한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.21-21
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2017
Severe lodging has recurrently occurred at strong typhoon's hitting in recent climate change. The identification of quantitative trait loci (QTLs) and their responsible genes associated with a strong culm and their pyramiding are important for developing high-yielding varieties with a superior lodging resistance. To identify QTLs for lodging resistance, the tropical japonica line, Chugoku 117 and the improved indica variety, Habataki were selected as the donor parent, as these had thick and strong culms compared with the temperate japonica varieties in Japan such as Koshihikari. By using chromosome segment substitution lines (CSSLs) in which chromosome segments from the japonica variety were replaced to them from Habataki, we identified the QTLs for strong culm on chrs. 1 and 6, which were designated as STRONG CULM1 (SCM1) and STRONG CULM2 (SCM2), respectively. By using recombinant inbred lines (BILs) derived from a cross between Chugoku 117 and Koshihikari and introgression lines, we also identified the other QTLs for strong culm on chrs. 3 and 2, which were designated as STRONG CULM3 (SCM3) and STRONG CULM4 (SCM4), respectively. Candidate region of SCM1 includes Gn1 related to grain number. SCM2 was identical to APO1, a gene related to the control of panicle branch number, and SCM3 was identical to FC1, a strigolactone signaling associated gene, by performing fine mapping and positional cloning of these genes. To evaluate the effects of SCM1~SCM4 on lodging resistance, the Koshihiakri near isogenic line (NIL) with the introgressed SCM1 or SCM2 locus of Habataki (NIL-SCM1, NIL-SCM2) and the another Koshihikari NIL with the introgeressed SCM3 or SCM4 locus of Chugoku 117 (NIL-SCM3, NIL-SCM4) were developed. Then, we developed the pyramiding lines with double or triple combinations derived from step-by-step crosses among NIL-SCM1 NIL-SCM4. Triple pyramiding lines (NIL-SCM1+2+3, ~ NIL-SCM1+3+4) showed the largest culm diameter and the highest culm strength among the combinations and increased spikelet number due to the pleiotropic effects of these genes. Pyramiding of strong culm genes resulted in much increased culm thickness, culm strength and spikelet number due to their additive effect. SCM1 mainly contributed to enhance their pyramiding effect. These results in this study suggest the importance of identifying the combinations of superior alleles of strong culm genes among natural variation and pyramiding these genes for improving high-yielding varieties with a superior lodging resistance.
The objectives of this study were to identify QTLs for agronomic traits using introgression lines from a cross between a japonica weedy rice and a Tongil-type rice. A total of 75 introgression lines developed in the Tongil-type rice were characterized. A total of 368 introgressed segments including 285 homozygous and 83 heterozygous loci were detected on 12 chromosomes based on the genotypes of 136 SSR markers. Each of 75 introgression lines contained 0-9 homozygous and 0-8 heterozygous introgressed segments with an average of 5.8 segments per line. A total of 31 quantitative and 2 qualitative loci were identified for 14 agronomic traits and each QTL explained 4.1% to 76.6% of the phenotypic variance. Some QTLs were clustered in a few chromosomal regions. A first cluster was located near RM315 and RM472 on chromosome 1 with QTLs for 1,000 grain weight, culm length, grain width and thickness. Another cluster was detected with four QTLs for 1,000 grain weight, grain length, grain width and grain length/width ratio near the SSR marker RM249 on chromosome 5. Among the 31 QTLs, 9 (28.1%) Hapcheonaengmi3 alleles were beneficial in the Milyang23 background. ILs would be useful to confirm QTLs putatively detected in a primary mapping population for complex traits and serve as a starting point for map-based cloning of the QTLs. Additional backcrosses are being made to purify nearly isogenic lines (NILs) harboring a few favorable Hapcheonaengmi3 alleles in Milyang23 background.
근 동질유전자를 가진 2 보리계통을 사용, 2계통에 친화성 혹은 비친화성 반응을 나타내는 보리흰가루병균 1균계를 전접종하여 저항성을 유도하고 접종부위로부터 전접종원을 경시적으로 제거한 다음 동일부위에 보리 2계통에 각각 친화적인 2균계(1균계는 전접종원과 동일)를 후접종하여 본 결과 전접종원에 친화성 및 비친화성 반응을 나타내는 2계통 모두 전접종원과 한시간 이내의 짧은 접촉에 의해서도 저항성이 유도되었고 그 저항성의 정도는 접촉시간이 길어짐에 따라 증가하였으며 6-9에 최대치에 달하였다. 전접종원에 친화적, 비친화적인 계통간의 유도저항성의 정도와 저항성이 유도되는데 필요한 시간은 차이가 없었다. 그러나 양 조합 모두 유도저항성의 정도는 사용된 전접종원의 량에 비례하여 증가하였다.
분벽경(分蘗莖)의 열개각도(裂開角度)가 상이(相異)한 수도초형(水稻草型)의 Near-isogenic line 3종(種)과 생육상(生育相)이 상이(相異)하연셔 문제(問題)가 되는 3종(種)의 다년생잡초(多年生雜草)(너도방동산이, 가래, 올미)를 작물(作物)에 대한 3 수준의 혼생밀도하(混生密度下)(0.25, 50%)에 공시(供試)하여 작물(作物)과 잡초(雜草)의 경시적(經時的)인 생육진전양상(生育進展樣相)과 건물생산(乾物生産) 및 수량(收量), 수량구성요소(收量構成要素)를 조사(調査)함으로써 작물(作物)-잡초(雜草)간(間)의 경합양상(競合樣相)을 조사(調査)하였다. 조사목적(調査目的)은 수도초형(水稻草型)에 의(依)한 잡초경합력(雜草競合力)의 차이(差異)를 측정(測定)하고 경합특성(競合特性)을 구명(究明)함으로서 잡초종(雜草種)에 따른 재배적(栽培的), 생태적(生態的) 방제(防除)의 가능성(可能性)과 육종방향(育種方向) 설정(設定)을 위한 기초자료(基礎資料)를 얻기 위함에 있다. 얻어 진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 수도초형차이(水稻草型差異)가 잡초생육억제(雜草生育抑制)를 통(通)하여 간접적(間接的)으로 작물수량(作物收量)에 미치는 영향(影響)보다 잡초종별(雜草種別) 혼생밀도(混生密度)가 미치는 영향(影響)이 보다 높은 유의차(有意差)를 나타냈다. 2. Open type의 너도방동산이가 50% 혼생(混生)에서 Broom type은 모든 초형(草型)의 50%에서, 그리고 Spread type은 가래 외에 모든 초종(草種) 50%에서 감소(減少) 경향(傾向)이었다. 3. Broom 및 Spread type에서의 잡초경합해(雜草競合害)는 단위면적당수수(單位面積當穗數)와 수당영화수(穗當穎花數)가 모두 감소(減少)하고 반면 Open type에서는 단위면적당수수(單位面積當穗數)만 감소(減少)하는 경향이었다. 4. 잡초건물생산증가(雜草乾物生産增加)에 따른 수도생육(水稻生育) 및 수량감소(收量減少)는 Spread type에서 가장 현저(顯著)하였다. 5. 너도방동산이는 모든 초형(草型)의 수도(水稻)에서 단위면적당(單位面積當) 수수(穗數) 감소(減少)를, 올방개는 Broom 및 Spread type의 단위면적당(單位面積當) 수수(穗數)와 주당영화수(株當穎花數) 감소(減少) 및 Open type의 주당수수(株當穗數) 감소(減少)를 그리고 가래는 밀생조건하(密生條件下)에서 모든 초형(草型)의 수도(水稻)에 생육억제(生育抑制)시키는 경향(傾向)이었다. 6. Broom 및 Spread type은 가래에, Open type은 가래와 올방개에 보다 경합력(競合力)이 있었다. 7. 너도방동산이는 모든 초형(草型)의 수도(水稻)에 경합해(競合害)를 크게 미치는 경향(傾向)이었다. 8. 작물(作物)-잡초경합유형(雜草競合類型)은 잡초(雜草)-작물(作物)의 생육진전(生育進展) 및 수량형성(收量形成) 전반(全般)에 걸쳐셔 잡초종(雜草種)이나 혼생밀도(混生密度)보다 작물(作物)의 초형(草型)에 의(依)하여 그리고 생육진전(生育進展)은 잡초발생밀도(雜草發生密度)에 의(依)하여 부차적(副次的)으로 결정(決定)되는 경향(傾向)이었다. 9. 잡초종(雜草種)에 따른 이상적(理想的)인 생태적(生態的) 재배법(栽培法) 방제(防除)를 위하여 작물초형(作物草型)의 연구(硏究)는 지속(持續)될 필요(必要)가 있을 것으로 판단(判斷)되었다.
Plasmodiophora brassicae, the causal agent of clubroot disease, does the most serious damage to the Brassica crops. The limited control approaches make that the identification of clubroot resistance (CR) is more important for developing CR cultivars of the Brassica crops. So far, 8 CR loci were mapped. However, the variation of P. brassicae leads to the rapid erosion of its resistance. To identify novel CR genes, we employed three mapping population, derived from crosses between Chinese cabbage and turnip inbred lines ($59-1{\times}ECD04$ and $BJN3-1{\times}Siloga$) or between Chinese cabbage inbred lines ($BJN3-1{\times}85-I-II$), to perform QTL analysis. Totally, 8 CR loci were indentified and showed race-specific resistance. Physical mapping of these 8 loci suggested that 4 were located previously mapped position, indicating they might be the same allele or different alleles of the same genes. Other 4 loci were found to be novel. Further, CR near isogenic line carrying each CR locus was developed based on the marker assisted selection. Verification of these CR loci was underway. Identification of these novel CR genes would facilitate to breed broad-spectrum and durable CR cultivars of B. rapa by pyramiding strategies.
한 중 벼 도열병균의 특성 검정과 저항성원의 공동 평가를 통하여 병원균의 특성을 구명하고 주요 저항성원에 대한 정보와 한국 도열병균의 분화 현상이 중국으로부터 유래하였는지를 분석하였다. 각국의 대표균주 각각 100균주씩을 한국, 중국 판별품종 및 단인자 저항성 품종에 접종한 결과, 한국 병원균은 중국 단인자 저항성 품종에서 29개의 반응형을 보였으며, 한국균주 46%가 중국 NIL(LTH/일본품종 저항성 유전자)을 모두 침해하여, 우리나라 벼 육종 시 저항성원으로 적합지 않은 것으로 나타났다. 또한 한국판별품종에 대한 중국균주의 반응결과, KJ-201, KJ-301, KJ-403, KJ-105, KJ-101 레이스가 각각 11%, 10%, 9% , 8%, 7%의 비율로 나타났다. 그러나 RFLP-MGR586 profile은 한국 균주가 중국균주보다 band 수와 양상이 다양하여 변이가 심한 것으로 나타났으며, IRRI에서 육성한 11개의 단인자 저항성 품종에 대하여 한-중균주의 유전자 침해비율은 대체로 비슷한 경향이었다. Pi-z, Pi-3, Pi-5(t)는 한국 균주가 각각 56.6%, 58.1%, 45.4%침해하는 반면, 중국 균주는 각각 85.2%, 75.9%, 75.9%를 침해하여 중국 균주의 침해 비율이 높았고 Pi-b 유전자의 경우, 한국 균주의 82.6%가 침해하는 반면 중국 균주는 59.3%가 침해하여 한국 균주의 침해 비율이 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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