보고서 정보
주관연구기관 |
국립식량과학원 National Institute of Crop Science |
연구책임자 |
안억근
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2021-12 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO202200009115 |
과제고유번호 |
1395068232 |
사업명 |
작물시험연구(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-09-10
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키워드 |
벼.사료.품종.계통.이용성.Rice.Forage.Cultivar.Line.Availability.
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초록
▼
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 사료용 맞춤 유용 형질 도입 벼 품종개발
- 사료가치 제고를 위한 발효 및 소화율 증진 계통 선발
- 경제성 제고를 위한 제초제 내성, 내염성, 복합내병충성 계통 선발
- 제초제 내성, 내염성, 저리그닌 형질, 내충성 유전자 연구
전체 내용
< 1주관: 사료용 벼 유용 형질 도입 계통 육성 >
○ 사료용 벼 우량계통 선발 연차별 시험
- 1년차(2017): 복합내병충성
- 2년차(2018): 복합내병충성 또는 가축기호성, 제초제 내성<
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 사료용 맞춤 유용 형질 도입 벼 품종개발
- 사료가치 제고를 위한 발효 및 소화율 증진 계통 선발
- 경제성 제고를 위한 제초제 내성, 내염성, 복합내병충성 계통 선발
- 제초제 내성, 내염성, 저리그닌 형질, 내충성 유전자 연구
전체 내용
< 1주관: 사료용 벼 유용 형질 도입 계통 육성 >
○ 사료용 벼 우량계통 선발 연차별 시험
- 1년차(2017): 복합내병충성
- 2년차(2018): 복합내병충성 또는 가축기호성, 제초제 내성
- 3년차(2019): 내염성(간척지 적응형)
- 4년차(2020): 발효적성 및 소화율 증진(저리그닌형)
- 5년차(2021): 발효적성 및 소화율 증진(단수경엽형)
○ 연구개발 내용
- 인공교배: 국내외 유전자원 활용 인공교배 실시(10조합 내외/년)
* 복합내병충성, 제초제 내성, 내염성, 저 리그닌형, 단수경엽형, 연/분질 중심
- 세대별 계통육성: F2 10조합 내외, F3이후 1,000계통 이상
* 매년 선발된 분리 계통 활용
- 처리내용
- 이앙방법: 손이앙
- 주요 조사항목
① 초형, 출수기 등 주요 농업적 특성
② 매끄러운 잎, 후기녹체성, 단수경엽형, 저리그닌(golden hull) 등 사료적성 관련 특성
③ 도열병, 흰잎마름병(K1) 등 내병성
< 3공동: 사료용 벼 유용 형질 도입 계통 생산력검정 시험 >
○ 사료용 벼 우량계통 선발 연차별 시험
- 1년차(2017): 복합내병충성
- 2년차(2018): 복합내병충성 또는 가축기호성, 제초제 내성
- 3년차(2019): 내염성(간척지 적응형)
- 4년차(2020): 발효적성 및 소화율 증진(저리그닌형)
- 5년차(2021): 발효적성 및 소화율 증진(단수경엽형)
○ 연구개발 내용
- 시험재료: 생산력검정 예비선발 시험(10계통 내외), 생산력검정 예비 시험(8계통 내외),
생산력검정 본 시험(6계통 내외)
* 복합내병충성, 제초제 내성, 내염성, 저 리그닌형, 단수경엽형 우량계통 이용
- 처리내용
- 시험구배치: 생산력검정 예비선발 시험(표준구 단반복), 생산력검정 예비 시험(난괴법 2밤복), 생산력검정 본 시험(난괴법 3반복)
- 이앙방법: 손이앙
- 주요 조사항목
① 출수기, 간장, 주당수수, 수당립수, 등숙비율, 총체수량성 등 주요 농업적 특성
② 매끄러운 잎, 후기녹체성, 단수경엽형, 저리그닌(golden hull) 등 사료적성 관련 특성
③ 도열병, 흰잎마름병(K1∼K3a), 벼멸구 등 내병충성
< 2주관: 유용 형질 도입 사료용 벼 관련 유전자 연구 및 MAS 육종 >
○ 연구개발 내용
< 제초제 내성 >
- 시험재료: 사료용 벼 ‘영우’ EMS(Ethylmethanesulfonate)처리 돌연변이 집단 1,500여 계통
- 시험방법: 1) 이미다졸리논계 제초제 처리 후 내성 개체 선발, 2) 분석집단 양성
3) 교배 집단 이마자퀸 제초제 내성 및 감수성 개체 선발, 4) ALS 유전자 시퀀싱
< 내염성 >
※ 내염성 좌위인 Saltol QTL 보유 교배계통 내염성 좌위 이전 여부 분석
- 시험재료: 수원573호(영우)/IR64-Saltol, 목우/IR64-Saltol 등 고세대 계통
- 시험방법: SSR 및 gene-specific 마커 이용 유전자 좌위 이전 확인
※ Saltol QTL 보유 고세대 계통 유묘기 내염성 검정(표현형 검정)
- 시험재료: 수원573호(영우)/IR64-Saltol, 목우/IR64-Saltol 고세대 계통
- 시험방법: 1) 고세대 계통 2주 염 처리(EC값 12dSm-1) 후 표현형 검정, 2) 표현형 검정은 SES(standard evaluation scoring, IRRI) 기준
* 1: Highly tolerant, 3: Tolerant, 5: Moderately tolerant, 7: Susceptible, 9: Highly susceptible
< 저 리그닌 >
※ 저리그닌 부여 OsCAD 좌위 우량 사료용 품종에 이전 여부 분석
- 시험재료: 중모1038/Leaf star 등 고세대 육성 계통
- 시험방법: 1) gene-specific 마커 작성 * Leaf star의 Intron1의 Retrotransposon(506bp)삽입 서열 이용
2) gene-specific 마커를 이용한 중모1038/Leaf star 우량계통 OsCAD2 돌연변이
※ 중모1038/Leaf star 계통 리그닌 함량 분석
- 시험재료: 중모1038/Leaf star 우량계통, 중모1038, Leaf star
* 중모1038: Glabrous leaf and hull, Leaf star: 저리그닌
- 시험방법: 출수 후 20일에 5절간의 리그닌 농도 분석
< 내충성 신규 유전자 발굴 >
※ 신규 벼멸구 저항성 유전자 보유 가능 계통 동정
- 시험재료: 사료용 벼 ‘수원573호(영우)’ EMS처리 돌연변이 계통
- 시험방법: 1) 돌연변이 계통 이용 벼멸구 검정 후 감수성 계통 선발, 2) 벼멸구 감수성 계통을 이용한 chr12 장완에 위치한 BPH1 유전자 시퀀싱, 3) 감수성 계통과 벼멸구저항성 유래 ‘안다’벼(수원431호)의 BPH1 유전자와 비교 분석, 4) 감수성이나 BPH1 유전자 변이가 없는 계통 선발
연구개발성과
< 1주관: 사료용 벼 유용 형질 도입 계통 육성 >
○ 제초제 내성, 내염성, 복합내병충성, 발효 및 소화율 증진(저리그닌, 단수경엽형) 우량 계통 선발
< 3공동: 사료용 벼 유용 형질 도입 계통 생산력검정 시험 >
○ 생산력검정시험 선발 내역
○ 선발 된 우량계통 주요 특성(10계통)
- 수원622호: 중만생, 내탈립, 종실다수성, 복합내병성
- 수원623호: 중생, 다수성, 복합내병충성
- 수원634호: 중만생, 고바이오매스, 복합내병성, 자포니카형
- 수원635호: 중만생, 고바이오매스, 복합내병충성
- 수원645호: 중만생, 고바이오매스, 제초제 내성, 복합내병충성
- 수원646호: 중만생, 고바이오매스, 복합내병충성, 종실다수성
- 수원654호: 중만생, 복합내병성, 종실다수성
- 수원655호: 중만생, 복합내병충성, 내염성
- 수원668호: 중만생, 매끄러운 잎 및 종실(가축기호성), 저리그닌
- 수원669호: 만생, 매끄러운 잎 및 종실(가축기호성), 저리그닌
< 2주관: 유용 형질 도입 사료용 벼 관련 유전자 연구 및 MAS 육종 >
< 제초제 내성 >
○ 이미다졸리논계 제초제 내성 개체 선발
- 1,500여 계통을 집단화(6,000개체)하여 이마자퀸에 내성을 갖는 4개체를 선발하였음*
(‘수원645호’ 육성) * 내성 개체 선발율: 4/6,000= 0.0006%
○ 분석집단 창출 후 제초제 내성 및 감수성 개체 선발(M3F2) 후 시퀀싱* 비교 분석
- 시퀀싱 결과: 583bp C→T (Alanine→Valine) 변이 * Acetolactate synthase(ALS) 유전자(Os02g0510200)
< 내염성 >
○ 수원573호(영우)/IR64-Saltol 고세대 443 계통 Marker-assisted selection → 표현형 검정(12dSm-1 NaCl)
- SES 3인 57계통을 선발하였음(‘수원655호’ 육성) * SES: Pokkali(3), FL478(3), 수원573호(9)
○ 목우/IR64-Saltol 고세대 192 계통 Marker-assisted selection → 표현형 검정(12dSm-1 NaCl)
- SES 3인 21계통을 선발하였음
< 저리그닌 >
○ Leaf star CAD2 유전자(Os2g0187800) 돌연변이 확인용 gene-specific 마커 작성 및 확인
- CAD2-F3/CADIns-R7, CAD2-F3/CADIns-R8, CAD2-F3/CAD2-R2
○ Leaf star CAD2 돌연변이 유전자 중모1038/Leaf star 계통 이전 여부 확인(마커 검정)
- 49계통 중 42계통 이전 됨
○ 중모1038/Leaf star 고세대(F6) 계통 리그닌 함량 분석
- 산성세재불용섬유소가 적으면서 건물중이 높은 계통 선발 가능
- 기존 사료용 벼 주요품종보다 리그닌 함량이 낮은 계통 육성: 수원668호, 수원669호
< 내충성 신규 유전자 발굴 >
○ 수원573호 EMS 돌연변이 계통 활용 벼멸구 감수성 계통 1차 선발 및 재 검정
- 1차 선발 시 총 25 감수성 계통 선발 후 재 검정 후 8 감수성 계통 선발
* 8 감수성 계통: 1406, 1407, 1781, 1782, 1797, 2166, 2564, 2567
○ 감수성 확인개체 BPH1 유전자 서열 분석
- ‘영우’ control 로 sequencing을 하였으나 일부 부분이 서열 특이성으로 인하여 정확한 분석이 어렵다는 결과가 나와 벼멸구 감수성 개체와 비교된 시퀀싱 분석이 현재까지 완성되지 못했음
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 이용성, 경제성이 향상된 사료용 벼 품종개발로 재배면적 확대 유인
- 제초제 내성 계통: 노동력 절감 등 재배편이성으로 인한 농업경영비 절감
- 저리그닌형 및 단수경엽형 계통: 가축소화율 및 사일리지 발효적성 향상으로 이용성 확대
- 내염성 계통: 간척지 고도이용을 가능
- 복합내병충성 계통: 친환경 안전조사료 생산을 가능하게 함
○ 곡물포함 조사료 생산 확대로 사료곡물 수요 대체 가능: 곡물 자급률 향상
○ 국내산 조사료 대량생산 및 품질 향상에 활용
- 대규모 집단화된 농지 확보 용이: 논을 이용하여 대량 생산이 가능함
- 재배가 쉽고 균일한 생육으로 품질관리에 용이함
- 단수경엽형은 높은 발효적성으로 사일리지 품질(냄새, 색깔)이 좋음
○ 육성된 분리세대 및 고정계통들은 기 개발된 품종의 단점 개량에 활용
○ 유전자 연구를 통해 개발된 마커들을 활용하여 품종판별 및 분자육종에 이용
(출처 : 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 요 약 문 ... 2
- 목차 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 13
- 1) 연구 수행 결과 ... 13
- 2) 목표 달성 수준 ... 76
- 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 77
- 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 77
- 2) 자체 보완활동 ... 77
- 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 77
- 5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 77
- 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 78
- 참고문헌 ... 79
- 끝페이지 ... 81
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