KR101464828B1 - 아밀로스 함량을 낮춘 신품종 벼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저아밀로스 특성을 갖는 신품종 벼 및 이의 종자에 관한 것이다. 상기 신품종은 쌀알이 크고 다수확계통이며 아밀로스 함량이 낮은 특성이 있다.

Description

아밀로스 함량을 낮춘 신품종 벼{New rice variety having lowed amylose}
본 발명은 저아밀로스 특성을 갖는 신품종 '예농1호' 벼 및 이의 종자에 관한 것이다. 상기 신품종 '예농1호'는 쌀알이 크고 다수확계통이며 아밀로스 함량이 낮은 특성이 있다.
벼의 육종목표는 다수성, 안정성 및 양질성 등으로 대별할 수 있는데, 이러한 목표의 우선 순위는 사회와 경제적 여건 변화에 따라 변화되어 왔다. 경제발전과 함께 소득수준이 향상되면서 수량보다는 품질에 대한 소비자의 요구가 높아지게 되었다. 최근에는 국민 식생활의 변화에 따라 1인당 쌀 소비량도 줄어들고 연간 쌀 생산량이 수요량을 초과하는 현상이 지속되어 양질미를 선호하는 경향이 더욱 뚜렷해지고 있다.
밥쌀의 품질요소에는 외관특성, 이화학적 특성, 영양가, 기능성, 식미, 안전성 및 상품성 등이 있으나, 고품질 시대를 맞아 무엇보다도 가장 중요시되는 품질요소는 식미이다. 쌀의 식미는 품종, 기상 및 토양조건, 작기, 시비량, 수확시기 등의 재배기술과 건조, 저장, 도정 등의 수확 후 관리기술의 영향을 크게 받지만 품종이 갖는 특성의 비중이 가장 크다.
쌀의 탄수화물은 전분의 형태로 배유에 축적되어 있으며, 전분의 물리화학적 특성 및 쌀의 성분 분석을 통해 간접적으로 식미를 평가할 수 있다. 이에 관여하는 식미관련 특성에는 알카리붕괴도, 아밀로스 함량, 아밀로그램 특성, 단백질 함량 등이 주요한 인자로 작용한다. 쌀밥의 식미 평가를 객관적으로 신속하게 수행하기 위하여 여러 종류의 식미계가 개발되어 이용되고 있다.
최근 우리나라에서 도입품종의 양식미 품종으로 고시히까리, 저아밀로스 품종인 밀키퀸 품종의 재배 및 가공 판매가 증가하고 있다. 그러나 이들 벼 품종들은 장간으로 도복에 약한 등 농가에서 재배상 관리가 어려운 난점이 있었다.
따라서 이러한 현행 양식미의 문제점을 육종적으로 해결하여 외국의 양질미 품종과 유전적으로 차별화되고 소비자들의 기호도를 충족시킬 수 있는 고품질 신품종의 개발이 시급히 요구되고 있다.
특히, 아밀로스 함량이 찹쌀과 멥쌀의 중간 정도인 중간찰 품종은 현미밥용이나, 떡, 과자, 식혜, 술 등 다양한 식품소재로 활용될 수 있어 그 이용성이 증가하고 있다.
본 발명은 저아밀로스 특성을 갖는 양질미인 신품종 '예농1호' 벼 및 이의 종자, 상기 벼를 육종하는 방법을 제공한다.
본 발명은 신동진벼에 감마선 조사 변이 및 여교배를 통해 아밀로스 함량이 낮아진 것을 특징으로 하는 신품종 '예농1호' 벼 및 이의 종자를 제공한다.
또한, 본 발명은 신동진벼에 감마선 조사로 돌연변이 처리하는 단계;
상기 변이 후대에서 아밀로스 함량이 낮아진 변이체를 선택하는 단계; 및
상기 선발된 변이체를 신동진벼와 여교배하는 단계;를 포함하는 저아밀로스 특성을 갖는 신품종 '예농1호' 벼의 육종방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 '예농1호'는 본 발명에 따라 육성된 저아밀로스 특성을 갖는 신품종 벼를 의미한다.
본 발명은 쌀알이 크고, 다수확계통이며 아밀로스 함량이 낮은 신품종 '예농1호' 벼 및 이의 종자, 그리고 상기 신품종 '예농1호' 벼의 육종 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 신품종 '예농1호' 벼의 육성계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 신품종 '예농1호' 벼의 종자 사진이다.
도 3은 신동진벼 배유 단면의 현미경 사진이다.
도 4는 찰벼 배유 단면의 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 신품종 '예농1호' 벼 배유 단면의 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 신품종 '예농1호' 및 신동진벼의 SDS-PAGE 분석 겔 크로마토그램이다.
도 7은 본 발명에 따른 신품종 '예농1호' 및 신동진벼의 아밀로그래프이다.
본 발명은 신동진벼에 감마선 조사 변이 및 여교배를 통해 아밀로스 함량이 낮아진 것을 특징으로 하는 신품종 '예농1호' 벼 및 이의 종자를 제공한다.
상기 신동진벼는 농촌진흥청 호남작물시험장이 고품질 양질 다수성 품종을 얻기 위해 육성한 벼 품종으로, 양질 내병성인 화영벼와 중대립인 YR13604Acp 22계통을 인공교배하여 계통육종법에 의해 세대를 진전시켰는데, 이 과정에서 얻어진 우량품종을 계통명 익산 438호라고 하여 지역적응시험을 실시한 후, 그 우수성을 인정받아 1999년 '신동진벼'라고 명명한 벼이다.
본 발명의 신품종 '예농1호' 벼의 종자는 볍씨 또는 이의 가공형태인 쌀 또는 쌀알을 지칭하는 것으로 이의 자손을 포함하는 것으로 이해해야 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 감마선 조사는 모본인 신동진벼 돌연변이를 유발하기 위한 것으로 100 ~ 500 Gy, 바람직하게는 200 ~ 400 Gy의 선량을 조사할 수 있다.
상기 여교배는 실용적이지 않은 신동진벼 변이체의 단순유전을 하는 아밀로스 함량이 낮아진 유용형질을 실용품종인 신동진벼에 옮겨 넣을 것을 목적으로 신동진 변이체를 1회친으로 하고 실용품종인 신동진벼를 반복친으로 하여 연속적으로 또는 순환적으로 교배선발하여 비교적 작은 집단의 크기로 짧은 세대 동안에 품종으로 고정해가는 육종법이다.
아밀로스는 아밀로펙틴과 함께 전분 중의 주성분을 이루는 물질로서, 식물에서 발견할 수 있는 다당류의 일종이다. 곡물의 아밀로스는 물을 덜 흡수하고 분자가 치밀해 소화가 천천히 진행되며, 심한 경우 소화가 잘 되지 않을 수 있다. 또한, 곡물에 아밀로스가 적으면 찰기가 많아지고 아밀로스가 많으면 찰기가 없고 푸석해진다. 따라서, 본 발명의 아밀로스 함량이 낮아진 신품종 '예농1호' 벼는 소화가 잘 되고 찰기가 있는 양질미를 제공할 수 있다.
쌀 전분에 충분한 물을 가하면 가역적인 팽윤이 일어나고, 가열하면 결정형 부분의 결합이 약해져서 수분이 침투되어 무정형으로 되는 비가역적인 변화가 일어나는데 이를 호화라고 한다. 전분의 호화는 전분의 종류나 구조, 수분함량, 가열온도, 가열시간과 전분이 함유하고 있는 지질함량 등에 따라 다르며, 특히 전분농도, 사슬의 길이, 아밀로스 및 아밀펙틴의 함량비율 등에 의해서도 영향을 받는다. 호화된 전분이 시간, 온도 및 수분함량에 따라 비가역적 재결정과정(recrystallization)으로서 전분의 종류, 아밀로스와 아밀로펙틴의 구성비, 분자의 크기, 첨가물의 유무, 단백질의 입자 등에 따라서 노화속도의 정도는 다르다.
또한, 본 발명은 신동진벼에 감마선 조사로 돌연변이 처리하는 단계;
상기 변이 후대에서 아밀로스 함량이 낮아진 변이체를 선발하는 단계; 및
상기 선발된 변이체를 신동진벼와 여교배하는 단계;를 포함하는 저아밀로스 특성을 갖는 신품종 '예농1호' 벼의 육종방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 감마선 조사 선량은 100 ~ 500 Gy, 바람직하게는 200 ~ 400 Gy의 선량을 조사할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1. 저아밀로스 특성의 신품종 ' 예농1호 ' 벼의 육성
농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성된 벼 품종 신동진벼 5,000 개체를 변이모본으로 하여 300 Gy의 감마선을 처리하여 M1 종자 5,000 개체를 확보하였고, 이들 종자를 1주 1본 식재하여 격리재배하여 종자 임실률이 5 ~ 80%를 보이는 개체에서 M2 종자 100 개체를 수확하였다. 이듬해 이들 M2 종자 100 개체를 1주 1본으로 파종하여 얻어진 M3 종자에서 저아밀로스 변이체 20 개체를 선발하였고, 상기 변이체 20 개체를 신속히 고정하여 유전적 소실을 막기위해 변이모본인 신동진벼를 반복친으로 하여 여교배를 수행하여 30 개체를 수득하고, 이후 여교배 및 계통선발을 3세대 수행하여 5 개체를 선발하여 지역적응시험을 수행하여 저아밀로스 양질미 '예농 1호' 벼를 육성하였다. 신품종의 육성과정을 도 1에 도시하였다.
실험예 1. 신품종 ' 예농1호 ' 벼의 농업적 특성 평가
신품종 '예농1호' 벼의 농업적 특성은 신동진벼의 농업적 특성과 비교하여 하기 표 1에 나타내었다.
품종 및 계통 출수기 간장(㎝) 수장(㎝) 현미 천립중(g)
신동진벼 8월 21일 93.67 24.33 27.73
예농1호 8월 21일 84.7 22.0 25.33
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 신품종 '예농1호'의 출수기는 8월 21일로 모본인 신동진벼의 출수기와 동일하게 조사되었으며, 줄기 특성을 살펴보면, 신동진벼의 간장이 93.67 ㎝인 반면 신품종 '예농1호' 벼의 간장은 84.7 ㎝로 9 ㎝ 정도 작은 특성으로 내도복성 및 수량성이 향상된 것을 알 수 있다. 또한, 이삭 특성을 살펴보면, 신동진벼의 수장이 24.33 ㎝이며 신품종 '예농1호' 벼의 수장이 22 ㎝인 것으로 유사한 것을 알 수 있다. 그리고 현미 천립중은 '예농1호' 벼가 25.33 g으로 모본인 신동진벼보다 다소 감소한 특성을 보였으나 종자의 무게가 다소 무거운 중대립에 속하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 신품종 '예농1호' 벼의 현미종자(도 2 참조) 및 신동진벼의 현미종자의 농업적 특성을 하기 표 2에 나타내었다.
품종 현미종자의 길이(㎜) 현미종자의 폭(㎜) 현미종자의 두께(㎜) 현미종자의 장폭비
신동진벼 6.05 3.11 2.07 1.95
예농1호 5.54 2.93 1.96 1.89
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 신품종 '예농1호' 벼의 현미 종자의 길이가 5.54㎜, 폭이 2.93㎜, 두께가 1.96㎜로 나타나 종자의 크기가 다소 큰 편에 속하는 것으로 확인되었다. 또한, 신품종 '예농1호'는 장폭비가 1.89로 모본인 신동진벼의 1.95와 비슷한 중원형의 특성을 보였다.
실험예 2. 신품종 ' 예농1호 ' 벼 종자의 주사 전자현미경 분석
신품종 '예농1호'는 배유 전분의 아밀로스 함량이 모본인 신동진벼에 비해 낮은 특성을 갖는 것으로, 배유의 전분 구조를 비교 관찰하기 위해 개화 후 50일 된 종자를 수확하여 수분 15% 이하로 음건 후 탈영시켜 미립의 중앙부위를 횡단면으로 잘라 정착액인 Karnovsky's fixative에 1시간 동안 약한 진공상태에서 고정한 후 4℃에서 24시간 동안 고정시켰다. 0.05M 카코딜염산 완충용액(Cacodylate buffer)으로 10분씩 3회 세척 후, 1% 4산화오스뮴(Osmium tetroxide, buffer in 0.05M cacodylate buffer)으로 후고정 시켰다. 시료를 증류수로 3번 씻어 준 후 탈수과정을 거쳐 금으로 코팅하여 JSM 5410LV(JEOL) 주사 전자현미경(scanning electron microscope(SEM, x 600))으로 관찰하였다.
변이모본인 신동진벼의 배유형태는 다소 큰 다각형의 배유세포가 촘촘하고 단단하게 결합된 형태를 보이며 세포벽 내에 다소 크고 둥근 전분입자가 치밀하게 결합된 형태를 보였다(도 3). 중간찰벼 특성을 보이는 '예농 1호'의 배유조직은 배유내 다각형의 배유세포, 복상의 전분입자 및 치밀함, 입자의 크기 등에서 non-waxy인 변이모본과 waxy 변이계통의 중간적 특성을 보였다(도 4 및 도 5 참조).
이와 같이 배유세포의 크기, 전분입자의 크기 및 다공질의 유무 등에 의하여 미립외형에서도 투명정도의 차이가 구별되는 것으로 확인되었다.
실험예 3. 신품종 ' 예농1호 ' 벼의 저장단백질 조성
종실 저장단백질의 SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis)분석을 실시하였다. 시료는 신품종 '예농1호' 벼의 현미가루 20㎎을 취하여 1.5 ㎖ 튜브에 넣고 하기 도면 8의 sample buffer를 700 ㎕ 가해 2시간 동안 진탕한 후 15,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 상등액 3㎕를 1회 전기영동의 시료로 사용하였다.
미니 겔 작성용 유리판을 겔 작성 박스(日本EIDO)에 넣고, 미리 4℃에서 냉각시켰다. 테트라메틸에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine; TEMED) 및 하기 도면 5의 solution(L)를 빼고 조정한 겔 용액을 각반하면서 5분 동안 탈기하여 4℃에서 냉각시켰다. 겔 박스를 4℃에서 냉각시킨 후 에탄올 10㎖로 충분히 적시고, 그레디언트 겔 박스(gradient gel box)에 겔 용액을 넣고 각반하면서 테트라메틸에틸렌디아민 및 하기 도면 5의 solution(L)를 넣어 아크릴아미드(acrylamide) 및 비즈 아크릴아미드(bis acrylamide)의 농도구배를 만들어 혼합시키면서 마이크로 튜브 펌프를 이용하여 겔 박스의 밑 부분에서 주입시켰다. 겔 용액 주입시간은 약 20분이 되도록 조정하여 주입완료 후 48시간 이상 상온에서 정치시켰다. 전극액은 하기 도면 8의 (M)과 같이 Laemmli(1970)의 영동완충액을 이용하였고, 영동은 정전압에서 행하였다. 상기 전기영동은 80 볼트에서 1시간, 120 볼트에서 1시간, 150 볼트에서 1시간, 180 볼 상기 전기영동한 시료를 1시간 동안 진탕하면서 염색을 한 후, de-staining solution으로 12시간 탈색시켰다.
신동진벼의 저장단백질 조성을 분석한 결과, 신동진벼의 저장단백질은 SDS-PAGE에서 60kDa(kDalton) 부분의 펩티드는 엷게 나타나고 있고, 글루텔린의 전구체인 폴리펩티드 형태는 57kDa에 나타나고, acidic subunit가 39 ~ 37kDa에, basic subunit가 20kDa에 폴리펩티드 형태로 농도가 강하게 나타나 있다. 또한, 26kDa에 글루불린이 위치하고 있고, 저분자량의 16kDa에 약하게 알코올 가용성의 prolamin band가 있고 14kDa 및 13kDa에서 같은 정도의 강한 농도로 주된 프롤라민의 폴리펩티드가 형성되어 있고 10kDa에도 약한 농도로 band가 나타나있다(도6 참조).
예농 1호 저장단백질 조성의 경우, 60kDa의 펩티드 band가 약한 정도로 나타났으며, 전체적인 단백질의 band 농도가 변이모본인 신동진벼보다 진하게 보여 신동진벼보다 많은 단백질을 함유한 것을 알 수 있었다(도 6 참조).
실험예 4. 신품종 ' 예농1호 ' 벼의 이화학적 특성 측정
실험예 4-1: 아밀로스 함량, 알칼리 붕괴도, 단백질 함량 및 호응집성의 측정
아밀로스 함량은 '예농1호' 출수 50일 후에 수확하여 탈곡 후 수분 함량을 15%이하로 자연 건조하여 실험실용 현미기(쌍용SY88-TH)로 제현 후, 사미, 피해립 등을 제거한 현미를 곱게 갈아서 80 Mesh의 채로 처리하여 이용하였다. 아밀로스함량(amylose content) 분석은 100 ㎎의 현미가루에 95% 에탄올 1 ㎖와 1N NaOH 9 ㎖를 가해 끓는 물속에 10분 동안 호화시킨 후 증류수로 100 ㎖를 채웠다. 상기 용액 중 5 ㎖를 취해 1N 아세트산 1 ㎖와 2% 요오드-요오드화 칼륨 용액(I2-KI solution) 2 ㎖를 가해 증류수를 첨가하여 100 ㎖로 만든 후 발색 반응시켜 620 ㎚의 파장에서 분광 광도계(spectrophotometer)로 읽어 흡광도를 측정하여 계산하였다.
구체적으로, 2 ~ 20ppm의 아밀로스 표준용액의 아밀로스 함량을 4 ~ 40%로 환산(y)하고, 상기 아밀로스 표준용액의 흡광도(x)를 측정하였다. 이후 y=a+bx 직선회귀식의 a 및 b를 구하고, 예농1호 및 신동진벼의 흡광도를 x에 대입하여 아밀로스 함량(%)을 구했다.
알칼리 붕괴도는 플라스틱용기(4.6x4.6x1.5㎝)에 현미 3립을 양끝을 잘라내고 반으로 절단하여 1.4% KOH 용액에 침지하여 30℃ 항온기에 24시간 처리 후 쌀알이 퍼지는 정도에 따라 알칼리 붕괴도(alkali digestive value)를 1 ~ 7 등급으로 구분하여 조사하였다. 즉 쌀알이 불투명하거나 변화가 거의 없는 상태를 1로 하고 쌀알이 금이 가고 부풀리며 점차 터지는 정도에 따라 값이 높아지며, 7은 완전히 퍼져서 투명한 상태임을 나타낸다. 각각은 3회 반복으로 알칼리 붕괴도를 조사하여 수치화했다.
호응집성은 쌀가루 100 ㎎에 95% 에탄올 및 0.025% 티몰 블루(thymol blue)를 섞은 용액을 시험관에 넣고 교반하여 워터배스(water bath)에서 시험관 높이 2/3에 도달할 때까지 끓였다. 이후 20분 동안 얼음 수조에서 냉각하고 테이블의 모눈종이 위에 1시간 동안 정치하여 구분된 특성에 따라서 겔 상태의 호화전분이 흘러간 정도를 측정하여 연함(61~100㎜), 중간(41~60㎜), 굳음(26~40㎜)으로 분류하였고, 각각은 3회 반복하여 수치화했다.
단백질 함량은 사미, 피해립 등을 제거한 현미를 비파괴적 간이방법으로 Kett사의 AN-800을 사용하여 고시히카리 현미의 검량치를 모델로 비교하면서 변이체간의 상대적인 값을 구하였다.
상기 방법으로 측정한 아밀로스 함량, 알칼리 붕괴도, 호응집성 및 단백질 함량은 하기 표 3에 나타내었다.
품종 아밀로스 함량 알칼리 붕괴도 호응집성 단백질 함량
신동진벼 18.87 % 6.0 5.93 cm 7.90 %
예농1호 8.76 % 5.9 7.48 cm 6.8 %
우리가 주식으로 하는 양식미에서 아밀로스 함량은 17 ~ 20% 인데, 신동진벼는 18.87%로 양식미의 기준에 대체로 포함되었고, '예농 1호'는 8.76%의 아밀로스 함량을 보여 저아밀로스 특성을 보였다.
쌀 전분특성과 관계가 깊은 알칼리 붕괴도는 수분흡수 및 밥의 퍼짐성에 밀접한 관계가 있는데, 신동진벼는 붕괴정도가 6.0로 나타난 반면 '예농 1호'는 5.9로 변이모본인 신동진벼과 비슷한 경향을 보여 양식미 특성을 보였다. 더불어 쌀가루 전분을 충분히 호화(일정 온도 이상으로 가열하면 결정성을 상실하여 전분입자가 혼합된 유동액으로 변하는 현상)한 후, 상온에서 냉각 시 탄성을 가진 겔을 형성하게 되며 시간이 지나면 전분의 재결정화를 측정한 호응집성 평가 결과에서도 신동진벼는 5.93cm를 나타났으나 '예농1호'는 이보다 높은 7.48cm로 매우 부드러운 호화특성을 보였다. 한국 사람들이 주식으로 하는 자포니카 형의 육성종에서 비슷한 아밀로스 함량과 알칼리 붕괴도를 가진 품종들 중에서는 부드러운 호화특성을 보일수록 밥맛이 좋은 것으로 알려져 있다(김광호 등 1990).
미립의 구성성분에서 전분다음으로 많이 함유된 단백질은 신동진벼에서는 7.9%의 현미 단백질 함량을 나타냈으나 '예농1호'에서는 6.8%로 대단히 낮은 수치를 보여 밥맛이 향상되었다.
실험예 4-2: 아밀로그래프 분석
배유의 아밀로그램 특성 분석은 rapid visco analyser Ⅲ기를 이용하여 3 g의 신동진벼 및 신품종 '예농1호' 벼의 쌀가루를 25 ㎖ 증류수로 현탁액을 만들어 믹싱 볼에 넣고 50 ℃에서 1분, 50 ~ 95 ℃까지 4.7분 동안에 상승시키고 95 ℃에서 2.5분 동안 유지시켰다가 다시 3.7분 동안에 50 ℃로 냉각시키면서 호화특성을 조사하였다.
아밀로그램에서 호화개시온도(gelatinization temperature; ℃), 최고점도(peak viscosity), 최저점도(hot viscosity), 최종점도(cool viscosity)를 구하고, 이것을 이용하여 강하점도(breakdown; 최고점도 - 최저점도) 및 치반점도(setback; 최종점도 - 최고점도)를 산출하였다. 상기 방법으로 산출된 측정값은 하기 표 4에 나타내었고 아밀로그램은 도 7에 나타내었다.
품종 호화온도
(℃)		 최고점도 최저점도 최종점도 강하점도 치반점도
신동진벼 68.4 167.8 65.4 147.5 102.4 -20.3
예농1호 68.3 218.7 41.3 66.7 177.4 -152.0
우리나라에서 재배되고 있는 일반계 품종 중에서 밥의 윤기와 식미총평에서 양호한 품종들은 호화온도가 낮고 최고점도와 최종점도가 높았는데, '예농1호'의 호화온도는 68.3℃로 신동진과 비슷하였으나, 최고점도는 218.7로 신동진벼 보다 높게 나타났으며 최종점도는 66.7로 대단히 낮은 경향을 보였다. 또한, 호화 중의 열 전단(shear)에 대한 저항성을 나타내는 강하점도는 '예농1호'에서 변이모본인 신동진벼보다 높은 경향을 보였고, 전분의 노화경향을 반영하는 치반점도는 신동진벼보다 낮은 경향을 보이면서 노화가 느리게 진행되는 일반적인 미반특성과 일치하였다. Choi et al.(2006)은 아밀로그램 특성에서 강하점도가 높고 치반점도가 낮으면 식미가 양호한 것으로 보고하였는데, 중간찰 특성의 '예농1호'는 신동진벼와 비교하여 매우 우수한 양식미적 특성을 보였다.
실험예 4-3: 토코페롤 함량 분석
토코페롤(tocopherol) 함량 분석방법은 신동진벼 및 신품종 '예농1호' 벼의 현미를 마쇄하여 80 mesh 이하의 분말 0.5g을 추출용매(메탈올:에틸 아세테이트:에틸 에테르=1:1:1) 20 ㎖에 1 ㎖ 내부표준물질인 α-토코페롤 아세테이트(α-tocopherol acetate)를 첨가하여 30초간 교반 후 10분 동안 방치하였다. 이후 No. 4 filter paper로 3회 여과한 후 농축하였다. 30 ㎖ 에틸 아세테이트를 첨가하여 녹인 후 1.5 ㎖의 포화 KOH를 넣고 16시간 방치한 후, 2회 반복하여 추출 용액과 증류수를 1 : 2 비율로 분액하여 에틸 아세테이트층만 회수하여 수분을 제거한 뒤 No. 4 filter paper로 여과하였다. 상기 여과액을 농축한 후 2 ㎖ 메탄올(1% BHT; butyl hydroxy toluen)용매에 녹여 0.45 ㎛ filter로 여과하여 고속액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography; HPLC, Shimadzu 10A)로 분석하였다. HPLC 조건의 컬럼은 Supelco C18, 250㎜x4.6㎜, 5㎛ particles, 용리액(eluent)은 메탄올 90%, flow rate는 1.6 ㎖/분, injection volume은 20 ㎕로 하였다. detector는 UV @ 215㎚, Photodiode array detector를 사용하였다. 측정된 토코페롤 함량은 하기 표 5에 나타내었다.
품종 토코페롤 함량(㎎/g) 합계
α-토코페롤 β-토코페롤 γ-토코페롤 δ-토코페롤
신동진벼 0.03 0.04 0.04 0.02 0.13
예농1호 0.03 0.04 0.05 0.03 0.15
상기 표 5에서 확인되는 바와 같이, α-토코페롤 및 β-토코페롤의 함량은 신동진벼와 신품종 '예농1호'가 비슷한 수준을 보였으며, γ-토코페롤 및 δ-토코페롤의 함량은 신동진벼보다 신품종 '예농1호'의 함량이 높은 것을 확인하였다.
실험예 4-4: 현미의 유리당 함량 및 성분 분석
신동진벼 및 신품종 '예농1호' 벼 현미의 유리당 분석을 위해 신동진벼 및 '예농1호'의 현미를 마쇄하여 80 mesh이하의 분말 0.5 g을 75%의 추출용매인 에탄올 6 ㎖를 첨가하여 1시간 동안 교반하였다. 이후 No. 4 filter paper로 여과한 다음 0.45 ㎛ 시린지(syringe) 필터로 여과하여 고속액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography; HPLC, Shimadzu 10A)로 분석하였다. 상기 HPLC 분석에서 사용한 컬럼은 Supelco C18, 250㎜x4.6㎜, 5㎛ particles, 용리액(eluent)은 아세토나이트릴과 0.04% NH4OH를 사용하였고, flow rate는 1.0 ㎖/분, gradient elution은 75:25(아세토나이트릴:0.04% NH4OH)를 사용하였고, injector volume은 20 ㎕로 하였다. 검출기(detector)는 UV @ 215㎚, Photodiode array detector를 사용하였고, 피크의 면적을 계산하고 상대적인 백분율로 나타내었다.
품종 벼 유리당 합계
프록토스 글루코스 수크로오스
신동진벼 0.18(1.58%) 0.29(2.55%) 10.92(95.96%) 11.38
예농1호 0.21(1.60%) 0.15(1.14%) 12.75(97.25%) 13.11
상기 표 6에서 확인되는 바와 같이, '예농 1호'는 신동진벼에 비해 프록토스(fructose), 글루코스(glucose), 수크로오스(sucrose) 등 전 유리당 함량이 1.2배 많이 함유하는 것으로 나타났고, '예농1호'는 신동진벼에 비해 상대적으로 글루코스의 비중이 감소되었고, 수크로오스의 비중이 증가된 것으로 나타났다.
실험예 4-5: 신품종 ' 예농1호 ' 현미의 지방산 함량 분석
쌀 지질은 대부분 중성지질로써 글리세롤에 올레산(C18 :1), 리놀레산(C18 :2) 등의 각종 고급지방산 3개가 에스테르 결합한 트리글리세리드 형태이며, 미립의 지방산 조성은 리놀레산 50%, 올레산 25~30%로 대부분 불포화 지방산으로 구성되어 있으며, 또한 포화 지방산인 팔미트산(C16), 스테아르산(C18) 등이 소량 분포되어 있다. 한편 미립내의 신선한 지질은 호화 시에 아밀로스와 함께 전분 내에서 용출되어 부드러운 촉감과 질감을 주는 양식미의 요건이다.
신품종 '예농1호' 및 신동진벼 현미의 지방산 분석은 Folch et al.(1957)의 방법을 적용하여 80 mesh이하의 '예농1호' 및 신동진벼 현미분말 0.5g을 클로로포름과 알코올을 추출용매로 지방상 분획을 추출하였다. 내부표준물질로는 펜타데카노익 엑시드(pentadecanoic acid; PDA)를 사용하였으며 지방산 유리산 및 에틸 에스테르형태의 표준물질들은 Sigma사에서 구입한 것으로 메탄올을 녹여서 사용하였다. 추출한 지방은 Chung(1991)와 Nike et al.(2004)의 방법에 따라 메틸 에스테르화 시켰다. 지방산 정량은 크로마토그램에 나타난 각각의 피크를 내부표준물질을 기준으로 구하였다. 분리 및 정량시에는 Hewlett Packard 5890 series II 기종의 가스 크로마토그래프(GC)를 사용하였으며, 일차 탐색에서는 HP-20M(0.2㎜, 25m, 0.1㎛) Hewlett Packard column으로 180℃(infector 200℃, detector 210℃)에서 분리하였고, detector는 flame ionization detector(FID), carrier gas는 질소를 사용하였다. 중쇄지방산의 분리 및 정량에는 HP-5 column(0.2㎜, 25m, 33㎛)을 사용하였다.
상기 방법으로 분리, 측정한 지방산 함량은 하기 표 7에 나타내었다.
품종 포화지방산 불포화지방산 합계
팔미트산
(C16)		 스테아르산
(C18)		 올레산
(C18 :1)		 리놀레산
(C18 :2)		 리놀렌산
(C18 :3)
신동진벼 7.36
(20.7 %)		 0.56
(1.6 %)		 11.84
(33.4 %)		 15.18
(42.7 %)		 0.58
(1.6 %)		 35.51
예농1호 9.94
(21.2 %)		 0.88
(1.9%)		 15.79
(33.7 %)		 19.53
(41.7 %)		 0.74
(1.6 %)		 46.87
상기 표 8에서 확인되는 바와 같이, 신동진벼와 '예농 1호'의 지방산 분포비중은 리놀레산 > 올레산 > 팔미트산 > 스테아르산 > 리놀렌산 순으로 분포하였으며, 전체적으로 '예농 1호'가 신동진벼의 1.3배 높게 나타났다.
상기 실시예 및 실험예를 통해 알 수 있듯이, '예농1호' 변이모본인 신동진벼와 비슷한 다수계 중대립 종자 특성이 있으나, 아밀로스함량이 신동진벼의 18%보다 낮은 8.8% 수준으로 나타났고, 알칼리 붕괴도 등에서 호화가 잘 되는 특성을 보였으며, 단백질 함량이 낮은 특성을 보였다. 또한 신속점도 분석결과 변이모본인 신동진벼에 비해 강하점도가 높고, 치반점도가 낮은 특성을 보여 종합적으로 양질미의 특성을 고루 갖춘 것으로 밝혀졌다. 따라서 '예농1호'는 추후 양질의 고급 쌀로서의 그 활용이 적극적으로 검토될 필요가 있는 것으로 판단된다. 기타 저장단백질, 생리활성물질인 토코페롤, 유리당 및 지방산은 변이모본인 신동진벼와 비슷한 수준인 것으로 나타났다.
한국생명공학연구원 KCTC12291BP 20121017

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  4. 신동진벼보다 아밀로스 함량이 낮아지고, 하기 작물학적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 신품종 벼(Oryza sativa) 예농1호(기탁기관: 한국생명공학연구원 생물자원센터, 기탁번호: KTCT12291BP, 기탁일자: 2012.10.17) :
    1) 간장: 84 ~ 85 ㎝
    2) 수장: 21 ~ 23 ㎝
    3) 현미 천립중: 25 ~ 26 g
  5. 제4항의 신품종 벼 예농1호의 종자.
  6. 제 5항의 벼의 종자의 자손.
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