Kim, Sung-Eun;Kim, Young-Doo;Nam, Jeong-Kwon;Kim, Bo-Kyeoung;Ko, Jae-Kwon;Kim, Jung-Gon;Lee, Jin-Ho;Chun, Jae-Chul
한국작물학회지
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제51권6호
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pp.513-518
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2006
This study was conducted to investigate the relations between brown planthopper (BPH, Nilapavata lugens) resistance and specific organic acids (oxalic acid, silicic acid, and trans-aconitic acid) known as BPH sucking inhibitors on different rice varieties and/or lines. There were no specific relations between BPH resistance and the contents of oxalic and silicic acids in the rice plant tissues. However, the stronger the BPH resistance was occurred, the higher the content of trans-aconitic acid was contained in the rice plants. The relations between the injury rate of rice plant by BPH and the content of trans-aconitic acid in the rice plants were negatively correlated, which were -0.84 and -0.82 at 30 and 60 days after seeding, respectively. Therefore, the content of trans-aconitic acid in rice plant tissues might be utilized as an index for improving BPH resistance of rice varieties.
This study was carried out to identify a high-resolution marker for a gene conferring resistance to brown planthopper (BPH) biotype 1, using japonica type resistant lines. Bulked segregant analyses were conducted using 520 RAPD primers to identify RAPD fragments linked to the BPH resistance gene. Eleven RAPDs were shown to be polymorphic amplicons between resistant and susceptible progeny. One of these primers, OPE 18, which amplified a 923 bp band tightly linked to resistance, was converted into a sequence-tagged-site (STS) marker. The STS marker, BpE18-3, was easily detectable as a dominant band with tight linkage (3.9cM) to Bph1. It promises to be useful as a marker for assisted selection of resistant progeny in backcross breeding programs to introgress the resistance gene into elite japonica cultivars.
벼멸구를 저항성 품종에서 도태시켰을 때 새로운 생태형으로 발전되는 속도와 벼멸구의 생태형과 벼의 품종저항성 간에 유전적으로 대응하고 있는지를 알아보고자, 감수성품종(동진벼)으로 사육하던 벼멸구를 Bph1 gene을 가진 저항성품종(청청벼)으로 각각 3세대 및 6세대 도태시킨 후, 같은 Bph1 gene을 가진 4개 품종(Mudgo, IR26, IR64, 청청벼)과, 다른 bph2 gene을 가진 2개 품종(밀양63호 및 가야벼)및 저항성이 없는 2개 품종(동진벼, TN-1)을 공시하여 각 계통의 벼멸구의 산란 및 섭식선호성, 수명, 발육기간, 사충율, 산란수 등을 조사하였다. 그 결과 감수성 벼멸구(생태형-1)를 저항성 Bph1 유전자를 갖인 청청벼에서 3세대(청청3세대계)및 6세대(청청6세대계)로 도태시켰을 때, 사육세대가 많아질수록 청청벼에서의 성충의 수명은 길어지고, 산란수는 많아지며, 또한 약충의 우화율이 높아지고, 약충기간이 짧아지는 등 빠르게 저항성을 극복하였다. 청청3세대계 및 6세대계 벼멸구는 청청벼와 같은 Bph1저항성 유전자를 가진 다른 품종들(Mudgo, IR26, IR64)에 대해서도 도태세대수가 많아지면서 선호성이 점점 높아지는 경향이었다. 성충의 수명과 산란수에 있어서도 청청3세대계, 청청6세대계 등으로 도태세대가 많아질수록 같은 저항성 Bph1유전자를 가진 Mudgo, IR26, IR64등에서 수명이 길어지고 산란수도 많아졌다. 벼멸구의 약충기간은 품종과 벼멸구 도태계통간에 큰 차이가 없었다. 그러나, 약충기간 중 사망률은 도태가 진행되면서 역시 Bph1저항성 gene의 4개 품종 모두에서 낮아졌고, 죽은 개체의 수명도 길어졌다. 밀양 63호(bph2 gene)와 가야벼(Bph1+bph2 gene) 등 2개 품종에서는 벼멸구의 3개 계통 모두 우화하지 못했다.
Brown planthopper (BPH) is a serious insect pest of rice crop throughout rice growing countries, and yield loss due to its infection can be up to 60%. This study aimed to evaluate efficiency of molecular markers for screening BPH resistance accessions among 86 aromatic rice germplasm Eighty-six accessions of aromatic rice germplasm included two accessions of Tongil type (bred in Korea), 28 accessions of japonica type and 56 accessions of indica type. We applied eight STS markers (pBPH9, pBPH19, pBPH20, pBPH21, AJ09-b, RG457L, RG457B, and 7312.T4A) which were linked to four of BPH resistance genes, Bph1, Bph13(t), Bph10, and Bph18(t) respectively. One japonica type accession, 415XIr352, and six indica type accessions possessed one or four positive bands when tested with four STS markers linked to Bph1 gene. One indica type aromatic rice, Basmati9-93, showed the target bands linked to the Bph10 gene. The other accessions did not show same fragments as the respective resistant lines. Bph13(t) is the most widely introduced resistance gene and only one accession showed positive bands implying that this accession might harbor Bph10 and Bph18(t) genes. Three aromatic accessions, Domsiah, Khao Dawk Mali 105 and 415XIr352 showed gene pyramiding of Bph1 and Bph13(t). Two indica aromatic rice, Ds 20 and Basmati 9-93, possessed at least two BPH resistance genes, Bph1, Bph18(t) and Bph13(t), Bph18(t), respectively. These results indicates that aromatic rice germplasm have narrow diversities of BPR resistance genes.
Some attempts were made to investigate the gentic characteristics of the brown planthopper(BPH), Nilaparvata lugens Sta${\aa}$l, biotypes. In terms of egg and nymphal periods, egg hatcgability, emergence ratio, and population change of BPH and plant damage of rice cultivars by the infestation of BPH biotypes and their hybrid progenies in field conditions. The egg and nymphal periods of the three of BPH biotypes and their hybrid progenies on Dongjinbyeo with no resistance gene were shorter than on rice cultivars with resistance gene. But the periods of biotype-2(♀) X 2(♂) (E) on Samgangbyeo with Bph-1 gene and biotype-3(♀) X 3(♂)(I) on Mirying 63 with bph-2 gene were as short as on Dongjinbyeo. The egg hatchability and emergence ratio of the three Bph biotypes and their hybrid progenies on Dongjinbyeo were higher than on the other rice cultivars, and those of E on Samgangbyeo and I on Miryang 63 were as high as on Dongjinbyeo. In rice paddy field, biotype-1(♀) X 1(♂)(A)$\sim$I infested on Dongjinbyeo, E onSamgangbyeo, and I on Miryang 63 were increased their population densities remarkably in next generation. Dongjinbyeo infested by A$\sim$I, and Myryang 63 infested by I were hopperburned at 60 days after infestation and had a damage rating of 0.9. But Samgangbyeo infested by E was no hopperburn(damage rating: 7.3) though it showed high BPH population at 60 days after infestation.
본 연구에서는 벼멸구 저항성 개통 육성과정 중에 수행한 PS와 MAS system간의 선발 효율을 정확성, 소요시간, 소요비용 등의 요인으로 비교 분석함으로써 MAS system의 선발 효율을 제시하고, 이를 이용하여 효과적인 MAS system을 구축하고 실용화하기 위한 방안을 제시하였다. DNA marker를 이용하여 벼멸구 저항성 개체를 선발하고 MAS 체제를 확립하기 위하여 '삼강/낙동' 조합의 $F_2$집단, RIL($F_6$), DH집단, 여교잡집단($BC_6F_5$)을 대상으로 PS와 marker 검정을 병행하여 두 검정 방법 간에 각 잡종집단 및 세대별 저항성과 감수성 계통(개체)의 비율을 비교한 바 95%이상 일치하였다. MAS 체제와 PS간의 선발효율을 비교한 바 MAS는 PS에 비해 약 32%의 비용이 절감되었고, 검정에 소요되는 기간도 기존의 PS에서는 30일인데 비해 MAS에서는 7일로 크게 단축되었다. 이 결과를 바탕으로 MAS에 의한 벼멸구 저항성 계통 선발 체계를 확립 할 수 있었다.
벼멸구는 국내로 비래하여 벼에 가장 큰 피해를 주는 해충 중 하나이고, 매년 열대 및 아열대 지역에서 저기압 기류를 타고 침입한다. 따라서 벼멸구의 효과적인 방제를 위해 저항성 정도를 모니터링 하는 것은 매우 중요한 일이다. 국내 비래한 벼멸구를 지역별로 구분하여 벼멸구 저항성 유전자(Bph1, Bph2, Bph18)에 각각 접종하여 사육실의 동일한 환경조건($25{\pm}2^{\circ}C$, $60{\pm}5%\;RH$, L:D=16:8)에서 벼멸구의 감로 배설, 발육기간 및 산자수 등을 조사하였다. 얻어진 정보는 Jackknife 방법을 이용하여 생명표를 작성하였다. 벼멸구 저항성 유전자 중 Bph1 유전자에서 감로 분비량이 가장 적었고, 약충 발육기간은 $13.7{\pm}0.10$일(Bph2, 남해, 2015)에서 $18.5{\pm}1.06$일(Bph2, 사천, 2016)로 나타났다. 산란기간과 암컷수명은 감수성, Bph2 및 Bph18 (1980s 예외)에서 긴 것으로 조사되었고, 산자수도 2개의 동일한 저항성 유전자에서 많이 관찰되었다. 순증가율($R_0$)은 Bph2 유전자에서 지역에 관계없이 높은 것으로 나타났는데 내적자연증가율($r_m$)은 저항성 유전자에 대해 지역별로 차이를 보였다. 생명표는 벼멸구가 매년 다른 지역에서 비래하거나 그 생물적 특징이 다르다는 것을 보여준다.
This study was carried out to map Bphl and bph2 gene in Mudgo and Sangju13 (Oryza sativa L.) respectively conferring resistance to brown plan-thopper (BPH) and to establish the marker-assisted selection (MAS) system. Bulked seedling (grown for 20 days) test was conducted with the 73 F4 lines derived from a cross between Nagdongbyeo and Mudgo for Bphl and with 53 BC3F5 lines derived from the Milyang95/Sangju13 cross for bph2. Bph1 was mapped between RG413 and RG901 on chromo-some 12 at a distance of 7.5 cM from RG413 and 8.4 cM from RG90l. A recessive gene bph2 was located near RZ76 on chromosome 12 at a distance of 14.4 cM. Bphl and bph2 were linked to each other with a distance of about 30 cM. An RFLP marker, RG413 linked to Bphl, was converted to an STS marker to facilitate the marker-assisted selection. BPH resistant genotypes could be selected with 92% accuracy in a population derived from a line of NM47-B-B.
벼멸구 저항성 Bph18 유전자를 가진 SR30071-3-7-23-6-1-1-1계통과 감수성인 '새누리'를 교배하여 육성한 약배양집단 192계통에 대해 벼멸구 저항성 유전자 Bph18이 벼의 수량구성요소에 미치는 영향을 검토하였다. 벼멸구 저항성 유전자 Bph18과 밀접히 연관된 7312.T4A 마커의 유전자형을 분석한 결과, 저항성 유전자형을 가진 계통은 24계통이었고 감수성 유전자형을 가진 계통은 168계통이었다. 벼멸구 저항성 유전자 Bph18은 벼의 출수일수를 짧게하고, 간장과 수장은 길게하며 등숙율은 낮게 하는 것으로 나타났으며 벼의 수수, 수당입수, 정조천립중 및 정조수량에는 영향을 미치지 않은 것으로 보여진다.
벼멸구에 대한 벼품종의 저항성요인으로 주목되고 있는 선호성, 란 및 약충기간, 부화 및 우화률, 성비, 성충의 수명 및 산란력 등을 조사하였다. 식이 및 산란선호성은 동률벼에서 생태형 모두 높은 선호성을 보였으며, 청청벼와 밀양63호에서는 각각 생태형-2와 3에서 약간 높은 선호성을 보였으나, 동률벼에 비해서는 현저히 낮은 선호성이었다. 난 및 약충기간과 부화율, 우화률 및 생장 지수는 생태형-1의 경 우 타 품종에 比해 密陽 23號에 서 짧고, 높았으며 , 또態型-2와 3 은 各各 좁 팍벼 와 密陽 63號에 서 密陽 23號에서와 같이 짧고, 높게 나타났다. 성충의 수명과 산란수도 생태형-1의 경우 타 품종에 비해 밀양 23호에서 길고, 많았으며, 생태형-2와 3은 각각 청청벼와 밀양 6 63호에서 밀양 23호에서와 같이 수명이 길고 산란수도 많았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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