• 한국작물학회지
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• 제27권3호
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• pp.243-246
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• 1982

연맥의 2배체가 가지고 있는 유용한 유전자를 재배종인 6배체에 도입시키는 이론적인 구상을 이미 알려진 사실에 기초하여 논의하였으며 이 계획의 주요 요점은 (1) 서로 다른 배수 수준 사이의 교량 역할을 하는 이질6배체를 얻기 위하여 4배체인 Avena magna를 이용하는 것이다. 이 A. magna는 6배체 재배종인 A. sativa와는 2개의 게놈이 부분적으로 상동성을 가지거나 또는 하나는 공통적이고 나머지 하나는 부분적으로 공통성을 가지고 있기 때문에 AA BB 게놈 형태보다는 이들 사이에 보다 정상적인 접합이 이루어질 수 있기 때문이다. A. strigosa와 A. magna는 교배친화성이며 42% 이상의 임실율을 보이고 있다. (2) A. strigosa의 목적하는 유전자가 A. magna에 도입되어 있는 4배체를 선발하고 (3) 합성 5배체는 $2^n=21$인 모배우자를 생성함으로써 A. sativa와 완전 또는 거의 완전한 접합이 이루어지게 된다. (4) 결과적으로는 마지막 단계에서 $A^{As}$ 게놈에 대하여 이질성이지만 이것을 자식시키면 동질계통을 얻을 수 있게 된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권2호
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• pp.103-108
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• 2004

본 연구는 나리의 종간잡종 육성체계를 확립하기 위한 기초자료를 얻고자 Oriental과 Asiatic 잡종 (OA-hybrid) 의 후대 획득에 필요한 실험을 수행하여 얻은 결과이다. 체세포 배수화를 통한 이질 4배체 OA-hybrid 3계통으로 화분발아 실험을 수행한 결과, 0-80% 범위로 계통간 차이가 현저하였다. 이질 4배체 OA-hybrid를 자방친 또는 화분친으로 사용하고 Asiatic 또는 Oriental hybrid와 교배시 후대 획득수에 차이가 있었는데 4배체 OA-hybrid를 화분친으로 이용하였을 때, 그리고 상대친을 Asiatic hybrid로 교배하였을 때 후대획득이 현저히 용이하였다. 그러나, 이질 4배체 F$_1$ OA-hybrid를 자방친으로 사용하거나 Oriental hybrid와 교배하면 후대 획득률이 현저히 저하되거나 또는 전혀 후대생산이 이루어지지 않았다. 이질 4배체 F$_1$ OA-hybrid와 교배시 상대친의 ploidy level은 4배체 보다는 2배체가 유리하였다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.51-51
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• 2018

본 연구는 바이오에너지용 이질3배체 억새(Miscanthus ${\times}$ giganteus) 품종육성 위한 교배재료인 물억새(M. sacchariflrous)와 참억새(M. sinensis) 출수기 단축과 단교배 방법을 개발하기 위해 수행하였다. 물억새와 참억새를 12시간 일장, 자연일장 조건에서 재배하여 출수기 단축에 미치는 단일효과를 조사하였다. 출수기에 일중 화분 발아시간, 절단한 화분친 이삭 활력 유지 및 격리방법 등 단교배 방법을 구명하여 이를 활용한 억새의 자가 수정 여부를 조사하고 시험교배를 실시하였다. 참억새와 물억새 모두 12시간 일장의 단일 조건에서 재배한 것이 자연일장에 재배한 것에 비해 출수 소요일수가 18~27일 정도 단축되었다. 화분 발아는 물억새에서 오전 6시에 왕성하였으나 시간이 경과할수록 발아율이 낮아져 오전 8시에는 10% 이하만 발아하였다. 참억새 화분은 오전 6시에는 발아하지 않았으나 오전 7시에 50% 이상이 발아하였고 8시에는 물억새와 같이 10% 이하였다. 화분친 참억새 이삭을 절단, 절화 보존액에 꽂아 백색 부직포로 격리하였을 때 절화 보존액량이 많을수록 활력 유지 일수가 증가하여 150 mL에서 물억새, 참억새 모두 7일간 개화 및 화분 비산을 지속하였다. 이 때 화분 발아율은 참억새와 물억새 모두 4일까지 40%를 유지하였다. 참억새와 물억새는 자가수정율이 ~ 2.5%로 낮고, 자연교잡 임실율은 출수기가 빠른 유전자원에서 54.4%까지 높았다. 상기 단교잡 방법을 적용한 물억새 4배체와 참억새 2배체간 14조합 시험교배로 437립의 종자를 얻었다. 본 연구의 억새 종간 단교배 방법은 우수한 종자친과 화분친으로 교배종자를 얻을 수 있어 향후 바이오매스 수량이 많으면서, 종자가 맺히지 않은 이질 3배체 품종육성에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국작물학회지
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• 제61권3호
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• pp.215-221
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• 2016

바이오에너지용 억새의 트랙터 부착 수확기 등 중장비 동원 늦은 수확에 따른 부작용을 구명하기 위해 전년도 생육 줄기의 늦은 수확 시기별 당년 생육특성과 마른줄기 수량을 구명한 결과는 다음과 같다. 1. 시험포장의 지하 10 cm 토양 경도는 맹아시, 맹아기, 맹아종 수확에서 각각 650, 793, 735 kPa로 일정한 경향이 없었으나 지하 20 cm에서는 각각 741, 915, 1,045 kPa로 늦게 수확할수록 단단해 졌다. 2. 이질 3배체에 비해 거대1호가 생육시기별 경수의 변이폭이 컸다. 거대 1호는 수확 시기별로 가장 늦은 맹아종에서 생육중기(5월 22일)에 169개/$m^2$로 가장 많았으나 생육 최성기(7월 22일)에 70개/$m^2$로 급격히 감소하였다. 3. 수확시기가 늦을수록 당년 생성된 지하경이 전년의 것에 비해 가늘어져 맹아종 수확에서 전년, 당년생성 지하경태가 거대 1호는 각각 9.2 mm, 6.7 mm 이질 3배체는 각각 8.5 mm, 8.0 mm였다. 4. 수확시기가 늦을수록 경장이 작아지고 아울러 줄기수량도 감소하였다. 거대1호와 이질3배체의 경장은 맹아시 수확에서 각각 308 cm, 374 cm였으나 맹아종 수확에서는 각각 268 cm, 341 cm로 작아졌다. 줄기 수량 또한 맹아시 수확에서는 각각 1,440 kg/10a, 1,777 kg/10a였으나 맹아종 수확에서는 각각 847 kg/10a, 963 kg/10a로 크게 감소하였다. 5. 출수율은 거대 1호의 경우 맹아시 수확에서 3.9%로 극히 낮았고, 맹아기 및 맹아종 수확에서는 거의 출수되지 않았다. 이질3배체는 맹아시 수확에서 49.6%였고, 맹아기, 맹아종에서도 각각 40.6%, 21.8% 수준을 유지하였다.

• 한국자원식물학회지
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• 제32권5호
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• pp.509-518
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• 2019

본 연구는 바이오에너지용 이질 3배체 억새(Miscanthus ${\times}$ giganteus) 품종육성 위한 교배재료인 물억새(M. sacchariflorus)와 참억새(M. sinensis) 출수기 단축과 단교배 조건을 구명하기 위해 수행하였다. 물억새와 참억새를 12시간 일장, 자연일장 조건에서 재배하여 출수기 단축에 미치는 단일효과를 조사하였다. 출수기에 일중 화분 발아시간, 절단한 화분친 이삭 활력 유지 및 격리방법 등 단교배 조건을 구명하여 이를 활용한 억새의 자가수정 여부를 조사하고 시험교배를 실시하였다. 참억새와 물억새 모두 12시간 일장의 단일조건에서 재배한 것이 자연일장에 재배한 것에 비해 출수 소요일수가 단축되었다. 화분 발아시간은 물억새는 오전 6시에 왕성하였으나 시간이 경과할수록 발아율이 낮아져 오전 8시에는 10% 이하만 발아하였다. 참억새 화분은 오전 7시에 50% 이상이 발아하였고 그 이후로 낮아졌다. 화분친인 참억새 이삭을 절단하여, 절화 보존액에 꽂아 백색 부직포로 격리하였을 때 절화 보존액량이 많을수록 활력 유지 일수가 증가하여 150 mL에서 물억새, 참억새 모두 7일간 개화 및 화분 비산을 지속하였다. 이 때 화분 발아율은 참억새와 물억새 모두 4일까지 40%를 유지하였다. 참억새와 물억새는 자가수정율이 2.5% 이하로 낮고, 자연교잡 임실율은 출수기가 빠른 유전자원에서 54.4%까지 높았다. 억새 종간교배 방법 효과 확인을 위해 물억새 4배체와 참억새 2배체 간 14조합 시험교배 결과 총 437립의 교배종자를 얻었다. 본 연구로 도출된 억새 종간 단교배 방법은 우수한 종자친과 화분친으로 교배종자를 얻을 수 있어 향후 바이오매스 수량이 많으면서, 종자가 맺히지 않은 이질 3배체 품종육성에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권1호
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• pp.74-81
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• 2022

유채(Brassica napus)는 배추와 양배추의 자연 교잡에 의해 만들어진 이질사배체 작물(AACC, 2n = 38)로, 유채유를 생산하는 기름 작물이다. 본 연구에서는 올레산 함량이 높은 유채 EMS26 계통과 J8634-B-30 계통의 잡종 1세대 소포자를 이용하여 배양을 실시하였고, 재분화 식물체의 배수성을 검정하고 배가반수체 집단을 선발하여 C18 지방산 조성을 분석하였다. 먼저 꽃봉오리의 크기에 따른 소포자 발달 단계를 확인하였으며, 소포자 배 발생 효율이 높은 1핵기 말과 2핵기 발달 단계를 보이는 꽃봉오리 크기는 2.6 ~ 3.5 mm였다. 본 크기의 꽃봉오리만을 이용하여 소포자 배양을 실시하였으며, 배양 10일 후에 구형배와 심장형배가 관찰되었다. 소포자배는 캘러스를 형성하여 2차배로 발달하였으며, 이후 발달된 multilobe로부터 108 계통의 재분화 식물체를 획득하였다. 재분화된 식물체의 배수성은 4배체가 66.7% (72계통)로 다수였으며, 8배체는 27.8% (30계통), 그리고 2배체는 5.6% (6계통)로 확인되었다. 각 배수성에 따른 기공 세포의 크기는 4배체, 8배체, 2배체 각각 25.5 ㎛, 35.6 ㎛, 19.9 ㎛로 나타나, 배수성과 세포 크기는 정의 상관관계를 보였다. 이중 4배체 배가반수체 식물체 62계통을 선별하여 지방산 조성을 분석한 결과, 평균 올레산(C18:1) 함량은 72.3%, 리놀레산(C18:2) 11.8%, 리놀렌산(C18:3) 6.2%로 나타났다. 특히 올레산 함량이 가장 높은 계통은 DH22 계통으로 77.6%였으며, 리놀렌산 함량은 DH19계통에서 13.4%로 가장 높았다. 또한 모부본 보다 높은 올레산과 리놀렌산 함량을 보이는 계통은 각각 5개와 14개로 초월 분리(Transgressive segregation) 현상을 보였다. 이렇게 확보된 배가반수체 유전 집단은 유채의 불포화 지방산 생합성 기작 및 관련 유전자 탐색에 활용 가능하며, 올레산 함유량이 높은 계통들은 고품질 유채유 생산 품종 육종 소재로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 춘계학술발표회
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• pp.54-54
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• 2018

억새(Miscanthus spp.)는 우리나라 등 동아시아가 원산이며 바이오매스량이 많아 바이오에너지 원료작물로서 잠재성이 크기 때문에 2세대 바이오에탄올 생산 원료로 주목을 받고 있고, 축산깔개 및 토양개량제 등으로도 이용되고 있다. 미국과 유럽 등에서는 생태계 교란 방지를 위해 4배체 물억새(M. sacchariflorus)와 2배체 참억새(M. sinensis)의 종간 교잡 이질 3배체인 불임성 억새(M. x giganteous)을 주로 재배하고 있으나, 단일 유전형의 품종으로 병해충과 자연재해에 취약하여 다양한 억새 품종의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구는 억새를 재료로 하여 반수체 및 배수체 확보를 통한 배수성 별 특성 평가와 함께 기내배양을 통해 탈분화 및 재분화 시스템을 구축하여 억새의 육종 효율을 높이기 위해서 실시하였다. 억새 종자로부터 캘러스의 유도는 MS배지와 N6배지에 1mg/L 2.4-D를 첨가하였을 때 비배발생 캘러스(nonembryogenic callus)가 유도되었고, N6배지에 3~5 mg/L 2,4-D를 첨가하였을 때 배발생 캘러스(embryogenic callus)가 발생하였다. MS배지보다는 N6배지에서 캘러스 유도율이 높았으며, 식물생장조절제로 2,4-D와 BA 조합처리 보다 2,4-D 단용 처리하였을 때 캘러스 유도율이 더 높았다. 억새 종에 따른 캘러스 유도율은 물억새가 25.2~49.3%, 참억새는 30.3~52.0%였고 거대억새는 62.6~81.1%로 나타났다. 억새 신초 및 줄기로부터의 캘러스 유도율은 물억새가 4.4~17.2%, 참억새는 1.8~7.7%, 거대억새는 15.3~19.9%로 나타나 종자에 비해 매우 낮았다. 미성숙화기로부터의 캘러스 유도는 억새 종에 따른 차이가 없었으며, 3mg/L 2,4-D 첨가 배지에서 캘러스 유도율이 비교적 낮았고(60~80%), 1mg/L와 5mg/L의 2,4-D가 첨가된 배지에서 캘러스 유도율이 높게(90~95%) 나타났다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권3호
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• pp.161-167
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• 2015

고구마는 척박한 환경에서도 생육이 가능한 세계 7대 농작물로 식량뿐만 아니라 사료용, 전분 등의 산업용으로도 중요하다. 최근 고구마는 항산화물질, 식이섬유질 등을 고함유하는 건강식품으로 각광을 받고 있다. 그러나 고구마 유전체 해독에 관한 연구는 고구마의 중요도에 비해 많이 이루어지지 않고 있다. 본 총설의 목적은 고구마 유전체 연구 동향분석을 통하여 유전체 해독 연구의 효율성 증대 및 유용형질 유전자의 실용화 연구를 위한 기반구축을 모색하는데 있다. 최근 NGS 분석을 통한 동식물 유전체해독이 급진적으로 많이 이루어지고 있다. 고구마 유전체 해독의 경우는 다배수성 문제와 이질유전체 문제로 유전체 완전해독 연구가 이루어지지 않고 있으며 반면 전사체 분석 연구는 활발히 이루어지고 있는 실정이다. 최근 2015년 일본 연구자들에 의해 2배체 고구마의 유전체 해독 초안이 보고되었다. 한중일 고구마 연구협의회(Trilateral Research Association of Sweetpotato, TRAS)에 의해 6배체 고구마 Xushu 18의 유전자지도 작성 및 유전체 해독 연구가 2014년부터 이루어지고 있다. 빌게이츠재단(Bill & Melinda Gates Foundation)은 사하라사막 남쪽 아프리카지역의 기근과 영양문제를 해결하기 위해 고구마 유전체 기반 분자육종을 위한 분자도구 개발에 관한 프로젝트를 미국을 중심으로 한 컨소시엄을 구성하여 출범하였다. 고구마 유전체 해독과정 중에 분석된 고구마 엽록체 유전체 분석을 통하여 진화학적 해석연구가 이루어지고 있다. 본 총설을 통하여 고구마 유전체 해독 연구동향을 살펴보았다. 이러한 연구 동향 분석은 고구마의 생산성 및 기능성 향상 등의 실용화 연구를 수행하는 연구자들에게 최근의 연구현황을 제공할 수 있을 것이며 세계적인 식량, 에너지, 환경문제의 해결에 크게 기여 할 것으로 생각된다.

• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.386-398
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• 2020

밀은 세계 3대 작물 중 하나이고, 전 세계 인구가 소비하는 영양 칼로리의 20%를 담당하는 등 중요한 식량작물이지만 이질 6배체의 복잡한 염색체와 약 16 Gb의 방대한 유전체 크기로 인해 다른 작물들에 비해 분자생물학 및 생명공학연구가 많이 부족한 상황이다. 최근 최신의 차세대염기서열분석법에 의한 밀 유전체 분석이 이루어져 유용한 유전자를 쉽게 얻을 수 있게 되어 여러 방면에서 밀 생명공학연구가 가속화 되고 있다. 본 리뷰에서는 밀의 유전자의 기능을 밝혀 새로운 기능의 생명공학 밀을 육성하는데 필수 불가결한 기술인 밀 형질전환에 대해 상세히 기술하였다. 또한 밀 생명공학기술과 형질전환에 의해 전통육종에 의해 해결하기 어려운 식물병, 비생물학적 스트레스 및 밀 관련 질환을 극복하기 위한 최신의 연구 결과에 대해 서술하였다.