KR101555256B1 - 아밀로오스 함량이 낮은 신품종 향미 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저아밀로오스 특성을 가지는 신품종 벼인 '골든퀸 3호' 벼 및 이의 육종방법에 관한 것으로, 본 발명의 아밀로오스 함량이 낮은 신품종 벼인 골든퀸 3호는 향미 특성 및 저아밀로오스 특성을 가질 뿐만 아니라, 도요식미값이 높고, 재배 안전성, 수량성 및 밥맛이 기존 품종에 비해 우수하므로 벼 재배 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

Description

아밀로오스 함량이 낮은 신품종 향미{New rice variety having Aroma and lowed amylose}
본 발명은 아밀로오스 함량이 낮은 신품종 향미에 관한 것으로, 보다 자세하게는 아밀로오스 함량이 낮고 향 특성을 가지는 신품종 벼인 '골든퀸 3호' 및 이의 육종방법에 관한 것이다. 또한 상기 골든퀸 3호는 도요식미값이 높으면서 현미 향취성을 가지고 있어 벼 재배 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있다.
벼의 육종목표는 다수성, 안정성 및 양질성 등으로 대별할 수 있는데, 이러한 목표의 우선 순위는 사회와 경제적 여건 변화에 따라 변화되었으며, 경제발전과 함께 소득수준이 향상되면서 수량보다는 품질에 대한 소비자의 요구가 높아지게 되었다. 또한, 최근에는 국민 식생활의 변화에 따라 1인당 쌀 소비량도 줄어들고 연간 쌀 생산량이 수요량을 초과하는 현상이 지속되어 차별화된 양질미를 선호하는 경향이 더욱 뚜렷해지고 있는 추세이다.
밥쌀의 품질요소에는 외관특성, 이화학적 특성, 영양가, 기능성, 식미, 안전성 및 상품성 등이 있으며, 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 품종 고유의 특성 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 식미 관련 특성에는 알카리붕괴도, 아밀로오스 함량, 아밀로그램 특성, 단백질 함량 등이 주요한 인자로 작용한다. 쌀밥의 식미 평가를 객관적으로 신속하게 수행하기 위하여 여러 종류의 식미계가 개발되어 이용되고 있다. 특히, 아밀로오스 함량이 찹쌀과 멥쌀의 중간 정도인 중간찰 품종은 현미밥용이나, 떡, 과자, 식혜, 술 등 다양한 식품소재로 활용될 수 있어 그 이용성이 증가하고 있다.
한편, 최근 우리나라에서 도입한 양식미 품종인 고시히까리, 저아밀로오스 품종인 밀키퀸 품종의 재배 및 가공 판매가 증가하고 있으나, 이들 벼 품종들은 장간으로 도복에 약하여 농가에서 재배상 관리가 어려운 문제점이 있다. 벼농사에서 냉해, 한해, 침관수 피해 등 여러 가지 기상재해가 문제시되나, 그 중에서도 수량감소와 미질에 크게 영향을 주는 것이 생육 후기 집중호우나 태풍에 의하여 발생하는 도복이다. 벼 도복피해는 바람과 강우가 주된 원인이 되지만 재배되는 품종 및 재배기술에 따라서도 영향을 크게 받는다. 특히, 품종적으로 줄기가 약하고 키가 크며 이삭이 큰 품종은 도복에 매우 약한 특성을 지닌다. 수량 감소에 직접적인 영향을 주는 것은 등숙 비율과 천립중의 감소이며, 등숙 비율은 도복이 늦어질수록 그 감소가 경미하게 되어 도복피해는 현저하게 낮아지게 된다. 또한, 미질에 미치는 영향은 도복의 발생 시기에 따라 다른데, 호숙기도복의 경우는 청미비율이 크게 증가되어 결국 양질미 생산이 어려워지는 문제점이 있다.
따라서 이러한 현행 양식미의 문제점을 육종적으로 해결함과 동시에 외국의 양질미 품종과 유전적으로 차별화되고 소비자들의 기호도를 충족시킬 수 있는 고품질 신품종의 개발이 시급히 요구되고 있다 (대한민국 공개특허 제2015-0014347호; 대한민국 등록특허 제1464828호).
이에, 본 발명자들은 아밀로오스 함량이 낮고 향 특성이 가미된 고기능성 양질미 품종을 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 주남벼 및 추청벼//유메츠쿠시/ 재래 향미 교배후대 계통의 교배후대 향미 계통을 모본으로 하고, 유메츠쿠시/밀키퀸 교배후대 저아밀로오스 계통을 부본으로 하여 인공교배한 다음, 계통 선발하여 최종적으로 골든퀸 3호를 육종하여다. 상기 골든퀸 3호는 향미 특성 및 저아밀로오스 특성을 가지며, 재배 안전성, 수량성 및 밥맛이 우수한 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 저아밀로오스 특성을 가지는 양질미인 향미 신품종 '골든퀸 3호' 및 이의 종자, 상기 벼를 육종하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 국립농업과학원 농업유전자원센터 에 기탁번호 KACC98043P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호를 제공한다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 '골든퀸 3호'의 아밀로오스 함량은 10 내지 15%, 도요식미 값은 75 내지 85일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 '골든퀸 3호'의 간장 평균 길이는 74.0 내지 80.0 ㎜, 수장 평균 길이는 19.0 내지 22.0 ㎜, 포기당 평균 이삭수는 12.0 내지 15.0개, 이삭당 평균 벼알수는 100 내지 110개일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 '골든퀸 3호'의 현미 천립중은 평균 21 내지 22ｇ일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 '골든퀸 3호' 현미의 평균 길이는 4.9 내지 5.0 ㎜, 평균 폭은 3.0 내지 3.1 ㎜, 평균 두께는 2.0 내지 2.1 ㎜ 및 장폭비는 1.6 내지 1.7일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일시예에 따르면, 상기 '골든퀸 3'호는 추청벼에 비해
2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline), 2-3-디메틸-피리딘, 4,8-디메틸-1-노난올(4,8-dimethyl-1-nonanol), 2-4-디메틸-1-데켄(2,4-dimethyl-1-decene), 2,2,4-트리메틸-헥산(2,2,4-trimethyl-hexane), 1-이소부톡시-2-에틸헥산(1-Isobutoxy-2-ethylhexane), 헵타날(heptanal), 4-메틸-헵탄(4-methyl-heptane), 헵타데실 헵타플루오부틸레이트(heptadecyl heptafluorobutyrate), 리날로올 옥사이드 트렌스(Linalool oxide trans), 2,3,5,8-테트라메틸-데칸(2,3,5,8-tetramethyl-decane), 디메틸 트리설파이드(dimethyl trisulfide), 2-에틸-1-헥사놀(2-ethyl-1-hexanol), (Z)-8-메틸-4-언데칸[(Z)-8-methyl-4-undecene], 2-이소프로필-5-옥소헥사날(2-Isopropyl-5-oxohexanal), 2-옥탄올(2-octanol), 2,4-디메틸-사이클로헥사놀(2,4-dimethyl-cyclohexanol), 2,6,10,15-테트라메틸-헵타데칸(2,6,10,15-tetramethyl-heptadecane), 파라알데히드(paraldehyde), 4,6-디메틸-2-헵탄논(4,6-dimethyl-2-heptanone), 2-도데사이록시-에탄올[2-(dodecyloxy)-ethanol], 트리데카네디얼(tridecanedial), 디노나노인 모노카프릴린(dinonanoin monocaprylin), 1-헥사테칸(1-hexadecene), 에폭시-리날로올옥사이드(epoxy-linalooloxide), 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-메틸-1h-피라졸[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-1h-pyrazole], 5-(1-메틸프로필)노난[5-(1-methylpropyl)-nonane], 디부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate), 3-메틸-5-프로필-노난(3-methyl-5-propyl-nonane), 3-9-디메틸-언데칸(3,9-dimethyl-undecane), 2,6,6-트리메틸-1-사이클로헥센-1-카르복사알데하이드(2,6,6-trimethyl-1-cyclohexene-1-carboxaldehyde), 트리메틸실릴 에스테르-2,5-비스(트리메틸실릴옥시)-벤조익산[trimethylsilyl ester-2,5-bis(trimethylsiloxy)-benzoic acid], 트렌스-1,2-비스(1-메틸에텐일)-사이클로부탄[trans-1,2-bis(1-methylethenyl)-cyclobutane], 4-(헥사데사이클록시)-2-펜타데실-1,3-디옥산[4-(hexadecyloxy)-2-pentadecyl-3-dioxane], 2,6-비스(1,1-디메틸에틸)-2,5-사이클로학사디엔-1,4-다이온[2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-2,5-cyclohexadiene-1,4-dione], 5-아이소프로페닐-3,3-디메틸-디하이드로퓨란-2-온 (5-Isopropenyl-3,3-dimethyl-dihydrofuran-2-one), N-알릴-트리플루오아세트아미트(N-allyl-trifluoroacetamide), 26-하이드록시콜레스테롤(26-hydroxycholesterol), 1,3,6-트리스(트리메틸실릴)-1,4-사이클로헥사디엔[1,3,6-tris(trimethylsilyl)-1,4-cyclohexadiene], 부틸 6-에틸옥트-3-일 에스테르-옥살산(butyl 6-ethyloct-3-yl ester-oxalic acid) 및 옥틸 에스테르-2-브로모피로피온산(octyl ester-2- bromopropionic acid)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 휘발성분을 추가로 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호에 따른 종자 및 상기 종사의 자손을 제공한다.
나아가, 본 발명은 (a) 주남벼 및 추청벼//유메츠쿠시/ 재래 향미 품종의 4원 교배후대 향미 계통을 모본으로, 유메츠쿠시/밀키퀸 품종의 교배후대 저아밀로오스 계통을 부본으로 인공교배하여 교잡종(F1)을 육성하는 단계; (b) 교잡종(F1) 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F2) 종자를 계통육종법에 의해 제9세대(F9)까지 전개한 후 제10세대 종자(F10 seed)를 수득하는 단계; 및 (c) 교잡종 제10세대 이후 생산성, 수량성, 품종 균일성 및 재배 안정성을 검토하여 아밀로오스 함량이 낮고 향미 특성을 가지는 우량계통을 반복 선발하는 단계;를 포함하는 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98043P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호의 육종방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (a) 단계의 모본은, ⅰ) 유메츠쿠시를 모본으로, 재래종 향미 품종을 부본으로 하여 인공교배한 후, 수정란에 N-메틸-N-니트로소요소(N-methyl-N-nitrosourea: MNU) 처리한 다음, 향특성을 가지는 계통을 선별하는 단계; ⅱ) 상기 선별된 계통을 부본으로, 추청벼를 모본으로 하여 인공교배한 후, 향미 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계; 및 ⅲ) 주남벼를 모본으로, 상기 ⅱ) 단계에서 선별한 계통을 부본으로 인공교배한 후, 향미 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계;를 포함하는 육종방법으로 수득된 것일 수 있다.
본 발명의 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호는 향미 특성 및 저아밀로오스 특성을 가질 뿐만 아니라, 도요식미값이 높고, 재배 안전성, 수량성 및 밥맛이 기존 품종에 비해 우수하므로 벼 재배 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 육성계보이다.
도 2는 본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 육성계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 포장사진이다 (2014.09.26일 촬영).
도 4는 본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 정조사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 현미사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 품종판별을 위한 DNA 분석을 수행한 데이터이다.
도 7은 본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 전체유전체 존재하는 단일염기다형성을 분석한 데이터이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 소비자들의 기호도를 충족시킬 수 있는 고품질 신품종 개발에 대한 요구가 증가함에 따라, 본 발명에서는 아밀로오스 함량이 낮고 향 특성이 가미된 고기능성 양질미 품종을 개발하고자 하였다.
따라서, 본 발명은 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98043P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호를 포함한다.
또한 본 발명은 상기 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 '골든퀸 3호'에 따른 종자를 포함한다. 상기 '골든퀸 3호'의 종자는 볍씨 또는 이의 가공형태인 쌀 또는 쌀알을 지칭하는 것으로 이의 자손을 포함한다.
본 발명의 '골든퀸 3호' 품종의 육성 과정 및 육성 계보는 도 1 및 도 2에 각각 도식화하였다.
구체적으로, 본 발명은 (a) 주남벼 및 추청벼//유메츠쿠시/ 재래 향미 품종의 4원 교배후대 향미 계통을 모본으로, 유메츠쿠시/밀키퀸 품종의 교배후대 저아밀로오스 계통을 부본으로 인공교배하여 교잡종(F1)을 육성하는 단계;
(b) 교잡종(F1) 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F2) 종자를 계통육종법에 의해 제9세대(F9)까지 전개한 후 제10세대 종자(F10 seed)를 수득하는 단계; 및
(c) 교잡종 제10세대 이후 생산성, 수량성, 품종 균일성 및 재배 안정성을 검토하여 아밀로오스 함량이 낮고 향미 특성을 가지는 우량계통을 반복 선발하는 단계;
를 포함하는 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98043P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호의 육종방법을 포함한다.
좀 더 구체적으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 (a) 단계의 모본은,
ⅰ) 유메츠쿠시를 모본으로, 재래종 향미를 부본으로 하여 인공교배한 후, 수정란에 N-메틸-N-니트로소요소(N-methyl-N-nitrosourea: MNU) 처리한 다음, 향특성을 가지는 계통을 선별하는 단계; ⅱ) 상기 선별된 계통을 부본으로, 추청벼를 모본으로 하여 인공교배한 후, 향미 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계; 및 ⅲ) 주남벼를 모본으로, 상기 ⅱ) 단계에서 선별한 계통을 부본으로 인공교배한 후, 향미 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계;를 포함하는 육종방법으로 수득하였다.
상기 (b) 단계에서는 분리세대(F2) 종자를 매년 포장에서 계통재배 하면서, 향미 특성 및 저아밀로오스 특성을 가지며 재배안정성, 수량성 및 밥맛이 우수한 계통인 JS9-3-73-15-5-1-5-3-1-1-B-B을 선별하여 SP005호로 계통명을 부여하였다. 상기 선발된 계통은 생산력검정 및 농가 실증시험을 통해 품종의 균일성과 재배안정성을 확인하고 최종적으로 '골든퀸 3호'로 명명하였으며, 2015년 03월 24일 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98043P로 기탁하였다.
상기 '계통재배'는 품종 개량법의 한 가지로, 생물의 유전적 조성(遺傳的組成)을 순수하게 하기 위하여 교배(交配)를 관리하여, 다른 계통의 생물과 교배하지 아니하도록 주의하여 재배하는 방법이며, 상기 방법으로 순수히 유지 및 보존된 계통을 순계(純系)라고 한다.
본 발명에 따른 신품종 벼 '골든퀸 3호'는 아밀로오스 함량이 낮고, 현미에 향취성을 가지는 것을 특징으로 하며, 75 내지 85의 도요식미값을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 '골든퀸 3호'의 아밀로오스 함량은 10 내지 15%, 바람직하게는 11 내지 14%이다. 아밀로오스는 아밀로펙틴과 함께 전분 중의 주성분을 이루는 물질로서, 식물에서 발견할 수 있는 다당류의 일종이다. 곡물의 아밀로오스는 물을 덜 흡수하고 분자가 치밀해 소화가 천천히 진행되며, 심한 경우 소화가 잘 되지 않을 수 있다. 또한, 곡물에 아밀로오스가 적으면 찰기가 많아지고 아밀로오스가 많으면 찰기가 없고 푸석해진다. 따라서, 본 발명은 소화가 잘되고 찰기가 있는 양질미인 아밀로오스 함량이 낮아진 신품종 '골든퀸 3호'를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 '골든퀸 3호'의 간장 평균 길이는 74.0 내지 80.0 ㎜, 수장 평균 길이는 19.0 내지 22.0 ㎜, 포기당 평균 이삭수는 12.0 내지 15.0개, 이삭당 평균 벼알수는 100 내지 110개일 수 있다. 또한, '골든퀸 3호'의 현미 천립중은 평균 21 내지 22ｇ일 수 있으며, '골든퀸 3호' 현미의 평균 길이는 4.9 내지 5.0 ㎜, 평균 폭은 3.0 내지 3.1 ㎜, 평균 두께는 2.0 내지 2.1 ㎜ 및 장폭비는 1.6 내지 1.7일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 신품종 벼인 '골든퀸 3호'의 주요 농업 형질 및 미질특성을 대조품종인 '화영' 벼와 비교하였으며, 추가로 병충에 대한 저항성 정도를 측정하였다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 '골든퀸 3호' 및 대조품종인 '화영'의 정조 및 현미 사진을 나타낸 것으로, 표 1에 나타난 바와 같이, '골든퀸 3호'의 출수기는 8월 13일경으로 대조품종에 비해 2일 정도 늦은 중생종인 것을 확인하였으며, '골든퀸 3호'의 유효분얼수(이삭수)의 평균은 14.20개로 보통이고, 이삭길이(수장)은 평균 20.52 ㎝ 정도이며, 이삭당 벼알 수는 평균 106.78개 정도인 것을 확인하였다. 현미 천립중 평균은 21.61ｇ으로 대조품종의 21.20ｇ과 비슷한 것을 확인하였다.
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 '골든퀸 3호'는 현미길이가 평균 4.97 ㎜로 대조품종 5.01 ㎜과 비슷하고, 폭은 3.07 ㎜로 대조품종 2.90 ㎜보다 굵은 편으로 장폭비가 1.62의 단원형으로 확인되었다. 또한, 수량성은 547 ㎏/10a로 대조품종 516 ㎏/10a보다 높은 것을 확인하였다.
또한, 표 3에 나타난 바와 같이, '골든퀸 3호'의 배유 투명도는 4로 대조품종 화영의 1보다 높은 중간의 찰미 특성을 보이며, 아밀로오스 함량이 12.5% 수준으로 대조품종에 비해 낮고, 현미 단백질함량은 6.9%로 대조품종에 비해 낮았다. 밥 윤기치(도요식미값)는 79 수준으로 대조품종에 61 보다 월등히 높아 밥맛이 매우 우수한 것으로 나타났다.
표 4는 생리장해 및 병충에 대한 저항성을 나타낸 것으로, '골든퀸 3호' 벼는 못자리 불시출수는 없고, 도복성은 3 (중강)정도이며, 성숙기 엽노화는 보통이며, 내냉성은 중 정도였다. 목도열병은 중, 흰잎마름병에는 중간정도의 저항성을 보였고, 줄무늬잎마름병, 벼멸구에 대한 저항성은 없는 것을 확인하였다.
본 발명에서는 '골든퀸 3호'의 향미성을 측정하기 위해 GC/MS를 이용하여 골든퀸 3호 및 대조품종이 추청벼에 포함된 휘발성분(volatile elements)을 분석하였으며 그 결과를 표 5 내지 표 8에 나타내었다.
그 결과, 본 발명의 '골든퀸 3호'에서 67개의 휘발성분이 동정 되었으며, 대조품종인 추청벼에서는 없었으나 '골든퀸 3호'에서 동정된 성분은 41개로 확인되었다. 상기 41개의 성분은 2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline), 2-3-디메틸-피리딘, 4,8-디메틸-1-노난올(4,8-dimethyl-1-nonanol), 2-4-디메틸-1-데켄(2,4-dimethyl-1-decene), 2,2,4-트리메틸-헥산(2,2,4-trimethyl-hexane), 1-이소부톡시-2-에틸헥산(1-Isobutoxy-2-ethylhexane), 헵타날(heptanal), 4-메틸-헵탄(4-methyl-heptane), 헵타데실 헵타플루오부틸레이트(heptadecyl heptafluorobutyrate), 리날로올 옥사이드 트렌스(Linalool oxide trans), 2,3,5,8-테트라메틸-데칸(2,3,5,8-tetramethyl-decane), 디메틸 트리설파이드(dimethyl trisulfide), 2-에틸-1-헥사놀(2-ethyl-1-hexanol), (Z)-8-메틸-4-언데칸[(Z)-8-methyl-4-undecene], 2-이소프로필-5-옥소헥사날(2-Isopropyl-5-oxohexanal), 2-옥탄올(2-octanol), 2,4-디메틸-사이클로헥사놀(2,4-dimethyl-cyclohexanol), 2,6,10,15-테트라메틸-헵타데칸(2,6,10,15-tetramethyl-heptadecane), 파라알데히드(paraldehyde), 4,6-디메틸-2-헵탄논(4,6-dimethyl-2-heptanone), 2-도데사이록시-에탄올[2-(dodecyloxy)-ethanol], 트리데카네디얼(tridecanedial), 디노나노인 모노카프릴린(dinonanoin monocaprylin), 1-헥사테칸(1-hexadecene), 에폭시-리날로올옥사이드(epoxy-linalooloxide), 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-메틸-1h-피라졸[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-1h-pyrazole], 5-(1-메틸프로필)노난[5-(1-methylpropyl)-nonane], 디부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate), 3-메틸-5-프로필-노난(3-methyl-5-propyl-nonane), 3-9-디메틸-언데칸(3,9-dimethyl-undecane), 2,6,6-트리메틸-1-사이클로헥센-1-카르복사알데하이드(2,6,6-trimethyl-1-cyclohexene-1-carboxaldehyde), 트리메틸실릴 에스테르-2,5-비스(트리메틸실릴옥시)-벤조익산[trimethylsilyl ester-2,5-bis(trimethylsiloxy)-benzoic acid], 트렌스-1,2-비스(1-메틸에텐일)-사이클로부탄[trans-1,2-bis(1-methylethenyl)-cyclobutane], 4-(헥사데사이클록시)-2-펜타데실-1,3-디옥산[4-(hexadecyloxy)-2-pentadecyl-3-dioxane], 2,6-비스(1,1-디메틸에틸)-2,5-사이클로학사디엔-1,4-다이온[2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-2,5-cyclohexadiene-1,4-dione], 5-아이소프로페닐-3,3-디메틸-디하이드로퓨란-2-온 (5-Isopropenyl-3,3-dimethyl-dihydrofuran-2-one), N-알릴-트리플루오아세트아미트(N-allyl-trifluoroacetamide), 26-하이드록시콜레스테롤(26-hydroxycholesterol), 1,3,6-트리스(트리메틸실릴)-1,4-사이클로헥사디엔[1,3,6-tris(trimethylsilyl)-1,4-cyclohexadiene], 부틸 6-에틸옥트-3-일 에스테르-옥살산(butyl 6-ethyloct-3-yl ester-oxalic acid) 및 옥틸 에스테르-2-브로모피로피온산(octyl ester-2- bromopropionic acid)이다.
상기 휘발성분은 향기성분일 수 있으며, 특히, 상기 38개의 성분 중 2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline)는 밥을 지을 때 나는 구수한 옥수수와 같은 냄새를 가지는 향기성분으로 알려져 있다.
즉, 본 발명에서 육종한 신품종 벼인 '골든퀸 3호'는 추청벼와는 다른 휘발성분들이 포함되어 있는 것을 확인하였으며, 추청벼에서는 발견되지 않은 2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline) 등과 같은 향기성분을 포함한 새로운 향미 품종인 것을 확인하였다.
본 발명에서는 '골든퀸 3호'와 추청벼와의 차이를 확인하기 위해 지방산 성분을 분석하였다.
표 9에 나타난 바와 같이, 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산 (Palmitic acid), 팔미톨레산(Palmitoleic acid), 스테아린산(Stearic acid), 엘라이드산(Elaidic acid), 올레산(Oleic acid), 리놀레산(Linoleic acid), 아라킨산(Arachidic acid), 에이코센산(Eicosenoic acid), 리놀렌산(Linolenic acid) 및 베헨산(Behenic acid)의 함량을 측정하였으며, 골든퀸 3호의 경우 팔미톨레산, 엘라이드산 및 에이코센산의 함량이 추청벼에 비해 현저하게 증가한 것을 확인하였으며, 스테아린산의 함량은 추청벼에 비해 다소 감소한 것을 확인하였다.
본 발명의 '골든퀸 3호'의 품종 판별을 위한 DNA 분석을 수행하였으며, 염색체상의 단일 염기서열의 차이를 구별하여 품종 간 다양성을 구별하기 위해 단일염기 다형성 분석법(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)을 수행하였다. 그 결과, 본 발명의 '골든퀸 3호'는 도 6과 같은 SNP 패턴을 보이는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명의 '골든퀸 3호'의 유전적 특성을 파악하기 위해 '골든퀸 3'호 전체 게놈(whole genome)에 대한 유전자 분석을 수행한 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 골든퀸 3호의 12개 염색체상에 존재하는 총 SNP 개수는 320,426이며, 그 중 동형접합적(homozygous)인 SNP의 수는 236,515개로 표준유전체와 다른 유전부위를 나타내는 것을 확인하였다.
이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
향미 및 저아밀로오스 특성을 가진 신품종 벼인 '골든퀸 3호' 육성
본 발명에서는 우수한 향 특성이 가미된 저아밀로오스 특성을 가진 자포니카(japonica) 고기능성 양질미 품종을 개발하고자 하였으며, 본 발명의 신품종 벼인 '골든퀸 3호'의 육성과정을 나타내는 육성계보 및 육성 계통도를 각각 도 1 및 도 2에 도식화하여 나타내었다.
1) 재료 수집 및 계통 육성 : 1997 ~ 2003년
먼저, 우선 향 특성의 유전자원을 수집, 평가하여 향취성이 우수하고 국제적으로 품종육성에 사용되지 않은 잡초성 재래자원을 선발하였다. 약한 정도의 향 특성을 양식미 자포니카형으로 창출하기 위해 유메츠쿠시 벼(모본)에 상기 향 특성 재래수집 자원(부본)을 인공교배 후 수정란에 MNU 처리하여 약한 정도의 향 특성을 가지는 MLAR-53 (mutant low aromatic rice) 계통(부본)을 선발하여 다시 추청벼(모본)에 인공교배한 후, 저향 특성의 계통 J-43을 육성하였다.
그 다음, 1999년 동계 단간다수의 주남벼(모본)와 J-43(부본)을 인공교배 후, 초형이 우수하고 약한 정도의 향을 갖는 계통을 1년 2기작(동하계 재배)으로 고정시킨 후대를 HJ-11로 계통명을 부여하고 교배모본으로 선정하였다.
상기 선발된 저향 계통(HJ-11; 모본)에 저아밀로오스 특성을 도입하기 위해 육성자가 육성한 저아밀로오스 계통 JCH33M-15-1-9-1 (유메츠쿠시/밀키퀸 후대)을 부본으로 선정하였다.
2) 조합작성 및 계통 선발 : 2004년 ~ 2012년
상기에서 선정된 저향 특성을 갖는 HJ-11을 모본으로 하고 저아밀로오스 특성을 갖는 JCH33M-15-1-9-1 부본으로 하여 2004년 하계에 인공교배하여 교잡종(F1)을 수득하였으며, 수득된 종자를 JS9로 표기하였다. 그 다음, 2004년 동계에 F1 종자를 파종하여 2005년 교잡종(F1)의 식물체 이삭에서 발생된 분리세대(F2)를 확보하였고, 2006년부터 2012년까지 매년 포장에서 계통재배하면서, 저향 특성 및 저아밀로오스 특성을 가지며 재배안전성, 수량성 및 밥맛이 우수한 계통(JS9-3-73-15-5-1-5-3-1-1-B-B)을 선발, 고정하였다.
3) 생산력 검정 및 농가실증시험 : 2013년 ~ 2014년
상기에서 선발된 JS9-3-73-15-5-1-5-3-1-1-B-B 계통에 대해 SP005호로 계통명을 부여하고, 2013년 ~ 2014년에 난괴법 3반복으로 생산력검정 및 농가실증 시험을 수행하였다.
2013년, 2014년에 난괴법 3반복으로 수량검정을 실시한 결과, 기본농업형질인 출수기, 간장, 수당립수, 천립중 등의 특성에 있어 반복간 표준편차가 대조품종(화영)에 비해 작거나 비슷한 수준으로 균일성을 확인하였고, 연차 간 변이계수 또한 대조품종과 비슷한 수준으로 재배 안정성을 확인하였으며, 2014년 포장 재배시험에서 전체적으로 균일하고, 이형주가 발견되지 않았다.
따라서, 본 발명에서 선발된 품종을 '골든퀸 3호'로 명명하였으며, 2015년 03월 24일 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98043P로 기탁하였다.
본 발명의 '골든퀸 3호'의 식물체 사진은 도 3에 나타내었으며, 상기 육성과정의 재배조건은 농촌진흥청 '벼 표준 재배법'에 준하여 하기와 같은 포장 시험 조건으로 수행하였다.
- 시험지 위치 및 특성 :
- 수원시 권선구 호매실동 답 7-2, 지형(중서부평야)
- 파종기 및 이앙기 : 파종 - 2014년 4월 15일
이앙 - 2014년 5월 20일
- 시험구 면적 및 반복수 : 약 10평 / 3반복
- 재식거리 : 30 ㎝ x 15 ㎝
- 토질 및 토성 : 식양토
- 시비량 및 시비방법 : N-P-K = 9-4.5-5.7/10a
- 농약살포종류, 회수 및 일자 :
제초제 : 2회 -> 초기제초제 5월 16일, 중기제초제 6월 2일
살균살충제 : 2회 -> 이앙당일 살균살충입제살포, 살충제 + 살균제 8월 6일
- 시험구 표본채취 규모 : 1반복 당 30주로 3반복 수확
' 골든퀸 3호'의 생육특성 분석
본 발명에서는 실시예 1에서 육성한 '골든퀸 3호'의 주요 농업 형질과 미질 특성을 파악하고자 하였다.
먼저, 신품종 '골든퀸 3호' 벼의 농업적 특성을 대조품종인 '화영'벼와 비교하여 하기 표 1에 나타내었다.
농업적 특성 비교
구분 년도 출수기 간장(㎝) 수장(㎝) 포기당
이삭수(No.)		 이삭수
벼알수(No.)		 현미
천립중(ｇ)
화영 2013 8/13 76.5±2.3 20.1±1.1 14.7±2.1 104.3±5.5 21.00±0.18
2014 8/11 77.8±2.1 19.5±0.9 14.1±1.5 97.3±3.4 21.40±0.10
평균 77.2 19.8 14.4 100.8 21.20
변이계수
(%)		 1.19 2.14 2.95 4.91 1.33
골든퀸 3호 2013 8/15 78.2±2.5 20.9±1.8 13.7±1.2 108.8±3.5 21.40±0.11
2014 8/13 75.7±1.5 20.1±0.9 14.7±1.1 104.8±4.3 21.80±0.11
평균 76.97 20.52 14.20 106.78 21.61
변이계수
(%)		 2.27 2.64 4.98 2.67 1.38
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 신품종 벼인 '골든퀸 3호'의 출수기는 8월 13 내지 8월 15일일경으로 대조품종에 비해 2일 정도 늦은 중생종인 것을 확인하였으며, '골든퀸 3호'의 유효분얼수(이삭수)의 평균은 14.20개로 보통이고, 이삭길이(수장)은 평균 20.52 ㎝ 정도이며, 이삭당 벼알 수는 평균 106.78개 정도인 것을 확인하였다. 현미 천립중 평균은 21.61ｇ으로 대조품종의 21.20ｇ과 비슷한 것을 확인하였다.
또한, 신품종 '골든퀸 3호' 종자(도 4 및 도 5 참조) 및 화영벼 종자의 농업적 특성을 하기 표 2에 나타내었다.
종자의 농업적 특성 비교
구분 정조 현미 정현비율
(%)		 수량성
(㎏/10a)
길이
(㎜)		 폭
(㎜)		 두께
(㎜)		 장폭비 길이
(㎜)		 폭
(㎜)		 두께
(㎜)		 장폭비
화영 7.23 3.24 2.24 2.24 5.01 2.90 2.02 1.73 77.3 516
골든퀸 3호 7.00 3.60 2.29 1.94 4.97 3.07 2.09 1.62 78.5 547
표 2에 나타난 바와 같이, '골든퀸 3호'는 현미길이가 평균 4.97 ㎜로 대조품종 5.01 ㎜과 비슷하고, 폭은 3.07 ㎜로 대조품종 2.90 ㎜ 보다 굵은 편으로 장폭비가 1.62의 단원형으로 확인되었다. 또한, 수량성은 547 ㎏/10a로 대조품종 516 ㎏/10a보다 높은 것을 확인하였다.
본 발명에서는 '골든퀸 3호' 및 '화영'의 배유투명도, 아밀로오스 함량, 단백질 함량 및 도요식미값을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
아밀로오스 함량은 '골든퀸 3호' 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 메쉬(Mesh)의 채로 처리하여 이용하였다. 아밀로오스함량(amylose content) 분석은 100 ㎎의 현미가루에 95% 에탄올 1 ㎖와 1N 수산화나트륨(NaOH) 9 ㎖를 가해 끓는 물속에 10분 동안 호화시킨 후 100 ㎖이 되도록 증류수를 첨가하였다. 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.
단백질 함량은 사미, 피해립 등을 제거한 현미 및 백미를 비파괴적 간이방법으로 Kett사의 AN-800을 사용하여 고시히카리 현미의 검량치를 모델로 비교하면서 변이체간의 상대적인 값을 구하였으며, 투명도 및 도요식미값은 일반적으로 당업계에 알려진 방법을 이용하여 측정하였다.
아밀로오스 함량, 단백질 함량 및 도요식미값 비교
구분 투명도
(1-9)		 심/복백
(0-9)		 아밀로오스함량(현미, %) 단백질함량 (현미, %) 단백질함량
(백미, %)		 도요식미값
화영 1 0/1 18.2 7.5 6.4 61
골든퀸 3호 4 - 12.5 6.9 6 79
표 3에 나타난 바와 같이, '골든퀸 3호'의 배유 투명도는 4로 대조품종 화영의 1보다 높은 중간의 찰벼 특성을 보이며, 아밀로오스 함량이 12.5% 수준으로 대조품종에 비해 낮고, 현미 단백질함량은 6.9%로 대조품종에 비해 낮았다. 밥 윤기치(도요식미값)는 79 수준으로 대조품종에 61 보다 월등히 높아 밥맛이 대단히 우수한 것으로 나타났다.
또한, 본 발명에서는 '골든퀸 3호'의 생리장해 및 병충에 대한 저항 특성을 확인하여 하기 표 4에 나타내었다.
생리장해 및 병충에 대한 저항 특성 비교
구분 불시
출수율		 내도복성 성숙기엽노화 내냉성 목도열병 흰잎
마름병		 줄무늬
잎마름병		 벼멸구
화영 0 3(중강) 보통 중강 중강 강 강 중약
골든퀸 3호 0 3(중강) 보통 중 중 중 약 약
표 4에 나타난 바와 같이, '골든퀸 3호' 벼는 못자리 불시출수는 없고, 도복성은 3(중강)정도이며, 성숙기 엽노화는 보통이고, 내냉성은 중 정도인 것을 확인하였다. 목도열병은 중, 흰잎마름병에는 중간정도의 저항성을 보였고, 줄무늬잎마름병, 벼멸구에 대한 저항성은 없는 것을 확인하였다.
' 골든퀸 3호'의 향기성분 분석
본 발명의 신품종 벼 '골든퀸 3호'는 현미에서 향취성을 가지고 있는 향미품종으로, 팝콘향과 유사한 향기가 나는 것을 확인하였으며, 실제로 '골든퀸 3호'의 현미에 어떠한 향기성분이 포함되어 있는지 확인하기 위해 GC/MS(가스 크로마토그래프 질량분석계: gas chromatograph-mass spectrometer)-SPME(고상미량추출법: solid phase microextraction)를 이용하여 휘발성분(volatile elements)을 분석하였다.
실시예 1에서 육종한 '골든퀸 3호'(향강도 약함)에 대한 휘발성분 분석을 수행하였으며, 대조군으로 추청벼(향강도 없음)를 사용하였다 (표 5).
먼저, 시료는 농촌진흥청 표준재배법에 의해 2014년 재배한 시료를 사용하였으며, 시료는 수확 직후 정조 형태로 -50℃에 저장하였다. 향기성분 분석을 위해 저장중인 시료를 제현기를 이용하여 현미를 제조하고, 곱게 분쇄하여 제조한 현미가루를 분석에 사용하였다.
그 다음, 상기에서 제조한 각 품종에 대한 현미 가루 5ｇ을 헤드 스페이스 바이알(head space vial)에 넣고 SPME(고상미량추출법: solid phase microextraction)으로 분석하였다. SPME 분석시 시료의 pre-heating은 80℃에서 20분간 실시하였으며, SPME의 파이버(Fiber)는 Divinylbenzene/Carboxen/PDMS (57348-U, SUPELCO, 미국)를 사용하였다. 파이버의 컨디셔닝(conditioning)은 260℃에서 45분 동안 실시하였으며, 흡착(Adsorption)은 20분 동안, 탈착(desorption)은 10분 동안 실시하였다.
SPME로부터 탈착된 휘발성분(volatile elements)은 GC/MS(가스 크로마토그래프 질량분석계: gas chromatograph-mass spectrometer; QP-2010 Ultra, Shimadzu, 일본)를 이용하여 다음 조건으로 분석하였다.
- GC/MS : Shimadzu QP-2010 Ultra
- Column : Rtx-5MS
- Injection Temperature : 250℃
- Flow Control Mode : Linear velocity
- Column Flow : 1.04 mL / min
- Ion Source Temperature : 200℃
- Interface Temperature : 270℃
- solvent Cut Time : 4 min
- Library : Wiley 및 NIST GCMS library
'골든퀸 3호' 현미에 포함된 휘발성분(volatile elements) 분석 결과는 하기 표 5 내지 표 8에 나타내었다.
시료목록
품종명 계통번호 향강도 배유특성
골든퀸 3호 JS9-3-73-15-5-1-5-3-1-1-1-B 약 Dull(저아밀로오스벼)
추청벼(대조군) - 무 메벼
휘발성분 분석 결과
　 COMPOUND NAME 골든퀸 3호 추청벼
1 hexyl ester formic acid 16,641,490 13,920,321
2 2-acetyl-1-pyrroline 8,765,780 　
3 hexanal 6,932,637 4,480,055
4 nonanal 5,891,335 6,554,666
5 2,3-dimethyl-pyridine 5,779,207 　
6 2-octanone 2,906,115 455,428
7 2,4-dimethyl-1-heptene 2,782,645 1,886,563
8 methoxy-phenyl-oxime 2,482,198 599,922
9 1-pentanol 2,427,753 3,892,966
10 4,8-dimethyl-1-nonanol 1,836,107 　
11 2,4-dimethyl-1-decene 1,648,571 　
12 1-octen-3-ol 1,622,875 1,103,069
13 1-octanol 1,484,100 1,656,107
14 1-heptanol 1,466,575 774,757
15 2,2,4-trimethyl-hexane 1,188,229 　
16 1-Isobutoxy-2-ethylhexane 981,772 　
17 heptanal 900,233 　
18 4-methyl-heptane 895,098 　
19 2,15-hexadecanedione 892,102 1,096,632
20 o-xylene 885,876 367,264
21 heptadecyl heptafluorobutyrate 745,914 　
22 Linalool oxide trans 682,712 　
23 1-nonanol 651,497 760,018
24 2,3,5,8-tetramethyl-decane 650,089 　
25 2-pentyl-furan 640,678 5,843,179
26 (R,S)-5-ethyl-6-methyl-3E-hepten-2-one 587,117 947,656
27 dimethyl trisulfide 487,830 　
28 2-ethyl-1-hexanol 456,744 　
29 (Z)-8-methyl-4-undecene 352,540 　
30 2-Isopropyl-5-oxohexanal 346,013 　
31 2-octanol 331,071 　
32 2,4-dimethyl-cyclohexanol 311,219 　
33 2,6,10,15-tetramethyl-heptadecane 277,725 　
34 paraldehyde 268,329 　
35 3,4,5,6-tetramethyl-octane 265,930 788,310
36 4,6-dimethyl-2-heptanone 256,866 　
37 2,6,6-trimethyl-2-cyclohexene-1,4-dione 200,121 183,636
38 2,6,11-trimethyl-dodecane 193,432 213,758
39 2-(dodecyloxy)-ethanol 189,630 　
40 tridecanedial 181,614 　
41 dinonanoinmonocaprylin 178,970 　
42 (E)-6,10-dimethyl-5,9-undecadien-2-one 174,832 82,074
43 1-hexadecene 167,635 　
44 tetradecane 157,286 76,516
45 epoxy-linalooloxide 155,692 　
46 3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-1h-pyrazole 120,153 　
47 5-(1-methylpropyl)-nonane 117,728 　
48 dibutyl phthalate 117,061 　
49 5-ethyl-2,2,3-trimethyl-heptane 113,882 92,762
50 dodecane 100,871 241,468
51 3-methyl-5-propyl-nonane 99,032 　
52 3,9-dimethyl-undecane 96,040 　
53 2,6,6-trimethyl-1-cyclohexene-1-carboxaldehyde 92,954 　
54 trimethylsilyl ester 2,5-bis(trimethylsiloxy)-benzoic acid 91,885 　
55 3,4-dimethyl-1,5-hexadiene-3,4-diol 88,469 1,055,625
56 1-[2-(1-hydroxy-1-methylethyl)cyclopropyl]-ethanone 78,945 3,264,921
57 trans-1,2-bis(1-methylethenyl)-cyclobutane 77,121 　
58 4-(hexadecyloxy)-2-pentadecyl-1,3-dioxane 68,971 　
59 2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-2,5-cyclohexadiene-1,4-dione 68,776 　
60 5-Isopropenyl-3,3-dimethyl-dihydrofuran-2-one 68,631 　
61 n-allyl-trifluoroacetamide 65,765 　
62 26-hydroxycholesterol 64,183 　
63 1,3,6-tris(trimethylsilyl)-1,4-cyclohexadiene 63,737 　
64 2,3,3-trimethyl-hexane 55,487 76,648
65 butyl6-ethyloct-3-yl ester oxalic acid 37,118 　
66 octyl ester-2-bromopropionicacid 31,276 　
67 2,4,6-trimethyl-octane 　 4,021,633
68 2,6-dimethyl-pyridine 　 1,770,615
69 (R,S)-2-propyl-5-oxohexanal 　 1,582,267
70 butylated hydroxytoluene 148,001 1,508,783
71 4-methyl-2-dodecene 　 1,267,248
72 1,5-dimethyl-6-oxa-bicyclo[3.1.0]hexane 　 598,854
73 d-Limonene 　 571,833
74 isobutyl nonyl ester carbonic acid 　 457,901
75 1,2-dihydro-8-hydroxylinalool 　 433,296
76 2,5-dimethyl-octane 　 399,155
77 6-(3-acetyl-2-methyl-1-cyclopropen-1-yl)-6-methyl-2-heptanone 　 388,342
78 2,3-epoxy-Geranyl acetate 　 386,376
79 6,10,14-trimethyl-2-pentadecanone 　 368,239
80 decanal 　 364,983
81 2-formyl-4,6-dimethoxy-, 8,8-dimethoxyoct-2-yl ester benzoic acid 　 316,805
82 1,5-dimethyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane 　 267,858
83 3,6-dimethyl-undecane 　 233,433
84 2,3,8-trimethyl-decane 　 232,588
85 2-methyl-3-pentanone 　 227,884
86 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxan-5-ol 　 208,844
87 hexadecane 　 207,764
88 1,1'-oxybis-decane 　 202,755
89 2,6,10,14-tetramethyl-pentadecane 　 182,240
90 5-ethyl-3-nonanol 　 178,901
91 4,6-dimethyl-2-heptanone 　 170,810
92 (E)-methyl ester2-hexadecenoic acid 　 140,110
93 8a-ethylperhydro-1,8-naphthalenedione 　 135,134
94 Isotridecanol 　 113,054
95 nonadecan-1-oltrimethylsilyl ether 　 88,144
96 9-methyl-1-decene 　 88,066
97 bis(tert-butyldimethylsilyl) ester-dodecanedioic acid 　 85,089
98 tricosyltrifluoroacetate 　 81,066
99 cyclohexadecane 　 79,306
100 2,6-dimethyl-6-(4-methyl-3-pentenyl)-bicyclo[3.1.1]hept-2-ene 　 78,839
101 [(11-fluoroundecyl)oxy]trimethyl-Silane 　 78,442
102 1-tridecene 　 75,743
103 2,6,10,14-tetramethyl-hexadecane 　 75,743
104 1-tetradecene 　 71,990
105 4-hexadecyl ester-3-chloropropionicacid 　 64,721
106 bis(2-methylpropyl) ester-1,2-benzenedicarboxylic acid 　 43,460
107 2,6,7-trimethyl-decane 　 40,922
108 N-(benzoyloxy)-cyclohexanamine 　 40,754
육성 계통별 동정된 휘발성분특성 비교
2개 품종에서 동정된 성분 전체 개수 108
골든퀸 3호에서 동정된 성분 개수 67
추청벼에서 동정된 성분 개수 67
골든퀸 3호 및 추청벼에서 모두 동정된 성분 개수 26
골든퀸 3호에서는 없으나 추청벼에서 동정된 성분 개수 41
추청벼에서는 없었으나 골든퀸 3호에서는 동정된성분 개수 41
대조품종인 추청벼에는 없었으나 '골든퀸 3호'에서는 동정된 성분 목록(41종)
1 2-acetyl-1-pyrroline
2 2,3-dimethyl-pyridine
3 4,8-dimethyl-1-nonanol
4 2,4-dimethyl-1-decene
5 2,2,4-trimethyl-hexane
6 1-Isobutoxy-2-ethylhexane
7 heptanal
8 4-methyl-heptane
9 heptadecyl heptafluorobutyrate
10 Linalool oxide trans
11 2,3,5,8-tetramethyl-decane
12 dimethyl trisulfide
13 2-ethyl-1-hexanol
14 (Z)-8-methyl-4-undecene
15 2-Isopropyl-5-oxohexanal
16 2-octanol
17 2,4-dimethyl-cyclohexanol
18 2,6,10,15-tetramethyl-heptadecane
19 paraldehyde
20 4,6-dimethyl-2-heptanone
21 2-(dodecyloxy)-ethanol
22 tridecanedial
23 dinonanoin monocaprylin
24 1-hexadecene
25 epoxy-linalooloxide
26 3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-1h-pyrazole
27 5-(1-methylpropyl)-nonane
28 dibutyl phthalate
29 3-methyl-5-propyl-nonane
30 3,9-dimethyl-undecane
31 2,6,6-trimethyl-1-cyclohexene-1-carboxaldehyde
32 trimethylsilyl ester 2,5-bis(trimethylsiloxy)-benzoic acid
33 trans-1,2-bis(1-methylethenyl)-cyclobutane
34 4-(hexadecyloxy)-2-pentadecyl-1,3-dioxane
35 2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-2,5-cyclohexadiene-1,4-dione
36 5-Isopropenyl-3,3-dimethyl-dihydrofuran-2-one
37 N-allyl-trifluoroacetamide
38 26-hydroxycholesterol
39 1,3,6-tris(trimethylsilyl)-1,4-cyclohexadiene
40 butyl6-ethyloct-3-yl ester oxalic acid
41 octyl ester-2-bromopropionic acid
상기 표 6 내지 표 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 '골든퀸 3호'에서 67개의 휘발성분이 동정 되었으며, 대조품종인 추청벼에서는 없었으나 '골든퀸 3호'에서 동정된 성분은 41개(표 8) 인 것을 확인하였다.
' 골든퀸 3호'의 지방산 성분 분석
본 발명의 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 지방산 성분 특성을 파악하기 위해 GC(가스 크로마토그래프: gas chromatograph) 를 이용하여 지방산 성분을 분석하였다.
실시예 1에서 육종한 '골든퀸 3호'에 대한 지방산 성분 분석을 수행하였으며, 대조군으로 추청벼를 사용하였다(표 9).
현미 5립을 담은 용기에 680 ㎕의 메틸레이션 용액 (methylation solution; MeOH : benzene : DMP : H2SO4 = 39 : 20 : 5 : 2)과 400 ㎕의 헵탄(heptane)을 넣고 밀봉한 후, 80℃에서 2시간 동안 반응시키고 상온으로 방냉하였으며, 그 다음 원심분리(1,000 rpm, 5분)하여 얻어진 헵탄 상층액을 GC(CP-3800, Varian, Australia)로 분석하였다. GC 분석조건으로 컬럼(column)은 CP-SIL 88 FAME (50m x 0.25mm, CP7489, Varoam)를 사용하였고, 캐리어(carrier)로는 He(1 ㎖/min)을 사용하였으며, 컬럼오븐의 온도는 110℃ (5분) - 5℃/분 승온 - 210℃ (40분)으로 실시하였다.
육성 계통별 지방산 성분 특성 비교
　지방산 골든퀸 3호 추청
Myristic acid 0.721±0.036 0.733±0.073
Palmitic acid 23.644±0.333 24.368±0.443
Palmitoleic acid 0.245±0.010 0.109±0.006
Stearic acid 1.883±0.004 2.075±0.068
Elaidic acid 0.292±0.024 0.146±0.060
Oleic acid 32.743±0.360 31.736±0.742
Linoleic acid 37.820±0.086 38.571±0.237
Arachidic acid 0.446±0.004 0.423±0.004
Eicosenoic acid 0.660±0.046 0.439±0.014
Linolenic acid 1.271±0.024 1.147±0.002
Behenic acid 0.275±0.004 0.255±0.006
표 9에 나타난 바와 같이, 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산 (Palmitic acid), 팔미톨레산(Palmitoleic acid), 스테아린산(Stearic acid), 엘라이드산(Elaidic acid), 올레산(Oleic acid), 리놀레산(Linoleic acid), 아라킨산(Arachidic acid), 에이코센산(Eicosenoic acid), 리놀렌산(Linolenic acid) 및 베헨산(Behenic acid)의 함량을 측정하였으며, 골든퀸 3호의 경우 팔미톨레산, 엘라이드산 및 에이코센산의 함량이 추청벼에 비해 현저하게 증가한 것을 확인하였으며, 스테아린산의 함량은 추청벼에 비해 다소 감소한 것을 확인하였다.
' 골든퀸 3호'의 품종판별용 DNA 단편 분석
본 발명의 신품종 벼 '골든퀸 3호'의 유통 시, 발생할 수 있는 혼입 및 진위 판별을 위한 정보를 제공하기 위해 '국립농산물품질관리원'의 '벼 품종 식별 검정 매뉴얼'에 따라 DNA 분석을 실시하였으며, 분석은 농업실용화재단에 의뢰하여 수행하였다.
상기 매뉴얼에 따른 방법을 간단히 설명하면, 공지된 방법으로 벼의 DNA를 추출, 정제한 다음, 순도 및 농도를 확인한 후, 다중 PCR 분석법에 따라 혼합 프라이머(Rice Detection Kit, RD2100, (주)정P&C연구소)를 이용하여 PCR을 수행하였다. 그 다음, 증폭산물 12 ㎕를 3 % 아가로오스 겔(agarose gel)에 30분 동안 전기영동을 수행하였다.
그 결과, 본 발명의 '골든퀸 3호'는 도 6과 같은 SNP 패턴을 보이는 것을 확인하였다.
' 골든퀸 3호'의 유전체 분석
본 발명의 '골든퀸 3호'의 유전적 특성을 파악하기 위해 '골든퀸 3'호 전체 게놈(whole genome)에 대한 유전자 분석을 수행하였으며, 염색체(chromosome)각각에 대한 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)을 분석하였다.
먼저, 유전자 분석을 위해 실험포장에서 1주 1본으로 재배된 벼 잎을 샘플링하여 동결건조 후, 지노믹 DNA(genomic DNA)를 DNeasy® Plant Mini Kit(QIAGEN, 미국)을 이용하여 추출하였으며, 추출된 DNA는 정량하여 최소 30ng/㎕가 되도록 준비하여 염기서열 분석을 수행하였다. 염기서열 분석(sequencing)은 라이브러리 구축(library construction)과정을 거친 다음, HiSeq 2500(Illumina)을 이용하여 SRS(short read sequence)를 생산하였으며, 데이타 맵핑(mapping) 및 조립(assembly)은 BWA, samtools, snpEff등의 BioTool을 이용하여 ① Mapping, ② Sequencing Depth 및 Coverage 확인, ③ Variant Calling을 하여 fastq형식의 RawData 파일을 생성하여 분석하였다 (Shearer AE et al ., Deafness in the genomics era., Hear Res ., Dec;282(1-2):1, 2011).
표준 유전체로 벼의 유전체 염기서열인 IRSGP 1.0(International Rice Genome Sequencing Project)과 비교하여 각 염색체 상대적인 단일염기다형성 수를 측정하였다.
그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 골든퀸 3호의 12개 염색체상에 존재하는 총 SNP 개수는 320,426이며, 그 중 동형접합적(homozygous)인 SNP의 수는 236,515개로 표준유전체와 다른 유전부위를 나타내는 것을 확인하였다. 유전자형(genotype)의 0/1, 1/1, 1/2는 표준유전체로 사용된 Nipponbarae (IRSGP 1.0)과 다른 SNP를 의미하며, 1/1은 동형접합적(homozygous)인 SNP를 뜻하며, 0/1, 1/2는 이형접합적(heterozygous)인 SNP를 뜻한다.
이상으로, 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
국립농업과학원 농업유전자원센터 KACC98043P 20150324

Claims (11)

  1. 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98043P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호.
  2. 제1항에 있어서, 상기 골든퀸 3호의 아밀로오스 함량은 10 내지 15%인 것을 특징으로 하는 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호.
  3. 제1항에 있어서, 상기 골든퀸 3호의 도요식미 값은 75 내지 85인 것을 특징으로 하는 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호.
  4. 제1항에 있어서, 상기 '골든퀸 3호'의 간장 평균 길이는 74.0 내지 80.0 ㎜, 수장 평균 길이는 19.0 내지 22.0 ㎜, 포기당 평균 이삭수는 12.0 내지 15.0개, 이삭당 평균 벼알수는 100 내지 110개인 것을 특징으로 하는 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호.
  5. 제1항에 있어서, 상기 골든퀸 3호의 현미 천립중은 평균 21 내지 22ｇ인 것을 특징으로 하는 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호.
  6. 제1항에 있어서, 상기 골든퀸 3호 현미의 평균 길이는 4.9 내지 5.0 ㎜, 평균 폭은 3.0 내지 3.1 ㎜, 평균 두께는 2.0 내지 2.1 ㎜ 및 장폭비는 1.6 내지 1.7인 것을 특징으로 하는 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호.
  7. 제1항에 있어서, 상기 골든퀸 3호는 추청벼에 비해,
    2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline), 2-3-디메틸-피리딘, 4,8-디메틸-1-노난올(4,8-dimethyl-1-nonanol), 2-4-디메틸-1-데켄(2,4-dimethyl-1-decene), 2,2,4-트리메틸-헥산(2,2,4-trimethyl-hexane), 1-이소부톡시-2-에틸헥산(1-Isobutoxy-2-ethylhexane), 헵타날(heptanal), 4-메틸-헵탄(4-methyl-heptane), 헵타데실 헵타플루오부틸레이트(heptadecyl heptafluorobutyrate), 리날로올 옥사이드 트렌스(Linalool oxide trans), 2,3,5,8-테트라메틸-데칸(2,3,5,8-tetramethyl-decane), 디메틸 트리설파이드(dimethyl trisulfide), 2-에틸-1-헥사놀(2-ethyl-1-hexanol), (Z)-8-메틸-4-언데칸[(Z)-8-methyl-4-undecene], 2-이소프로필-5-옥소헥사날(2-Isopropyl-5-oxohexanal), 2-옥탄올(2-octanol), 2,4-디메틸-사이클로헥사놀(2,4-dimethyl-cyclohexanol), 2,6,10,15-테트라메틸-헵타데칸(2,6,10,15-tetramethyl-heptadecane), 파라알데히드(paraldehyde), 4,6-디메틸-2-헵탄논(4,6-dimethyl-2-heptanone), 2-도데사이록시-에탄올[2-(dodecyloxy)-ethanol], 트리데카네디얼(tridecanedial), 디노나노인 모노카프릴린(dinonanoin monocaprylin), 1-헥사테칸(1-hexadecene), 에폭시-리날로올옥사이드(epoxy-linalooloxide), 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-메틸-1h-피라졸[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-1h-pyrazole], 5-(1-메틸프로필)노난[5-(1-methylpropyl)-nonane], 디부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate), 3-메틸-5-프로필-노난(3-methyl-5-propyl-nonane), 3-9-디메틸-언데칸(3,9-dimethyl-undecane), 2,6,6-트리메틸-1-사이클로헥센-1-카르복사알데하이드(2,6,6-trimethyl-1-cyclohexene-1-carboxaldehyde), 트리메틸실릴 에스테르-2,5-비스(트리메틸실릴옥시)-벤조익산[trimethylsilyl ester-2,5-bis(trimethylsiloxy)-benzoic acid], 트렌스-1,2-비스(1-메틸에텐일)-사이클로부탄[trans-1,2-bis(1-methylethenyl)-cyclobutane], 4-(헥사데사이클록시)-2-펜타데실-1,3-디옥산[4-(hexadecyloxy)-2-pentadecyl-3-dioxane], 2,6-비스(1,1-디메틸에틸)-2,5-사이클로학사디엔-1,4-다이온[2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-2,5-cyclohexadiene-1,4-dione], 5-아이소프로페닐-3,3-디메틸-디하이드로퓨란-2-온 (5-Isopropenyl-3,3-dimethyl-dihydrofuran-2-one), N-알릴-트리플루오아세트아미트(N-allyl-trifluoroacetamide), 26-하이드록시콜레스테롤(26-hydroxycholesterol), 1,3,6-트리스(트리메틸실릴)-1,4-사이클로헥사디엔[1,3,6-tris(trimethylsilyl)-1,4-cyclohexadiene], 부틸 6-에틸옥트-3-일 에스테르-옥살산(butyl 6-ethyloct-3-yl ester-oxalic acid) 및 옥틸 에스테르-2-브로모피로피온산(octyl ester-2- bromopropionic acid)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 휘발성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호에 따른 종자.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호에 따른 종자의 자손.
  10. (a) 주남벼 및 추청벼//유메츠쿠시/ 재래 향미 품종의 4원 교배후대 향미 계통을 모본으로, 유메츠쿠시/밀키퀸 품종의 교배후대 저아밀로오스 계통을 부본으로 인공교배하여 교잡종(F1)을 육성하는 단계;
    (b) 교잡종(F1) 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F2) 종자를 계통육종법에 의해 제9세대(F9)까지 전개한 후 제10세대 종자(F10 seed)를 수득하는 단계; 및
    (c) 교잡종 제10세대 이후 생산성, 수량성, 품종 균일성 및 재배 안정성을 검토하여 아밀로오스 함량이 낮고 향미 특성을 가지는 우량계통을 반복 선발하는 단계;
    를 포함하는 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98043P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호의 육종방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 (a) 단계의 모본은,
    ⅰ) 유메츠쿠시를 모본으로, 재래종 향미 품종을 부본으로 하여 인공교배한 후, 수정란에 N-메틸-N-니트로소요소(N-methyl-N-nitrosourea: MNU) 처리한 다음, 향특성을 가지는 계통을 선별하는 단계;
    ⅱ) 상기 선별된 계통을 부본으로, 추청벼를 모본으로 하여 인공교배한 후, 향미 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계; 및
    ⅲ) 주남벼를 모본으로, 상기 ⅱ) 단계에서 선별한 계통을 부본으로 인공교배한 후, 향미 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 국립농업과학원 농업유전자원센터에 KACC98043P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 품종 골든퀸 3호의 육종방법.
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