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벼는 특히 아시아에서 증가하는 인구를 먹여 살리는 주곡 작물 중 하나이며 세계인이 필요한 칼로리의 10.6%를 책임지 는 다섯 번째 에너지원이다(FAOSTAT, 2018). 세계적으로 벼 품종개발은 늘어나는 인구를 먹여 살리기 위해 단위면적당 수 량을 증가시키는 방향으로 초점이 맞춰져 왔다.

그런 이유로 벼에서 잡종강세가 Jones (1926)에 의해 최초로 보고된 이후 여러 연구자들의 연구(Stansel and Craigmiles 1966;Shinjyo and Omura 1966;Yuan 1966;Athwat and Virmani 1972;Swaminathan et al., 1972)에 의해 육종방법으 로 확립되었고 마침내 중국에서 상업화의 기반을 마련하였다 (Yuan 1972).

일대잡종 벼의 종자생산, 육종 등 그 기술이 중국을 중심으 로 계속 발전되어 왔는데 세포질웅성불임(cytoplasmic male sterility, CMS)에 기반한 육종체계가 1976년에 중국에서 구축 되었고 그 결과 1976년에 상업용 일대잡종벼 품종이 출시되었 다(Yuan, 1986). 일장 및 온도감응 웅성불임(photo-thermo genetic male sterility, P-TGMS)을 이용한 일대잡종벼 육종체 계는 1980년대부터 시작되어 1998년까지 중국에서 널리 이용 되었다(Yuan and Tang, 1999).

일대잡종 벼 품종은 대개 자식계 벼 품종에 비해 15~25% 이상 증수하는 경향을 보이는데(Verma et al., 2018) 50년에 걸친 일대잡종 벼의 품종개량으로 2019년까지 중국에서 7,000 여 품종이 개발되어 벼 재배면적의 반 정도인 6천만 ha에 재 배되고 있으며 2억 3천만 명 정도를 먹여 살릴 만큼 큰 성공 을 거두었다(Qiang et al., 2020).

베트남은 자식계 벼 품종을 남부지방을 중심으로 재배하고 있으나 중부와 북부지역 일부에 일대잡종 벼 품종이 재배되고 있는데 중국품종의 종자를 직접 도입하거나 불임친과 회복친 을 도입하여 일대잡종 벼 F₁종자를 생산하고 있는 실정으로 지역에서 빈번히 발생하는 병해충에 저항성을 가진 새로운 일 대잡종 벼 품종에 대한 요구도가 높은 편이다.

본 논문에서 베트남 지역에 적응하는 일대잡종 벼 품종을 육 성하기 위해 한국과 베트남에서 골든시드프로젝트(Golden Seed Project, GSP) 과제의 일환으로 수행된 시험의 결과로 개발된 ‘KGHR1’의 육성 경위 및 주요 특성을 보고하고자 한다.

재료 및 방법

열대아시아지역에 적응하는 수출용 일대잡종 벼 품종을 육 성할 목적으로 2013년에 미얀마에서 수집한 도열병과 흰잎마 름병에 저항성인 ‘MY1B’를 국제미작연구소(IRRI)에서 육성된 일대잡종 벼 웅성불임친인 ’IR68897A’에 4회 여교배하여 2016년에 불임친인 ‘KR1A’와 유지친인 ‘KR1B’를 캄보디아에 서 육성하였다. 육성된 불임친 ‘KR1A’를 회복친유전자를 가 진 우량계통들과 검정교배한 결과 베트남 북부지역 적응성이 높고 도정특성이 우수한 OM052와 교배한 조합이 우수하여 교배번호 KR0695H을 부여한 후 생산력 검정에 필요한 F₁종 자를 생산하였다. 선발된 일대잡종 벼 계통에 대해 2년간의 지 역적응시험을 통해 우수성이 인정되어 2019년 12월 농촌진흥 청 직무육성 신품종선정위원회에서 신품종으로 선정됨과 동시 에 ‘KGHR1’으로 명명되었다(Fig. 1).

본 시험은 새로운 일대잡종벼 품종을 개발하여 등록하기 위 해 한국에서는 신품종개발 공동연구사업의 벼 지역적응시험의 일환으로 ‘2018~2019년 2년간 수원, 전주, 밀양 3개 지역에서 보통기 다비재배로 대비품종인 ‘다산’과 비교하여 수행하였다 (RDA 2018b, 2019b). 수원은 4월 20일 파종, 5월 25일 이 앙하였고 전주와 밀양은 각각 수원보다 5일 늦게 파종·이앙하 였다. 세 곳 모두 이앙 시 재식거리는 30 × 12 cm로 주당 5본 씩 이앙하였다. 시비량은 N-P₂O₅-K₂O를 각각 성분량으로 18- 9-11 kg/10a을 시용하였다. 질소는 기비로 50%, 추비로 분얼비 20%와 수비 30%로 3회로 나누어 시용하였고, 인산은 기비 100%로 시용하였으며, 칼리는 기비 70%, 수비 30%로 나누어 시용하였다. 벼 잎도열병검정은 이천 등 12개 지역에서 밭못 자리 상태로 파종하여 30일 후 계통들의 이병 정도를 0~9까 지 조사하였다. 흰잎마름병은 K1(HB1013), K2(HB1013), K3(HB1013) 및 K3a(HB1009) 균계를 포장에서 최고분얼기에 개체별로 가위절엽접종하여 30일 후에 이병정도를 조사하 였다. 유묘 바이러스검정은 본엽 2~3엽기에 보독충 접종을 3~4일간 실시하고, 접종 후 30일에 조사하였다. 재해저항성 중 수발아 검정은 출수 후 40일에 이삭을 채취하여 25°C, 포화습 도에서 발아율을 검정하고, 내냉성 검정은 시험계통을 이앙 후 30일부터 등숙기까지 17°C의 냉수계속대기로 처리하여 임실율 등을 조사한다. 기타 농업형질, 수량구성요소, 수량성 및 도정 특성의 조사분석이나 시험포장의 재배관리는 농촌진흥청에서 발간한 신품종개발 공동연구사업 계획서에 준하여 실시하였다 (RDA 2018b, 2019b).

베트남에서 수행한 생산력검정시험은 건기와 우기로 나눠 베트남 북부 하이하우에서 현지 재배시기에 맞춰 재식거리 20 × 20 cm, 주당 1본식으로 보통기 재배하였고 기타 재배방법 은 현지 관행재배법에 따라 수행하였다.

화분의 임성은 1% potassium iodide-iodine(I-KI)에 염색하 여 현미경 검경을 통해 조사하였다.

결과 및 고찰

‘KGHR1’의 F₁ 종자생산을 위해 육성된 불임친과 유지친, 회복친의 농업형질을 조사한 결과 불임친인 ‘KR1A’의 임실율 이 0%로 완전불임을 보여 일대잡종벼의 특성을 나타내었다 (Table 1).

벼의 불임에 영향을 미치는 화분의 임성은 1% potassium iodide-iodine(I-KI)에 염색해 보면 알 수 있다고 보고되었는데 (Dalmacio et al., 1995, Virmani et al., 1997, Chaudhary et al., 1981, Sohu and Phul, 1995) ‘KGHR1’의 불임친인 ‘KR1A’과 유지친인 ‘KR1B’을 염색해 본 결과 ‘KR1A’는 염 색이 되지 않은 완전불임을 나타내었고 ‘KR1B’는 100% 염색 이 되어 임성을 나타내었다(Fig. 2). 이는 불임친이 완전불임 을 나타낸다는 일대잡종 벼의 특성에 부합되는 결과이다.

‘KGHR1’의 주요 농업적 특성을 살펴보면 ‘KGHR1’는 중부 평야지 보통기 재배에서 평균 출수기가 8월 13일로 대비품종 ‘다산’보다 5일 늦은 중생종이다. 간장은 103 cm로 ‘다산’의 82 cm보다 21 cm 큰 장간이고, 이삭길이는 28 cm로 ‘다산’ 보 다 길고 주당이삭수가 12개로 ‘다산’과 비슷하며, 이삭 당 벼 알수는 202개로 ‘다산’보다 69개 많았다. 등숙비율은 76.3%로 대비품종 ‘다산’의 83.7% 보다 낮게 조사되었으며, 현미천립 중은 23.1 g으로 대비품종 ‘다산’ 23.4 g과 비슷한 특성을 보였 다(Table 2).

‘KGHR1’의 병해충 저항성은 전국의 주요 도열병 발병지 12개 지역에서 실시한 잎도열병 밭못자리 검정(0~9) 결과 평 균 1.3으로 ‘다산’의 1.2와 함께 강한 반응을 보였고, 목도열 병 이병수율은 0.4%로 ‘다산’의 1.2와 차이 없이 강한 반응을 보였다(Table 3).

또한 본과제의 위탁과제로 수행한 연구결과로 ‘KGHR1’의 주요 도열병 유전자에 대한 마커검정 결과 Pi-b, Pi-i, Pi-5 등 주요유전자애 대한 연관마커를 확인하였고 베트남 현지 도 열병 균계와 흰잎마름병 균계를 이용한 저항성 검정 결과 모 두 강한 반응을 보였다(Kim et al., 2019).

대비품종 ‘다산’은 흰잎마름병에 이병성이지만 ‘KGHR1’는 K1(균주명: HB1013), K2(HB1013), K3(HB1015) 균계에 저 항성이고, K3a(HB1009) 균계에는 이병성이었다. ‘KGHR1’는 ‘다산’과 같이 줄무늬잎마름병에는 저항성을 보였으며, 오갈병 및 벼멸구에 대한 저항성은 없었다(Table 4).

‘KGHR1’의 생리장해 저항성을 시험한 결과 불시출수 현상 은 없었고, 성숙기 하엽의 노화가 느렸으며 위조현상은 나타 나지 않았다. 냉수처리 내냉성 검정 결과 출수지연일수가 ‘다 산’보다 6일 길었고, 냉수구 임실율은 25.0%으로 대비품종 ‘다산’보다 낮았으며 성숙기 내냉성 정도는 ‘다산’과 비슷한 수 준을 보였다. 출수 후 40일경 수발아검정에서 발아율은 20.0% 로 ‘다산’의 15.5%와 비슷하였다(Table 5).

‘KGHR1’의 미질 및 도정특성을 살펴보면 입형은 현미장폭 비가 3.37로 장원립이고, 백미 외관은 심복백이 0/1로 맑고 투 명하였다. 알칼리붕괴도는 7.0으로 대비품종 ‘다산’과 차이가 없었고, 단백질함량은 6.3%로 다산 보다 낮은 반면 아밀로스 함량은 22.7%로 ‘다산’보다 높았으나 현지 재배품종인 II A838는 낮았다. 토요식미치는 64.0으로 ‘다산’과 차이가 없었 다(Table 6).

‘KGHR1’의 도정특성 중 제현율과 현백률은 대비품종 ‘다산’ 과 차이가 없었고 완전미도정수율은 40.5%로 ‘다산’ 보다 낮았 으나 베트남 현지 일대잡종벼 품종인 IIA838 보다 높았다 (Table 7).

2017년에서 2019년까지 3년간 수원에서 실시한 생산력검정 시험 결과 ‘KGHR1’의 보통기 다비재배 평균 쌀수량은 7.59 MT/ha로 대비품종 ‘다산’ 보다 23% 증수하였고 2019년에 한 국에서 실시한 시험에서 베트남 일대잡종 벼 품종인 IIA838 와 수량성을 비교한 결과 IIA838 보다도 11% 증수하였다. 반 면 베트남 하이하우에서 2018년에서 2019년까지 2년간 2작기 씩 현지 관행재배로 4회 실시한 생산력검정시험에서는 8.25 MT/ha로 대조품종인 IIA838 보다 12% 떨어지는 수량을 나타 내었다(Table 8).

2018년에서 2019년까지 2년간 지역적응시험 결과 ‘수원’ 등 3개소에서 보통기 다비재배 평균 쌀수량은 6.60 MT/ha로 대 비품종 ‘다산’의 6.59 MT/ha와 차이가 없는 수량성을 보였다. 3개 지역별로 본 수량은 수원지역에서 7.17 MT/ha로 최고 높 은 수량을 나타내었고 밀양지역의 수량성이 6.11MT/ha로 가 장 낮은 수량을 보였으며 대비품종인 ‘다산’의 수량성도 비슷 한 경향을 보였다(Table 9).

‘KGHR1’는 국내 종자산업 육성과 수출경쟁력을 높이기 위 해 2014년부터 수행한 골든시드프로젝트(Golden Seed Project, GSP)의 결과로 개발된 첫 번째 일대잡종 벼 품종이다. 수량성 에 있어서는 중국에서 도입한 현지 주요 재배품종인 IIA838 보다 떨어지나 재배안정성과 품질이 우수하다고 평가되어 베 트남 북부지역에서 현지 품종등록시험을 거쳐 종자수출용 품 종으로 등록될 예정이다. 이러한 일대잡종 벼 품종의 개발은 1970년대 수원잡교1호, 수원잡교2호 등 통일계 일대잡종 벼 개발(Cho et al., 2020) 이후 처음으로 시도되었으며 품종을 육성하기 위한 계통육성 과정에서 만들어진 육종재료와 수집 된 유전자원은 우리나라 벼 종자수출산업의 발전을 위한 밑거 름이 될 것이다.

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