Journal Search Engine
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 Agricultue Vol.32 No.2 pp.130-134
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2020.32.2.130

Current Status of Rice Varieties Cataloged in EU Plant Database and Feasibility of their Application in Korean Rice Breeding Program

Gihwan Yi*,**†
*Dept. of Farm management, Kyungpook National University, Daegu, 41566, Korea
**Institute of Agricultural Science and Technology, Kyungpook National University, Daegu, 41566, Korea
Corresponding author (Phone) +82-10-2463-1974 (E-mail) gihwan@knu.ac.kr
February 25, 2020 March 20, 2020 March 27, 2020

Abstract


In this paper, the current status of rice varieties cataloged in EU plant database and their agronomic traits were investigated for feasibility of applying breeding programs in Korea. Three hundred and seventy-eight rice varieties were enlisted in EU plant database currently and 88 percent of varieties were maintained by Italy (225) and Spain (73) companies. In EU, more than 20 new varieties have been registered yearly and Lugano Leonardo & other four Italian companies account for 48% of maintained varieties. Forty-nine varieties of Clearfield® rice are registered and on average, 3.8 varieties have been newly registered yearly since 2009. Major agronomic traits of 49 European rice varieties including culm length, flowering date and chemical composition of grain, etc. were screened in Korea. The average culm length, panicle length and number of panicles were 87.8cm, 19.1cm and 7.4, respectively. Flowering dates were fall in the range of early mature group (23 July to 5 August). Italian variety ‘Ronaldo’ was shortest in clum length valued with 59.4cm and ‘Loto’ was the longest in panicle with 28.6cm. The average 1,000 grain weight was 27.6g and highest in Bulgarian variety ‘Kirkpinar’ (38.2g). Amylose content of brown rice ranged from 19.1 to 16.1% and average protein content was 8.6%, similar to Korean varieties. In summary, rice research and variety registration were very active in the EU. Major agronomic traits of European rice varieties were similar to Korean’s and it is recommended to apply European rice varieties to Korean rice breeding programs.



유럽의 벼 품종 등록 현황 및 국내 육종 활용성 검토

이 기환*,**†
*경북대학교 농업생명과학대학 농산업학과
**경북대학교 농업과학기술연구소

초록


    Rural Development Administration
    PJ015173

    서 언

    벼가 유럽지역에 전파된 것은 기원전 4세기경으로 서부 아 시아에서 지중해 지역을 거쳐 유입되었으며 9세기경에 북부 이 태리를 시작으로 10세기에는 스페인과 포르투갈에서 재배가 이 루어졌다. 이 시기에는 식량보다는 주로 위장병 치료와 같은 의약적 용도로 사용되었으며 재배면적도 한정적이었다(Ferrero & Vidotto, 2010). 유럽에서 본격적인 벼 재배는 15세기 이후 로(Brigitte et al., 2014) 현재 유럽연합(EU)은 약 43.1만 ha 에서 2.9백만 톤의 벼를 생산하고 있으며 주된 생산국은 이태 리와 스페인이다(Eurostat, 2019). EU는 주로 자포니카 벼를 재배하고 있으며 품종개발과 재배법 그리고 내재해성 관련 연 구가 활발히 이루어지고 있다(Hansjoerg, 2017). 또한 직파재배 기술이 발달되어 있으며 European Rice Germplasm Collection (ERGC)을 활용한 유럽 적응 품종육성과 미국 및 열대 자포니 카(Tropical japonica)를 포함한 다양한 유전자원을 보유하고 있다(Sleper and Poehlman, 2006).

    한편 우리나라에서 벼 연구는 1931년으로 권업모범장에서 처음으로 시작되었으며 1970년대 국제미작연구소(International Rice Research Institute, IRRI)에서 도입된 유전자원을 활용하 여 자포니카와 인디카형 벼가 교잡된 통일벼를 개발하기도 하 였다. 현재까지 300여 품종의 벼가 농촌진흥청 국립식량과학 원에서 개발되어 보급되고 있다(NICS, http://www.nics.go.kr). 그러나 육종에 사용한 교배모본을 보면 국내 육성품종과 일본 품종 위주의 제한된 유전자원만 활용하였으며 유럽품종이나 유전자원을 직접 육종에 활용한 예는 없는 실정이다(Yi, 2017). 국내 벼 육종은 시대적 요구에 부응하고 기상이변에 대 처해야 하는 등 여러 가지 문제점을 안고 있다. 그 중 하나는 신품종 육성에 사용된 유전자원과 교배모본들의 유전적 다양 성이 협소하다는 것인데, Kwon et al.(2017)은 초위성체마커 (Microsatellite)를 이용하여 국내 육성 벼 품종을 대상으로 유 연관계를 분석한 결과 DNA 수준에서 다양성이 매우 낮았다 고 보고한 바 있다. 낮은 유전적 다양성은 잡종강세를 약하게 하고 특정 병해나 기상재해에 대한 형질개량을 어렵게 한다는 단점이 있어 기존 품종보다 유전적으로 우수한 품종을 육성하 는 데 걸림돌로 작용하고 있다. 본 논문에서는 국내 벼 유전 자원의 다양성 확보와 유럽지역에서 수집된 벼 품종을 국내 육종소재로 활용 가능성을 검토하기 위하여 유럽의 품종등록 현황을 알아보고 유럽 벼 49 품종을 국내에서 재배하면서 주 요 농업특성을 조사하였다.

    재료 및 방법

    유럽 벼 품종 등록 현황 조사

    유럽연합에 등록된 벼 품종현황은 EU Plant variety database(https://ec.europa.eu)를 활용하여 조사하였다. 품종의 등록 및 유지 현황, 등록년도, 등록국가 및 종자보급 회사 등 을 분석하였다.

    주요 농업형질 조사

    본 실험에 사용된 벼는 골든시드프로젝트(GSP)의 일환으로 수집하여 농촌진흥청 농업유전자원센터에 기탁한 품종 중 EU Plant variety database에 등재되어 있는 ‘Mare’ 등 49 품종을 사용하였다(Table 1). 주요 농업형질과 미질 관련 특성은 2016 년 하계에 경북대학교 군위 실습장 벼 교배친 포장에서 표준 재배법으로 재배하면서 조사하였다. 먼저 파종을 위하여 스포 탁 용액에 2일간 종자를 침종하여 소독한 다음 5월 10일 원 예용 파종상자(60공)에 파종 후 육묘하였다. 육묘된 모 중 건 전한 개체를 6월 10일 재식거리 30×15 cm로 주당 1본씩 손이 앙 하였다. 간장, 출수기 등 주요 농업형질은 농촌진흥청 농업 과학기술 연구조사분석기준(Rural Development Administration, 2003)에 준하여 조사하였다. 통계처리를 위하여 간장, 수장 및 수수는 주당 10본씩 조사하여 평균을 구하였으며 조사계통의 30% 이상이 출수한 날을 출수기로 산정하였다. 천립중은 계 통당 현미 100립을 계측하여 천립중으로 환산하였으며 단백질 과 아밀로스 함량은 각 품종별 현미를 조제 후 벼 전용 자동 성분분석기(NIRT Grain Tester AN-820, Kett)를 이용하여 분 석하였다.

    결과 및 고찰

    유럽연합(EU)의 벼 품종 등록 현황

    EU의 벼 품종육성 현황을 알아보기 위하여 EU Plant variety database에 등재된 품종을 조사한 바(Table 2), 2020년 기준 585 품종이 등재되어 있었으며 그 중 64.6%인 378 품 종은 현재 등록을 유지하고 있으며 35.4%인 204 품종은 등록 이 폐기된 것으로 나타났다. 등록이 유지되고 있는 품종은 이 태리가 225 품종으로 가장 많았으며 다음은 스페인이 73 품 종으로 이들 두 국가가 전체 품종의 약 88%를 차지하였다. 반면 벼 재배면적이 그리스와 비슷한 포르투갈은 등록된 품종 이 4개로 가장 적게 나타났다. 유럽은 벼 재배면적이 우리나 라의 절반 수준인 점을 감안하면 개발된 전체 품종수는 2배 이상으로 많았다. EU에 등록을 유지하고 있는 387 품종의 연 도별 등록현황을 보면(Fig. 1), 2011년 이후 연평균 20품종 이 상이 지속적으로 등록되고 있으며 2012~2014년 사이에는 98 품종이 등록되기도 하여 EU의 벼 품종 개발은 매우 활발한 것으로 판단된다. EU에서 벼 품종을 보급하고 있는 주된 회사 는(Fig. 2) 이태리 회사인 Lugano Leonardo, Ente Nazionale Risi, Sa. Pi. Se Sardo Piemontese Sementi 및 AL. MO spa가 전체 품종의 48%를 담당하고 있으며 16%는 Semillas Certif. Castells 등 3개의 스페인 회사였다. 그 외는 영국 회 사로는 Gentinetta Eugenio, 프랑스 회사는 Centre Français du Riz 등이었다. EU의 경우 벼 연구는 주로 국가기관이나 대학에서 이루어지고 있지만 품종 보급은 민간회사가 담당하 고 있다(Yi, 2017). EU의 벼 품종 보급의 한가지 특이점은 2006년 이후 Imidazolinone(IMIs) 계열의 제초제저항성 벼인 Clearfield®가 급증하고 있다는 것이다(Edi et al., 2013). Clearfield® 벼의 EU 등록 현황을 보면(Table 3), 2009년 이후 총 34품종이 등록되었으며 연평균 3.8품종이 지속적으로 등록 되고 있다. 이태리의 경우 Clearfield® 벼의 재배면적은 전체 면적의 35%에 이르고 있어(Hansjoerg, 2017) Clearfield® 벼의 재배면적 증가에 따라 Clearfield® 벼 개발도 늘어날 것으로 생각된다. 그러나 최근 들어 IMIs에 대한 저항성 전이된 잡초 성 벼의 발생이 보고되고(Andres, 2014, Augusto et al., 2019) 있어 Clearfield® 벼의 재배 확대 추세는 지켜보아야 할 것으로 판단된다.

    유럽 벼의 국내 육종소재 활용 검토

    유럽 벼 품종을 국내 육종소재로 활용 가능성을 검토하기 위하여 EU Plant variety database에 등재되어 있는 ‘Mare’ 등 49품종을 국내에서 재배하면서 간장, 출수기 등 주요 농업 형질과 미질 관련 형질을 조사한 바(Table 4), 간장은 평균 87.8 cm로 국내 품종보다 다소 크거나 비슷한 경향이었으며 수 장은 19.1 cm로 비슷하였다. 주당수수는 7.4개로 국내 품종보 다 적었으며 출수기는 7월 30일로 조생군에 속하였다. 간장의 경우 이태리 품종인 ‘Ronaldo’가 59.4 cm로 가장 짧았으며 불 가리아 품종인 ‘Plovdivski 22’가 124.6 cm로 가장 컸다. 수장 은 이태리 품종인 ‘Loto’가 28.6 cm로 가장 길었으며 ‘Onice’ 가 13.4 cm로 가장 짧았다. 조사한 품종 중 ‘Ronaldo’와 같은 품종은 단간형질 도입에, ‘Loto’는 장수 형질 도입에 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 특히 유럽 품종의 출수기는 7월 23 일~평균 8월 5일 사이로 모두 국내 조생종보다 빠르거나 비 슷하였으며 출수기가 7월 30일 이전인 품종이 전체 품종의 약 75%인 36품종으로 높게 나타났으며(Fig. 3A) 이들 품종은 국 내 극조생 품종 육성에 교배모본으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 현미 천립중은 18.4~38.2 g의 범위를 보였으며 평균 27.6 g으로 국내 품종의 평균인 22.2 g보다 약 5 g 정도 많은 중대립이었고 그 중 ‘Kirkpinar’가 38.2 g으로 가장 높았다 (Fig. 3B). 천립중의 경우 전체 품종의 약 90%인 44품종이 국내 품종보다는 대립종으로 나타나 대립종 교배모본으로 사 용할 수 있을 것으로 생각된다. 아밀로스 함량은 평균 18.0% 로 19.1~16.1%의 범위를 보였으며, 현미 중 단백질 함량은 평균 8.6%로 미립의 화학적 조성은 국내 품종과 비슷한 경향 이었다.

    이상에서 보면 EU는 재배면적에 비하여 벼 품종개발이 매 우 활발하게 이루지고 있으며 육성 품종의 주요 작물학적 특 성도 국내 품종과 비슷한 것으로 판단된다. EU는 짧은 재배 기간과 저온에 강한 지역 기후에 맞는 독자적인 벼 개발이 이 루어지고 있고 유전적 조성 또한 중국이나 일본과는 다른 것 으로 알려져 있다(Brigitte, 2012). Gabriele et al.(2018)은 351 품종의 이태리 벼의 형태적 특성 등을 조사한 바, 2005년 이후 개발된 품종은 간장 평균이 약 65 cm, 수장은 20 cm, 출수일수는 90일 이었다고 하여 유럽 품종은 국내 조생 및 단 기성 품종육성에 직접 활용이 가능할 것으로 판단된다. 특히 단기성의 경우 열대 자포니카로 부터 도입된 형질이어서 (Brigitte, 2012) 국내 품종의 유전적 다양성 확보에도 기여 할 것이다. 그러나 미립의 경우 대부분의 품종이 유럽시장에서 선 호하는 장폭비 3.0~2.0사이의 ‘Long A’ 및 ‘Medium’ type에 속하는 중장립 또는 중립이고 천립중은 30 g 이상이어서 가공 용 품종 육성에는 직접 활용이 가능하나 밥쌀용 품종 육종에 활용시 이들 형질 개선이 필요할 것으로 생각된다.

    그동안 우리나라는 유럽 벼를 ‘Carnaroli’와 같은 심복백이 많은 리조또 품종만으로 인식하고 있었다. 본 연구 결과 유럽 벼는 미립의 화학적 조성이 국내 품종과 비슷할 뿐만 아니라 쌀알이 맑고 외관적 품위가 높은 품종들도 다수 관찰되었다. 유럽은 단기 생육성, 내염성, 내냉성 및 도열병 저항성 등에 육종목표를 두고 있어(Brigitte et al., 2014) 유럽 벼를 국내 육종에 활용한다면 이들 형질 개량에 도움이 될 것으로 생각 된다. 한편, 유럽에서 발생하는 벼의 주요 병해로는 도열병 (Pyricularia Oryzae), 깨씨무늬병(Biporais oryzae), 키다리병 (Fusarium moniliforme) 등이 있으나 이들 병해로 인한 수량 감소는 미미하다고 보고된 바 있다(Ferrero와 Tinarelli, 2008). 물론 지리적으로 원거리에 있어 병충해에 대한 저항성의 차이 는 다소 있겠지만 금후 내병성이나 내충성에 대해서는 보다 깊은 연구가 수행되어야 할 것으로 생각된다. 유럽 품종들은 내냉성, 직파 적응성 등 재배적으로도 우수한 특성을 많이 가 지고 있어서 국내 벼 품종 육성에 적극 활용할 필요성이 있다 고 판단된다.

    적 요

    국내 벼 유전자원의 다양성 확보와 유럽 벼를 국내 육종소재 로 활용 가능성을 검토하기 위하여 유럽의 벼 품종등록 현황을 알아보고 국내에서 재배하면서 주요 농업특성을 조사한 바,

    1. EU에 등록 중인 벼는 378 품종으로 이태리와 스페인이 전체 등록품종의 약 88%를 차지하였다. EU는 연 평균 약 20 품종 이상의 신품종이 지속적으로 등록되고 있었으며 주된 등 록 회사는 Lugano Leonardo, Ente Nazionale Risi 등이었다.

    2. 최근 재배면적이 확대되고 있는 Imidazolinone 계열의 제 초제저항성 벼 Clearfield® 등록현황을 보면 2009년 이후 모두 34품종이 등록되었으며 연평균 등록 품종수는 3.8 품종이었다.

    3. ‘Mare’ 등 유럽 벼 49품종을 국내에서 재배하면서 간장, 출수기 등 주요 농업형질을 조사한 바, 간장은 평균 87.8 cm, 수장은 19.1 cm로 국내 품종보다 다소 크거나 비슷하였다. 주 당수수는 7.4개로 국내 품종보다 적었으며 출수기는 평균 7월 30일로 국내 조생종보다 빠르거나 비슷하였다.

    4. 간장은 이태리 품종인 ‘Ronaldo’가 59.4 cm로 가장 짧았 으며 수장은 “Loto”가 28.6 cm로 가장 길었다. 천립중은 평균 27.6 g으로 국내 품종보다 약 5 g 정도 많은 중대립이었고 ‘Kipinar’가 38.2 g으로 가장 높았다. 미립의 아밀로스 함량은 19.1~16.1%의 범위를 보였으며 현미 중 단백질 함량은 평균 8.6%로 국내 품종과 비슷하였다.

    5. 이상에서 보면 EU는 재배면적에 비하여 벼 관련 연구와 품종개발이 매우 활발하게 이루지고 있으며 육성 품종의 주요 작물학적 특성도 국내 품종과 비슷하여 국내 육종에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 연구는 농촌진흥청 농업생명자원관리기관 종자 유전자 원보존관리 2020(과제번호: PJ015173)지원에 의해 이루어진 것임.

    Figure

    KSIA-32-2-130_F1.gif

    Yearly distribution of registered rice varieties in EU plant database(https://ec.europa.eu).

    KSIA-32-2-130_F2.gif

    Share of rice varieties by supplying and maintaining company in European Union.

    KSIA-32-2-130_F3.gif

    Frequency distributions of flowering date(A) and 1,000 grain weight(B) in 49 European rice varieties.

    Table

    List of varieties used for screening agronomic traits in this study.

    The number of rice varieties and registered country in EU plant database(https://ec.europa.eu).

    List of Clearfield® varieties registered in EU plant database(https://ec.europa.eu).

    Summary statistics of major agronomic traits characterising 49 European rice varieties

    Reference

    1. Andres A., Fogliatto S. Ferrero. A. and Vidotto F.2014. Susceptibility to imazamox in Italian weedy rice populations and Clearfield ® rice varieties. Weed Research 54:492-500.
    2. Augusto K. , Ives G. , Carlos M. , Valmir M. , Felipe M. and Aldo M. jr.2019. Spatial and temporal evolution of imidazolinone-resistant red rice in 'Clearfield' rice cultivations. Agropec. Bras., Brasília, v. 54, e00215.
    3. Brigitte C. , Julien F. , Raffaella G. , Gianluca B. , Gaetan D. , Chantal H. et al.2012. Genetic Diversity and Population Structure in a European Collection of Rice. Crop Science 52:1663-1675.
    4. Edi S., Song B. K. Neik T. X., Nestor E. S., Robert C. S. and Nilda R. B.2013. Clearfield rice: Its development, success, and key challenges on a global perspective. Crop Protection 49:40-51.
    5. Eurostat.2018. Agriculture, Forestry and fishery statistics, 2018 edition.
    6. Ferrero A. and Tinarelli A. 2008. Rice cultivation I the E. U. ecological conditions and agronomical practices. In: Pesticide risk assesment in rice paddies. Elsevier. Science Direct. pp. 17-18.
    7. Ferrero A. and Vidotto F. 2010. History of rice in Europe. In: Sharma SD(ed) Rice-origin, antiquity and history. Science Publishers, CRC Press, Enfield, pp. 341–372.
    8. Gabriele M. , Patrizia T. , Luigi T. , Roberto P. and Simone B. 2018. Evolutionary trends and phylogenetic association of key morphological traits in the Italian rice varietal landscape. Scientific reports 8:1-12.
    9. Hansjoerg K. , Cyrille T. and Francesco V. 2017. Rice production in Europe. In: Bhagirath SC., Khawar J. Gulshan(ed), Rice Production in Worldwide, Springer. pp. 93-113.
    10. Kwon Y-S., Manigbas L. N. Kim D-H, G Yi.2017. Phylogenic Analysis of 246 Korean Rice Varieties Using Core Sets of Microsatellite Markers. Philippine Journal of Crop Science 42:27-40.
    11. Rural Development Administration.2003. Agricultural experimental guide lines, Ver. 3. Rural Development Administration, Suwon, Korea, pp. 273-290.
    12. Sleper D. A. and Poehlman J. M. 2006. Breeding field crops, 5th eds. Blackwell Publishing, Oxford. pp. 1-432.
    13. Yi G. 2017. Analysis of Rice Production and Research in European Countries. J. Korean Soc. Int. Agric. 29:408-414.