KR102394117B1

KR102394117B1 - 아밀로오스 함량이 낮은 신품종 향미 천혜진선향

Info

Publication number: KR102394117B1
Application number: KR1020210117372A
Authority: KR
Inventors: 조유현
Original assignee: 주식회사 시드피아바이오
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2022-05-04

Abstract

본 발명은 현재 국내에서 재배되고 있으며 세계적으로도 밥맛이 좋기로 유명한‘고시히까리’품종보다 밥의 풍미가 더 좋은 품종으로 개발한, 현미에 향취성이 있고 Low-amylose 특성을 가지는 신품종 벼인‘천혜진선향’벼 및 이의 육종방법에 관한 것으로, 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁되었다. 본 발명의 아밀로오스 함량이 낮은 신품종 벼인‘천혜진선향’은 약한 정도의 향취 특성 및 Low-amylose 특성을 가질 뿐만 아니라, 재배 안전성과 수량성이 우수하고, 도요식미값이 80 내지 90으로 높아 밥맛이 기존 품종에 비해 월등하므로 벼 재배 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

Description

아밀로오스 함량이 낮은 신품종 향미 천혜진선향{Brand new rice variety 'Chunhye-Jinseon-hyang' having Aroma and Low amylose content}

본 발명은 아밀로오스 함량이 낮고 향취 특성을 가지는 신품종 향미 벼인‘천혜진선향’및 이의 육종방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양질미이며 복합 내병·내재해성을 갖는 농촌진흥청에서 육성한 '새누리벼'를 모본으로 하고, 주남벼, 추청벼, 재래향미, 유메츠쿠시, 밀키퀸 등을 모본으로 Low-amylose 및 방향 특성을 갖는 자체 육성한‘JS-12’를 부본으로 하여 인공교배하여 제조되며, 재배 안전성 및 수량성이 우수하고, 도요식미값이 높아 밥맛이 기존 품종에 비해 탁월한 ‘천혜진선향’벼, 이의 종자, 자손, 상기 벼에서 재배한 쌀을 포함하는 가공식품 및 상기‘천혜진선향’벼의 육종방법에 관한 것이다.

식생활의 다양화, 고령화, 저출산 등의 요인으로 국내 1인당 연간 쌀 소비량은 1984년 이후 계속 줄어들어 1998년에 처음으로 100kg 아래로 떨어졌고, 2020년에는 역대 최저수준을 기록하였다. 이와 같이, 1인당 쌀 소비량이 꾸준히 줄어들고 연간 쌀 생산량이 수요량을 초과하는 현상이 지속되어, 쌀의 수량보다는 품질에 대한 소비자의 요구가 높아지게 되었고, 최근에는 차별화된 고급양질미를 선호하는 경향이 더욱 뚜렷해지고 있는 추세이다.

이처럼 사회와 경제적 여건 변화에 따라, 다수성, 안정성 및 양질성 등으로 대별할 수 있는 벼의 육종 목표는 수량보다는 고품질 및 소비자의 기호에 따른 기능성 품종의 개발로 그 순위가 변화하고 있다.

쌀의 고품질을 요구하는 시대를 맞아 쌀의 외관 특성, 이화학적 특성, 영양 특성, 기능성, 식미, 안전성 및 상품성 등의 여러 품질요소 중에서 무엇보다 가장 중요시되는 품질요소는 식미라고 할 수 있다.

쌀의 식미는 품종 고유의 특성, 기상 및 토양조건, 재배시기, 시비량, 수확시기 등의 재배기술과 건조, 저장, 도정 등 수확 후 관리기술의 영향을 크게 받는다. 그 중 품종 고유의 특성은 식미에 가장 큰 영향을 미친다.

쌀밥의 식미 평가를 객관적으로 신속하게 수행하기 위하여 여러 종류의 식미계가 개발되어 이용되고 있다. 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 알카리 붕괴도, 아밀로오스 함량, 아밀로그램 특성, 단백질 함량 등이 주요한 인자로 작용한다.

특히, 사람들에게 친근감을 느끼게 하는 구수한 향을 가진 쌀은 기호와 선호도에 따라 우수한 식미평가를 받고 있으며, 현미밥용이나, 떡, 과자, 식혜, 술 등 다양한 가공식품 소재로 활용될 수 있어 그 이용성이 증가하고 있다.

육종적으로 쌀의 품질과 식미를 개량하기 위해서는 우리나라 뿐만 아니라 글로벌 소비자들이 선호하는 각종 식미 관련 특성을 가진 유전 자원을 찾아서 교배친으로 사용해야 한다. 그리고 새로 육성하는 고품질 양식미 품종은 그동안 우리나라에서 육성한 양질미 품종이나 우리와 경쟁관계에 있는 외국의 양질미 품종과 유전적으로 차별화 시키는 것이 유리하다.

최근 우리나라에서는 국외에서 도입한 최고 양식미 품종인 ‘고시히까리’,저아밀로오스(Low-amylose) 품종인 ‘밀키퀸’등의 품종들이 재배 및 가공 판매되고 있으나, 이들 벼 품종들은 키가 커서 도복에 약하며 병충해, 자연재해에 취약하고 연차간 수확량이 일정하지 못하여 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, 식물체의 줄기가 약하고 키가 크며 이삭이 큰 품종은 도복에 매우 약한 특성을 지닌다.

출수 이후 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, 호숙기 도복의 경우는 청미비율이 크게 증가되어 결국 양질미 생산이 어려워지는 문제점이 있다.

한편, 향기나는 쌀(향미; aromatic rice, scented rice)은 밥을 지을 때 또는 옥수수를 튀기거나 빵을 굽거나 커피콩을 볶을 때처럼 구수한 냄새를 풍기는 쌀로, 향미라고 불리우기도 하며, 향기나는 쌀의 구수한 냄새는 갓 찧은 쌀이나 현미 상태에서도 나고 벼의 잎이나 줄기, 꽃가루에서도 강하게 난다. 우리나라에서는 육종 연구진에 의해 '향미벼 1호'라는 품종을 시작으로 '향남벼', '향미벼 2호', '아랑향찰벼', '설향찰벼', '골든퀸3호' 등이 개발되어 보급되었다.

그러나 글로벌 소비자의 기호와 선호도를 충족시킬 수 있는, 풍미가 우수하고 식미로 유명한 일본품종 ‘고시히까리’를 능가 할 수 있는 약한 향 강도를 지닌 메벼품종의 개발은 미흡한 실정이다.

이에, 재배 안정성 및 수량성과 관련된 현행 양식미의 문제점을 육종적으로 해결함과 동시에 국외에서 도입한 양질미 품종과 유전적으로 차별화되고 소비자들의 다양한 기호도를 충족시킬 수 있는 약한 정도의 향 특성을 갖는 기능성 양질미 품종의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

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Lee W. et al., Korean J. Breed. Sci., Vol. 50, No. 3, pp. 344-349(2018.09.)

본 발명은 상기와 같은 요구를 해결하고 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 글로벌 소비자들의 기호도를 충족시킬 수 있는 특성을 갖는‘고시히까리’보다 더 나은 기능성 양질미 품종을 개발하기 위해, 양질미이며 복합 내병·내재해성을 갖는 농촌진흥청에서 육성한 '새누리벼'를 모본으로 하고, 주남벼, 추청벼, 재래향미, 유메츠쿠시, 밀키퀸 등을 모본으로 Low-amylose 및 방향 특성을 갖는, 자체 육성한‘JS-12’를 부본으로 하여 인공교배한 후 다시 MNU(N-methyl-N-nitrosourea) 처리를 통하여, 도요식미값이 높으면서 현미 향취 특성과 Low-amylose 특성을 가지는 양질미 신품종 벼 '천혜진선향' 을 제공하는데 있다.

본 발명은 또한, 상기 '천혜진선향'의 종자 및 이의 자손을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 '천혜진선향'벼의 종자를 재배하여 생산된 쌀을 포함하는 가공식품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 '천혜진선향'벼를 육종하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 다른 목적 및 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 목적에 제한되지 않으며, 본 명세서에 기재된 청구범위 및 도면과 함께 하기의 발명의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 또한 본 명세서에 기재되지 않은 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하‘통상의 기술자’라 함)가 명확하게 이해하고 유추할 수 있는 것을 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 다음의 발명을 제공한다.

본 발명은 약한 정도의 향 특성을 갖는 기능성 양질미 품종을 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 새누리벼를 모본으로 하고, 주남벼, 추청벼, 재래향미, 유메츠쿠시, 밀키퀸 등을 모본으로 자체 육성한 ‘JS-12’를 부본으로 하여 인공교배한 다음 수정란에 다시 MNU(N-methyl-N-nitrosourea)처리하고 분리세대에서 불임정도가 강한 계통들을 선발하여 최종적으로 '천혜진선향'을 육종하였다. 상기 벼 '천혜진선향'은 낮은 강도의 방향 특성 및 Wx^bMQ유전자형의 Low-amylose 특성을 가지며, 재배 안전성 및 수량성이 우수하고, 도요식미값이 높아 밥맛이 탁월한 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 국립농업과학원 농업유전자원센터(舊 농업생명공학연구원)에 기탁번호 KACC98118P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 벼 품종 '천혜진선향'을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벼 '천혜진선향'의 아밀로오스 함량은 12 내지 13% 이고, 도요식미값은 80 내지 90일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 '천혜진선향'의 간장 평균 길이는 77.0 내지 82.0 cm(79.5±1.41)이고, 수장 평균 길이는 19.0 내지 22.0 cm(20.5±0.63)이며, 포기당 평균 이삭수는 13.0 내지 16.0개, 이삭당 평균 벼알수는 100 내지 110개일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구체예에 따르면, 상기 벼 '천혜진선향'의 현미 천립중은 평균 21.16 내지 21.30ｇ(21.34±0.08)일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구체예에 따르면, 상기 벼 '천혜진선향'의 현미 평균 길이는 4.71 내지 5.78 ㎜(4.98±0.21)이고, 평균 폭은 2.75 내지 3.25 ㎜(2.98±0.13)이며, 평균 두께는 1.93 내지 2.28 ㎜(2.07±0.07) 및 장폭비는 1.45 내지 2.03(1.67±0.10)일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 구체예에 따르면, 상기 '천혜진선향'벼는 '삼광벼'에 비해 조사된 전체 61개 향기 성분 중 Pyridine, Dodecane, 2,7,10-trimethyl-, 2-Bromo dodecane, Hexadecane는 없으나, 주요 향기원이며 삼광벼에 없는 2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline)인 휘발성분을 추가로 포함할 수 있다. 상기 '천혜진선향'벼는 2-아세틸-1-피롤린 함량이 800 내지 950 ppm으로 약한 정도의 구수한 향을 가지는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 상기 '천혜진선향'의 구수한 향은 badh2 유전자 부위의 15개 엑손 중 14번째 엑손에 1개의 염기 'G'가 추가되어 변형이 일어난 7번째 대립 유전자형 badh2.7에 기인한 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 아밀로오스 함량이 낮은 향미 벼 품종 '천혜진선향'에 따른 종자 및 상기 종자의 자손을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 식미가 좋은 향미 벼 품종 '천혜진선향'에 따른 종자를 재배하여 생산한 쌀을 포함하는 가공식품을 제공한다.

나아가, 본 발명은 (a) 새누리벼를 모본으로 하고 주남벼/J45//유메츠쿠시/ 밀키퀸 품종의 교배후대 계통의 저아밀로스 및 향미 계통을 부본으로 인공교배한 후 배유형과 향을 다양화하기 위하여 수정란에 MNU(N-methyl-N-nitrosourea)를 처리하여 교잡종(F₁)을 육성하는 단계; (b) 교잡종(F₁) 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F₂) 중 불임율이 높은 이삭을 선발하여 종자를 계통육종법에 의해 제9 세대(F₉)까지 전개한 후 제10 세대 종자(F₁₀seed)를 수득하는 단계; 및 (c) 교잡종 제10 세대 이후 생산성, 수량성, 품종 균일성 및 재배 안정성을 검토하여 아밀로오스 함량이 낮고 향취 특성을 가지는 우량계통을 반복 선발하는 단계;를 포함하는 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 벼 품종 '천혜진선향'의 육종방법을 제공한다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 (a) 단계의 부본은,

ⅰ) 추청벼를 모본으로, 향미계통의 자체육성 계통을 부본으로 하여 인공교배한 후 수정란에 N-메틸-N-니트로소요소(N-methyl-N-nitrosourea, MNU)를 처리하여 약한 정도의 향취성을 가지는 계통을 선별하는 단계;

ⅱ) 상기 선별된 계통을 부본으로, 주남벼를 모본으로 하여 인공교배한 후, 향취 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계; 및

ⅲ) 상기 ⅱ) 단계에서 선별한 후대를 모본으로 유메츠쿠시/밀키퀸 후대를 부본으로 하여 인공교배 한 후 향취성을 가진 Wx^bMQ 유전자가 발현되는 배유특성을 가진 계통을 선별하는 단계; 를 포함하는 육종방법으로 수득된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 상기 향기나는 신품종 향미 벼 '천혜진선향'은 약한 정도의 향취성 및 아밀로오스함량이 낮은 특성을 가질 뿐만 아니라, 도요식미값이 높아 밥맛이 기존 품종에 비해 우수한 특성을 가지고 있어 밥을 소비하는 대다수 글로벌 소비자의 기호를 충족시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 신품종 향미 벼 '천혜진선향'은 재배 안전성 및 수량성이 높으므로, 벼 재배 농가의 소득증대에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 육성계보이다.
도 2는 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 육성계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 식물체사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 정조사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 현미사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 품종판별을 위한 DNA 분석을 수행한 데이터이다.
도 7은 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 전체 유전체에 존재하는 단일염기다형성을 분석한 데이터이다.
도 8은 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 향취 원인인 벼 8번 염색체 badh2 유전자 부위의 변형에 대한 결과이다.
도 9는 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 식미감과 관련 있는 아밀로그램 특성을 신속점도계(Rapid Viscosity Analyzer, RVA)로 분석한 결과이다.

상술한 바와 같이, 소비자들의 다양한 기호도를 충족시킬 수 있는 고품질 신품종 개발에 대한 요구가 증가함에 따라, 본 발명에서는 아밀로오스 함량이 낮고 향 특성이 가미된 기능성 양질미 품종을 개발하고자 하였다.

이에, 본 발명자들은 약한 정도의 향 특성 및 아밀로오스 함량이 낮은 특성을 갖는 기능성 양질미 품종을 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 새누리벼를 모본으로 하고, 주남벼, 추청벼, 재래향미, 유메츠쿠시, 밀키퀸 등을 모본으로 자체 육성한‘JS-12’를 부본으로 하여 인공교배한 다음 계통 선발하여 최종적으로 '천혜진선향'을 육종하였다.

상기 벼 '천혜진선향'은 약한 정도의 향취 특성 및 아밀로오스 함량이 낮은 특성을 가지며, 재배 안전성, 수량성 및 밥맛이 우수한 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

이하, 본 발명을 특정한 예시 및 실시예를 통해서 상세하게 설명한다. 상기 특정한 예시 및 실시예는 발명의 일부 구현예를 포함하는 것으로 모든 구현예를 포함하고 있지는 않다는 점에 유의해야 한다. 본 명세서에 의해 개시되는 발명의 내용은 여기에서 설명되는 특정 실시예로 제한되지 않고, 본 발명이 속한 기술 분야에 있어 통상의 기술자가 다양하게 구현할 수 있다는 것을 포함하는 것은 자명하다. 따라서 본 명세서에 개시된 발명의 내용은 여기에 기재된 특정 실시예로 제한되지 않으며, 이에 대한 변형 및 다른 구현예들도 청구범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁된 아밀로오스 함량이 낮은 향미 벼 신품종 '천혜진선향'을 포함한다.

또한 본 발명은 상기 아밀로오스 함량이 낮은 향미 벼 품종 '천혜진선향'에 따른 종자를 포함한다. 상기 벼 품종 '천혜진선향'의 종자는 볍씨 또는 이의 가공형태인 쌀 또는 쌀알을 지칭하는 것으로 이의 자손을 포함한다.

본 발명은 또한, 상기 식미가 좋은 향미 벼 품종 '천혜진선향'에 따른 종자를 재배하여 생산한 쌀을 포함하는 가공식품을 포함한다.

본 발명의 '천혜진선향'벼 품종의 육성 과정 및 육성 계보는 도 1 및 도 2에 각각 도식화하였다.

구체적으로, 본 발명은 (a) 새누리벼를 모본으로 하고 주남벼/J45//유메츠쿠시/밀키퀸 품종의 교배 후대 계통들 중 향취성과 아밀로스함량이 낮은 특성을 가진 계통을 부본으로 인공교배한 후 수정란에 MNU(N-methyl-N-nitrosourea)를 처리하여 교잡종(F₁)을 육성하는 단계;

(b) 교잡종(F₁) 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F₂) 종자를 계통육종법에 의해 제9 세대(F₉)까지 전개하며 도요식미값이 높은 계통을 선별하여 제10 세대 종자(F₁₀seed)를 수득하는 단계; 및

(c) 교잡종 제10 세대 이후 생산성, 수량성, 품종 균일성 및 재배 안정성을 검토하여 향미 특성을 가지며 밥맛이 뛰어난 우량계통을 반복 선발하는 단계;

를 포함하는, 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁된 향미 벼 품종 '천혜진선향'의 육종방법을 포함한다.

좀 더 구체적으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 (a) 단계의 모본은,

ⅰ) 추청벼에 자체육성한 재래향미 계통 'MLAR53'을 교배한 수정란에 N-메틸-N-니트로소요소(N-methyl-N-nitrosourea: MNU)를 처리한 후, 향취성이 좋은 계통을 선별하는 단계;

ⅱ) 상기 선별된 계통을 부본으로 주남벼를 모본으로 교배한 후대를 모본으로 하고 유메츠쿠시/밀키퀸 후대를 부본으로 하여 인공교배하여 향취성, 저아밀로오스 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계; 및

ⅲ) 새누리벼를 모본으로, 상기 ⅱ)단계에서 선별한 계통을 부본으로 인공교배한 후 배유의 다양한 물리화학적 특성조화에 따른 기호성 높은 특성을 유도하기 위하여 수정란에 MNU를 처리하는 단계;

를 포함하는 육종방법으로 수득하였다.

상기 (b) 단계에서는 분리세대(F₂) 종자를 매년 포장에서 계통재배를 하면서 향취 특성, 배유 저아밀로스 특성을 가지며, 재배안정성, 수량성, 밥맛 및 도요식미값이 우수한 계통인 JS57-15-3-3-4-3-1-1-1을 선별하여 'SP1802호'로 계통명을 부여하였다. 상기 선발된 계통은 생산력검정 및 농가 실증시험을 통해 품종의 균일성과 재배안정성을 확인하고 최종적으로 '천혜진선향'으로 명명하였으며, 2021년 07월 09일 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁하였다.

상기 '계통재배'는 품종 개량법의 한 가지로, 생물의 유전적 조성(遺傳的組成)을 순수하게 하기 위하여, 다른 계통의 재료들과 교배하지 아니하도록 주의하여 재배하는 방법이며, 상기 방법으로 얻어진 목적 특성이 순수히 유지 및 보존된 계통을 순계(純系)라고 한다.

본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'은 아밀로오스 함량이 낮고, 현미에 약한 정도의 향취성을 가지는 것을 특징으로 하며, 80 내지 90의 높은 도요식미값을 가져 밥맛이 우수한 것을 특징으로 한다.

여기서 도요식미값은 쌀밥의 식미 평가를 객관적으로 신속하게 수행하기 위하여 개발된 여러 종류의 식미계 중 하나로써, 백미를 단시간에 취반한 밥 표면에 조사된 전자파의 반사율과 흡수율을 측정하여 식미치를 계산하도록 고안된 도요메터(ToYo, MB90A, Japan)를 사용하여 측정하며, 밥의 윤기로부터 식미치를 제시해 준다. 실제 식미관능평가치와 80% 이상의 적중률을 나타내어 식미의 객관적 평가에 유용하게 이용되고 있다. 도요식미값은 '밥의 윤기치' 또는 '도요윤기치'라고도 불리며, 보통 쌀의 도요식미값은 60 내지 80 정도이다.

또한, 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 아밀로오스 함량은 11 내지 14%, 바람직하게는 12 내지 13%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. 벼 품종에 따른 아밀로오스 함량을 예를 들면,‘예농2호’벼는 아밀로오스 함량이 약 21.36%이고, ‘천지향 1세’벼는 아밀로오스 함량이 약 19.3%이며, ‘신동진벼’는 아밀로오스 함량이 약 18.8%이고, ‘화영벼’는 아밀로오스 함량이 약 18.2%이고, ‘추청벼’는 아밀로스 함량이 약 18.2%이다.

따라서, 본 발명의 아밀로오스 함량을 낮춘 상기 신품종 '천혜진선향'벼는 소화가 잘 되고 찰기가 있는 양질미를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 벼 품종 '천혜진선향'의 표준재배법에 의한 간장 평균 길이는 77.0 내지 82.0 cm(79.5±1.41), 수장 평균 길이는 19.0 내지 22.0 ㎜(20.5±0.63), 포기당 평균 이삭수는 12.0 내지 15.0개, 이삭당 평균 벼알수는 90 내지 110개일 수 있다.

또한, '천혜진선향'벼의 현미 천립중은 평균 21.16 내지 21.30ｇ(21.24±0.08)일 수 있으며, '천혜진선향'벼 현미의 평균 길이는 4.71 내지 5.25 ㎜(4.95±0.15), 평균 폭은 2.75 내지 3.25 ㎜(2.99±0.13), 평균 두께는 1.93 내지 2.28 ㎜(2.07±0.08) 및 장폭비는 1.45 내지 1.84(1.66±0.08)일 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 상기 벼 품종 '천혜진선향'은 그 수량성이 우수한 특징을 가진다.

본 발명의 일실시예에서는 신품종 벼인 '천혜진선향'의 주요 농업 형질 및 미질특성을 대조품종인 '삼광' 벼와 비교하였으며, 추가로 병충에 대한 저항성 정도를 측정하였다.

표 1에 나타난 바와 같이, '천혜진선향'벼의 출수기는 8월 19일경으로 대조품종과 유사한 중만생종인 것을 확인하였으며, '천혜진선향'벼의 유효분얼수(이삭수)의 평균은 14.20개로 보통이고, 이삭길이(수장)은 평균 22㎝ 정도이며, 이삭당 벼알 수는 평균 106.78개 정도인 것을 확인하였다. 현미 천립중 평균은 21.24ｇ으로 대조품종의 20.56ｇ보다 약간 무거운 것을 확인하였다.

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 '천혜진선향'벼는 현미길이가 평균 4.95 ㎜로 대조품종 5.03 ㎜보다 약간 짧으나, 폭은 2.99㎜로 대조품종 3.00㎜과 비슷하며 장폭비가 1.66의 단원형으로 확인되었다. 또한, 수량성은 551 ㎏/10a로 대조품종 526 ㎏/10a보다 높은 것을 확인하였다.

또한, 표 3에 나타난 바와 같이, '천혜진선향'벼의 배유 투명도는 4로 대조품종 '삼광벼'의 1보다 높은 유백미이며, 아밀로오스 함량이 12.2% 수준으로 대조품종에 비해 낮은 중간의 찰미 특성을 보이며, 현미 단백질함량은 6.4%로 대조품종에 비해 낮았다. 밥 윤기치(도요식미값)는 86 수준으로 대조품종 ‘삼광벼’의 79 보다 월등히 높아 밥맛이 매우 우수한 것으로 나타났다.

표 4는 신품종 '천혜진선향'벼의 아밀로그램 특성을 나타낸 것으로, 최고점도, 최저점도, 최종점도 및 치반점도는 각각 191.7, 84.1, 126.7, -65.06으로 대조품종인 '삼광벼'보다 낮아 양식미의 요건을 갖추고 있으며, 강하점도와 호화개시온도는 각각 107.6, 71.2℃으로 대조품종인‘삼광벼’보다 높았다.

표 5는 생리장해 및 병충에 대한 저항성을 나타낸 것으로, '천혜진선향'벼는 못자리 불시출수는 없고, 도복성은 3 (중강)정도이며, 성숙기 엽노화는 보통이며, 내냉성은 중 정도였다. 목도열병은 중, 흰잎마름병에는 중간 정도의 포장저항성을 보였고, 줄무늬잎마름병, 벼멸구에 대한 저항성은 없는 것을 확인하였다.

본 발명에서는 '천혜진선향'벼의 향미성을 측정하기 위해 GC/MS를 이용하여 '천혜진선향'벼 및 대조품종인 '삼광벼'에 포함된 휘발성분(volatile elements)을 분석하였으며 그 결과를 표 6, 표 7, 표 8 및 표 9에에 나타내었다.

그 결과, 본 발명의 '천혜진선향'벼에서 61개의 휘발성분이 동정되었으며, 대조품종인 '삼광벼'에서는 없었으나 '천혜진선향'벼에서 동정된 성분은 고유한 향을 내는 2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline, 2-AP) 1개로 확인되었다.

상기 2-AP 성분은 전통적인 방법으로 밥을 지을 때 나는 구수한 향, 옥수수를 볶거나, 빵을 구울 때, 커피를 볶을 때 나는 향 또는 팝콘향에 포함된 향기성분으로 알려져 있다.

즉, 본 발명에서 육종한 신품종 벼인 '천혜진선향'벼는 '삼광벼'와는 다른 휘발성분이 포함되어 있는데 이는 삼광벼에서는 발견되지 않은 2-아세틸-1-피롤린(2-acetyl-1-pyrroline, 2-AP)과 같은 향기성분을 포함한 새로운 향미 품종인 것을 확인하였다.

본 발명에 따른 '천혜진선향'벼는 평균 약 892 ppm의 2-AP를 함유하는 것으로, 그 향이 너무 강하지 않고 소비자의 기호를 만족시킬 정도로 구수한 약한 정도의 향취 특성을 가진다(표 10).

나아가 본 발명에서는 이 향취는 벼 8번 염색체 badh2 유전자 부위의 15개 엑손 중 14번째 엑손에 1개의 염기 'G'가 추가되어 변형이 일어난 7번째 대립 유전자형(badh2.7)임을 확인할 수 있었다(도 8).

본 발명에서는 '천혜진선향'벼와 '삼광벼'와의 차이를 확인하기 위해 지방산 성분을 분석하였다.

표 11에 나타난 바와 같이, 미리스트산(Myristic acid), 팔미트산 (Palmitic acid), 스테아린산(Stearic acid), 올레산(Oleic acid), 리놀레산(Linoleic acid), 아라킨산(Arachidic acid), 에이코센산(Eicosenoic acid), 리놀렌산(Linolenic acid) 및 베헨산(Behenic acid)의 함량을 측정하였다.

'천혜진선향'벼의 경우 미리스트산(Myristic acid), 스테아린산(Stearic acid), 올레산(Oleic acid), 아라킨산(Arachidic acid), 에이코센산(Eicosenoic acid), 리놀렌산(Linolenic acid) 및 베헨산(Behenic acid)의 함량이 각각 0.89(%), 1.91(%), 36.21(%), 0.57(%), 0.40(%), 1.45(%), 0.38(%)로 '삼광벼'에 비하여 높았고, 팔미트산 (Palmitic acid) 및 리놀레산(Linoleic acid)의 함량은 각각 21.16(%), 37.10(%)로 '삼광벼'에 비해 다소 낮은 것을 확인 할 수 있었다.

본 발명의 '천혜진선향'벼의 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 '천혜진선향'벼는 도 6과 같은 SNP 패턴을 보이는 것을 확인하였다. 도 6은‘천혜진선향’의 마커특이성을 확연히 보게하기 위하여 2반복 실험한 결과이다.

또한, 본 발명의 '천혜진선향'벼의 유전적 특성을 파악하기 위해 전체 게놈(whole genome)에 대한 유전자 분석을 수행한 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, '천혜진선향'벼의 12개 염색체상에 존재하는 총 SNP 개수는 514,400이며, 그 중 동형접합적(homozygous)인 SNP의 수는 385,427개로 표준유전체와 다른 유전부위를 나타내는 것을 확인하였다.

[실시예]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1. 향취 및 저아밀로오스 특성을 가진 신품종 벼 '천혜진선향' 육성

본 발명에서는 우리나라 뿐만 아니라 세계적으로 양식미 품종으로 알려진 일본 육성품종 ‘고시히까리’보다 풍미가 높은 구수한 향 특성이 가미된 Low-amylose 특성을 가진 자포니카(japonica) 기능성 양질미 품종을 개발하고자 하였으며, 본 발명의 신품종 향미 벼인 '천혜진선향'의 육성과정을 나타내는 육성계보 및 육성 계통도를 각각 도 1 및 도 2에 도식화하여 나타내었다.

1) 재료 수집 및 계통 육성 : 1997 ~ 2009년

먼저, 향 특성의 유전자원을 수집, 평가하여 향취성이 우수하고 국제적으로 품종육성에 사용되지 않은 재래자원을 선발하였다. 약한 정도의 구수한 향 특성을 가지는 양식미 자포니카형으로 창출하기 위해, 유메츠쿠시 벼(모본)에 상기 향 특성 재래수집 자원(부본)을 인공교배 후, 수정란에 N-메틸-N-니트로소요소(N-methyl-N-nitrosourea, MNU) 처리하여 약한 정도의 향 특성을 가지는 MLAR-53 (mutant low aromatic rice) 계통(부본)을 선발하여 다시 추청벼(모본)에 인공교배한 후, 수정란에 다시 MNU를 처리하여 저향 특성을 가진 계통 'J-45'를 육성하였다.

그 다음, 1999년 동계 단간다수의 주남벼(모본)와 J-45(부본)을 인공교배 후, 초형이 우수하고 약한 정도의 향을 갖는 계통을 1년 2기작(동하계 재배)으로 고정시킨 후대(J-46)와 육성자가 육성한 저아밀로오스 계통 JCH33M-15-1-9-1 (유메츠쿠시/밀키퀸 후대)을 부본으로 인공교배하여 향특성과 저아밀로스특성을 갖는 계통을 'JS-12' 라 명명하고, 이를 교배모본으로 선정하였다.

모측 교배모본은 육성품종에 재배안정성을 도입하기 위하여 양질미이며 복합 내병·내재해성을 갖는 농촌진흥청에서 육성한 육성품종 ‘새누리벼’를 이용하였다.

2) 교배조합작성 및 계통 선발 : 2010년 ~ 2018년

상기 선정된 단간다수의 ‘새누리벼’를 모본으로 하고, Low-amylose 및 향 특성을 갖는 자체 육성계통 ‘JS-12’를 부본으로 하여 2010년 하계에 인공교배한 후 배유특성 및 현미 향취성을 다양화하기 위하여 수정란에 MNU를 처리하여 교잡종(F₁)을 수득하였으며, 수득된 종자를 ‘JS-57’로 표기하였다. 그 다음, 2010년 동계에 F₁종자를 파종하여 2011년 교잡종(F₁)의 식물체 이삭에서 발생된 주로 불임율이 높은 분리세대(F₂)를 확보하였고, 2011년부터 2018년까지 매년 포장에서 계통재배하면서, 낮은 강도의 방향 특성 및 Wx^bMQ유전자형의 Low-amylose 특성을 가지며, 재배안전성, 수량성, 도요식미계에 의한 값이 높고 밥맛이 우수한 계통 JS57-15-3-3-4-3-1-1-1을 선발하고 이를 고정하였다.

3) 생산력 검정 및 농가실증시험 : 2019년 ~ 2020년

상기에서 선발된 JS57-15-3-3-4-3-1-1-1계통에 대해 'SP1802호'로 계통명을 부여하고, 2019년 ~ 2020년에 생산력검정 및 농가실증 시험을 수행하였다.

2019년, 2020년에 3 반복으로 수량검정을 실시한 결과, 기본농업형질인 출수기, 간장, 수당립수, 천립중 등의 특성에 있어 반복간 표준편차가 대조품종‘삼광벼’에 비해 작거나 비슷한 수준으로 균일성을 확인하였고, 연차 간 변이계수 또한 대조품종과 비슷한 수준으로 재배 안정성을 확인하였으며, 2020년 포장 재배시험에서 전체적으로 균일하고, 이형주가 발견되지 않았다.

상기 본 발명에서 선발된 품종을 '천혜진선향'으로 명명하였으며, 2021년 07월 09일 국립농업과학원 농업유전자원센터(舊 농업생명공학연구원)에 기탁번호 KACC98118P로 기탁하였다.

본 발명의 '천혜진선향'벼의 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 - 2020년 4월 15일

이앙 - 2020년 5월 20일

- 시험구 면적 및 반복수 : 약 33㎡ / 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 16일)

- 시험구 표본채취 규모 : 1 반복 당 30주로 3 반복 수확

실시예 2. '천혜진선향'벼의 생육특성 분석

본 발명에서는 실시예 1에서 육성한 '천혜진선향'벼의 주요 농업 형질과 미질 특성을 파악하고자 하였다.

먼저, 향미 신품종 '천혜진선향'벼의 농업적 특성을 대조품종인 '삼광벼'와 비교하여 하기 표 1에 나타내었다.

식물체의 농업적 특성 비교

구분	년도	출수기	간장(㎝)	수장(㎝)	포기당 이삭수(No.)	이삭당 벼알수(No.)	현미 천립중(ｇ)
삼광벼	2019	8월20일	84.5	18.0	14.5	105.3	20.45
	2020	8월20일	83.8	17.9	14.1	97.3	20.55
	평균		84.2	18.0	14.3	101.3	20.50
	변이계수 (%)		1.42	2.33	1.52	4.23	0.69
천혜진선향	2013	8월18일	79.50	20.50	14.70	104.80	21.24
	2020	8월19일	77.00	20.10	14.20	106.78	21.61
	평균		78.25	20.30	14.45	105.79	21.43
	변이계수 (%)		2.26	1.39	2.45	1.32	1.22

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 신품종 향미 벼인 '천혜진선향'의 출수기는 8월 18일 내지 8월 19일경으로 대조품종과 유사한 중만생종인 것을 확인하였다.

상기 '천혜진선향'벼의 유효분얼수(이삭수)의 평균은 14.45개로 보통이고, 이삭길이(수장)은 평균 20.3 ㎝ 정도이며, 이삭당 벼알수는 평균 105.8개 정도인 것을 확인하였다.

또한, 상기 '천혜진선향'벼의 현미 천립중 평균은 21.43ｇ으로 대조품종의 20.45ｇ에 비해 약간 무거운 경향임을 확인하였다.

상기 결과들은 본 발명에 따른 신품종 벼인 '천혜진선향'이 우수한 수량성을 나타냄을 의미한다.

또한, 본 발명에 따른 신품종 '천혜진선향'벼의 정조사진 및 현미사진을 각각 도 4 및 도 5에 나타내었고, 상기 '천혜진선향'벼의 종자 및 '삼광벼' 종자의 농업적 특성을 하기 표 2에 나타내었다.

종자의 농업적 특성 비교

구분	정조				현미				정현비율 (%)	수량성 (㎏/10a)
구분	길이 (㎜)	폭 (㎜)	두께 (㎜)	장폭비	길이 (㎜)	폭 (㎜)	두께 (㎜)	장폭비	정현비율 (%)	수량성 (㎏/10a)
삼광벼	6.44	3.19	2.18	2.02	5.03	3.00	2.06	1.68	85.9	526
천혜진선향	7.33	3.48	2.19	2.11	4.95	2.99	2.07	1.66	86.0	551

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 '천혜진선향'벼는 현미길이가 평균 4.95 ㎜로 대조품종 5.03 ㎜과 비슷하고, 폭은 2.99 ㎜로 대조품종 3.00 ㎜ 와 비슷하며 장폭비가 1.66의 단원형으로 확인되었다.

또한, 수량성은 551 ㎏/10a로 대조품종 526 ㎏/10a보다 높은 것을 확인하였다.

본 발명에서는 '천혜진선향'벼, ‘고시히까리’및 '삼광벼’의 배유투명도, 아밀로오스 함량, 단백질 함량 및 도요식미값을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.

아밀로오스 함량은 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 체로 처리하여 이용하였다.

아밀로오스 함량(amylose content) 분석을 위해, 100㎖의 부피 플라스크에 100 ㎎의 현미가루와 95% 에탄올 1 ㎖, 1N 수산화나트륨(NaOH) 9 ㎖를 가해 끓는 물속에 10분 동안 호화시킨 후 100 ㎖이 되도록 증류수를 첨가하였다. 상기 용액 중 5 ㎖를 취해 1 N 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 구하였다.

투명도는 일반적으로‘농촌진흥청 벼 품종 조사기준’에 알려진 방법으로 측정하였다.

도요식미값은 백미를 단시간에 취반한 밥 표면에 조사된 전자파의 반사율과 흡수율을 측정하여 식미치를 계산하도록 고안된 도요메터(ToYo, MB90A, Japan)를 사용하여 측정하였다.

아밀로오스 함량, 단백질 함량 및 도요식미값 비교

구분	투명도 (1-9)	심/복백 (0-9)	아밀로오스함량 (현미, %)	단백질함량 (현미, %)	단백질함량 (백미, %)	도요식미값
삼광벼	1	0/1	18.2	6.8	6.4	79
고시히카리	1	0/1	17.7	6.8	6.4	83
천혜진선향	4	-	12.1	6.2	5.9	86

표 3에 나타난 바와 같이, '천혜진선향'벼의 배유 투명도는 4로 대조품종‘삼광벼’의 1보다 높은 중간의 찰벼 특성을 보이며, 아밀로오스 함량이 12.1% 수준으로 대조품종에 비해 낮고, 백미 단백질함량은 5.9%로 대조품종에 비해 낮았다.

밥 윤기치(도요식미값)는 86 수준으로 대조품종‘삼광벼’79 나‘고시히까리’의 83 보다 월등히 높아 밥맛이 대단히 우수한 것으로 나타났다.

다음으로, 본 발명에 따른 신품종 벼 '천혜진선향'의 식미와 관련 있는 아밀로그램 특성을 조사하였다. 이를 위해 신속점도계(Rapid Viscosity Analyzer, RVA)를 이용하여 최고점도(peak viscosity), 최저점도(trough viscosity), 최종점도(final viscosity), 강하점도(breakdown) 및 치반점도(setback)를 조사하였다.

신품종 '천혜진선향'벼의 아밀로그램 특성

구 분	최고점도	최저점도	최종점도	강하점도	치반점도	호화개시 온도(℃)
JS57-15-3-3-4-3-1-1-1 (천혜진선향)	191.7	84.1	126.7	107.6	-65.06	71.2
대조군 (고시히카리)	209.4	108.7	181.7	100.7	-27.7	73.5
대조군 (삼광벼)	200.4	107.3	187.0	93.1	-13.38	70.7

표 4 및 도 9에 나타난 바와 같이, 상기 '천혜진선향'벼의 경우 최고점도, 최저점도, 최종점도 및 치반점도는 각각 191.7, 84.1, 126.7, -65.06으로 대조품종인‘고시히카리’나 ‘삼광벼’보다 낮았으며, 강하점도와 호화개시온도는 각각 107.6, 71.2℃으로 대조품종인‘고시히까리’나 ‘삼광벼’보다 높았다.

또한, 본 발명에서는 '천혜진선향'벼의 생리장해 및 병충에 대한 저항 특성을 확인하여 하기 표 5에 나타내었다.

생리장해 및 병충에 대한 저항 특성 비교

구분	불시 출수율	내도복성	성숙기 엽노화	내냉성	목도열병	흰잎 마름병	줄무늬 잎마름병	벼멸구
삼광벼	0	3(중강)	보통	중강	중강	강	강	중약
천혜진선향	0	3(중강)	보통	중	중	중	약	약

표 5에 나타난 바와 같이, '천혜진선향'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.

실시예 3. '천혜진선향'벼의 향기성분 분석

본 발명의 신품종 벼 '천혜진선향'벼는 현미에서 향취성을 가지고 있는 향미품종으로, 팝콘향과 유사한 향기가 나는 것을 확인하였다.

이에, 실제로 '천혜진선향'벼의 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 '천혜진선향'벼(향강도 약함)에 대한 휘발성분 분석을 수행하였으며, 대조군으로 삼광벼(향강도 없음)를 사용하였다(표 6).

먼저, 시료는 '농촌진흥청 표준재배법'에 의해 2020년 재배한 시료를 사용하였으며, 시료는 수확 직후 수분항량 15%로 건조 한 후 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

'천혜진선향'벼 현미에 포함된 휘발성분(volatile elements) 분석 결과는 하기 표 7, 표 8, 표 9 및 표 10에 나타내었다.

시료 목록

구 분	향 강도	배유특성
JS57-15-3-3-4-3-1-1-1 (천혜진선향))	약	Wx^bMQ(아밀로오스함량 낮음)
대조군 (삼광벼)	무	메벼

휘발성분 분석 결과

	COMPOUND NAME	천혜진선향	삼광벼
1	Pyridine	0	1188.056
2	Hexanal	9835.395	6097.356
3	1-Hexanol	5891.914	4745.732
4	2,6-Lutidine	1319.131	1237.18
5	2-Heptanone	353.381	315.434
6	Styrene	1777.765	2577.643
7	Heptanal	5050.097	5671.292
8	Ethanol, 2-butoxy-	1162.261	819.2563
9	2-Acetyl-1-pyrroline	1667.978	0
10	Hexanoic acid, methyl ester	856.5917	1208.979
11	Phenol, 3,5-dimethyl-	661.5637	582.8127
12	2-Heptanone, 6-methyl-	586.9893	341.3513
13	2-Heptenal, (Z)-	1833.091	1091.731
14	Benzaldehyde	2331.649	1802.597
15	1-Heptanol	4550.706	2460.391
16	5-Hepten-2-one, 6-methyl-	4612.56	4122.696
17	Furan, 2-pentyl-	3836.621	3242.956
18	Mesitylene	230.1603	265.266
19	Ethanol, 2-(2-ethoxyethoxy)-	1165.743	1218.191
20	Octanal	9969.796	6070.223
21	Benzene, 1-methyl-3-(1-methylethyl)-	144.9167	293.8593
22	2-ethylhexan-1-ol	6835.648	6410.178
23	D-Limonene	2081.177	4290.652
24	Benzeneacetaldehyde	449.3313	565.7677
25	2-Octenal, (E)-	3672.165	2970.642
26	2-Pyrrolidinone	515.7293	622.785
27	Acetophenone	1009.895	876.678
28	1-Octanol	15378.19	8668.33
29	Nonanal	47736.05	34307.98
30	Octanoic acid, methyl ester	848.511	993.793
31	(R,S)-5-Ethyl-6-methyl-3E-hepten-2-one	1960.659	2238.682
32	2-Nonenal, (E)-	2721.383	1826.134
33	Octanoic acid	546.0953	1478.214
34	1-Nonanol	3890.065	3241.856
35	Dodecane	1304.704	2069.643
36	Decanal	11545.64	9148.255
37	2-Ethylhexyl acrylate	3577.885	3999.035
38	1-(furan-2-yl)-4-methylpentan-1-one	924.7743	999.515
39	2-Decenal, (E)-	9866.602	3744.162
40	Nonanoic acid	332.4485	1746.673
41	Dodecane, 2,7,10-trimethyl-	0	599.7455
42	Tridecane	869.7987	1153.5
43	Undecanal	3038.295	1708.702
44	Propanoic acid, 2-methyl-, 3-hydroxy-2,2,4-trimethylpentyl ester	45612.87	48133.56
45	2-Dodecene, (Z)-	190.629	275.1643
46	Tetradecane	3156.881	4606.094
47	Dodecanal	1731.871	1255.866
48	Ethanone, 1,1'-(1,3-phenylene)bis-	478.4685	441.648
49	5,9-Undecadien-2-one, 6,10-dimethyl-, (E)-	5410.885	4798.346
50	2,6-ditert-butyl-4-hydroxy-4-methylcyclohexa-2,5-dien-1-one	2273.673	3966.303
51	2,5-Cyclohexadiene-1,4-dione, 2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-	4522.691	3003.684
52	2(3H)-Naphthalenone, 4,4a,5,6,7,8-hexahydro-4a,5-dimethyl-3-(1-methylethylidene)-, (4ar-cis)-	2278.047	9120.218
53	Pentadecane	466.942	793.2343
54	trans-Calamenene	176.4277	246.031
55	2-Bromo dodecane	0	778.823
56	Hexadecane	0	1290.524
57	2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol diisobutyrate	8096.761	4484.017
58	2,6,10-Trimethyltridecane	1087.034	1886.273
59	1,4-Methanobenzocyclodecene, 1,2,3,4,4a,5,8,9,12,12a-decahydro-	2436.008	3649.962
60	2-Pentadecanone, 6,10,14-trimethyl-	2227.809	1755.551
61	Hexadecanoic acid, methyl ester	2767.454	3346.613

동정된 휘발성분의 특성 비교

2개 품종에서 동정된 성분 전체 개수	61
천혜진선향에서 동정된 성분 개수	57
삼광벼에서 동정된 성분 개수	60
천혜진선향 및 삼광벼에서 모두 동정된 성분 개수	56
천혜진선향에서는 없으나 삼광벼에서 동정된 성분 개수	4
삼광벼에서는 없었으나 천혜진선향에서는 동정된성분 개수	1

'천혜진선향'벼에는 동정된 향기 특이 성분

	2-Acetyl-1-pyrroline 함량(상대적 피크면적)
천혜진선향	1,668.0
삼광벼	0

상기 표 7 내지 표 9 나타난 바와 같이, 본 발명의 '천혜진선향'벼에서 57개의 휘발성분이 동정되었으며, 대조품종인 '삼광벼'에서는 없었으나 '천혜진선향'에서 동정된 성분은 팝콘이나 빵을 구울 때 또는 커피콩 볶을 때 나는 구수한 향기의 주 성분 중 하나인 2-아세틸-1-1피롤린(2-Acetyl-1-Pyrroline) 1개 인 것을 확인하였다(표 9).

‘천혜진선향’벼의 2-Acetyl-1-pyrroline 함량 정량 분석

Line	2AP content in sample (ppm)
Line	m/z 43	m/z 83	m/z 111	Average
천혜진선향	935	901	839	892
삼광벼	-	-	-	-

표 10에 나타낸 바와 같이, 구수한 향의 대표적인 성분인 2-Acetyl-1-Pyrroline 함량은 '삼광벼'에서는 발견되지 않았으나, '천혜진선향'벼에서는 892(ppm)정도인 것을 확인하였다.

이는 본 발명에 따른 향미 신품종 '천혜진선향'벼가 약한 정도의 향취성을 가진다는 것을 의미한다.

실시예 4. '천혜진선향'벼의 지방산 성분 분석

본 발명의 신품종 향미 벼 '천혜진선향'의 지방산 성분 특성을 파악하기 위해 GC(가스 크로마토그래프: gas chromatograph)를 이용하여 지방산 성분을 분석하였다.

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.

실시예 1에서 육종한 '천혜진선향'벼에 대한 지방산 성분 분석을 수행하였으며, 대조군으로 '삼광벼'를 사용하였다(표 11).

‘천혜진선향’벼의 지방산 성분 특성 평가

구 분	천혜진선향	삼광벼
Myristic	0.89±0.06	0.71±0.008
Palmitic	21.16±0.343	24.63±0.435
Stearic	1.91±0.077	1.65±0.006
Oleic	36.21±1.238	30.62±0.698
Linoleic	37.10±0.813	40.05±0.265
Arachidic	0.51±0.021	0.40±0.006
Eicosenoic	0.40±0.013	0.34±0.005
Linolenic	1.45±0.074	1.29±0.036
Behenic	0.38±0.021	0.32±0.013

본 발명에 따른 '천혜진선향'벼의 경우 미리스트산(Myristic acid), 스테아린산(Stearic acid), 올레산(Oleic acid), 아라킨산(Arachidic acid), 에이코센산(Eicosenoic acid), 리놀렌산(Linolenic acid) 및 베헨산(Behenic acid)의 함량이 각각 0.89(%), 1.91(%), 36.21(%), 0.57(%), 0.40(%), 1.45(%), 0.38(%)로 '삼광벼'에 비하여 높았다.

반면, 팔미트산(Palmitic acid) 및 리놀레산(Linoleic acid)의 함량은 각각 21.16(%), 37.10(%)로 '삼광벼'에 비해 다소 낮았다.

실시예 5. '천혜진선향'벼의 품종판별용 DNA 단편 분석

본 발명의 신품종 향미 벼 '천혜진선향'벼의 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 '농업실용화재단'에 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 '천혜진선향'벼는 도 6과 같은 SNP 패턴을 보이는 것을 확인하였다.

실시예 6. '천혜진선향'벼의 유전체 분석

본 발명의 '천혜진선향'벼의 유전적 특성을 파악하기 위해 '천혜진선향'벼 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 생산하였다.

데이타 맵핑(mapping) 및 조립(assembly)은 BWA, samtools, snpEff등의 BioTool을 이용하여 ①Mapping, ②Sequencing Depth 및 Coverage 확인, ③Variant 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 IRGSP 1.0(International Rice Genome Sequencing Project)과 비교하여 각 염색체 상대적인 단일염기다형성 수를 측정하였다.

그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, '천혜진선향'벼의 12개 염색체상에 존재하는 총 SNP 개수는 514,400이며, 그 중 동형접합적(homozygous)인 SNP의 수는 385,427개로 표준유전체와 다른 유전부위를 나타내는 것을 확인하였다. 유전자형(genotype)의 0/1, 1/1, 1/2는 표준유전체로 사용된 Nipponbarae (IRGSP 1.0)과 다른 SNP를 의미하며, 1/1은 동형접합적(homozygous)인 SNP를 뜻하며, 0/1, 1/2는 이형접합적(heterozygous)인 SNP를 뜻한다.

실시예 7. '천혜진선향'벼의 향 발현 관련 유전자 유전체 분석

본 발명의 '천혜진선향'벼의 고유 특성 중 하나인 향 발현 관련 유전자를 파악하기 위해 관련 염색체 부위를 조사하였다. Kovach 등에 따르면 대부분의 향 발현 유전자는 8번 염색체에 위치해 있는 badh2(Betaine Aldehyde Dehydrogenase)와 관련이 있다고 알려져 있다. 벼 표준 유전체 (IRGSP 1.0) 정보를 바탕으로 전사체 정보를 확인하였고, Os08t0424500-01 (chr08:20379823-20385975, https://rapdb.dna.affrc.go.jp/ viewer/ gene_detail/ irgsp1?name=Os08t0424500-01;feature_id=303799)의 염기서열을 바탕으로 sequencing primer를 합성하여‘천혜진선향’의 염기서열을 분석하였다.

구체적으로, 하기 표 12의 프라이머 세트에서 F1과 R1 프라이머 쌍과 F5와 R5 프라이머 쌍을 이용하여 2개 영역으로 구분하여 DNA 단편을 증폭하였고, 이후, 8개 (F1 ~ F8) sequencing primer를 이용하여 염기서열 분석을 수행하였다.

badh2 유전자 염기서열 분석용 프라이머

프라이머	서열정보 (5'→3')	용도
F0	TCAACGGCGTAAACTTCTCTGG	PCR, Sequencing
F1	GCTCCGCGTGGCTCTCCAGTAG	Sequencing
F2	AACCTACTTACTGAAAGT	Sequencing
F3	CATATTATAAGTCGTTTGAC	Sequencing
F4	TAGGTTCTGAAGCCGGTGCT	PCR, Sequencing
R0	TGGCTACTAGAATGATGCTC	PCR
F5	GATTATAATGCCATGCCAACTG	Sequencing
F6	CTTATTGCTATTAATGATATAGC	Sequencing
F7	CTATATTGAACCCACAATCAT	Sequencing
R4	ACCGGTCATCAGCTAACTTC	PCR, Sequencing

그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이, '천혜진선향'벼의 badh2 CDS 영역에 대한 염기서열을 분석한 결과 14번 엑손의 66번째 염기서열 부위에서 1개의 염기‘G’가 추가되어 변형이 일어난 badh2.7 대립유전자형임을 확인할 수 있었다.

이상으로, 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 이 기술 분야의 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

KACC98118P

20210709

Claims

국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁된, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항에 있어서, 상기‘천혜진선향’의 배유 전분형성은 Wx^bMQ 유전자에 의해 조절되어 아밀로오스 함량이 11 내지 14%인 것을 특징으로 하는, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항에 있어서, 상기‘천혜진선향’은 badh2 유전자 부위의 15개 엑손 중 14번째 엑손에 1개의 염기‘G’가 추가되어 변형이 일어난 7번째 대립 유전자형 badh2.7 을 가지는 것을 특징으로 하는, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항에 있어서, 상기‘천혜진선향’은 향 성분인 2-아세틸-1-피롤린(2-Acetyl-1-pyrroline)의 함량이 800 내지 950 ppm인 것을 특징으로 하는, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항에 있어서, 상기‘천혜진선향’의 도요식미 값은 80 내지 90인 것을 특징으로 하는, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항에 있어서, 상기‘천혜진선향’의 현미 천립중은 평균 21.16 내지 21.30ｇ인 것을 특징으로 하는, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항에 있어서, 상기‘천혜진선향’현미의 평균 길이는 4.71 내지 5.25 ㎜, 평균 폭은 2.75 내지 3.25 ㎜, 평균 두께는 1.93 내지 2.28㎜ 및 장폭비는 1.45 내지 2.03인 것을 특징으로 하는, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항에 있어서, 상기‘천혜진선향’의 간장 평균 길이는 77.0 내지 82.0 cm, 수장 평균 길이는 19.0 내지 22.0 cm, 포기당 평균 이삭수는 12.0 내지 15.0개, 이삭당 평균 벼알수는 100 내지 110개인 것을 특징으로 하는, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 향미 벼 신품종‘천혜진선향’에 따른 종자.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 향미 벼 신품종‘천혜진선향’에 따른 종자의 자손.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 향미 벼 신품종‘천혜진선향’에 따른 벼종자로부터 재배된 벼에서 생산된 쌀을 포함하는 가공식품.
(a) 새누리벼를 모본으로 하고 주남벼/J-45 및 유메츠쿠시/밀키퀸 품종의 교배후대 향미 계통‘JS-12’를 부본으로 인공교배한 후 수정란에 MNU(N-methyl-N-nitrosourea)를 처리하여 교잡종(F₁)을 육성하는 단계;
(b) 교잡종(F₁) 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F₂) 종자를 계통육종법에 의해 제9 세대(F₉)까지 전개하며 도요식미값이 높은 계통을 선별하여 제10 세대 종자(F₁₀seed)를 수득하는 단계; 및
(c) 교잡종 제10 세대 이후 생산성, 수량성, 품종 균일성 및 재배 안정성을 검토하여 아밀로오스 함량이 낮고 향미 특성을 가지는 우량계통을 반복 선발하는 단계;
를 포함하는 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁된, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’의 육종방법.
제12항에 있어서, 상기 (a) 단계의 부본은,
ⅰ) 추청벼를 모본으로, 향미계통의 자체육성 계통을 부본으로 하여 인공교배한 후 수정란에 N-메틸-N-니트로소요소(N-methyl-N-nitrosourea: MNU)를 처리하여 약한 정도의 향취성을 가지는 계통을 선별하는 단계;
ⅱ) 상기 선별된 계통을 부본으로, 주남벼를 모본으로 하여 인공교배한 후, 생산성과 향취 특성을 가지는 계통을 선별하는 단계;
ⅲ) ⅱ) 단계에서 선별한 후대를 모본으로 유메츠쿠시/밀키퀸 후대를 부본으로 하여 인공교배 한 후 향취성을 가진 저아밀로스 계통을 선별하는 단계; 및
ⅳ) '새누리벼'를 모본으로 ⅲ) 단계에서 선별된 계통의 후손을 부본으로 하여 인공교배 한 후 아밀로스 함량이 낮고 현미에 향취성 및 재배안정성을 가진 계통을 선별하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC98118P로 기탁된, 향미 벼 신품종‘천혜진선향’의 육종방법.