• 제목/요약/키워드: rice endosperm

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저아밀로스 특성 및 쌀가루 적합 벼 품종 육성 (Rice Cultivar Breeding for Rice Flour with Low Amylose by Tissue Culture)

  • 박재령;김은경;장윤희;김경민
    • 생명과학회지
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    • 제32권9호
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    • pp.698-705
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    • 2022
  • 우리나라의 쌀 소비량은 지속적으로 감소하고 있으며, 쌀 재고량을 감소시키는 방안이 끊임없이 제안되고있다. 쌀 소비량을 늘려 재고되는 양을 감소시키기 위해서는 단순히 밥으로 이용되는 것 이외에 새로운 쌀 가공 산업이 발전되어야 한다. 또한 최근 우리나라 국민들의 식생활이 다양해지고 있으며, 빵과 면의 소비가 증가하고 있다. 따라서 쌀의 용도를 다양화하기 위해 쌀가루 전용 품종을 육성하였다. 쌀 가루 가공에 적합한 계통을 육성하기 위해 일품을 조직배양 하여 돌연변이 집단을 구축하였다. 돌연변이 집단은 포장에서 주요 농업 형질에 대해서 조사 되었고, 수확 후에는 낟알 특성과 배유의 특성이 조사 되었다. 이들 계통 중 모품종인 일품과 농업형질이 비슷하고 품질이 우수한 29111 계통이 선발 되었다. 또한 식미를 결정하는 이화학적 특성이 일품과 유사하거나 향상 되었다. 하지만 29111는 일품과 달리 전분구조는 균일하지 않고 대형 전분립과 수형전분립이 골고루 분포되어 있어 분상질 배유의 특성을 가진다. 따라서 29111은 가공에 적합하면서 농업형질과 식미가 우수한 계통으로 육성되었다. 쌀 용도를 다양화하여 부가가치를 향상 시킬 수 있다. 또한 식미를 향상 시켰으며 생산자와 소비자 모두가 만족 할 수 있는 반찹쌀용과 분상질 미립 특성을 가진 품종 육성 방법을 제시하였다.

특수 가공용 미질개발 : 분상질배유 돌연변이 계통의 이화학적특성과 유전 (Diversification of Rice Quality for Processing. Physicochemical Characteristics and Inheritance of Floury Endosperm Mutants)

  • 김광호;고희종;이장훈;박순직;허문회
    • 한국작물학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.264-274
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    • 1993
  • 본 연구는 화청벼와 IR24의 돌연변이 계통인 분상질 및 심백 변이체의 작물학적 및 이화학적특성과 제병 및 알콜발효특성을 조사하여 그 가공적 이용성을 검토하고 분상질배유 유전자의 유전분리와 표지인자들과의 연관 관계를 밝히고자 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. 돌연변이체의 종실은 원품종에 비해 작았으며, 천입중과 1$\ell$중도 전반적으로 가벼운 것으로 나타났다. 2. 변이체들의 출수기는 원품종과 같았으며, 정조수량은 원품종에 비해 낮았다. 3. 분상질 배유의 전분립은 느슨한 결정구조를 갖고 있었고, 전분립의 크기는 원품종과 변이체들간에 동일경향이 아니었으며, 원품종에 비해 변이체들은 밀도와 경도가 낮았다. 4. 변이체들의 아밀로스 함량은 16.9~28.5%로 변이복이 크게 나타났다. 현미의 조단백 함량에서 화청벼의 분상질변이체들은 원품종과 같았으나 IR24의 심백변이체인 47106은 원품종(8.30%)에 비해 11.32%로 높게 나타났다. 5. Gel consistency는 원품종들이 soft의 특성을 보였으나 분질 및 심백의 변이체에서는 모도 medium의 특성을 보였고, 백미의 알칼리 붕괴도는 원품종에 비해 분수질 변이체들에서 높게 나타났다. 6. Amylogram에 의한 호화개시 온도는 IR24의 분상질변이체(47160)를 제외하고 모도 원품종과 비슷하였으나, 최고점도와 최저점도 및 굳음성은 원품종 화청벼와 IR24에 비해 변이체에서 월등히 낮게 나타났다. 7. Instron으로 측정된 증편의 경도와 gumminess로 볼 때 화청벼 분상질 및 심백변이체로 조제된 증편은 다소 부드러운 특성을 나타냈으나, IR24의 경우는 일정 경향이 없었다. 분상질미와 심백미의 증편부피는 원품종에 비해 대체로 크게 나타났다. 8. 알콜발효 과정 중 당도 저하는 변이체들 특히 분상질에서 빨리 일어났고, 발효 10일 후의 알콜생성량도 원품종에 비해 변이체들에서 높게 나타나서 분상질미는 양조용으로서의 이용성이 크게 기대되었다. 9. 화청벼와 IR24에서 유래한 분상질 배유유전자들의 대립성 검정결과 서로 다른 3개의 유전자좌를 탐색하였으며, 그 유전자들을 각각 flo-a, flo-b, flo-c로 표시하였다. 10. flo-a 유전자는 IV번 연관군의 lg(liguleless ; 무엽설) 유전자와 5.76$\pm$1.72%(상반)로 연관되어 있었다.

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Coordination of Basic and Development Researches on Vitamins

  • Mitsuda, Hisateru
    • 한국식품과학회지
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    • 제3권3호
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    • pp.193-210
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    • 1971
  • Reviewed biosynthetic pathways in green leaves of thiamine, riboflavin and folate as disclosed by the authors, and the regulatory systems operating on their biosynthesis and biodegradation as revealed since a potent inhibitory activity of ATP was found for the phosphatase reactions in 1965. Physiological roles of ascorbic acid in plant were evidenced by its higher content in green and flower leaves; the content in persimmon leaves for example was found ten or more times of that in citrus fruits. A close relationship existing between basic and development researches was illustrated by examples chosen from the author's researches. Examples cited were as follows; basic researches on vitamins were extended to the creation of thiamine enriched rice, to the growth promotion of rice plant by foliar application of thiamine, and to the use of ascorbic acid to prevent the appearance of beer cloudness; histological and biochemical studies on protein bodies in rice endosperm turned out amino acid enriched rice; techniques acquired in the studies on catalase were successfully employed for the utilization of single cell protein (MIPRON) for human food; conception of hybernation was led up to under-water or under-ground storage of cereal grains.

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Transcriptome and Small RNAome Analyses Reveal the Association of pre-harvest Sprouting and Heat Stress Response in Rice (Oryza sativa L.)

  • Minsu Park;Woochang Choi;Sang-Yoon Shin;Yujin Kweon;Jihyun Eom;Minsun Oh;Chanseok Shin
    • 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.

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종자내 아미노산 합성 조절 유전자에 관한 연구 (Amino Acid Biosynthesis and Gene Regulation in Seed)

  • 임용표;서미정;조수진;이정희;이효연
    • 한국식물학회:학술대회논문집
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    • 한국식물학회 1996년도 제10회 식물생명공학심포지움 고등식물 발생생물학의 최근 진보
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    • pp.61-74
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    • 1996
  • Human and monogastric animals can not synthesize 10 out of the 20 amino asids and therefor need to obtain these from their diet. The plant seed is a major source of dietary protein. It is particular important in their study to increase nutritional quality of the seed storage proteins. The low contents of lysine, asparagine and threonenein various cereal seeds and of cystein and methionine. In legume seeds is due to the low proportions of these amino acids in the major storage proteins, we have tried to apply the three strategies; (1) mutagenesis and selection of specific amino acid analogue resistance, (2) cloning and expression study of lysine biosynthesis related gene, (3) transfomation of lysine rich soybean glycinin gene. The 5-methyltryptophan (5MT) resistant cell lines, SAR1, SAR2 and SAR3 were selected from anther derived callus of rice (Oryza sativa L. "Sasanishiki"). Among these selected cell lines, two (SAR1 and SAR3) were able to grow stably at 200 mg/L of 5MT. Analysis of the freed amino acids in callus shows that 5MT resistant cells (SAR3) accumulated free tryptophan at least up to 50 times higher than those that of the higher than of SAS. These results indicated that the 5MT resistant cell lines are useful in studies of amino acid biosynthesis. Tr75, a rice (Oryza sativa L., var. Sasanishiki) mutant resistant to 5MT was segregated from the progenies of its initial mutant line, TR1. The 5MT resistant of TR75 was inherited in the M8 generations as a single dominant nuclear gene. The content of free amino acids in the TR75 homozygous seeds increased approximately 1.5 to 2.0 fold compared to wild-type seeds. Especially, the contents of tryptophan, phenylalanine and aspartic acid were 5.0, 5.3 and 2.7 times higher than those of wild-type seeds, respectively. The content of lysine is significantly low in rice. The lysine is synthesized by a complex pathway that is predominantly regulated by feedback inhibition of several enzymes including asparginase, aspatate kinase, dihydrodipicolinat synthase, etc. For understanding the regulation mechanism of lysine synthesis in rice, we try to clone the lysine biosynthetic metabolism related gene, DHPS and asparaginase, from rice. We have isolated a rice DHPS genomic clone which contains an ORF of 1044 nucleotides (347 amino acids, Mr. 38, 381 daltons), an intron of 587 nucleotides and 5'and 3'-flanking regions by screening of rice genomic DNA library. Deduced amino acid sequence of mature peptide domain of GDHPS clone is highly conserved in monocot and dicot plants whereas that of transit peptide domain is extremely different depending on plant specie. Southern blot analysis indicated that GDHPS is located two copy gene in rice genome. The transcripts of a rice GDHPS were expressed in leaves and roots but not detected in callus tissues. The transcription level of GDHPS is much higher in leaves indicating enormous chloroplast development than roots. Genomic DNA clones for asparaginase genes were screened from the rice genomic library by using plaque hybridization technique. Twelve different genomic clones were isolated from first and second screening, and 8 of 12 clones were analyzed by restriction patterns and identified by Southern Blotting, Restriction enzyme digestion patterns and Southern blot analysis of 8 clones show the different pattern for asparaginase gene. Genomic Southern blot analysis from rice were done. It is estimated that rice has at least 2-3 copy of asparaginase gene. One of 8 positive clones was subcloned into the pBluescript SK(+) vector, and was constructed the physical map. For transformation of lysine rich storage protein into tobacco, soybean glycinin genes are transformed into tobacco. To examine whether glycinin could be stably accumulated in endosperm tissue, the glycinin cDNA was transcriptionally fused to an endosperm-specific promotor of the rice storage protein glutelin gene and then introduced into tobacco genomic via Agrobacterium-mediated transformation. Consequently the glycinin gene was expressed in a seed-and developmentally-specific manner in transgenic tobacco seeds. Glycinin were targeted to vacuole-derived protein bodies in the endosperm tissue and highly accumulated in the matrix region of many transgenic plant (1-4% of total seed proteins). Synthesized glycinin was processed into mature form, and assembled into a hexamer in a similar manner as the glycinin in soybean seed. Modified glycinin, in which 4 contiguous methionine residues were inserted at the variable regions corresponding to the C - teminal regions of the acidic and basic polypeptides, were also found to be accumulated similarly as in the normal glycinin. There was no apparent difference in the expression level, processing and targeting to protein bodies, or accumulation level between normal and modified glycinin. glycinin.

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벼종자수반진균의 검정 및 종자발아에 따른 깨씨무늬병균의 전염경로 (Detecting Seed-Borne Fungi of Rice and Transmission of Helminthosporium oruzae in Germinating Seed)

  • 이창은;정후섭
    • 한국응용곤충학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.119-126
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    • 1979
  • 깨씨무늬병에 심하게 이병된 병팔굉 공시종자는 배양 $5\~7$일에 호영, 내외영 및 주병의 $86\~92\%$ 그리고 과피의 $74\~83\%$가 Helminthosporium oryzae에 감염 되어 있음을 보였다. 동균은 종립전면에 분생포자를 형성하였으며 배유의 약10여세포층까지 감염되어 있었으나 배조직에서는 검출되지 않았다. Fusarium moniliforme는 과피, 경유 및 배조직에서 검출되었으며 F. roseum, Trichoconis padwicku, Curvularia spp., Alternaria tenuis, Cladosporium cladosporoides 및 Phoma sp.는$ 3\%$ 이하의 영 및 과피에서 검출되었다. 배양일주일에 $60\~87\%$가 깨씨무늬 병징을 나타냈으며 $13\~40\%$는 외관상 건전하였다. 깨씨무늬병균은 감염된 종자의 제점으로부터 과피를 거쳐 시아및 유근에 전염 발병케 하였다.

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남일벼 돌연변이 유래 중간찰 계통의 작물학적 특성 및 배유특성 지배유전자위 표지 (Agronomic and Genetic Evaluation on a Dull Mutant Line Derived from the Sodium Azide Treated 'Namil', a Non-Glutinous Japonica Rice)

  • 전재범;정지웅;조성우;김우재;하기용;강경호;고재권;김현순;김보경
    • 한국작물학회지
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    • 제60권4호
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    • pp.448-457
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    • 2015
  • 다양한 가공제품을 개발하여 쌀 소비를 확대시키기 위하여 가공용도에 적합한 물성을 지닌 벼 품종을 개발하려는 노력이 계속되고 있는데, 특히 중간찰은 현미밥, 떡, 과자, 식혜, 술 등 다양한 가공식품 소재로 이용성이 높다. 국립식량과학원에서는 조생, 다수성 품종인 '남일'에 돌연변이원으로 아지드화나트륨을 처리하여 다수의 배유변이 계통을 확보한바 있다. 본 연구는 중간찰 특성을 발현하는 'Namil(SA)-dull1'의 작물학적 특성을 평가하고 아밀로스 함량을 지배하는 주동유전자위의 염색체상 위치를 규명하고자 수행되었다. 주요 결과는 아래와 같다. 1. 생산력 시험을 통해 'Namil(SA)-dull1'의 주요 작물학적 특성을 평가한 결과, 원품종인 '남일'에 비해 출수는 약 9일정도 늦은 중생종으로 간장과 수당립수가 유의하게 증가하였으나, 수수와 천립중은 다소 감소하여 수량성은 다소 낮게 평가되었다. 2. 'Namil(SA)-dull1'과 통일형인 '밀양23호'와의 교잡에서 유래한 94개 $F_2$ 개체로 구성된 유전분석집단에 대해 53개 SSR 마커의 유전자형을 검정하고, $F_{2:3}$ 종자의 아밀로스 함량을 조사하여 연관성분석(association analysis)를 수행한 결과 목표 유전자위는 염색체 6번 하단으로 추정되었다. 3. 염색체 6번 하단부위의 분자표지 밀도를 높이기 위하여 8개 SSR 마커를 추가로 배치하여 연관성분석을 수행한 결과, 염색체 6번 하단을 표지하는 RM7555의 유전자형변이가 유전분석집단의 아밀로스 함량변이의 81%를 설명한다는 것을 확인하였다. 4. 유전자지도 작성에 사용된 분자표지들이 표지하는 염색체 부위를 벼 전장유전체정보(rice pseudomolecule)에서 확인한 결과, 중간찰 특성을 지배하는 유전자위를 염색체 6번 28.95~29.89 Mbp 영역에 해당하는 약 0.94 Mbp 절편으로 제한할 수 있었으며, 향후 추가분리집단을 이용하여 목표 유전자를 동정하고 다양한 아밀로스 함량을 지니는 벼 신품종 육성의 효율성을 제고할 수 있는 초정밀분자표지를 개발할 계획이다.

Physicochemical Properties of Non-glutinous, Dull, and Glutinous Rice Grain in Segregating Populations of Dull/Glutinous Crosses

  • Kim, Kwang-Ho;Kim, Eun-You;Jeong, Young-Pyeong
    • 한국작물학회지
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    • 제44권3호
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    • pp.277-281
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    • 1999
  • Dull grains segregated from F$_3$ and F$_4$ of the crosses between two dull mutants and a glutinous cultivar were compared with non-glutinous and glutinous segregants for their physicochemical properties. Amylose content of dull rice grain segregated from the dull/glutinous cross showed the intermediate value between glutinous and non-glutinous rice grain, whether it is controlled by the recessive or dominant gene. Alkali digestibility value (ADV) of dull rice grain was lower than that of glutinous or non-glutinous rice. A positive correlation was found between ADV and amylose content of homozygous non-glutinous or dull F$_4$ grains, but a negative relationship was observed in glutinous grains. Protein content of dull grain was significantly higher than that of glutinous or non-glutinous grain segregated from the same cross, while those of glutinous and non-glutinous grains were not different. Among gelatinization characteristics, initial pasting temperature and peak viscosity of dull grains were higher than glutinous rice, and were not different with non-glutinous grain. Hot, cool and consistency viscosities of dull grain were intermediate between glutinous and non-glutinous rices. Dull grains showed the highest breakdown viscosity and the lowest setback viscosity among the three endosperm types.

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'일품'벼 체세포변이체의 표현형과 후대변이 (Morphological and Progeny Variations in Somaclonal Mutants of 'Ilpum' (Oryza sativa L.))

  • 박영희;김태헌;이현숙;김경민;손재근
    • 한국육종학회지
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    • 제42권4호
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    • pp.413-418
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    • 2010
  • 국내에서 육성된 품종인 '일품'을 대상으로 현미배양 후대의 주요 농업형질에 대한 변이체의 발생양상과 범위 및 종류 등을 조사하고 변이집단의 크기와 변이집단의 육종적 유용성에 대한 결과는 다음과 같다. '일품' 완숙현미 유래 캘러스로부터 424개체의 식물체를 재분화하고 297개체로부터 종자를 채종하여 계통 재배하면서 간장, 출수기 등 주요 농업형질과 형태적 변이를 조사하였다. 주요 농업형질과 형태적 특성이 모품종과 다른 변이체는 전체의 21.5%인 64계통이었으며 조사한 형질 중 변이의 발생빈도가 가장 높았던 형질은 출수기로 9.1%인 27계통이었고 'opaque endosperm'이 1.7%, 'rolling leaf'가 1.3% 등이었다. $S_2$세대의 분리는 출수기가 가장 많았으며 'dwarf/semi dwarf'와 'rolling leaf' 및 'opaque endosperm' 변이체는 $S_1$세대에서는 계통 내 분리를 보였으나 $S_2$ 세대 에서는 분리하지 않았다. 이상의 결과에서 보면 조직 배양 후대에 발생하는 변이는 생성범위가 넓고 빈도 또한 높아 새로운 유전자원으로 유용하게 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

일품벼 유래 배유 돌연변이품종 쌀의 호화 및 노화 특성 비교 (Comparison of Gelatinization and Retrogradation Characteristics among Endosperm Mutant Rices Derived from Ilpumbyeo)

  • 강희진;서한석;황인경
    • 한국식품과학회지
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    • 제36권6호
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    • pp.879-884
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    • 2004
  • 일품벼 유래 돌연변이 품종의 호화, 노화 및 취반 특성들이 원품종인 일품벼와 현저한 차이를 나타내었다. 외관은 백진주, 설갱이 불투명한 배유 특성을 나타내었고 고아미2호는 상당히 심한 심복백의 특성을 나타내었다. 아밀로스 함량은 백진주가 6.42%로 반찹쌀의 특성을 나타내었으며 고아미2호는 33.96%로 매우 높았다. RVA에 의한 쌀가루 현탁액의 호화 특성은 일품쌀에 비해 백진주는 강하점도치가 높은 반면, 치반점도치는 낮은 특징을 보였다. 그러나 고아미2호는 강하점도치가 현저히 낮았고 치반점도치는 두드러지게 높은 특징을 보였다. DSC와 rheometer를 이용한 전분의 노화도는 고아미2호 > 설갱 ${\fallingdotseq}$ 일품쌀 > 백진주의 순으로 낮아졌다. 밥의 물리적 특성 중 백진주와 설갱이 유의적으로 높은 찰기를 나타내었다. 토요식미계로 측정한 식미지수는 일품쌀 > 백진주 > 설갱 > 고아미2호의 순으로 낮아졌다. 관능평가에서의 식미는 백진주에서 가장 양호하게, 고아미2호에서 가장 나쁘게 평가되었다.