

○ 국내외 유전자원을 이용한 선별된 유전자의 발현량 분석
- Royalblue 모듈의 183개 유전자 중 30개 유전자를 선발하여 국내외 유전자원에 적용
- 발현 양상 비교를 통해 23개 유전자를 발굴

다. 노균병 저항성 관련 QTL 분석
○ 문헌 및 database를 통한 한발 관련 QTL 마커 수집
- 문헌 및 database를 통해 수집된 QTL 마커를 이용하여 59개 프라이머 세트를 디자인

○ 국내외 유전자원에 노균병 관련 QTL 마커 적용 및 분석
- 캄보디아 현지 실험을 통해 평가된 저항성, 감수성 9개 품종에 QTL 마커 스크리닝
- 활용 가능한 46개 QTL 마커를 발굴하였고 이중 8개 QTL 마커가 B73, Ki3에서 polymorphism이 확인됨

○ 선발된 QTL 마커의 predicted transcript 분석
- 선발된 8개 QTL 마커 중 표현형 결과와 가장 일치하는 bnlg1702 마커 위치에 존재하는 63개의 predicted transcript를 선발
- 선발된 전사체로 qRT-PCR 분석한 결과 노균병 저항성 관련된 것으로 판단되는 최종 5개의 전사체 선발
라. 우수 유전자원 2품종에 대한 RNA-seq data 분석

○ B73, Ki3, Ki11의 RNA-seq 결과 분석
- RNA-seq 결과 약 86.82%의 read들이 reference sequence (AGP.B73.v3.30)에 일치
- Reference sequence를 기반으로 분석한 결과 한발 처리를 할 경우 모든 품종에서 intron 및 intergenic 부분의 reads가 늘어남

○ Differentially expressed genes (DEGs), differentially expressed isoforms (DEIs) and novel transcripts (NT) 분석을 통한 한발 내성 관련 유전자 탐색
- B73에서 369개의 up-regulation gene, 262개의 down-regulation gene을 발견
- Ki11에서 435개의 up-regulation gene, 496개의 down-regulation gene을 발견

○ RNA-seq 분석을 이용한 variants (SNV, MNV, INDEL 등) 탐색
- B73의 경우 대부분의 variants가 intergenic 혹은 intron에 집중되어 있음
- Ki11 및 Ki3의 variants들은 SNV가 가장 많았으며, insertion 및 deletion의 비율은 비슷함
- Ki3은 Ki11에 비해 MNV 및 deletion에서 많은 variants를 보임

○ De Novo data를 이용한 한발 내성 관련 분자마커 개발
- De novo 분석 결과 중 Ki11에서는 발현양상이 크지만, Ki3에서는 발현양상이 거의 없는 contig를 찾을 수 있었음
- 해당 contig들의 sequence를 기반으로 blast를 통해 각각의 역할을 예측하고 프라이머를 디자인 하여 F2 (Ki11 x Ki3)에 적용

< 2세부프로젝트 > 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발
1. 동남아 현지 육종거점 및 적응성 검정지 선정
○ (1차년) 육종거점 선정 :베트남 동치우(하노이 동부 80km 지점)
○ (2, 3차년) 교잡계 적응성 검정을 위한 시험지 선정(베트남 포함 3개소)
* 베트남 동치우(북위21도), 캄보디아 바탐방(북위 12.8도), 인도네시아 족자카르타(남위7.5도)

2. 동남아시아 적응 유전자원 수집 및 특성조사
○ (1차년) 국립식량과학원 육성 자원 1,590계통 등 유전자원을 1,921종을 수집하여 육종재료로 활용
○ (2차년) TZI16 등 저위도 국가 유래 유전자원 125점(Inbred) 특성조사
○ (3차년) CL1 등 저위도 국가 유래 유전자원 및 육성 계통(Inbred) 224점 특성조사
○ (4차년) 14K2 등 저위도 적응 수집 및 육성 계통(Inbred) 153점(베트남, 캄보디아, 인니 등) 조사

3. 수집 유전자원의 종자은행 기탁 : 160점
○ (1차년) 베트남, 캄보디아, 미국 등으로부터 수집한 자원 54점을 종자은행에 기탁(‘14.3.6)
○ (2차년) 베트남 재배종 및 베트남 현지 육성 우량 자식계통 51점 기탁(‘14.11.11.)
○ (3차년) 인도네시아 재배종 및 베트남 현지 육성 우량 자식계통 55점 기탁(‘15.11.30.)

4. 유망자원 및 계통 선발
○ (1차년) 분리세대 1,728 집단 1,889계통을 공시하여 686집단 815계통을 선발. 생예 공시용 신규 교잡계 양성 14VK1 등 8교잡계
○ (2차년) 분리세대 762 집단 1,330계통을 공시하여 340집단 540계통을 선발(우량계통 육성 14VL001 등 71계통). 생예 공시용 신규 교잡계 양성 210 교잡계
○ (3차년) 분리세대 506 집단 1,081계통을 공시하여 442집단 690계통을 선발. 생예 공시용 신규 교잡계 양성 251 교잡계
○ (4차년) 분리세대 343 집단 1,268계통을 공시하여 161집단 693계통을 선발(우량계통 육성 16VL001 등 24계통). 생예 공시용 신규 교잡계 양성 278 교잡계

5. 생산력검정시험
(2차년)
○ 생산력검정 본시험 공시용 교잡계 선발 : 14VK1 등 8교잡계
○ 신규 교잡계 210교잡계는 생산력검정 예비시험에 공시(2015. 2월 베트남 파종)

(3차년)
○ 생산력검정 본시험 공시용 교잡계 선발 및 파종 : 15VK1 등 10교잡계
○ 신규 교잡계 251교잡계는 생산력검정 예비시험에 공시(2015. 9월 베트남 파종)
○ 신규 지역적응시험 공시 교잡계 선발 및 파종 : 아세1호, 아세2호, 아세3호(2015년 9∼12월 베트남, 캄보디아, 인도네시아 등 파종)

(4차년)
○ 생산력검정 본시험 공시용 교잡계 선발 : 16VK1 등 36교잡계
○ 신규 지역적응시험 공시 교잡계 선발 : 아세4호 등 12교잡계
* 아세7호는 2016년 12월 농촌진흥청 직무육성품종심의회에서 신품종으로 선정되어 ‘KCORN1’로 명명함

5. 시험 재료의 GMO 판별 검사
○ (4차년) 2016년 7월 수확한 시험재료에 대하여 GMO 판별 검사를 한 결과, 보유 유전자원을 비롯한 육성 교잡계에서 GM반응은 탐지되지 않았음.

6. 동남아시아 수출용 옥수수 신품종 ‘KCORN1’ 개발
○ 내병성 및 내재해성
- 깨씨무늬병, 노균병 및 도복에 강함(‘16, 베트남, 캄보디아, 인도네시아)

○ 수량성(`15～`16, 베트남)
- 베트남에서 2년간 실시한 생산력검정시험 결과 종실수량은 879 kg/10a로 대비 품종인 LVN10보다 22% 증수하였음

○ 수량성(‘16, 베트남, 캄보디아, 인도네시아)
- LVN10을 대비 품종으로 동남아 3개국에서 적응성 시험을 실시한 결과, 종실수량은 베트남과 캄보디아에서 증수하였으나, 인도네시아에서는 비슷한 수준이었음.
- 동남아 3개국의 종실수량은 LVN10 대비 13% 많았음

(출처 : 요약문 p.5)

Abstract ▼

So far, the development of Korean corn varieties has focused on developing and distributing of domestic adaptable varieties to supply domestic market. However, development and supply of domestic corn varieties led by government is gradually expanding to the private sector. There is a movement to ent

So far, the development of Korean corn varieties has focused on developing and distributing of domestic adaptable varieties to supply domestic market. However, development and supply of domestic corn varieties led by government is gradually expanding to the private sector. There is a movement to enter overseas markets rather than narrow domestic seed markets according to enhancing technology for development of varieties. To meet the demands of the times, developing new varieties and establishing seed sales marketing strategies has become a very important requirement in response to the globalization era.

The size of the seed market in Southeast Asia has great potential as approximately $ 78 million. In order for Korea to become a leader in seed markets, it is necessary to develop export corn varieties and enter the Southeast Asian seed market, and it is urgent to systematize sales marketing strategies for the developed varieties. Therefore, this project is to ① establish a selection index of maize inbred lines resistant to drought stress and downy mildew as known the major disasters and disease in Southeast Asia, and develop the basic molecular breeding technology to establish the related molecular marker development and MAS system ② Development of stock feed and dietary corn varieties adapted to Southeast Asian region ③ Three detailed projects were conducted for the purpose of establishing a seed production system and marketing infrastructure to achieve the 5 million dollar corn seed export in Southeast Asia by 2021.

The research was designed to improve the domestic corn industry by developing a variety of Southeast Asian Corn crops and analyze the export status of the domestic corn industry. In addition, it's to increase the export of domestic superior corn and seed.

We performed that improvement of breeding efficiency for maize varieties adaptable to Southeast Asia. Southeast Asia is high demand for corn and high market potential. There is little research on maize compared to the growth potential of the maize market The advance of multinational seed companies have increased that interest in high-quality, multi-species varieties. In Southeast Asia, annual grain yield are damaged due to drought stress and downy mildew. Agricultural infrastructure is insufficient, therefore drought tolerance and downy mildew resistance lines are needed. Maize for export to Southeast Asia has to develop by utilizing the accumulated technology of developing maize.

We performed that ① establishing a verification system of drought tolerance and downy mildew resistance, ② recombinant inbred lines (RIL) development necessary for research on drought and downy mildew, and ③ development of molecular markers and gene mapping.

In this report, we evaluated leaf rolling score of seedling stage and ASI in maize. If the maize genotypes were evaluated as leaf rolling score of less than 2.5 under DS condition, were classified to drought tolerant in seedling stage. If the maize genotypes were evaluated as ASI of less than 5 days under DS condition and less than 3 days between DS and WW conditions, were classified to drought tolerant in flowering stage. On other hand, the drought susceptible genotypes were determined as ASI of more than 7 days under DS condition and more than 5 days between DS and WW conditions. We evaluated maize downy mildew resistance using spreader row technique in Cambodia. The incidence of downy mildew was influenced by weather conditions such as relative humidity and temperature. To screen for downy mildew resistance among several inoculation methods, this spreader row technique is effectively and easily used in the field of Southeast Asia.

We developed RIL (B73 x Ki3, B73 x Ki11, and Ki11 x Ki3) by utilizing NAM parent lines, and analysis of QTL and expression markers for drought tolerance and downy mildew resistance in maize genotypes. And seven QTL markers were selected among 142 QTL markers. Maize can be sorted into drought tolerance and susceptible genotypes using selected QTL marker sets. Among 30 expression markers, twenty-three expression markers for drought stress were selected in royal blue module. According to analysis of RNA-seq data for B73, Ki3, and Ki11, including variants (SNVs, MNVs and INDEL), DEGs, and DEIs. We registered transcriptome data of maize (B73, Ki3, and Ki11), published eight papers (SCI-1 and domestic journal paper-7), applied for a patent, presented five reports at the conference, trained three students.

In the field of developing varieties, Southeast Asian breeding bases and adaptability test sites were selected to develop varieties adapted to Southeast Asia. Dongtrieu (80 km east of Hanoi, Vietnam) was established as breeding bases, and Cambodia and Indonesia were selected for adaptable test of F1 hybrid lines. A total of 1,999 genetic resources, which included low latitude national origin genetic resources and National Institute of Crop Science origin genetic resources, were collected and used as breeding materials. In order to share resources, 160 genetic resources were deposited at the Seed Bank of Rural Development Administration. The elite lines were selected for developing outstanding F1 hybrids, and the preliminary yield trial was conducted using 747 new F1 hybrids for 4 years. Among them, eight F1 hybrids, such as outstanding F1 hybrids ‘ACE1’, were singled out, and they were used to regional yield trial in three regions, Vietnam, Cambodia and Indonesia. As a result of its proven excellence, ‘ACE7’ was nominated as a new variety from the Rural Development Administration in December 2016, and was named 'KCORN1'.

KCORN1' is a yellowish white semi-dent corn that adapts to Vietnam and Cambodia and can be used for food and feed. It is fast flowing, has strong lodging resistance, and resistance to bipolaris maydis and downy mildew. The yield is 879kg / 10a in Vietnam, which is 22% higher than Vietnam's varieties LVN10. 'KCORN1' will start production and sales after the seed growth step from 2017.

The development of new varieties and the establishment of seed sales marketing strategies with the increase in the corn seed market has become a very important requirement to meet the globalization era. However currently the global seed industry is dominated by some multinational companies, and it's difficult to enter the market for domestic agriculture companies. The restrictions on grain production and export in exporting countries are adding to the economic disadvantages of corn importing countries such as Korea. In order to overcome this, there is a need to analyze the import and export trends of the seed market and the prospects of the seed industry, and cultivate the corn seed industry to world-class level through the seed development aimed at the global market. To overcome the limitations and difficulties of the domestic corn production environment, it is required to establish a system for improving breed improvement and cultivation of crops as overseas cultivation bases in Southeast Asia.

Local breeding bases were needed to develop varieties adapted to Southeast Asia. As a breeding base for this study, a research farm and office was established in Vietnam (Dong Trieu) and an adaptation test site was selected in Indonesia and Cambodia. In order to develop the preferred varieties in Southeast Asia, we analyzed corn price trends, fluctuations of export and import prices, and customer needs. Which were used as basic data for breeding research. The new F1 combination, developed at the breeding station every year, confirms local adaptability and product potential in the adaptation test site.
In addition to efforts to develop new varieties in breeding bases and adaptive test site, it was required for the export marketing of the developed varieties. We have 44 Global infrastructure with companies and dealers that are likely to export each year. In addition, seed sales strategies for exporting corn, including three field trials of developed varieties, 21 invitations to foreign buyers, and 1 publication of domestic promotional materials were conducted.

(출처 : SUMMARY p.19)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 19
• CONTENTS ... 22
• 목차 ... 25
• 제 1 장 프로젝트의 개요 및 성과목표 ... 28
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 28
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 29
• 제 3 절 연구범위 및 내용 ... 30
• 1. 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발을 위한 육종효율 증진 연구 ... 30
• 2. 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발 ... 31
• 3. 동남아시아 옥수수 종자시장 개척 및 상품화 기술 개발 ... 32
• 제 4 절 연구성과 목표 대비 실적 ... 34
• 1. 연구개발 성과목표 대비 실적 총괄 ... 34
• 2. 성과목표별 실적 ... 35
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 46
• 제 1 절 국내외 기술개발 현황 ... 46
• 1. 국외 기술개발 현황 ... 46
• 2. 국내 기술개발 현황 ... 47
• 제 2 절 국내외 옥수수 산업현황 ... 48
• 1. 국내외 옥수수 산업 동향 ... 48
• 2. 동남아시아 옥수수 산업 전망 ... 49
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 51
• 제 1 절 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발을 위한 육종효율 증진 연구 ... 51
• 1. 내재해성, 내병성 선발지표 설정 및 검정체계 구축 ... 51
• 2. 내재해성, 내병성 유전집단 육성 ... 79
• 3. 분자마커 개발 및 유전자 지도 작성 ... 82
• 제 2 절 동남아시아 적응수출용 옥수수 품종 개발(2세부프로젝트) ... 135
• 1. 동남아 적응 품종 개발을 위한 육종지 및 특성검정 site 선정(3세부프로젝트 공동) ... 135
• 2. 유전자원 수집, 특성조사 및 수집자원 종자은행 기탁 ... 137
• 3. 동남아시아 적응 옥수수 계통 선발 ... 153
• 4. 예비선발시험(캄보디아, 인도네시아) 및 생산력검정시험(베트남) ... 164
• 제 3 절. 동남아시아 옥수수 종자시장 개척 및 상품화 기술 개발(3세부프로젝트) ... 199
• 1. 동남아 적응 옥수수 개발 품종 재배 단지 조성 ... 199
• 2. 해외 지역적응성 검정 site 확보 및 적응성 검정 ... 204
• 3. 현지 옥수수 종자 시장 분석 ... 245
• 4. 종자판매 전략 수립 및 종자처리·가공기술 확립 ... 264
• 5. 현지 마케팅 인적 인프라 구축 ... 273
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 280
• 제 1 절 연도별 연구목표 및 달성도 ... 280
• 제 2 절 옥수수 산업 및 기술발전에의 기여도 ... 284
• 1. 산업적 기여 ... 284
• 2. 경제적 기여 ... 284
• 3. 기술적 기여 ... 285
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 286
• 제 1 절 연구개발 성과 ... 286
• 1. 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발을 위한 육종효율 증진 연구 ... 286
• 2. 동남아시아 적응 수출용 옥수수 품종 개발 ... 287
• 3. 동남아시아 옥수수 종자시장 개척 및 상품화 기술 개발 ... 288
• 제 2 절 성과활용 계획 ... 289
• 1. 실용화 산업화 계획 ... 289
• 2. 추가연구 활용 계획 ... 290
• 3. 품종출원 및 논문 확보 계획 ... 291
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 292
• 제 1 절 선발지표 설정 및 검정체계 구축 ... 292
• 1. 옥수수 한발 내성 평가 ... 292
• 2. 노균병 저항성 검정 ... 292
• 제 2 절 내재해성, 내병성 유전집단 육성 ... 293
• 1. NAM parents line을 이용한 RIL 집단 육성 ... 293
• 제 3 절 분자마커 개발 및 유전자 지도 작성 ... 293
• 1. 한발 내성 관련 QTL 마커 분석 ... 293
• 2. 노균병 저항성 관련 마커 분석 ... 294
• 3. RNA-seq data를 이용한 우수 유전자 탐색 ... 294
• 제 4 절 베트남 옥수수 재배현황 및 현지 유통 종자 수집 ... 294
• 1. 옥수수 재배 현황 및 주요 재배법 ... 294
• 2. 옥수수 유통 현황 및 시판 옥수수 자원 수집 ... 295
• 제 5 절 중국 종자시장 정보수집 및 옥수수 유전자원 수집 ... 297
• 제 7 장 참고문헌 ... 298
• 첨부. 특허, 논문 및 시장분석 보고서 ... 305
• 끝페이지 ... 314