search
Contact Us
HOME

  • Crossref logo
  • Crossref Similarity Check logo
Journal Search Engine

to

Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agriculture Vol.32 No.1 pp.7-17
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2020.32.1.7

Yearly Variation of Eating Quality and Starch RVA Profiles of Korean Native Rice Accessions

Choon-Song Kim, Hyun-Su Park, Man-Kee Baek, Jong-Min Jeong, Seul-Gi Park, Jung-Pil Suh, Keon-Mi Lee, Chang-Min Lee, Young-Chan Cho†, Suk-Man Kim†
National Institute of Crop Science, RDA, Wanju 55365, Korea

these authors contributed equally to this work as correspondence.


†Corresponding author (Phone) +82-63-238-5211 (E-mail) yccho@korea.kr (Phone) +82-63-238-5219 (E-mail) qsmkim@korea.kr
November 1, 2019 January 15, 2020 February 1, 2020

Abstract


Physicochemical characteristic and pasting viscosity of the 76 genetic resources were analyzed to confirm whether the tested traits were stable for environmental changes through 2016-2017. Seventy-six genetic resources including Korean landrace, weedy rice and cultivar, and Japanese cultivar were divided into four groups (A-D) according to the origin. Year-to-year correlations of all 10 traits associated with eating quality showed significantly difference. A significant difference was found within the four groups using the t-test for all tested traits (P < 0.05). In correlation analyses between taste values of Glossiness of cooked rice (GCR) and eating quality traits, protein contents, hot-paste viscosity, setback, and consistency of the Korean native rice accessions showed a negative correlation with the taste value. Five promising varieties of Korean landrace and weedy rice were eventually selected based on the GCR and major agronomic traits. Of them, Wandoaengmi6 showed the highest GCR of 85.1 which is showing similar quality property compared to the control, Sukwang with high eating quality. In this study, we report yearly variation of eating quality and starch viscosity related traits of Korean native rice accessions, and selected promising genetic resources that may be useful to improve cooked grain quality in the future rice breeding programs.


rice , eating quality , starch viscosity , Korean landrace , weedy rice

국내 고유 벼 유전자원의 전분 호화특성 분석 및 식미특성의 연차 간 변이

김 춘송, 박 현수, 백 만기, 정 종민, 박 슬기, 서 정필, 이 건미, 이 창민, 조 영찬†, 김 석만†
농촌진흥청 국립식량과학원

초록

    Rural Development Administration
    PJ01133102

    서 언

    벼의 식미특성은 소비자들이 가장 관심을 가지는 분야이기 때문에 시장 가격과 소비자 구매 결정에 가장 크게 영향을 준 다(Hori & Yano, 2013;Anacleto et al., 2015). 쌀은 약 80~85%의 전분과 4~10%의 단백질, 1%의 지질, 10%의 수분 으로 구성되어 있다(Balindong et al., 2018). 따라서 전분 특 성은 쌀 품질의 다양성을 결정하게 되며(Bao et al., 2004), 품 종 고유의 유전력과 환경에 의해 영향을 받는다고 알려져 있 다(Bao et al., 2004; Tong et al., 2014; Pantindol et al., 2015; Xu et al., 2016). 아밀로스 함량은 쌀알 전분의 기능을 결정짓기 때문에 식미에 영향을 주는 중요한 성분으로 널리 알 려져 있으며(Julian et al., 1993), 단백질 함량도 밥알의 경도 와 식감에 관여함으로써 식미에 중요한 역할을 하는 것으로 보 고되었다(Okadome, 2005).

    쌀의 호화특성 및 기계적 식미 측정방법 등 물리·화학적 특 성들이 쌀의 식미를 평가하기 위해 개발되어져 왔다. Rapid Visco Analyzer(RVA)는 쌀가루가 가열되고 유지되며 식혀지는 동안에 발생하는 점성 변화와 호화특성을 측정하는데 주로 사 용된다(Bergman et al., 2004). 이 방법은 적은 시료량으로 측정할 수 있기 때문에 육종프로그램에서 육성 중인 계통의 호화특성을 살펴보기에 유용한 방법으로 알려져 있다(Juliano, 1996;Shu et al., 1998;Bao & Xia, 1999). 최고점도 및 강하점도는 식미총평과 고도의 정의 상관을 보이나 최종점도, 응집점도 및 치반점도와는 부의 상관을 보이는 것으로 보고되 었다(Kwak, 2005). 기계적 식미 측정에 의한 밥윤기치는 식미 관능 평가값과 80% 이상의 적중률을 나타내어 식미의 객관적 평가에 유용하게 이용되고 있다(Choi et al., 2006;Kim et al., 2007;Yoon et al., 2007).

    밥맛은 복잡한 유전적 작용에 의해 결정되어지며(Yamamoto & Ogawa, 1992), 성숙기간 동안의 온도와 토양 중 질소함량 과 같은 환경요인에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다 (Nishimura et al., 1985;Ishima et al., 1974). 벼 품종의 식 미 특성은 재배지역에 따라 다양하며, 고온조건에서 자란 벼 는 밥맛이 감소하는 경향이라고 보고되었다(Champagne et al., 1997;Yu et al., 2008;Zhang et al., 2016;Gayin et al., 2017). 또한 벼의 개화시기와 출수기는 수량과 미질에 영향을 주는 주요 요인으로 간주되고 있으며(Fan et al., 2005; Tabien et al., 2009), 최대 기후등숙량은 일평균기온보다 일조 시간에 의해 더 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Son et al., 2002;Kim et al., 2007).

    나고야의정서의 발효(2014)에 따라 세계 각국은 자국의 생 물자원에 대한 주권을 강화하는 추세이기 때문에 우리나라에 서도 고유 유전자원의 가치에 대한 관심이 커지고 있다. 우리 나라 고유 유전자원인 재래벼와 잡초벼는 특정지역에서 오랫 동안 재배되거나 생존해 왔기 때문에 그 지역의 환경조건에 잘 적응하여 열악환경에 대한 다양한 저항성을 보유하고 있다 (Ree, 1983;Suh & Ha, 1993). 특히 잡초벼는 재배벼의 수 량이나 미질을 떨어뜨리는 유해한 잡초로 인식되는 동시에 유 전적 다양성과 재해저항성을 높이는 중요한 육종소재로서 가 치가 매우 크다고 한다(Chung & Ahn, 2005). 우리나라에서 는 1980년대부터 고유 유전자원에 대한 기초적인 특성평가가 이루어지기 시작하여 2000년대에 들어 와서 유전적 다양성과 영 양성분, 병·재해저항성 등 실용형질에 대한 다양한 탐색이 이루 어졌다(Suh et al., 1999;Kwon et al., 2000;Lee et al., 2003; Shin et al., 2003; Chung & Ahn, 2005;Lee et al., 2006;Kang et al., 2008;Park et al., 2008). 이러한 연구결과를 바탕 으로 최근에는 잡초벼와 재래벼 등의 유용 QTL과 유전자를 탐 색하고, 이를 이용하여 중간모본과 우량품종을 개발하려는 다양 한 연구들이 진행되고 있다(Suh et al., 1999;Oh et al., 2004; Lee et al., 2010; Suh et al., 2010;Lee et al., 2012).

    Lee et al.(2013)은 우리나라 재래벼 394품종을 공시하여 단 백질 함량을 분석한 결과 5.2~9.9% 다양한 분포를 보인다고 하였고, Oh et al.(2018)은 한국, 북한, 일본, 중국 등 동아시 아 지역 재래종 벼 유전자원의 아밀로스와 단백질 함량 변이 를 분석하여 북한자원은 아밀로스 함량이 가장 낮은 반면 한 국자원은 단백질 함량이 가장 낮다고 보고한 바 있다. 그러나 여전히 우리나라 고유 유전자원의 식미특성에 대한 연구는 충 분하지 않은 편이다. 특히 100여 년의 우리나라 품종 개발 역 사에서 우리 고유 유전자원을 활용하여 품종 육성으로 이어진 것은 25품종(재래벼 유래 14품종, 잡초벼 유래 11품종)에 불 과하며, 그마저도 대부분은 찰벼와 유색미 등 특수미 품종(19 품종)이 대부분이고 밥쌀용으로 개발된 품종은 중간모본(3품 종)을 포함하여 6품종에 불과하다.

    따라서 본 연구에서는 재래벼와 잡초벼 등 국내 고유 유 전자원을 밥쌀용 벼 품종 개발을 위한 기초자료를 얻기 위 하여 전분 호화특성 분석과 함께 식미 관련 물리·화학적 특 성의 연차 간 변이를 분석하여 환경 변화에 대한 안정성을 검토하였다.

    재료 및 방법

    시험재료 및 재배방법

    우리나라 고유 유전자원인 재래벼 26품종, 잡초벼 21품종, 국내 육성 벼 24품종과 일본 육성 5품종 등 76품종을 공시하 였다(Table 1). 재래벼와 잡초벼는 농촌진흥청 국립식량과학원 벼 육종팀에서 증식한 생육과 미질 특성이 양호한 유전자원을 활용하였으며, 국내 품종은 연대별 밥쌀용 대표 품종을 선정 하였고, 일본 품종은 우리나라 고유 유전자원과 비교를 위하 여 식미특성이 우수한 대표 품종을 선정하였다. 시험재료는 농 촌진흥청 국립식량과학원 벼 시험포장(전북 완주)에서 2016년 부터 2017년까지 2년 동안 5월 상순에 파종하여 6월 상순에 30×15 cm로 주당 3본씩 5열(열당 26주)로 이앙하여 시험을 수행하였다. 비료는 N-P2O5-K2O를 90-45-57 kg/ha으로 시용하 였으며, 질소는 기비-분얼비-수비를 50-20-30%의 비율로 분시 하였고, 인산은 전량 기비로, 칼륨은 기비-수비를 70-30%의 비율로 분시 하였다. 시험재료에 대한 그 밖의 재배방법은 농 촌진흥청 표준재배법에 준하여 실시하였다.

    생육환경 분석 및 식미특성 분석시료 준비

    농업과학기술 연구조사 분석기준(RDA, 2012)에 따라 출수 기를 2016년과 2017년 2년 동안 조사하였으며, 생육환경 조 사는 전주기상지청의 2016년과 2017년 기상관측자료를 활용 하였다. 공시재료의 출수기를 기준으로 7월 하순에서부터 10 월 중순까지의 평균기온, 최저기온, 최고기온, 기온 일교차, 강 수량, 일조시간 및 일사량 등 등숙기 기상환경을 조사하여 연 차 간 식미 관련 특성 변이 분석에 활용하였다. 식미관련 특 성 분석을 위하여 공시품종을 출수 후 50일에 수확하여 수분 함량 15% 내외로 건조한 후 로울러식 제현기로 탈곡하여 현 미를 만들고, 현미는 다시 시험용 정미기(VP-32T, Yamamoto Co., Ltd., Yamagata, Japan)를 이용하여 백미로 도정하였다. 준비된 백미는 쌀가루 분쇄기(CN/CT193 Cyclotec, Foss analytical)로 쌀가루를 만든 후 100 mesh 체에 쳐서 분석에 이용하였다.

    식미 관련 이화학적 특성

    공시품종의 식미 관련 이화학적 특성으로 단백질 함량과 아 밀로스 함량을 조사하였으며, 밥맛 관련 특성으로 치반미의 윤 기치를 측정하였다. 단백질 함량은 AOAC(1995)방법에 의하 여 Micro Kjeldahl법으로 자동 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Tecator, Mulgrave, Australia)로 측정하였다. 아밀 로스 함량은 Juliano(1985)의 비색정량법에 따라 시료 100 mg에 95% 에탄올과 1 N sodium hydroxide를 가한 후 호화 시킨 전분 호화액에 1 N acetic acid와 2% I2-KI용액을 첨가 하여 요오드 정색 반응 후 분광광도계를 이용하여 620 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 치반미의 윤기치(GCR)는 백 미 33 g을 정량하여 밥윤기치 측정기인 MA-90B(Toyo Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다.

    쌀가루의 호화 특성

    신속점도측정기 RVA4500(Perten Instruments, Australia)를 이용하여 Bao & Xia(1999)가 기술한 AACC 방법에 따라 쌀 가루의 호화점도 특성을 분석하였다. 용기에 시료 3 g과 25 mL의 증류수를 넣어 분산시키고 온도를 50-95°C까지 상승 및 유지시킨 후 다시 50°C까지 냉각, 유지하면서 점도를 측정하 였다. 호화점도 특성은 최고점도(peak viscosity), 최저점도 (Hot-paste viscosity), 최종점도(cool-paste viscosity)를 구하고, 이것을 이용하여 강하점도(breakdown: 최고점도-최저점도)와 치반점도(setback: 최종점도-최고점도), 응집점도(consistency: 최종점도-최저점도)를 계산하였다. 점도 단위는 RVU(rapid viscosity unit)로 표시하였다.

    통계 분석

    통계분석은 SAS 프로그램(version 9.2, Enterprise Guide 4.2; SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하였다. 조 사된 형질에 대한 평균과 표준편차, 최솟값, 최댓값을 기술통 계법으로 구하였고, 식미특성의 연차 간 변이를 분석하기 위 해 t-test와 Pearson 상관분석을 실시하였다. 호화특성에 따른 공시품종의 분류는 ward’s minimum variance 군집분석으로 실시하였고, 군집분석에 의한 그룹별 식미특성 간 유의성 검 정은 Duncan의 다중검정법으로 분석하였다.

    결과 및 고찰

    등숙기 생육환경 분석

    공시된 76개의 유전자원에 대한 전분호화 특성 및 연차간 특성 변화를 확인하기 위하여 등숙기의 생육환경을 분석하였 다(Table 2). 2016년과 2017년 2년에 걸쳐서 7월말부터 10월 중순까지 3개월 동안 10일 간격으로 기상온도, 강수량, 일조 시간, 일사량 등을 조사하였다. 조사 기간 동안 평균온도는 23.9°C(2016)와 23.0°C(2017)으로 0.9°C가 차이가 있었으며, 낮 밤의 일간 평균 온도 차이는 8.6과 8.5로 거의 차이가 없 었다. 강수량은 2017년이 2016년에 비해 조사기간 동안 75% 가량 높았고, 등숙 기간 동안 일조시간과 일사량은 2016년이 2017년 보다 많았다. 2년간의 조사 기간(7월말-10월말) 동안 총 일조시간은 561시간(2016)과 540시간(2017)으로 2016년이 19시간 많았고 일사량은 69 MJ/m2 컸다(Fig. 1, Table 1). 조 사 시기별로 2016년에는 7월말과 8월 중순에 일조시간 및 일 사량이 높았고, 2017년은 9월 중순에서 9월 말에 일사량이 전 년대비 높았던 것으로 조사되었다. 이러한 차이는 2016년에 비해 2017년에 76개 공시품종의 출수일이 평균 4일 지연(data not shown)되었는데 이와 관계가 있을 것으로 생각된다. 등숙 기 고온은 벼 품종별 완전미율 감소나 수량변화 등에 영향을 주는 것으로 보고(Samarajeewa et al., 2005;Yang et al. 2007)되고 있으며, 등숙기 일사량은 쌀의 외관품위, 밥맛과 연 계될 만큼 중요한 외부환경 요인으로 다뤄지고 있다(Yang, 2015). 공시된 유전자원을 평가한 국립식량원 내 시험포장은 soil taxonomy분류에 의하면 화동통에 속한다. 유효토심은 60 cm, 토양내 모래와 미사 및 점토의 비율은 각각 9.2, 63.8, 27.0%를 보이는 미사질식양토의 토성을 가진 토양이다. 산도 는 pH 6.6, 유기물 및 유효인산은 각각 13 g/kg과 25 mg/kg 을 함유하고 있다.

    국내 고유 유전자원의 식미특성 변이

    공시재료의 특성에 따라 유전자원을 4그룹(A-D)으로 나누 고 10가지 항목에 대하여 연차간 식미특성 변이를 조사하였다 (Table 3). 출수일수의 경우 2017년이 2016년에 비해 전반적 으로 늦어지는 경향이 확인 되었으나, 상관분석 결과 4그룹 모 두 0.8이상의 강한 상관을 나타내었다. 밥윤기치 및 아밀로즈 , 단백질 함량 등의 이화학적 특성은 0.59-0.85 범위의 상관계 수 값을 연차 간에 나타냈는데, 국내 잡초벼가 속한 A그룹과 자포니카 품종이 속한 D그룹에서 상대적으로 높은 것으로 나 타났다. 신속점도 측정기를 이용한 호화특성의 경우 계산 값 인 강하점도, 치반점도, 응집점도에서 B, C, D그룹이 0.69- 0.95의 높은 상관관계를 나타내고 있는데 반해 국내 재래벼 집 단인 A그룹은 0.26-0.54의 다소 약한 상관관계를 보여 주었다 . 호화특성 관련 측정값에 해당하는 최고점도, 최저점도, 최종 점도는 모든 그룹에서 0.6이상의 상관계수를 가지는 것으로 나 타났다. 기상조건에 따른 유전자원의 이화학적 특성 및 호화 특성의 연차간 변이 조사에서 일본품종 집단인 D그룹이 연차 간 상관계수 값이 가장 높았으며 국내 재래벼가 상관계수 값 이 가장 낮은 것으로 조사되었다. Kwon et al.(2011)은 자포 니카 RIL집단을 이용한 연차간 식미특성 분석에서 이화학적 특성의 경우 0.52, 출수일수는 0.88의 상관관계가 있음을 보고 하였고, Hori et al.(2016)은 183개 벼 유전자원의 연차간 식 미특성 분석에서 이화학적 특성, 호화특성 및 출수일수에 대 한 상관계수가 각각 0.79, 0.55 그리고 0.98 이었다고 보고하 였다. 이전 연구 결과들과 비교할 때 본 실험결과 역시 출수 일수, 이화학적 특성, 호화특성의 순으로 상관이 높게 나타났 으며, 조사한 그룹들 내에서도 동일한 크기로 상관이 나타났 다. 한편, 다른 그룹에 비해 재래벼가 속한 A그룹에서 상대적 으로 연차간 상관값이 낮았는데, 이것은 재래벼의 수집, 유지, 관리 등의 과정에서 종자 혼입 등, 순도유지가 원활하지 못하 여 야기될 수 있는 결과로 생각되나 실제 그 차이가 크지는 않는 것으로 나타났다.

    각 그룹 내에서 조사된 이화학적 값과 호화특성 값 등이 연 차 간에 차이가 있는 지를 평균간 분석을 통해 비교하였다 (Fig. 2). 출수일수는 모든 그룹에서 강한 상관을 나타냈지만 평균값 비교에서는 D그룹만이 차이가 없는 것으로 나타났다 (Fig. 2A). 밥윤기치 평균값 역시 출수일수와 동일하게 D그룹 에서만 연차간 평균값 차이가 나타나지 않았으며, 2016에 비 해 2017년에 밥윤기치가 감소하는 경향을 보였다(Fig. 2B). 비 교적 기상변화에 민감한 것으로 알려진 이화학적 특성의 경우 에는 단백질 함량이 2017년 모두 증가한 것으로 조사되었고, 아밀로즈 함량은 B그룹을 제외하고 2016에 비해 2017년에 함 량이 증가하였다(Fig. 2D). T-test에 의한 연차간 식미특성들의 유의한 평균값 변이는 출수일수처럼 강한 상관을 보인 형질에 서도 나타났는데, 이것은 유전자원 모두에서 전반적으로 발생 하는 현상이었다. 이 결과는 검정한 고유 유전자원들을 육종 프로그램에 안정적으로 활용할 때 고려할 기초 자료로 가치가 있을 것으로 생각된다. 한편, 연차간 평균값이 유의하게 나타 났던 A-C 그룹에 비해 D그룹에서 차이가 없었던 것은 D 그 룹내 품종 개수가 적어서 환경변이가 충분이 반영되지 않아서 생긴 결과로 생각된다.

    각 그룹의 호화점도에 대한 연차간 평균값을 6개 항목에 대 해 분석하였다(Fig. 3). 최고점도와 최종점도는 모든 그룹이 연 차간 차이가 확인되었으나 최저점도의 경우 C그룹을 제외하 고는 연차간 차이가 없었다(Fig. 3A,B,C). 이 결과는 계산값인 강화점도, 치반점도, 응집점도에 영향을 주어 연차간 평균값이 동일 그룹 내에서 발생한 것으로 확인되었다(Fig. 3D,E,F). 특 히 치반점도와 응집점도는 밥의 물성에 영향을 많이 주는 요 인으로 기상에 의해 2017년이 2016년에 비해 점도와 관련하 여 미질이 떨어지는 것으로 조사되었다. 이것은 2017년 7월 8 월 동안 비가 오거나 흐린 날이 많아 일조시간이 상대적으로 부족했기 때문으로 보인다.

    본 연구 결과는 연차간 기상변화에 따라 그룹 내 품종들의 조사 값이 유의한 상관관계를 보이며 방향성 있게 변하지만, 벼의 이화학적 특성이나 호화특성에 유의한 영향을 미치며 미 질에 관여하고 있음을 보여준다. 따라서 조사 값에 대한 신뢰 를 확인할 수 있었지만, 기상변이에 따라 호화점도 관련 미질 특성이 영향 받을 수 있다는 점은 미질 개선 연구에서 고려돼 야 할 것으로 생각된다.

    한편, 기상에 따른 유전자원의 조사 값 변이 결과를 이용하 여 밥맛 평가의 주요 기준중 하나인 윤기치와의 상관관계를 분석하였다(Table 4). 단백질 함량의 경우 윤기치와 음의 상관 을 나타냈으며, 아밀로즈 함량과는 상관이 약한 것으로 분석 되었다.

    호화특성 중 최종점도는 A그룹에서 0.5의 음의상관을, 최저 점도에서는 D그룹에서 0.5의 상관계수 나타났고, 치반점도와 응집점도의 경우 A와 B그룹이 음의 상관을 나타냈다. 이 결 과는 단백질 함량이 윤기치와 음의 상관이 있다는 보고 (Takeuchi et al., 2007;Wang et al. 2007)나 전분의 응집점 도가 식미나 치반특성과 상관(Tan et al., 1999;Ebadi et al. 2013)이 높다는 보고를 고려할 때, 식미를 간접 평가하는 주 요 이화학적 특성과 밥윤기치와의 관계를 잘 보여주고 있다. 또한 이 결과는 국내 자포니카 벼 품종의 윤기치가 단백질 함 량과 최저점도에서 음의 상관이 있고 아밀로스 함량과는 양의 상관이 있다는 기존 보고(Choi et al., 2006)와 유사한 점이 있다. 특히 국내 재래벼 및 잡초벼에도 이러한 특성이 확인되 었다는 점에서 앞으로 국내 벼 품종의 미질개선을 위한 유용 한 유전자원으로서 이들의 활용가치를 인정할 만하다. 한편, 일본 품종이 모인 D 그룹의 경우 한국 유전자원과는 상이한 결과가 나왔는데 이는 모집 표본수가 적어 생긴 결과로 생각 된다.

    쌀가루 호화특성에 의한 군집분석

    호화특성 관련 6개 항목의 조사 결과를 바탕으로 76개 공 시재료에 대한 군집분석을 수행하였다. 군집분석 결과 76개 자 원이 6개의 그룹으로 각각 분류되었으며, 약 55% 이상의 유 전자원이 III, IV그룹에 분포되었고, 90% 이상이 II, III, IV와 VI그룹에 포함되었다(Fig. 4). 국내 품종(C그룹)과 국내 잡초 벼(B그룹) 유전자원의 경우 군집분석결과 5개의 그룹에 걸쳐 가장 넓게 분포하였으며, 일본품종(D그룹)은 군집 내에서 가 장 좁은 3개의 그룹에만 분포하였다.

    각 유전자원(A-D)이 가장 많이 분포한 그룹은 국내 잡초벼 (B)의 경우 IV그룹(48%), 국내품종(C)의 경우 III그룹(55%), 일본품종(D)은 I(50%)그룹인 것으로 조사되었다. 국내 재래벼 (A)의 경우 IV그룹(35%)과 V그룹(27%)에 주로 분포하였다.

    분류한 그룹에 대한 호화특성 및 이화학적 특성 등을 비교 하기 위하여 평균간 다중 검정을 수행하였다(Table 5). 출수일 수는 94에서 110일 범위에서 조사되었으며 I그룹이 가장 빨리 출수하였고, IV그룹이 가장 늦게 출수 하였다. 윤기치의 경우 I-IV그룹이 통계적으로 차이가 없이 가장 높았으며, V와 VI그 룹 순으로 낮게 조사되었다. 단백질 함량은 대부분이 6.1% 이 하에서 동일한 수준이었고, 하나의 유전자원(VI그룹)만 7.4% 로 높게 나타났다. 아밀로즈 함량은 모든 그룹이 19% 이하로 일반 자포니카 품종 범위에 있었으며, I그룹만 17.7%로 낮은 경향이었다. RVA에 의한 강화점도, 치반점도는 I그룹이 가장 우수한 것으로 조사되었고, 응집점도는 I-III그룹이 동일한 수 준에서 조사되었다. 출수기는 15일 범위에서 최댓값 최솟값이 나눠졌는데 일반품종보다 잡초벼나 재래벼가 많이 포함된 IV 그룹에서 다소 늦게 출수하는 경향이었다. 밥윤기치와 이화학 적 특성은 그룹별로 큰 범위에서 차이가 없는 것으로 조사되었 고, 호화특성 관련해서는 국내 벼 품종과 일본 벼 품종이 각각 50%인 I그룹에서 상대적으로 양호했다. Choi et al. (2006)은 86개의 국내 자포니카 벼 품종을 대상으로 군집분석을 수행하 였는데, 동진벼(20%)와 일품벼(80%)를 기준으로 그룹을 나누 고, 일품벼는 일품벼아군와 추청벼아군으로 세분하여 식미관련 미질 특성 분석을 수행하였다. 본 실험 역시 공시한 76개 유전 자원이 추청벼(II)가 속한 I-III 그룹(55%)과 일품벼(IV)가 속한 IV-VI 그룹(45%)으로 나누어 졌다는 점에서 이 전 연구와의 유 사점을 찾을 수 있었다. 특히 국내 자포니카 벼 품종 형질 개 량을 위한 활용 가능성 및 유전적 다양성 확보라는 취지를 고 려할 때 국내 수집 유전자원들이 I그룹을 제외한 모든 그룹에 고르게 분포하고 있다는 점은 주목할 만한 결과라고 생각한다.

    밥윤기치가 우수한 고유 유전자원 탐색

    우수한 고유 유전자원 탐색 및 미질개선 관련 육종사업에 활용하기 위하여 전분 호화특성 및 식미특성을 기준으로 밥윤 기치가 높았던 우량품종을 선발하였다(Table 6). 최종적으로 5 개 품종이 선발되었으며 이들은 국내 재래벼에 2품종(왜도와 구도)과 국내 잡초벼 3품종(달성앵미10-2, 남제주앵미6, 완도 앵미6)이었다. 조사된 밥윤기치는 74.0-85.1범위로 대비 품종 인 수광과 고시히까리 수준에서 양호한 것으로 나타났다. 선 발된 5개의 유전자원은 단백질 함량이 5.3-6.2% 범위였으며 아밀로즈 함량은 17.7-20.7%범위인 것으로 조사되었다. 한편, 강하점도는 대비품종에 비해 낮게 나타났으나 응집점도는 대 비 품종에 비해 모두 높았다. 특히 완도앵미6의 경우 2년치 밥윤기치 평균 값이 85.1로 공시재료 중 가장 높았고, 최고품 질 대비품종에 비해서도 매우 우수한 것으로 나타났다.

    단백질 함량도 수광 수준으로 양호하였으며, 아밀로즈 함량 은 오히려 18.6%로 수광보다 낮게 나타났다. 이는 국내의 고 유 유전자원으로부터 우수한 자원을 확보하여 유용 유전자를 도입하는 연구에 이용할 수 있다는 점에서 매우 의미 있는 조 사 결과라고 하겠다. 이미 흑가위찰(Kim et al. 2006)이나 돼 지찰 유래의 효원2, 4호(Lee et al. 2016), 자광도 유래의 중 모1033호(Jeong et al. 2019) 등의 사례에서도 그 가능성이 확인되었다. 기존의 경우는 기능성 벼 품종 육종에 목표를 두 었던 것에 반해 이 결과는 밥쌀용 벼 개발을 위한 국내자원의 개발 및 활용이라는 점에서 차이가 있다고 하겠다. 따라서 본 실험에서 선발된 고유 자원들을 이용한다면 국내 품종의 식미 특성 다변화 및 개선을 위한 벼 품질 개량 육종사업의 가치를 크게 높일 수 있을 것이다. 그리고 삼광(III)이나 추청(II)처럼 선호도가 높은 벼 품종과는 다른 군집에 속한 완도앵미6(V)를 활용한다는 것은 품질 개량을 위한 유전적 다양성 확보라는 점에서도 큰 의의가 있을 것으로 생각된다.

    적 요

    재래벼와 잡초벼 등 국내 고유 유전자원을 밥쌀용 벼 품종 개발에 활용하기 위한 기초자료를 얻기 위하여 전분 호화특성 분석과 함께 식미 관련 물리·화학적 특성의 연차 간 변이를 분석하여 환경 변화에 대한 안정성을 검토하였다.

    1. 76개 유전자원을 이용하여 전분 호화특성 및 식미관련 특 성에 대한 조사를 연차간 수행하여 그 변이를 상관분석으로 비교한 결과 고도로 유의한 상관관계를 확인하였다.

    2. 수집 특성에 따라 유전자원을 4그룹으로 나누고 조사항 목의 연차간 평균값을 비교한 결과 상관계수와 관계없이 기상 변화에 따라 항목별로 연차간 유의한 차이를 확인하였다.

    3. 호화특성 기반의 군집분석 결과 76개 자원이 6개의 그룹 으로 각각 분류되었으며, 약 55% 이상의 유전자원이 III, IV 그룹에 분포되었고, 국내 품종(C그룹)과 국내 잡초벼(B그룹) 유전자원의 경우 군집분석결과 5개의 그룹에 걸쳐 가장 넓게 분포하였다.

    4. 전분 호화특성 및 식미특성을 기준으로 밥윤기치가 높았 던 국내 재래벼 2품종(왜도와 구도)과 국내 잡초벼 3품종(달 성앵미10-2, 남제주앵미6, 완도앵미6) 우량품종으로 선발되었다.

    5. 특히, 완도앵미6의 경우 밥윤기치 평균 값이 85.1로 매우 높았으며, 이화학적 특성 등이 수광 수준으로 양호하였는데, 이는 국내의 고유 유전자원으로부터 우수한 자원을 확보하여 유용 유전자를 도입하는 육종연구에 활용가치를 높일 수 있을 것으로 생각된다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제명: 국내 유전자원 활용 식미관련 고유 유전자/QTL 분석, 세부과제번호: PJ01133102)의 지원에 의해 이루어졌으며, 이에 감사드립니다.

    Figure

    KSIA-32-1-7_F1.gif

    Comparison of sunshine and insolation at the heading and the maturing stage between 2016 and 2017. The red circles indicate big different values between years.

    KSIA-32-1-7_F2.gif

    T-test analyses for four traits related to eating quality and days to heading of tested rice accessions at 2016 and 2017. Means with the same letters within origin group are not significantly different at the 5% level (P<0.05).

    KSIA-32-1-7_F3.gif

    T-test analyses for six traits related to starch viscosity of rice accessions at 2016 and 2017. Means with the same letters within origin group are not significantly different at the 5% level (P<0.05).

    KSIA-32-1-7_F4.gif

    Cluster analysis by ward’s minimum variance of the tested rice accessions based on results of the starch viscosity between 2016 and 2017. Pie charts indicate a ratio of rice accession in each group.

    Table

    Seventy-six japonica rice accessions used in this study.

    Environmental conditions at the heading and the maturing stage of 2016 and 2017.

    Variation of traits related to eating quality of the four groups composed of 76 japonica rice accessions between 2016 and 2017.

    Correlation coefficients between GCR from Toyo taste meter and eating quality traits of tested rice accessions.

    Comparison of ten traits related to eating quality between 2016 and 2017.

    The eating quality of five selected accessions and check cultivars.

    Reference

    1. Anacleto, R., R. P. Cuevas, R. Jimenez, C. Llorente, E. Nissila, R. Henry, and N. Sreenivasulu. 2015. Prospects of breeding highquality rice using post-genomic tools. Theor. Appl. Genet. 128 : 1449-1466.
    2. Association of Official Analytical Chemists. 1995. AOAC. Method 990.03. In: Official methods of analysis. 16th ed. AOAC., Washington D.C., USA.
    3. Balindong, J. L., R. M. Ward, L. Liu, T. J. Rose, L. A. Pallas, B. W. Ovenden, P. J. Snell, and D. L. E. Waters. 2018. Rice grain protein composition influences instrumental measures of rice cooking and eating quality. J. Cereal Sci. 79 : 35-42.
    4. Bao, J. S. and Y. W. Xia. 1999. Genetic control of paste viscosity characteristics in indica rice(Oryza sativa L.). Theor. Appl. Genet. 98 : 1120-1124.
    5. Bao, J. S., X. L. Kong, J. K. Xie, and L. J. Xu. 2004. Analysis of genotypic and environmental effects on rice starch: I. Apparent amylose content, pasting viscosity, and gel texture. J. Agric. Food Chem. 52 : 6010-6016.
    6. Champagne, E. T., K. L. Bett, B. T. Vinyard, B. D. Webb, A. M. Mcclung, F. E. Barton, B. G. Lyon, K. Moldenhauer, S. Linscombe, and D. Kohlwey. 1997. Effects of drying condition, final moisture content, and degree of milling on rice flavor. Cereal Chem. 74(5) : 566-570.
    7. Choi, Y. H., K. H. Kim, H. C. Choi, H. G. Hwang, Y. G. Kim, K. J. Kim, and Y. T. Lee. 2006. Analysis of grain quality roperties in Korea-bred Japonica rice cultivars. Korean J. Crop. Sci. 51(7): 624-631.
    8. Chung, N. J. and S. N. Ahn. 2005. Genetic diversity and classification of Korean weedy rice based on RAPD markers. Korean J. Breed. 37(3) : 162-168.
    9. Ebadi, A., E. Farshadfar, and B. Rabiei. 2013. Mapping QTLs controlling cooking and eating quality indicators of Iranian rice using RILs across three years. Australian Journal of Crop Science. 7(10) : 1494-1502.
    10. Gayin, J., E. S. M. Abdel-Aal, J. Manful, E. Bertoft, M. Marcone, and S. Ragaee. 2017. Physical, cooking and thermal properties of African rice(Oryza glaberrima), and its starch digestibility in vitro. LWT: Food Sci. Technol. 75 : 481-487.
    11. Hori, K., K. Suzuki, K. Iijima, and K. Ebana. 2016. Variation in cooking and eating quality traits in Japanese rice germplasm. Breeding Sci. 66 : 309-318.
    12. Hori, K. and M. Yano. 2013. Genetic improvement of grain quality in Japonica rice. In: Varshney, R. K. and R. Yuberosa (eds.) Translational Genomics for Crop Breeding Vol. II Abiotic Stress, Yield and Quality, Wiley Blackwell, Iowa, USA, pp. 143-160.
    13. Ishima, T., H. Taira, and K. Mikoshiba. 1974. Effect of nitrogenous fertilizer application and protein content in milled rice on organotropic quality of cooked rice. Rep. Natl. Food Res. Inst. 29 : 9-15.
    14. Jeong, E. G., Y. J. Won, E. K. Ahn, U. J. Hyun, Y. C. Cho, J. P. Suh, M. K. Oh, J. H. Lee, H. C. Hong, C. K. Lee, Y. H. Jeon, J. U. Jeong, H. C. Chung, and B. K. Kim. 2019. ‘Jungmo1033’, a derivative of high-quality native rice variety ‘Jagwangdo’. Korean J. Breed. Sci. 69(1): 34-40.
    15. Juliano, B. O. 1985. Criteria and test for rice grain quality. In: Juliano B.O. (ed) Rice chemistry and technology. American Association of Cereal Chemists Inc., St. Paul, pp. 443-513.
    16. Juliano, B. O. 1996. Rice quality screening with the Rapid Visco Analyzer. In: Walker CE, Hazelton JL (eds) Applications of the Rapid Visco Analyzer. Newport Scientific, Sydney, pp. 19-24.
    17. Kang, J. H., K. H. Kim, D. J. Lee, and Y. S. Lee. 2008. Evaluation and utilization of landraces in agricultural plant genetic resource. Final Report for Biogreen 21 Research Project, RDA, Korea. pp. 1-382.
    18. Kim C. E., J. K. Sohn, and M. Y. Kang. 2007. Relationship between palatability and physicochemical properties of carbohydrate components in rice endosperm. Korean j. Crop Sci. 52(4) : 421-428.
    19. Kim, C. S., J. S. Lee, J. Y. Ko, E. S. Yun, U. S. Yeo, J. H. Lee, D. Y. Kwak, M. S. Shin, and B. G. Oh. 2007. Evaluation of optimum rice heading period under recent climatic change in Yeongnam area. Korean J. Agricultural and Forest Meteorology 9(1) : 17-28.
    20. Kim, K., Y. Heong, and J. Lee. 2006. A new glutinous rice with black-purple pericarp “Heukgawichal”. Proc. of 2006 Joint Symposium of the Korean Breeding Society and the Korean Society for Plant Biotechnology: 45-45.
    21. Kwon, S. J., S. N. Ahn, J. P. Suh, H. C. Hong, Y. K. Kim, H. G. Hwang, H. P. Moon, and H. C. Choi. 2000. Genetic diversity of Korean native rice varieties. Korean J. Breed. 32(2) : 186-193.
    22. Kwon, S. W., Y. C. Cho, J. H. Lee, J. P. Suh, J. J. Kim, M. K. Kim, I. S. Choi, H. G. Hwang, H. J. Koh, and Y. G. Kim. 2011. Identification of quantitative trait loci associated with rice eating quality traits using a population of recombinant inbred lines derived from a cross between two temperate japonica cultivars. Mol. Cells. 31: 437-445.
    23. Lee, A. R., S. G. Jang, D. E. Im, S. Y. Park, T. H. Jun, M. Y. Yoon, W. H. Ra, Y. J. Park, Y. H. Cho, and S. W. Kwon. 2016. A medium-late maturing glutinous rice variety, ‘Hyowon2’ with short clum. Koean J. Breed. Sci. 48: 384-389.
    24. Lee, H. S., J. W. Kang, N. J. Chung, K. S. Choi, and S. N. Ahn. 2012. Identification of molecular markers for mesocotyl elongation in weedy rice. Korean J. Breed. Sci. 44(3) : 238-244.
    25. Lee, J. K., J. W. Chung, Y. J. Park, K. H. Ma, H. K. Kang, J. R. Lee, J. G. Kwag, N. S. Kim, T. S. Kim, and S. Y. Lee. 2006. Assessment of genetic diversity of Korean landrace rice accessions by microsatellite analysis. Korean J. Breed. 38(2) : 75-82.
    26. Lee, J. R., K. H. Ma, G. A. Lee, J. G. Gwang, J. S. Lee, H. K. Kang, Y. K. Kim, J. W. Cho, and S. Y. Lee. 2013. Analysis of grain quality related properties in Korean Land-race germplasm. Korean J. Crop Sci. 58(4) : 468-473.
    27. Lee, M. H. 2003. Evaluation of rice grain and eating quality. National Crop Experiment Station, RDA, Korea. pp. 3-23.
    28. Nishimura, M., F. Yamauchi, K. Ohuchi, and K. Hamamura. 1985. Evaluation of the eating quality of recent rice varieties and lines in Hokkaido – The relationship between organoleptic and physicochemical qualities of milled rice harvested in an extremely cool year and a very hot year during th summer. Res. Bull. Hokkaido Natl. Agric. Exp. Stn. 144 : 77-89.
    29. Oh, C. S., S. J. Lee, D. B. Yoon, J. P. Suh, and S. N. Ahn. 2004. QTLs for domestication and agronomic traits in temperate japonica weedy rice. Korean J. Breed. 36(1) : 20-30.
    30. Oh, S. J., Y. M. Choi, H. M. Yoon, S. K. Lee, E. A. Yoo, M. C. Lee, M. Rauf, and B. S. Chae. 2019. Statistical analysis of amylose and protein content in landrace rice germplasm collected from east Asian countries based on near-infrared reflectance spectroscopy( NIRS). Korean J. Crop Sci. 64(2) : 70-88.
    31. Okadome, H. 2005. Application of instrument-based multiple texture measurement of cooked milled-rice grains to rice quality evaluation. JARQ 39 : 261-268.
    32. Park, E. J., J. H. Kang, and K. H. Kim. 2008. Characterization of amino acid contents in grain of core collections of Korean native rice. Korean J. Breed. Sci. 40(3) : 269-277.
    33. Ree, D. W. 1983. Ecological characteristics of red rice and factors affecting its competition with rice. Korean J. Weed. Sci. 32 : 143-150.
    34. Rural Development Administration(RDA). 2012. Standard of analysis and survey for agricultural research. Suwon. Korea. pp. 315-338.
    35. Samarajeewa, K. B. D. P., N. Kojima, J. Sakagami, and W.A. Chandanie. 2005. The effect of different timing of top dressing of nitrogen application under low light intensity on the yield of rice (Oryza sativa L.). J. Agron. Crop Sci. 191(2) : 99-105.
    36. Shu, Q. Y., D. X. Wu, Y. W. Xia, M. W. Gao, and A. McClung 1998. Relationship between RVA profile character and eating quality in Oryza sativa L. Sci. Agric. Sinica 31 : 25-29.
    37. Son, Y., H. W. Lee, S. Y. Kim, D. Y. Hwang, S. T. Park, and S. J. Yang, 2002. Relationship of climatic factors to rice yield in different area. Yeongnam Agricultural Research Institute research report pp. 162-172.
    38. Suh, H. S., J. P. Suh, S. N. Ahn, and H. P. Moon. 1999. QTL analysis on cold tolerance at seedling stage of Korean weedy rice. Korean J. Breed. 31(4) : 434-439.
    39. Suh, H. S. and W. G. Ha. 1993. Collection and evaluation of Korean red rices. V. Germination characteristics on different water and soil depth. Korean J. Crop Sci. 38(2) ; 128-133.
    40. Suh, J. P., Y. C. Cho, J. J. Kim, Y. S. Shin, C. I. Yang, J. H. Roh, and Y. G. Kim. 2010. Identification of Leaf blast resistance gene derived from a Korean weedy rice, Ganghwaaengmi 11. Korean J. Breed. Sci. 42(4) : 390-396.
    41. Takeuchi, Y., Y. Nonoue, T. Ebitani, K. Suzuki, N. Aoki, H. Sato, O. Ideta, H. Hirabayashi, M. Hirayama, H. Ohta, H. Nemoto, H. Kato, I. Ando, K. Ohtsubo, M. Yano, T. and Imbe. 2007. QTL detection for eating quality including glossiness, stickiness, taste and hardness of cooked rice. Breeding Science 57 : 231-242.
    42. Tan, Y. F., J. X. Li, S. B. Yu, Y. Z. Xing, C. G. Xu, and Q. Zhang. 1999. The three important traits for cooking and eating quality of rice grains are controlled by a single locus in an elite rice hybrid, Shanyou 63. Theor Appl Genet. 99 : 642-648.
    43. Wang, L. Q., W. J. Liu, Y. Xu, Y. Q. He, L. J. Luo, Y. Z. Xing, C. G. Xu, and Q. F. Zhang. 2007. Genetic basis of 17 traits and viscosity parameters characterizing the eating and cooking quality of rice grain. Theor. Appl. Genet. 115 : 463-476.
    44. Xu, Y., Y. Ying, S. Ouyang, X. Duan, H. Sun, S. Jiang, S. Sun, and J. S. Bao. 2018. Factors affecting sensory quality of cooked japonica rice. Rice Sci. 25(6) : 330-339.
    45. Yamamoto, Y. and T. Ogawa. 1992. Eating quality in japanese rice cultivars. Jpn. J. Breed. 42 : 177-183.
    46. Yang, W. H., S. Peng, and M. L. Dionsio-Sese. 2007. Morphological and photosynthetic responses of rice to low radiation. Korean J. Crop Sci. 52(1) : 1-11.
    47. Yang, W., K. J. Choi, J. Shon, S. Kang, S. H. Shin, K. B. Shim, J. Kim, H. Jung, J. H. Jang, J. S. Jeong, C. Y. Lee, Y. T. Yun, S. J. Kwon, K. N. An, J. H. Shin, and S. M. Bae. 2015. Effects of Temperature and Sunshine Hours During Grain Filling Stage on the Quality-Related Traits of High Quality Rice Varieties in Korea. The Korean Journal of Crop Science 60(3): 273-281.
    48. Yoon, M. R., C. E. Kim, H. J. Koh, and M. Y. Kang. 2007. Physicochemical properties of rice kernels affected on palatability. Korean J. Crop Sci. 52(1) : 45-50.
    49. Yu, T. Q., W. Z. Jiang, T. H. Ham, S. H. Chu, P. Lestari, J. H. Lee, M. K. Kim, F. R. Xu, L. Z. Han, L. Y. Dai, and H. J. Koh. 2008. Comparison of grain quality traits between japonica rice cultivars from Korea and Yunnan Province of China. J Crop Sci. Biotechnol. 11 : 135-140.
    50. Zhang, C. Q., L. H Zhou, Z. B. Zhu, H. W. Lu, X. Z. Zhou, Y. T. Qian, Q. F. Li, Y. Lu, M. H. Gu, and Q. Q. Liu. 2016. Characterization of grain quality and starch fine structure of two japonica rice(Oryza sativa) cultivars with good sensory properties at different temperatures during th filling stage. J. Agric. Food Chem. 64 : 4048-4057.
    Copyright © The Korean Society of International Agriculture. All rights reserved.
    Rural Development Administration Bldg., 300 Nongsaengmyeong-ro, Wansan-gu, Jeonju 54875, Republic of Korea