• 한국작물학회지
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• 제59권4호
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• pp.406-412
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• 2014

The influence of rainfall during the ripening stage on pre-harvest sprouting, seed viability, and seed quality was investigated in two Korean rice cultivars, Shindongjin and Hopum. When the rainfall was artificially treated in a greenhouse, HP started to pre-harvest sprouting at three days of rainfall treatment (DRT), but Shindongjin did not show pre-harvest sprouting at 40 DAH treatment and just 0.3~0.8% at 50 DAH, which was much lower than 15.3~25.8% of Hopum in the same treatment. After harvest, the seed germination of Hopum decreased about 10~25% compared to non-treated seeds, but that of Shindongjin decreased much little rate than that of Hopum. The seed longevity tested by accelerated aging decreased with prolonged rainfall period in both cultivars, but the varietal difference was clear; Shindongjin could withstand longer accelerated aging than Hopum. Shindongjin maintained its germination (>50%) ability after 15 days of accelerated aging regardless of the rainfall treatment period and time, but Hopum dropped below 50% germination ability after only 5 days of accelerated aging. In conclusion, rainfall during the ripening stage induced not only pre-harvest sprouting, but also reduced seed quality and longevity during storage, which varied between two cultivars.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권4호
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• pp.239-249
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• 2020

본 연구는 자연 조건에서 쌀가루용 벼의 수발아율을 예측하기 위한 것으로 기계학습을 이용하여 기상요소들에 따른 수발아율을 간단히 예측할 수 있는 초기 시스템을 개발하기 위해 수행되었다. 이를 위하여 강원도, 충청북도, 경상북도에 위치한 6개 지역에서 쌀가루용 벼 3품종을 재배하였다. 수확 후 수발아율과 출수일을 조사하였으며, 각 지역의 종관기상대의 일평균 기온과 상대 습도, 그리고 강수량 정보를 이용하여 기계학습 모델 중 하나이며, 정확도가 높은 GBM 모델로 수발아율을 예측하였다. 2017년부터 2019년까지 강원과 충북, 그리고 경북의 6개 지역에서 쌀가루 용 벼 3품종에 대해 재배 실험을 수행하였다. 조사 항목은 출수일과 수발아율이었다. 기상자료는 동일한 지역명의 종관기상대를 이용하여 일 평균 기온 및 상대 습도, 그리고 강수량 자료를 수집하였다. 수발아율 예측을 위해 기계학습 모델인 Gradient Boosting Machine (GBM)을 이용하였으며, 학습 투입 변수로는 평균 기온과 상대 습도, 그리고 총 강수량이었다. 또한 수발아 피해 관련 기간을 설정하기 위해 출수 후 몇일 후부터 그 이후의 기간에 대한 실험도 수행하였다. 자료는 수발아 피해 관련 기간의 교정을 위한 training-set과 vali-set, 검증을 위한 test-set으로 구분하였다. training-set과 vali-set으로 교정한 결과, 출수 후 22일 후부터 24일동안에서 가장 높은 score를 나타내었다. test-set으로 검증한 결과는 3.0%보다 낮은 구간에서 수발아율을 약간 높게 예측한 경향이 있었지만, 높은 예측력을 보였다(R2=0.76). 따라서, 기계학습을 이용하여 특정기간동안의 기상요소들로 수발아율을 간단하게 예측할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때, 기계학습을 이용하여 특정 기간 동안에 평균 기온과 상대 습도, 그리고 총 강수량으로 높은 수발아율 예측 성능을 보였으며, 이 시스템을 이용하여 일반 농가들을 대상으로 수발아에 관한 피해를 예방할 수 있는 조기 수발아 예측 시스템으로 이용가능 할 것으로 판단된다. 하지만 품종마다 휴면 정도 차이로 인한 수발아 관련 기간에 차이가 있으므로, 다른 쌀가루용 벼 품종에 대해서도 추가로 조사하고, 개별 품종으로 세분화하여 분석한다면 좀 더 정확도 높은 예측 시스템을 개발할 수 있을 것으로 판단된다.

• BMB Reports
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• 제57권2호
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• pp.79-85
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• 2024

Pre-harvest sprouting is a critical phenomenon involving germination of seeds in the mother plant before harvest under relative humid conditions and reduced dormancy. In this paper, we generated HDR mutant lines with one region SNP (C/T) and an insertion of 6 bp (GGT/GGTGGCGGC) in OsERF1 genes for pre-harvest sprouting (PHS) resistance using CRISPR/Cas9 and a geminiviral replicon system. The incidence of HDR was 2.6% in transformed calli. T₁ seeds were harvested from 12 HDR-induced calli and named ERF1-hdr line. Molecular stability, key agronomic properties, physiological properties, and biochemical properties of target genes in the ERF1-hdr line were investigated for three years. The ERF1-hdr line showed significantly enhanced seed dormancy and pre-harvest sprouting resistance. qRT-PCR analysis suggested that enhanced ABA signaling resulted in a stronger phenotype of PHS resistance. These results indicate that efficient HDR can be achieved through SNP/InDel replacement using a single and modular configuration applicable to different rice targets and other crops. This work demonstrates the potential to replace all genes with elite alleles within one generation and greatly expands our ability to improve agriculturally important traits.

• 한국작물학회지
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• 제59권1호
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• pp.22-26
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• 2014

본 연구는 벼의 출수 후 일수에 따라 수발아 양상을 조사하고 수발아 피해가 발생할 수 있는 시기를 예측하여 수발아 방제를 위한 기초자료를 얻고자 수행하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 벼 등숙기간 중 호품벼는 출수 후 20일, 신동진벼는 출수 후 30일부터 수발아 조건이 충족되면 발아가 시작되었으며, 50% 이상의 종자가 발아력을 갖는 시기는 호품벼가 약 35일, 신동진벼가 약 45일이었고, 출수 후 50일에는 두 품종에서 모두 80% 이상의 종자가 발아하였다. 2. 한 이삭 내에서 종자의 위치에 따른 수발아의 순서는 상위부 > 중위부 > 하위부 순으로 나타났으며 지경별로는 2차 지경보다는 1차 지경의 것이 높게 나타났다. 3. 수발아 검정 시 미발아된 종자는 배의 미숙, 종자휴면, 종자의 등숙불량 (불완전립)이 원인인 것으로 판단되었다. 4. 출수 후 30~45일의 등숙중기에 신동진벼는 호품벼보다 종자 휴면성이 높았다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.246-246
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• 2022

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.132-132
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• 2023

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.15-15
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• 2022

• 한국육종학회지
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• 제41권3호
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• pp.205-212
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• 2009

Wheat (Triticum aestivum L.) grain texture is an important determinant of milling properties and end product use. Two linked genes, puroindoline a (PINA) and puroindoline b (PINB), control most of the genetic variation in wheat grain texture. Wheat seed proteins were examined to identify PINA and PINB gene using two pre-harvest sprouting wheat cultivars; Jinpum (resistant) and Keumgang (susceptible).Wheat seed proteins were separated by two-dimensional electrophoresis with IEF gels over pH ranges: pH 3-10. A total of 73 spots were digested with trypsin resulting peptide fragmentation were analyzed by matrix assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF/MS). Mass spectra were automatically processed and searched through NCBInr, SWISS-PORT and MSDB database with mono isotopic masses and complete gene sequence were found by UniProt database. Puroindoline a and puroindoline b that is responsible for grain texture related with baking performance and roughness. Two spots were found Pin b (16.7 kDa) and Pin a (16.3 kDa) in Jinpum compare to seven spots were identified Pin a (16.1 kDa, 16.3 kDa) and Pin b (16.7 kDa, 9.5 kDa and 14.4 kDa) in Keumgang. Some selected spots were identified puroindoline like grain softness protein (16.9 kDa, 17 kDa and 18.1 kDa) in Keumgang. Moreover, to gain a better inferring the identification of puroindoline related proteins using proteomics, we accomplished a complete gene sequence of PINA and PINB gene in pre-harvesting sprouting wheat seeds between resistant (Jinpum) and susceptible (Keumgang).

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.157-157
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• 2023

Pre-harvest sprouting (PHS) in rice (Oryza sativa L.) is one of the main problems associated with seed dormancy. PHS causes yield loss and reduction of grain quality under unpredictable humid conditions at the ripening stage, thus affecting the economic value of the rice crop. To resolve this issue, it is important to understand the molecular mechanism underlying seed dormancy in rice. Recent studies have shown that seed dormancy is affected by a large number of genes associated with plant hormones. However, the effect of heat stress on seed dormancy and plant hormones is not well understood. In this study, we compared the PHS rate as well as the transcriptome and small RNAome of the seed embryo and endosperm of two different accessions of rice, PHS-susceptible rice (low dormancy) and PHS-resistant rice (high dormancy) under three different maturation stages. We identified and verified the candidate genes associated with seed dormancy and heat stress-related responses in rice using quantitative real-time PCR. We newly discovered hormone-related genes, heat shock protein-related genes, and miRNAs potentially involved in PHS. These findings provide a foundation for understanding the dynamics of transcriptome and small RNAome of hormone- and heat stress-related genes, which affect PHS during seed maturation.

• 한국작물학회지
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• 제59권4호
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• pp.427-434
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• 2014

1. 생산지에 따라 벼 종자의 수발아립률 차이가 컸던 호품벼의 출아율과 발아율을 조사한 결과, 수발아율 8%인 시료는 수발아율이 1%인 시료에 비해 발아율과 출아율, 종자활력이 30% 낮았다. 2. 수발아율이 높은 시료는 수발아립의 변색 정도가 심하고 미발아율과 부패율이 높았다. 수발아립은 배가 돌출하고, 변색된 배유와 곰팡이 감염이 관찰되었으며 배유의 1/2이상이 변색된 종자는 발아율이 매우 낮았다. 3. 종자의 발아 진행정도에 따라 현미의 변색이 심해졌는데, 싹이 3 mm이상일 경우 배유의 1/2정도가 변색되었다. 4. 발아 종자는 싹이 3 mm이상일 때부터 재발아율이 크게 떨어졌으며 퇴화촉진처리 후 발아율의 감소가 더 컸다. 특히 퇴화촉진처리한 발아 종자는 싹이 2 mm부터 종자활력이 크게 감소하였다. 결론적으로 수발아 발생이 심할수록 파종기 발아율과 출아율의 감소가 크고, 수발아가 3 mm이상 발생하면 발아율이 크게 저하될 것으로 생각된다. 또한 수발아는 동일 품종과 동일 지역에서도 포장 간 차이가 크게 발생할 수 있으므로 재배관리에 주의해야 한다.