동양배의 교배육종 효율을 증진시키기 위하여 13품종의 교배친을 이용한 15 조합으로부터 얻어진 교배실생 4,035주를 공시하여 과실의 품질과 밀접한 상관이 있는 육질관련 주요 형질에 대한 유전력, 양친평균과 실생평균과의 상관과 후대실생의 분포특성을 분석하였다. 배 과실 육질관련 형질의 유전력은 조합에 따라 차이는 있으나 경도, 육질경도, 육질밀도, 석세포 모두 대부분의 조합이 0.6 내외로 비교적 높았다. 그러나, 경도에 있어서는 조합별로 유전력의 차이가 다른 형질에 비해 큰 편이었고 '신고' ${\times}$ '장수' 조합에서는 유전력이 0.11로서 특이하게 낮았다. 배 육질관련 형질의 양친평균과 교배실생 평균 사이에 경도는 정의 상관이 있었으나 육질경도, 육질밀도, 석세포 함량에서는 상관이 인정되지 않았으며 회귀계수는 경도 0.778, 육질경도 0.343, 석세포는 0.313으로 산출되어 경도가 가장 높은 값을 나타낸 반면 육질밀도에서는 -0.273으로 부의 회귀값을 나타냈다. 배 과실 육질 관련 형질인 양친의 경도, 육질경도, 육질밀도, 석세포 함량에 대한 조합별 교배실생의 분포양상이 달랐으며 특히 경도는 양친이 모두 낮은 경우 낮은 쪽 낮음 ${\times}$ 높음의 경우 중간에, 높음 ${\times}$ 높음의 경우 높은 실생이 많이 분포되는 양상이었으며 석세포 함량이 적음 ${\times}$ 적음 조합에서는 실생의 분포가 적은 쪽으로, 적음-중간 ${\times}$ 중간-많음 조합에서는 중간에 많은 실생이 분포되는 양상을 보였다.
감 꽃은 과실을 맺는 암꽃과 꽃가루를 내는 수꽃, 암술과 수술을 모두 가진 양성화가 있다. 관행 교배육종법으로 부본용 수꽃 신품종을 육성한다면 최종 선발까지 15년 정도의 장기간과 넓은 시험포장이 요구된다. 유묘기에 수꽃 착생 개체를 조기에 선발하여 육종효율을 증진하고자 꽃의 성표현을 알고 있는 주요 품종 88개체를 대상으로 Akagi 등(2014)이 보고한 수꽃 선발 마커들의 적용 효과를 검증하였다. OGI locus marker와 DISx-AF4S marker 적용 결과 각각 83품종, 72품종에서 꽃의 성표현과 분석 결과가 일치하였다. 육성품종인 '미감조생'을 모본으로 한 교배조합 등으로부터 나온 실생 2,509개체에 OGI locus marker 수꽃 선발 마커를 적용하여 890개체를 선발하였고, 분석 완료한 교배실생 중 아직 착과가 되지 않았거나 고사한 개체를 제외한 1,186개체를 대상으로 꽃의 성표현과 마커 분석 결과를 비교하였을 때 401개체가 불일치한 것을 확인하였다(33.8%). 다양한 교배조합으로부터 나온 실생 889개체에 DISx-AF4S marker를 적용하여 분석한 결과 636개체를 선발하였다. 분석 완료한 교배실생 중 아직 착과가 되지 않았거나 고사한 개체를 제외한 379개체를 대상으로 꽃의 성 표현과 마커 분석 결과를 비교하였고 247개체가 불일치한 것을 확인하였다(65.2%). 이상의 결과들을 종합하여 볼 때, 검토한 DISx-AF4S, OGI locus marker는 육종현장에서 활용하기에 유용하지 않을 것으로 판단된다.
동양배의 교배육종 효율을 증진시키기 위하여 13품종의 교배친을 이용한 15개 교배조합으로부터 얻어진 실생 4,035주를 시험재료로 과실숙기에 대한 유전력, 양친 평균과 실생 평균과의 상관과 후대 실생의 분포 특성을 분석하였다. 10년간 조사된 교배친 13품종의 숙기 평균과 표준편차 및 변이계수를 분석한 결과 대부분의 조생종의 숙기가 만생종에 비해 숙기 변이가 큰 것으로 나타났다. 그러나 모든 품종의 숙기 변이 계수는 0.92-3.41사이로 과실의 다른 형질에 비해 변이 폭이 좁고 안정된 형질임을 보여주었다. 유전력은 대부분의 조합에서 0.8 이상의 높은 값을 나타내었다. 숙기의 유전력은 다른 형질에 비해 매우 높아 표현형에 의해 양친을 선택하여 교배하였을 때 후대 실생의 평균치를 추정할 수 있었다. 교배 실생의 숙기 변이의 방향은 만생종 품종을 교배친으로 한 조합에서는 교배 실생의 평균숙기가 양친 평균보다 빨라 만생에 비해 조생이 우성으로 작용하는 것으로 생각되었다. 그러나 중생종 ${\times}$ 조생종 조합이나 중생종 ${\times}$ 중생종 조합에서는 평균 숙기와 거의 일치되었다. 배 과실 숙기의 양친 평균과 실생 평균간에는 높은 정의 상관(r = $0.68^{**}$)이 인정되었다. 배 과실의 숙기와 과중 사이에 밀접한 상관이 존재함으로 숙기에 대해 선발을 행하는 경우 과중에 대해서도 간접적으로 선발이 가능한 것으로 판단되었다.
감귤 '성전온주'(C. unshiu Marc)와 '병감'(C. reticulate Blanco)을 교배하여 얻은 다배성종자에서 교잡실생을 생육초기에 효과적으로 식별할 수 있는 방법 얻고자 PCR 기법에 바탕을 둔 RAPD와 SRAP 방법을 수행하였다. UBC (9, 27, 229, 230, 254) 프라이머와 SRAP (F4/R27, F7/R14, F12/R10, F44/R62) 프라이머 조합들을 사용하여 55개의 교배종자에서 얻은 실생들을 조사한 결과 37개의 종자에서 교잡실생을 식별할 수 있었다. F7/R14프라이머 조합에서는 45.5% (25/55)의 교잡실생을 식별할 수 있었고, UBC27 프라이머에서는 50.9% (28/55)의 식별효율을 보였다. 성전온주와 병감의 교배종자에서 UBC27 프라이머와 F7/R14 프라이머조합을 동시에 적용하였을 때에는 33개(60%, 33/55)의 종자에서 교잡실생을 식별할 수 있었다. 따라서 RAPD와 SRAP를 이용하였을 때 다배성 종자에서 교잡실생을 생육초기에 효율적으로 식별할 수 있었다.
본 연구는 종자친과 화분친을 구별할 수 있는 분자마커를 개발하고 이를 이용하여 교잡종 실생묘를 조기 선발하는 프로토콜을 확립하고자 본 연구를 진행하였다. 종자친으로 3종의 온주밀감('성전온주', '남감20호', '궁천조생')과 화분친으로 7종의 만다린 감귤('병감', 'Lee', '기주밀감', '신예감', '부지화', '탐나는봉', 'Sunburst') 품종을 사용하여 RAPD 분석방법을 이용하여 교잡종 실생묘를 선발 할 수 있는 화분친 특이적 프라이머 37개를 선발하였다. PCR 분석결과 이중 2개의 프라이머는 모든 교배조합에서 교잡종 실생묘를 선발할 수 있었다. 또한 "남감20호 ${\times}$ 기주밀감", "남감20호 ${\times}$ 병감" 그리고 "궁천조생 ${\times}$ Sunburst"의 교잡종 실생묘는 UBC 27프라이머를 사용하여 각각 40개체 중 29개체(73%), 47개체 중 9개체(19%) 그리고 45개체 중 13개체(29%)의 교잡종 실생묘를 선발할 수 있었다. 위 결과는 화분친 특이적인 마커를 사용하여 감귤에서 효과적으로 교잡종 실생묘를 동정 할 수 있음을 보여준다.
분화용으로 가치가 있다고 판단되는 Astrophytum asterias 'Nudum', A. asterias 'Super Kabuto'와 A mynostlgma 'Nudum'의 실생 번식의 체계를 확립하기 위하여 3년생 실생을 온실에 입실한 후 11개월에 생육 및 개화조사를 하고 시기별 자가 수분 및 형매 수분에 따른 착과율 및 협당 종자수를 조사하였다. Astrophytwn asterias 'Nudum'과 A. asterias 'Super Kabuto'의 식물체 높이는 5.3~5.5 cm이고 식물체의 직경은 2.5cm이었으나, A. myriostigma 'Nudum'은 높이가 7.6 cm, 직경이 5.6 cm로 자랐다. A. asterias 식물체는 가시가 없고 8개의 결각으로 갈라졌으나 A. myriostigma는 4~5개로 갈라졌고 아주 작은 가시가 형성되었다. 평균 착과율과 꼬투리당 종자수는 A. asterias 'Nudum'은 37.0%, 43.0개이고, A. asterias 'Super Kabuto'는 22.5%, 26.2개이었으며, A. myriostigma는 32.3%, 57.4개 이였다. 시기별로 7월의 결실율 및 꼬투리당 종자수가 가장 많고 다음에는 6월과 8월로 나타났다. 특히 A. asterias 'Nudum'의 7월의 착과율은 72%로 가장 높았고 꼬투리당 종자수도 66개로 가장 많았다. A. asterias 'Nudum'의 자가 수정 착과율은 10%, 꼬투리당 종자수는 12개이고, 형매 교배 착과율은 72%, 꼬투리당 종자수는 66개이었다. A. myriostigma의 자가 수정 착과율은 20%, 꼬투리당 종자수는 16개이고, 형매 교배 착과율은 60%, 꼬투리당 종자수는 68개이었다. 이와 같이 Astrophytum 속 선인장을 7월에 형매교배를 한다면 결실율이 높고 많은 종자를 얻을 수 있다.
용천뽕에 개량뽕을 교배하여 채종한 종자가 발아하는 생장점에 0.2% colchicine용액을 적하처리하여 4배성인 4원뽕 11호, 12호, 13호 및 14호를 창성하였으며 그 주요특성은 다음과 같다. 1. 이른봄의 발아개엽기는 개량뽕과 비슷한 중뽕이다. 2. 잎은 대형 또는 중형의 심장형이며 표면은 강강감이 있으며, 잎두께, 잎면적중, 수분율이 2배체에 비하여 증가 되었다. 3. 2배체인 교배모품종에 비하여 평균가지길이는 짧고 마디사이길이와 측지수는 두 모품종의 중간정도이었다. 4. 가지끝마름율은 1.6~2.5%로서 강한 내동성(cold hardiness)을 나타내고 있으므로 내동성이 강한 3배체 육성소재로 유망하다.
'URI 2010-6'은 우리꽃종묘에서 2011년 종간 교잡종인 'Evergreen Emerald'을 자방친으로 D. chinensis 'Ruby'를 화분친으로 실시한 교잡의 $F_1$ 후대로부터 선발, 육성한 패랭이꽃속 신품종이다. 2007년 교배실생 개체를 획득하였고, 2008년부터 2010년까지 3년 동안의 생육특성검정을 통해 선발하여 2011년 국립종자원에 'URI 2010-6'로 신품종 등록하였다(품종보호: 제4431호). 'URI 2010-6'의 화색은 주로 밝은 적색(Red, N79C)이며, 2차색으로 백색(White, N155C)이 꽃잎 가장자리와 꽃잎에 반점형태로 발현되는 석죽형의 홑꽃이다. 또한 꽃의 직경은 2.7cm, 길이는 0.8cm이고, 개화 지속기간은 평균 150일 정도로 장기개화가 가능하며, 겨울철에도 상록성이 우수하다.
유전체 전장 연관분석 (GWAS)은 단일염기다형성(SNP)의 유전자형과 표현형 간의 통계적인 연관성을 분석함으로써 품종 선발용 SNP Marker 개발에 응용되고 있다. 본 연구에서는 Tano Red와 Ruby seedless 교배실생 278 계통을 대상으로 여러 과실 특성에 따른 관련 SNP를 동정함으로써 육종 선발에 필요한 DNA marker 개발에 필요한 기초 유전 자료를 얻고자 하였다. 한 계통 당 5~10개의 포도알을 선택하여 과립중, 과육탄성, 과피탄성, 과육경도, 과피경도, 과립당 종자갯수, 과립당 종자무게 및 인장강도를 측정하였다. 각 개체는 Genotyping by sequencing (GBS) 방법으로 Sequencing하여 Reference genome (Vitis vinifera PN40024 12X v2.)과 mapping 하였다. MAF (Minor allele frequency) >5%, Missing Data <30% 의 조건을 가진 SNPs 만 1차 선발하여 TASSEL과 GAPIT 프로그램으로 GWAS 분석을 하였다. Manhattan plot 결과 과립중 형질에서는 33개, 과립당 종자무게 25개와 인장강도에서는 20개의 통계학적으로 유의한 SNPs 가 선발되었고, 특이적으로 이들 모두 18번 염색체에서 발견되었다. 그러나 나머지 형질에서는 유의한 차이를 보이는 SNPs를 선발하지 못하였다. 과실의 인장강도는 수확 후 저장성과 유통과정에 영향을 미치기 때문에 Marker 개발을 통한 품종선별이 중요하다. 향후 이러한 특성과 본 연구를 통해 동정된 SNPs 의 상관관계를 구체적으로 연구하여 Marker 개발에 활용하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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