보고서 정보
주관연구기관 |
경북대학교 KyungPook National University |
연구책임자 |
이정동
|
참여연구자 |
김정화
,
김민수
,
박지호
,
박철우
,
조다님
,
미르와즈가니
,
이동호
,
아세코바소베툴
,
마쿨베코바아크보타
,
정재은
,
레티트이
,
송종태
,
박규태
,
순다라무르띠 자가디스
,
이석형
,
삼파스쿠마르플라니스와미
,
농띠하이옌
,
이상현
,
김기대
,
누엔호아이 투웅티
,
서연주
,
소윤섭
,
한성진
,
심완석
,
왕승현
,
강민정
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2018-02 |
과제시작연도 |
2017 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201800043311 |
과제고유번호 |
1395049595 |
사업명 |
차세대바이오그린21 |
DB 구축일자 |
2019-05-04
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키워드 |
간척지.내염성.분자육종.콩.옥수수.Reclaimed land.salt-tolerance.molecular breeding.soybean.corn.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800043311 |
초록
▼
연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 간척지에 재배 가능한 사료작물을 개발하여 간척지의 활용도 증진과 양질의 조사료를 생산하는 시스템을 장기적으로 구축하기 위해 아래의 3가지 목표 즉, 1) 간척지에서 옥수수와 혼작 재배가 가능한 사료용 콩 품종육성, 2) 재배콩과 야생콩에서 내염성 콩을 선발하고 분자표지를 개발함과 아울러 분자수준에서의 기작 연구, 3) 간척지 적응형 사료용 옥수수 품종 개발을 실시하였음
연구개발성과
< 간척지 재배용 사료용 콩 품종육성 >
- 육성된 계통중 옥수수와 혼작이 가능한 22계
연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 간척지에 재배 가능한 사료작물을 개발하여 간척지의 활용도 증진과 양질의 조사료를 생산하는 시스템을 장기적으로 구축하기 위해 아래의 3가지 목표 즉, 1) 간척지에서 옥수수와 혼작 재배가 가능한 사료용 콩 품종육성, 2) 재배콩과 야생콩에서 내염성 콩을 선발하고 분자표지를 개발함과 아울러 분자수준에서의 기작 연구, 3) 간척지 적응형 사료용 옥수수 품종 개발을 실시하였음
연구개발성과
< 간척지 재배용 사료용 콩 품종육성 >
- 육성된 계통중 옥수수와 혼작이 가능한 22계통을 선발하였음
- 온실에서 얻은 내염성과 감수성을 구별하는 척도가 간척지에서 적용될 수 있는 것으로 평가되었음
- 간척지에 적응 가능한 내염성 콩 선발에서는 31개의 계통을 선발하여 차후 육종 재료로 이용할 계획임
- 내염성 콩은 간척지에서 재배하였을 경우 일반지의 약 70% 정도의 능력을 가지고 있는 것으로 평가되었음
< 분자표지를 이용한 내염성 콩 육성 기술 개발 >
- 동아시아에 속한 세 나라 (한국, 중국, 일본)에서 수집한 재배콩과 야생콩을 이용하여 GmSALT3의 유전자형을 확인하고 내염성과 감수성을 선별할 수 있는 분자표지를 개발하기 위해 총 216개의 재배콩과 야생콩을 이용하여 내염성 유전자인 GmSALT3의 암호영역의 염기서열을 비교하였음.
- 총 40개의 유전자형을 확인했으며 보고된 3개의 유전자형 (H1, H2, H3)과 같은 유전자형도 있음을 확인
- 염 스트레스 저항성 실험을 통해 8개의 유전자형에서 내염성을 보였고 32개의 유전자형은 감수성을 보였으며 유전자형은 재배콩에 비해 야생콩에서 다양하게 나타났음.
- 유전자 발현량의 차이에 의해 내염성과 감수성이 나타나는 것을 확인
- 유전자형의 차이를 이용하여 내염성과 감수성 자원을 선별할 수 있는 5개의 분자표지를 개발하였고 개발한 5개의 분자표지를 이용한 검정결과 98.9%의 높은 확률로 내염성과 감수성을 선별할 수 있었음.
< 간척지 적응형 사료용 옥수수 품종개발 >
- F1 교잡종의 서산간척지 적응성 시험 결과 1년차에 2개(15hYT-21 및 15hYT-42) 조합을 선발하였음. 이들 조합의 2년차 시험에서는 간척지 포장에서 각 각 11위와 12위의 수량을 보였으나 가뭄 등의 이유로 상위 조합과의 비교에서 유의성은 나타나지 않았다. 3년차 시험에서도 지난해보다 심각한 가뭄으로 인해 신뢰성이 낮은 데이터가 확보되었으나 다른 조합에서는 수확이 불가능하였지만 1년차 선발 2개 조합은 4개 반복 모두에서 수량은 낮으나 수확물이 발생하여 상대적으로 간척지에서의 적응성이 다소 좋은 것으로 나타났음.
- 옥수수 염해저항성 측정을 위한 기내검정 체계를 확립하였음. 오픈소스 프로그램을 이용하여 구축된 검정 체계에서 옥수수 유묘의 디지털 이미지 분석을 통해 자동화 된 체면적 측정을 통해 염해저항성의 객관성이 높은 데이터를 확보할 수 있었음.
- 확립된 기내검정 체계를 이용하여 사료용 옥수수 원종의 염해저항성 검정을 실시하였음. 총 88개 원종의 유묘를 0.5% NaCl처리군과 무처리군으로 염해저항성을 측정한 결과 포장에서 선발된 2개 조합에 이용된 원종 3개중 1개는 저항성, 2개는 중도저항성을 나타내었음.
연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
1. 기술적 측면
- 간척지에서 재배 가능한 사료용 및 곡실용 콩 품종 개발 및 육성
- 간척지에서 사료용 혼작 시스템 개발에 따른 사료의 해외 의존도 감소
- 간척지 활용을 통한 농업용지로서의 확대
- 간척지 사료용 품종 개발 및 기술을 해외 간척지로 적용 확대하여 이에 따른 기술 전파 및 해외 소득 창출 기대
- 참여연구원들의 사료용 품종 개발 및 분자마커 기술 습득
2. 경제적·산업적 측면
- 간척지 사료용에 적합한 품종 개발에 따른 기술과 연구 결과들의 특허를 통한 수익 창출
- 개발된 혼작시스템을 해외에 적용시킴으로써 개발도상국들의 간척지 활용 증진을 통한 해외 농업 진출 모색 및 수익 창출
- 개발된 품종 및 형질전환체를 포함한 품종 등록 및 특허들을 외국에 판매함으로써 국익 창출
- 연구 결과와 기술을 민간 또는 공공산업체에 이전하여 산업화를 통한 수익 창출
- 간척지에 사료를 생산하여 농가에 보급함으로써 재배농가의 수익 창출 도출
(출처 : 국문요약문 4p)
Abstract
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Purpose & Contents
To improve the utilization of reclaimed land for production of forage production, we have conducted this research based on three major objectives as followed;
1) Development of soybean lines with salt tolerance, 2) Development of marker assisted selection system for salt tol
Purpose & Contents
To improve the utilization of reclaimed land for production of forage production, we have conducted this research based on three major objectives as followed;
1) Development of soybean lines with salt tolerance, 2) Development of marker assisted selection system for salt tolerance soybean, and 3) Development of field corn hybrid for the reclaimed area.
Results
< Development of soybean lines with salt tolerance >
- We compared the performance of sensitive and tolerance lines for salt reaction at the greenhouse and reclaimed land, and confirm that there was no difference between the two tests for salt reaction.
- To select soybean lines which can be cultivated with corn for forage production, the lines derived from a cross between cultivated and wild soybean were evaluated under mixed planting with forage corn. From this test, we selected 22 soybean lines which were suitable for mixed planting with corn for forage production.
- To select salt tolerant lines which can adapt to reclaimed land, many breeding lines were evaluated through a three-year test in salty field having around 0.2% NaCl concentration. The selected 31 lines had good performance at salty land and will be good breeding materials to develop soybean cultivars for reclaimed land.
- When we compared the performance of salt tolerance lines at grown salty land with those grown at the normal land, salt tolerant lines showed around 70% of their performance under salty condition compared with the normal soil.
< Development of marker-assisted selection system for salt tolerance soybean >
- To identify haplotypes of GmSALT3 in soybean accessions from East Asian countries, and develop molecular markers for selection of salt-tolerant and -sensitive soybeans, variations in the GmSALT3 coding sequence of 216 accessions of G. max and G. soja from Korea, China, and Japan were examined.
- Forty different haplotypes, including 3 known haplotypes (H1, H2, and H5), were identified.
- Salt-tolerant (8) and salt-sensitive (32) categories were classified through salt tolerance tests.
- A wide variation in the GmSALT3 haplotypes was observed in the G. soja than the G. max accessions from Korea, China, and Japan
- In quantitative expression analysis, all the salt-tolerant haplotypes showed a very high level of expression than all the salt-sensitive haplotypes.
- To screen salt tolerance and sensitivity in soybean accessions, molecular markers were developed. The molecular screening through these markers showed 98.9 percent of consistency with the phenotypes of respective accessions.
< Development of field corn hybrid for reclaimed area >
- Two best-performing F1 hybrids (15hYT-21 & 15hYT-42) were selected from the first year evaluation trial at Seosan reclaimed area. The second-year field trial was somewhat unsuccessful due to severe drought, which resulted in non-significant difference among F1 hybrids tested from ANOVA. More severe drought hit the same field during the third year and most plots were unable to produce significant yield but the two hybrids selected in the first year managed to produce some yield (1~1.5t/ha) from all the 4 replications. This may indicate the two hybrids are better adapted in the area with some level of drought tolerance than all the other hybrids tested.
- We established a system to evaluate the salt tolerance in the early growth stage of maize in vitro. This system includes digital image analysis from open-source software to provide more reliable and objective data than the visual rating scale.
- Using the in-vitro evaluation system, a total of 88 field corn inbred lines were screened for salt tolerance. Salt treatment group received 0.5% NaCl treatment. The result indicated that the 3 inbred lines used in the development of 2 selected hybrids in the first year field trial had a high tolerance for 1 inbred and intermediate level of tolerance for the other 2 inbred lines.
Expected Contribution
1. Technical aspects
- Development and upbringing of a new soybean variety that cultivable on reclaimed land, and could be beneficial for the food and feed production
- Development of a new cropping system for the cultivation of forage crops using reclaimed land will reduce the import of feeds from abroad
- Expansion of agricultural land through utilization of reclaimed land
- Development of forage crops for reclaimed land and related techniques is expected to spread worldwide and create overseas income
- Research participants are expected to learn skills to develop a new forage crop varieties and molecular marker techniques
2. Economic and industrial aspects
- Creation of revenue from the patents of technologies and research results of new cultivars that are suitable to for cultivatione in reclaimed land
- Earn revenue by applying the newly developed mixed cropping system to in foreign countries. This way,, we will seek to increase improve overseas agriculture through the utilization of reclaimed land in developing countries
- Creating benefits to nation by selling the registered varieties, including the newly developed varieties and transgenic plants, and patents to foreign countries, including the newly developed varieties and transgenic plants
- Generate profits through industrialization by transferring research results and technologies to private or public industries
- Farmers can make revenue by producing a newly developed forage crop varieties on reclaimed land and supplying it them to farmhouse as feed
(출처 : Summary 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 보고서 요약서 ... 3
- 국 문 요 약 문 ... 4
- Summary ... 6
- 목차 ... 9
- 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 10
- 제1절 연구 개발 목적 ... 10
- 제2절 연구 개발의 필요성 ... 10
- 제3절 연구 개발 범위 ... 11
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
- 제1절 국내 기술개발 현황 ... 12
- 제2절 국외 기술개발 현황 ... 13
- 제 3 장 연구 수행 내용 및 결과 ... 14
- 제1절 제1세부과제 연구 수행 내용 및 결과 ... 14
- 제2절 제2세부과제 연구 수행 내용 및 결과 ... 40
- 제3절 제1협동과제 연구 수행 내용 및 결과 ... 51
- 제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 63
- 제1절 : 목표대비 달성도 ... 63
- 제2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타)를 기술 ... 67
- 제 5 장 연구 결과의 활용 계획 ... 68
- 제 6 장 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 69
- 제 7 장 연구 개발 결과의 보안 등급: 일반 ... 69
- 제 8 장 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 69
- 제 9 장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 70
- 제 10 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 75
- 제 11 장 기타사항 ... 77
- 제 12 장 참고문헌 ... 78
- 끝페이지 ... 80
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