KR20120004844A

KR20120004844A - 거대배 유전자가 포함된 흑찰거대배 벼 식물체‘밀양 263호’및 이의 육종방법

Info

Publication number: KR20120004844A
Application number: KR1020100065539A
Authority: KR
Inventors: 박동수; 이기환; 황운하; 박수권; 김상민; 한상익; 이종희; 조준현; 서우덕; 송유천; 장기창; 박성태; 강항원
Original assignee: 대한민국(관리부서:농촌진흥청장)
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-13
Also published as: KR101201436B1

Abstract

본 발명은 흑찰거대배(black waxy giant embryo)를 가지며, 영양성분이 강화된 기능성 벼 신품종인 밀양 263호에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 YR23517Acp79 품종을 모본으로 하고 조생흑찰 품종을 부본으로 하여 교잡한 것을 특징으로 하는 흑찰거대배를 갖는 벼 식물체 밀양 263호 및 이의 육종방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 신품종 밀양263호는 거대배를 가지면서 기존 품종보다 등숙이 개선되고 안토시아닌 등의 영양성분을 곡립에 다량으로 함유하고 있으며, 표면이 매끄러워서 수확 시 기존 품종보다 유리해 여러 쌀 가공 제품의 생산에 활용될 수 있어 쌀의 부가가치 향상과 기능성 벼 품종 개발에 기여할 수 있다.

Description

거대배 유전자가 포함된 흑찰거대배 벼 식물체‘밀양 263호’및 이의 육종방법 {A black waxy giant embryo rice plant 'Milyang 263' harboring giant embryonic gene and breeding method thereof}

본 발명은 흑찰거대배(black waxy giant embryo)를 가지며, 영양성분이 강화된 기능성 벼 신품종인 밀양 263호에 관한 것으로, 보다 상세하게는 YR23517Acp79 품종을 모본으로 하고 조생흑찰 품종을 부본으로 하여 교잡한 것을 특징으로 하는 흑찰거대배를 갖는 신품종 벼 식물체 밀양 263호에 관한 것이다.

최근 벼 산업은 쌀 수입량의 증가와 국내 벼 재배면적의 감소 및 쌀 소비량의 감소 등으로 인해 심각한 위기에 처해있는 실정이다. 하지만 국민의 건강에 대한 관심 증대와 함께 기능성 쌀의 수요는 크게 증가하고 있는 추세이다. 따라서 경쟁력 있는 쌀 산업 육성을 위해 쌀의 품질을 높이고 소비자의 요구에 부응하는 다양한 기능성 벼 품종의 개발이 시급하다.

기능성 벼 품종 중 거대배 벼 품종은 현재까지 주로 돌연변이 물질인 MNU(홍 등, 2006; Hirosh 등, 2001) 또는 방사선의 일종인 감마선(Kageyama 등, 2001) 등을 종자에 처리하여 개발되었다. 거대배 유전자는 벼의 7번 염색체에 위치하고 있으며 (Nagasawa, 2002; Koh, 1996) 시토크롬(Cytochrome) P450 유전자 특정 염기서열의 돌연변이에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다(Cahoon 등, US Patent No Us 2003/0126645 A1).

하지만 이와 같이 현재까지 알려진 거대배 벼 품종들은 배의 크기가 충분히 크지 않으며 등숙이 불량하여 콤바인 등 기계수확에 불리하고, 취반특성 및 관능성에서 다소 떨어지는 단점이 있다. 또한 안토시아닌 등의 영양성분을 더욱 강화할 필요가 있어, 이를 해결할 수 있는 새로운 품종에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 연구한 결과 YR23517Acp79 품종을 모본으로 하고 조생흑찰 품종을 부본으로 하여 교잡하여 우량계통을 선발하는 경우 곡립에 안토시아닌 성분을 다량 함유하고 있으며 등숙이 개선되고 천립중이 증가하여 수확에 유리하다는 사실을 밝혀내고, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 기존 품종들의 단점을 해결하고 영양성분 등이 강화된 흑찰거대배를 갖는 벼 식물체인 밀양 263호 및 이의 육종방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 YR23517Acp79 품종을 모본으로 하고 조생흑찰 품종을 부본으로 하여 교잡한 것을 특징으로 하는 흑찰거대배 벼 식물체인 밀양 263호 및 이의 육종방법에 관한 것이다.

본 발명이 제공하는 밀양 263호는 거대배 발달 유전자를 포함하는 흑찰거대배를 갖는 벼 식물체로, 기존 문제되었던 거대배 품종의 등숙 문제를 개선하였으며, 표면이 매끄러워 수확에 유리하며, 곡립에 안토시아닌 성분을 함유하고 있다. 또한 곡립뿐만 아니라 벼의 씨눈 및 씨눈 함유성분을 이용하여 제품생산의 재료로도 이용할 수 있어, 벼의 새로운 수요를 창출하고 쌀 산업의 경쟁력 제고를 위해 일반벼에 비해 영양이 강화된 벼 품종 육성에 기여할 수 있다.

도 1은 흑찰거대배 벼 식물체‘밀양 263호’의 씨눈의 크기와 현미색을 나타내는 곡립 사진이다.
도 2는 거대배 발달에 관여하는 ge^t 유전자의 아미노산 서열 및 변이가 일어난 부분을 나타낸 그림이다.

본 발명은 흑찰거대배 벼 식물체인‘밀양 263호’및 이의 육종방법에 관한 것으로, 구체적으로는 거대배 찰벼인‘YR23517Acp79’를 모본으로 하고 흑찰벼 품종인‘조생흑찰’을 부본으로 하여 인공교배하여 육성한 신품종으로 흑찰거대배를 갖는 벼 식물체인‘밀양 263호’에 관한 것이다.

본 발명이 제공하는‘밀양 263호’는 벼 꽃가루 배양에 의해 시토크롬 P450의 유전자 염기서열에 돌연변이가 발생된 거대배 발달 유전자 ge ^t를 포함하는 흑찰거대배를 갖는 벼 식물체이다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에서 모본으로 사용된‘YR23517Acp79’는 거대배를 가지는 찰벼로서 다음과 같은 과정에 의해 선발할 수 있다.

1) 벼품종 화청벼를 모본으로 하고 상주찰벼를 부본으로 하여 인공교배한 교잡식물체(YR23517)를 재배한다.

2) 그런 다음 1핵기 초·중기의 화분발육상태를 보이는 이삭을 채취한 후 통상적인 방법에 따라 약배양을 수행하여 이삭을 채취한다.

3) 채취한 이삭을 2ppm NAA, 0.2ppm 카이네틴 등이 포함된 N₆-Y₂ 배지에 치상한 후 15 일간 저온처리한 후 25 ℃ 에서 30 ~ 40 일간 배양하여 캘러스를 유기한다.

4) 유기된 캘러스는 0.2ppm IAA, 2ppm 카이네틴 등이 포함된 N₆-Y₂ 배지로 옮긴 후 약 30 일간 배양하여 식물체를 재분화한다.

5) 식물체를 배양병으로 이식하여 뿌리발생을 유도한 후 토양에 이앙하여 각 식물체의 종자를 수확한다.

6) 수확한 종자를 다시 토양에 이앙하여 각 식물체의 곡립특성을 분석하여 씨눈이 큰 거대배 찰벼 식물체를 선발할 수 있다.

본 발명에 사용된 거대배 찰벼‘YR23517Acp79’식물체는 한 포기에 여러 분얼(tiller)을 가지고 있는 바, 상기 거대배 찰벼 식물체의 분얼을 인위적으로 분리하여 다시 옮겨 심는 방법을 통해 무성번식할 수 있으며, 종자를 이용한 번식을 통해서도 특성의 변화 없이 증식이 가능하다. 상기 YR23517Acp79는 경기도 수원시 권선구 서둔동 소재 국립농업과학원 농업유전자센터에 2009년 2월 12일자 기탁번호 KACC98006P로 기탁되어 있으며, 상기 기관 등을 통해 용이하게 입수할 수 있다.

모본인 ‘YR23517Acp79’는 배유의 특성이 찰성이고 곡립표면에 안토시아닌 축적이 되지 않아 현미색은 황백색인 특징을 가지며, 대립유전자 ge^t의 작용에 의해 배유가 큰 거대배의 특징을 보이나 등숙이 매우 불량하여 천립중이 일반적인 벼 품종에 비해 낮은 단점이 있다.

따라서 본 발명은 ‘YR23517Acp79’의 단점을 개량하고 동시에 현미에 안토시아닌 축적이 되는 새로운 벼 식물체를 개발하기 위함을 목적으로 하였다. 이러한 목적을 달성하기 위해 등숙이 일반벼 품종 수준으로 양호하고 현미에 안토시아닌 축적이 되어 현미색이 흑색인 벼 품종인 ‘조생흑찰’을 ‘YR23517Acp79’와 인공교배한 후 그 후대에서 흑찰거대배의 특징을 지니는 밀양263호를 육성하였다.

본 발명에서 부본으로 사용된 흑찰벼 품종인‘조생흑찰’은 농촌진흥청에서 육성된 신품종으로 현재 우리나라에서 널리 이용되고 있으며, 쉽게 구할 수 있는 품종으로 수확량은 평균 461kg/10a이다.

본 발명의 흑찰거대배 벼 식물체인‘밀양 263호’를 육종하는 방법은 다음과 같다.

먼저‘YR23517Acp79’를 모본으로 하고 흑찰벼 품종인‘조생흑찰’을 부본으로 인공 교배하여 교잡종(F₁)을 육성한다. 본 교배조합에서 선발목표가 되는 현미특성인 거대배, 찰성, 안토시아닌 생합성을 각각 지배하는 벼의 유전자는 염색체상의 위치가 서로 달라 각각 독립적으로 유전하는 바, 일반적인 교배조합에서 세가지 형질을 동시에 가질 수 있는 식물체를 선발할 수 있는 확률은 분리세대(F₂)에서 이론적으로 1/64이나 본 교배조합에서는 모본과 부본 모두 찰성인 wx 유전자를 가짐으로 모든 교잡후대가 찰성으로 나타나 wx 유전자에 대해서는 선발할 필요가 없어 거대배인 특성을 가지며 동시에 안토시아닌 축적이 되는 계통들만을 선발하면 되므로 그 이론적인 선발 확률을 1/16으로 크게 높일 수 있었다. 교잡종(F₁)의 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F₂) 종자를 일반적인 집단육종법에 의해 잡종 제3세대(F₃)까지 선발 없이 전개한 후 잡종 제4세대 종자(F₄ Seed)를 식물체별로 수확하였으며 수확한 제4세대 종자를 일반적인 계통육종법에 의해 계통별로 포장에 공시하였다. 잡종 제4세대 식물체가 생육을 개시하여 등숙기에 도달하였을 때 각 계통별 식물체에 결실된 종자 일부를 채취하여 종피를 제거한 후 현미의 씨눈을 관찰한 결과 거대배를 갖는 식물체와 일반벼 크기의 배 크기를 갖는 식물체를 구분할 수 있었으며, 계통내의 식물체에서 결실된 종자가 모두 거대배의 특징을 보이는 고정된 계통들을 선발한 후 이듬해 생산력 검정시험에 공시하였다.

그 결과, 흑미이면서 찰벼이고 거대배아를 갖는 특징을 나타내며, 종자의 등숙성이 개선된 계통인 YR25277-B-B-314-2를 교잡 5세대(F₅)에서 선발하여‘밀양 263호’로 명명하였다.

본 발명의 밀양263호는 경기도 수원시 권선구 서둔동 소재 국립농업과학원 농업유전자센터에 2010년 6월 30일자 기탁번호 KACC98009P로 기탁하였다.

본 발명에 사용된 흑찰거대배 벼‘밀양 263호’식물체는 한 포기에 여러 분얼을 가지고 있는 바, 상기 식물체의 분얼을 인위적으로 분리하여 다시 옮겨 심는 방법을 통해 무성번식할 수 있으며, 종자를 이용한 번식을 통해서도 특성의 변화 없이 증식이 가능하다. 본 발명에서 상기 흑찰거대배 벼‘밀양 263호’식물체는 유전자 재조합을 이용하여 식물체를 형질전환시켜 제조하는 것도 역시 가능하다. 벼의 형질전환을 위하여 채택될 수 있는 방법은 특별한 한정을 요하지는 않으며, 예를 들어 체외 배양체 또는 현탁세포의 미량투사 충격투입법 및 직접적 유전자 흡수법 또는 원형질체의 전기 천공법 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 흑찰거대배 벼 식물체‘밀양 263호’는 벼의 사이토크롬 P450의 395번째 아미노산이 트립토판(W)에서 류신(L)으로 변형된 거대배 발달에 관여하는 서열번호 3의 아미노산 서열을 가진다(도 2).

서열번호 3은 본 발명에 포함된 흑찰거대배 벼 식물체‘밀양 263호’가 가지는 거대배 발생에 관여하는 대립유전자인 ge ^t 유전자의 아미노산 서열이다. 서열번호 3은 520개의 아미노산으로 구성되며, 시트크롬 P450의 395번째 아미노산이 트립토판(W)에서 류신(L)으로 변형된 것을 특징으로 하며, 상기 유전자를 가진 벼는 씨눈의 크기가 커진 거대배가 된다. 서열번호 3의 아미노산 서열은 본 발명에 포함된 흑찰거대배 벼 식물체‘밀양 263호’의 유숙기 종실 중 배아로부터 추출한 RNA로부터 RT-PCR 및 클로닝 방법을 이용하여 얻을 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 ge^t 유전자는 향후 흑찰거대배 벼 식물체 육종 시 실용적인 선발 표지로 이용할 수 있으며, 흑찰거대배 벼 식물체는 곡립뿐만 아니라 벼의 씨눈 및 씨눈 함유성분을 이용한 제품 생산의 재료로도 이용할 수 있다.

기존 YR23517Acp79 품종의 현미의 경우 씨눈의 무게가 정상적인 벼 품종보다 3 배 정도 큰 거대배를 갖는 찰벼이나 농업적으로는 등숙이 불량하며, 곡립에 안토시아닌 성분이 없으며, 표면이 고르지 못해 수확 시 용이하게 수확하기가 어렵다는 문제점이 있었다. 반면, 현재 국내 농가에 보급되고 있는 기존 흑찰벼의 특성을 가지는 벼 품종‘조생흑찰’의 경우 곡립에 안토시아닌을 함유하고 있으나 배아의 크기가 일반적인 벼 품종이 가지는 범위에 속해 배아에 특이적으로 많이 존재하는 GABA 등 우수한 영양성분의 함량이 높지 않은 문제점이 있었다. 본 발명의 밀양 263호는 YR23517Acp79 품종에 비해 등숙이 크게 개선되었으며, 곡립에 안토시아닌 성분이 120 mg/100g 이상으로 함유하고 있고, 표면이 매끄러워 수확이 훨씬 유리하다는 장점이 있어 상기 두 품종의 문제점을 모두 해결한 것을 특징으로 한다.

즉 본 발명의 밀양 263호는 거대배 찰벼인 YR23517Acp79 품종의 특성을 유지하면서도 동시에 등숙을 개선하고 곡립에 안토시아닌 성분을 함유하는 것을 특징으로 하여 기존의 벼 품종보다 형질적으로 우수한 신품종을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 약배양에 의한 거대배 벼 YR23517Acp79 의 선발

화청벼를 모본으로 하고 상주찰벼를 부본으로 하여 인공교배한 교잡식물체(YR23517)를 재배하였다. 1핵기 초·중기의 화분발육상태를 보이는 이삭을 채취한 후 통상적인 방법에 따라 약배양을 수행하였다. 채취한 이삭을 2ppm NAA, 0.2ppm 카이네틴 등이 포함된 N₆-Y₂ 배지에 치상한 후 15 일간 저온처리한 후 25 ℃ 에서 30 일간 배양하여 캘러스를 유기하였다.

유기된 캘러스는 0.2ppm IAA, 2ppm 카이네틴 등이 포함된 N₆-Y₂ 배지로 옮긴 후 약 30 일간 배양하여 식물체를 재분화하였다. 식물체를 배양병으로 이식하여 뿌리발생을 유도하고 토양에 이앙한 후 각 식물체의 종자를 수확하였다. 수확한 종자를 다시 토양에 이앙하여 각 식물체의 곡립특성을 분석한 후 씨눈이 큰 거대배찰벼 식물체 YR23517Acp79를 선발하였다.

< 실시예 2> 흑찰거대배 벼 식물체‘밀양 263호’의 육종방법

본 발명의 신품종 육성 재료로 상기 YR23517Acp79 품종을 모본으로 하고 조생흑찰을 부본으로 하였다.

먼저‘YR23517Acp79’를 모본으로 하고 흑찰벼 품종인‘조생흑찰’을 부본으로 인공 교배하여 교잡종(F₁)을 육성하였다. 교잡종(F₁)의 식물체의 이삭에서 발생된 분리세대(F₂) 종자를 일반적인 집단육종법에 의해 잡종 제3세대(F₃)까지 선발없이 전개한 후 잡종 제4세대 종자(F₄ Seed)를 식물체별로 수확하였으며, 수확한 제4세대 종자 427계통을 일반적인 계통육종법에 의해 계통별로 약 23개체씩 포장에 공시하였다. 잡종 제4세대 식물체가 생육을 개시하여 등숙기에 도달하였을때 각 계통별 식물체에 결실된 종자 일부를 채취하여 종피를 제거한 후 현미의 씨눈을 관찰한 결과 거대배를 갖는 식물체와 일반벼 크기의 배 크기를 갖는 식물체를 구분할 수 있었으며 계통내의 식물체에서 결실된 종자가 모두 거대배의 특징을 보이는 고정된 34계통을 선발한 후 이듬해 생산력 검정시험에 공시하였다.

생산력검정시험 결과 흑미이면서 찰벼이고 거대배아를 갖는 특징을 나타내며 종자의 등숙성이 개선된 계통인 YR25277-B-B-314-2를 선발하여 이를‘밀양 263호’로 명명하였다. 본 발명의 밀양263호는 경기도 수원시 권선구 서둔동 소재 국립농업과학원 농업유전자센터에 2010년 6월 30일자 기탁번호 KACC98009P로 기탁하였다.

< 실시예 3> ge ^t 유전자의 클로닝 및 서열분석

벼 품종 YR23517Acp79와 조생흑찰의 교잡 식물체인 밀양 263호로부터 씨눈의 크기에 관련된 유전자인 사이토크롬 P450(Cytochrome P450) 게놈 유전자를 분리하였다.

PCR을 통한 유전자 분리를 위해 NCBI 데이터베이스 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)를 통해 얻어진 사이토크롬 P450 게놈 염기서열을 이용하여 인트론을 중심으로 두개의 DNA 절편으로 나눈 후 각 DNA 절편의 염기서열에 따라 적절히 프라이머를 합성하고 5 M의 베타인(Betaine)이 5 ㎕(sigma，USA) 첨가된 조건에서 통상적인 PCR 방법을 수행하였다. PCR 반응 조건은 DNA 20 ng, 500 mM 베타인，lX Ex Taq 버퍼, 0.2 mM dNTP, 0.5 unit Ex Taq 폴리머레이즈 (Takara，Japan) 및 프라이머 luM 포함하는 50 ㎕의 혼합물을 어닐링 온도 55 ℃ 조건에서 35 번 증폭하였다. 상기 PCR에서 사용된 프라이머는 아래와 같다.

서열번호 4: P450Fl 5′-TAGCTTCTCTCCACGTCTT- 3’(전방향 프라이머)

서열번호 5: P450Rl 5′-GCCATGGACGTTTCCTTCTC- 3’(역방향 프라이머)

서열번호 6: P450F2 5′-TCTCCTCGTCGTCGTCTTC- 3’(전방향 프라이머)

서열번호 7: P450R2 5′-TGATGTTTCACAACTAATGCCTCG- 3’(역방향 프라이머)

상기 4개의 프라이머로 증폭된 2개의 게놈 DNA를 pGEM-T Easy Vector(Promega Co, USA)에 접합(ligation)한 후 대장균 E.coli JMI09 세포에 재조합 벡터를 형질전환하였다. 재조합벡터가 삽입된 형질전환 대장균들을 항생제 저항성 마커(엠피실린)와 베타 갈락토시다아제 효소를 이용한 색깔 선발(푸른색)을 통해서 1차 선발하고 선발된 대장균을 다시 DNA 미니프랩 과정을 거쳐서 삽입된 벡터를 추출하여 2차 확인하였다. 이러한 일련의 과정을 통해 각 사이토크롬 P450 유전자의 게놈 염기서열이 삽입된 형질전환 대장균을 확보하였다.

벡터에 삽입된 사이토크롬 P450 유전자의 염기서열을 벡터 내에 존재하는 시권싱 프라이머인 T7과 (5’-TAATACGACTCACTATAGGG-3’)와 SP6(5’-ATTTAGGTGACACTATAG-3’)를 이용하여 사이토크롬 P450 게놈 DNA의 염기서열을 분석하였다. 상기 염기서열 분석 작업은 시퀀싱 에러를 제거하기 위하여 독립적으로 얻은 10개의 재조합 DNA를 각각 2반복 염기서열 분석하여 얻어진 결과로서 매우 정확한 결과임을 확신하였다.

시퀀싱 분석을 통해서 얻어진 게놈 DNA의 염기서열에서 인트론(intron) 부분을 제거하고 엑손(exon)으로만 이루어진 유전자(cDNA) 및 아미노산 서열에 대해 화청벼, 상주찰벼, 니뽄바래(Nipponbare) 및 동진벼(Donjin)에서 발견되는 사이토크롬 P450과의 상동성 조사를 실시하였다.

상기 서열분석에 대한 결과(표 1)는 거대배 벼 식물체는 정상적인 배크기를 가지는 벼의 사이토크롬 P450 게놈DNA에서 1195번째 염기가 G(guanine)에서 T(thymine)으로 변형됨에 따라 395 번째 아미노산이 트립토판(W)에서 류신(L)으로 변형되어 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 이 유전자(cDNA)를 사이토크롬 P450 유전자(cDNA)의 신규 대립유전자인 ge^t로 명명하였다. 상기 ge^t 유전자를 가진 벼는 씨눈의 크기가 커진 거대배이다.

품종	서열
ge^t	AAGGAGACGCTGCGCATGCACCCGCCGGGCCCGCTCCTGTCGT T GGCGCGCCTCGCCGTG W → L
상주찰벼	AAGGAGACGCTGCGCATGCACCCGCCGGGCCCGCTCCTGTCGTGGGCGCGCCTCGCCGTG
화청	AAGGAGACGCTGCGCATGCACCCGCCGGGCCCGCTCCTGTCGTGGGCGCGCCTCGCCGTG
니뽄바래	AAGGAGACGCTGCGCATGCACCCGCCGGGCCCGCTCCTGTCGTGGGCGCGCCTCGCCGTG

< 실험예 1> 밀양 263호의 주요 농업적 특성 비교평가

본 발명의 밀양 263호의 주요 농업적 특성을 평가하기 위하여 YR23517Acp79, 큰눈, 조생흑찰 및 일미벼 품종과의 비교 분석을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 각 품종 중 밀양263호, YR23517Acp79, 조생흑찰 및 일미벼의 경우 국립식량과학원 기능성작물부에서 육성한 품종인 바, 2008년 본 연구소에서 수확한 종자를 사용하였으며, 큰눈은 국립식량과학원에서 분양받은 종자를 사용하였다. 각 품종별 종자를 육묘상자에 파종한 후 30일간의 육묘기간을 거친 후 6월 1일 본답에 이식하였다. 이앙시 재식거리는 30(열간거리)× 15cm(주간거리)로 하였으며 1주당 3본씩 이앙하였다. 벼 생육 전 기간(육묘 ~ 수확, 5월 1일 ~ 10월 10일)의 평균온도는 23.2℃, 평균최고기온 29.4℃, 평균최저기온 18.0℃, 총 일조시간 874.8시간, 총 강수량 939mm이었다.

각 형질의 조사는 농촌진흥청 표준조사기준에 의거하였으며 엽 안토시아닌의 경우 성숙기 엽 노화전 전 생육기간의 엽의 적색색소 발현여부를 기준으로 평가하였으며, 출수기는 총경수의 40%가 출수한 날을 기준으로 하였으며, 간장은 주별로는 지표에서 최장간 이삭의 이삭목까지의 길이를 측정하였고 수장은 이삭목에서 이삭끝까지의 길이를 측정하였으며, 주당수수는 벼 식물체 한포기가 가지는 이삭수를 기준으로 측정하였으며, 현미수량은 품종별 100주(해당면적 : 4.5㎡)를 수확한 후 현미의 무게를 조사한 후 10a(1000㎡)로 환산하였다.

밀양 263호의 주요 농업적 특성
구분	엽색	엽 안토시아닌	출수기 (월.일)	간장 (cm)	수장 (cm)	주당수수 (개/주)	현미수량 (kg/10a)
밀양 263호	녹색	없음	8.08	65	21.4	10	449
YR23517Acp79	녹색	없음	8.10	69	19.7	10	428
큰눈	녹색	없음	8.13	69	23.5	10	598
조생흑찰	녹색	있음	8.11	61	21.4	11	461
일미벼	녹색	없음	8.19	72	20.7	12	566

상기 표 2에서 보듯이 본 발명의 밀양 263호는 출수기는 8월 8일이며, 조생종에 속하며, 엽색은 녹색이며, 잎에서는 안토시아닌 색소의 축적이 없다. 밀양 263호의 주당수수는 조생흑찰 보다 1개 정도 적고 현미 수량은 부본인 조생흑찰보다 약 2.5 % 가량 적었으나 종자의 등숙이 개선되어 모본인 YR23517Acp79 보다는 약 5 % 가량 증수됨을 보여준다. 또한 본 밀양 263호의 경우 일반벼에 비해 재배적 특성이 나쁘지 않아 일반재배에 전혀 무리가 없다.

< 실험예 2> 밀양 263호의 현미 특성 비교평가

본 발명 신품종 벼 식물체인 밀양 263호의 현미 특성을 평가하기 위하여 다른 품종과의 특성 비교평가를 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

밀양 263호의 현미 특성
구분	현미 천립중 (g)	씨눈무게 (mg/1000립)	배유무게 (mg/1000립)	현미 중 씨눈 비율(%)	주요특성
밀양 263호	19.4	1.464	17.96	7.5	흑찰거대배벼
YR23517Acp79	14.3	1.964	12.33	13.7	거대배찰벼
큰눈	20.9	1.492	19.45	7.1	거대배메벼
조생흑찰	19.8	0.515	19.29	2.6	흑찰벼
일미벼	22.8	0.616	22.18	2.7	일반메벼

상기 표 3에서 보듯이 흑찰거대배 벼 식물체 밀양 263호의 곡립은 도 1의 (E)에서 보는 바와 같이 일반벼(도 1의 (A))에 비해 배아가 현저히 큰 특성을 나타내었으며, 현미 천립중이 19.4 g으로 원계통인 YR23517Acp79의 14.3 g에 비해 크게 개선된 것을 나타내었다. 현미 중 씨눈의 비율은 7.5 %로 기존에 개발된 거대배 벼 품종인 큰눈(거대배, 메벼, 현미 안토시아닌 없음)과 비슷하였다. 따라서 밀양263호는 국내 최초의 흑찰거대배아벼 식물체이며, 등숙 특성 면에서도 단점이 없어 일반적인 농가재배 및 수확이 가능하다.

< 실험예 3> 밀양 263호의 현미 영양성분 비교평가

본 발명 신품종 벼 식물체인 밀양 263호 현미에 대한 영양성분 분석 및 다른 품종과의 영양성분 비교평가를 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

밀양 263호의 현미 영양성분
구분	GABA(mg/g)			안토시아닌 (mg/100g)	γ-Oryzanol (mg/g)	무기성분(mg/100g)
	GABA(mg/g)					Ca	Mg	Fe
	일반현미	발아현미
	일반현미	2일 발아	1cm 발아
밀양 263호	0.17	0.88	0.95	129	0.32	33.8	136.6	4.5
YR23517Acp79	0.46	1.76	2.95	0	0.43	28.4	141.7	2.2
큰눈	0.22	0.87	1.12	0	0.32	16.7	129.4	2.9
조생흑찰	0.05	0.55	0.63	117	0.29	23.4	119.3	2.0
일미벼	0.04	0.44	0.57	0	0.23	16.4	87.5	3.0

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 밀양263호의 현미에는 거대배 찰벼인 YR23517Acp79에 존재하지 않은 안토시아닌이 함량이 129 mg/100g 함유되어 있다. 안토시아닌은 화학구조별로 강력한 항산화 및 항염증 효과를 나타내는 기능성물질로 잘 알려져 있다(J. Agric. Food Chem, 2003, 51, 628-633). 또한 밀양 263호는 인체내 GABA 수용체의 경쟁적 저해제로 작용하여 신경안정, 항치매 효과를 나타내는 감마-아미노부티릭산(Gamma-aminobutyric acid, GABA; Agric. Chem. Biotechnol. 2006, 49(3), 95-100)의 함량(0.17 mg/g)이 일미벼 및 조생흑찰벼 대비 약 3.4 ∼ 4.3배 함유되어 있고, 그 외 항고혈압 및 항당뇨 효과가 있는 감마-오리자놀 함량 또한 다른 품종에 비해 우수하였으며(0.32 mg/g) 일반 무기성분 함량의 경우 칼슘(33.8 mg/100g), 철(4.5 mg/100 g)으로 다른 품종에 비해 1.2 ∼ 2배 더 함유되어 있음을 확인하였다. 따라서 본 발명에 따른 신품종 벼 식물체인 밀양 263호는 다른 품종에 비해 기능성물질 및 영양성분 함량이 우수한 품종임을 확인하였다.

농업생명공학연구원

KACC98009

20100630

<110> REPUBLIC OF KOREA(MANAGEMENT : RURAL DEVELOPMENT ADMINISTRATION) <120> A black waxy giant embryo rice plant 'Milyang 263' harboring giant embryonic gene and breeding method thereof <160> 7 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 2301 <212> DNA <213> Oryza sativa <220> <221> gene <222> (1)..(2301) <223> genomic DNA of cytochrome P450 <400> 1 gccattatta tgtagtccta tatttaagga agaaactaat gatatatacg cagatattgt 60 taataatgac cctttgatta cgctatcatt actgacaatg acatgtgggg ctagagtgtc 120 agataattgg aggtccaaat ttttggagtg gcaaaatggt ctatttaaag caccaggtgt 180 ttattagctt ctctccacgt cttcttcctc ccaagaaaac tcctctcact tcgcgaacgc 240 ttcccatggc gctctcctcc atggccgcgg cgcaagagag ctccctcctc ctcttcctcc 300 tcccgacgtc ggccgcctcc gtgttcccgc cgctcatctc cgtggtcgtc ctcgccgcgc 360 tcctcctgtg gctctcgccg ggtggccccg cgtgggcgct gtcccgttgc cgtggcacgc 420 cgccgccgcc gggcgtggcg gggggcgcgg ccagcgcgct gtccggccct gccgcgcacc 480 gcgtgctcgc cgggatttcg cgcgccgtcg agggcggcgc ggcggtgatg tcgctctccg 540 tcggcctcac ccgcctcgtc gtggcgagcc ggccggagac ggcgagggag atcctcgtca 600 gcccggcgtt cggcgaccgc cccgtgaagg acgcggcgag gcagctgctg ttccaccgcg 660 ccatggggtt cgccccgtcg ggcgacgcgc actggcgcgg gctccgccgc gcctccgcgg 720 cgcacctctt cggcccgcgc cgcgtggccg ggtccgcgcc cgagcgcgag gccatcggcg 780 cccgcatagt cggcgacgtc gcctccctca tgtcccgccg cggcgaggtc cccctccgcc 840 gcgtccttca cgccgcgtcg ctcggccacg tcatggcgac cgtcttcggc aagcggcacg 900 gcgacatctc gatccaggac ggcgagctcc tggaggagat ggtcaccgaa gggtacgacc 960 tcctcggcaa gttcaactgg gccgaccacc tgccattgct caggtggctc gacctccagg 1020 gcatccgccg ccggtgcaac aggctagtcc agaaggtgga ggtgttcgtc ggaaagatca 1080 tacaggagca caaggcgaag cgagctgccg gaggcgtcgc cgtcgccgac ggcgtcttgg 1140 gcgacttcgt cgacgtcctc ctcgacctcc agggagagga gaagatgtca gactccgaca 1200 tgatcgctgt tctttgggta agtctcctcg tcgtcgtctt cgtcgtaaag cttgagaagg 1260 aaacgtccat ggcgttttca tggattggtt tcttgttttt ttcttcagga gatgatcttt 1320 agagggacgg acacggtggc gatcttgatg gagtgggtga tggcgaggat ggtgatgcac 1380 ccggagatcc aggcgaaggc gcaggcggag gtggacgccg ccgtgggggg acgccgcggc 1440 cgcgtcgccg acggcgacgt ggcgagcctc ccctacatcc agtccatcgt gaaggagacg 1500 ctgcgcatgc acccgccggg cccgctcctg tcgtgggcgc gcctcgccgt gcacgacgcg 1560 cgcgtcggtg gccacgccgt ccccgccggg acgacggcga tggtgaacat gtgggcgatc 1620 gcccacgacg ccgccgtctg gccggagccg gatgcgttcc gcccggagcg cttctcggag 1680 ggggaggacg tcggcgtgct cggcggcgac ctccgcctcg cgccgttcgg cgccggccgc 1740 cgcgtctgcc ctggcaggat gctggcgctc gccaccgccc acctctggct cgcccagctg 1800 ctgcacgcct tcgactggtc ccccaccgcc gccggcgtcg acctgtccga gcgcctcggc 1860 atgtcgctgg agatggcggc gccgctcgtg tgcaaggccg tggctagggc ctgagcccta 1920 gccgccgccg ccgccattat tgccattgat gtggctagcg acgttgtcgt gctcgcatcc 1980 atactcctcc ataggcaact cgtctagcca atgaagaaag ctactatcta tctatctatc 2040 aagctagctg ctactatcac aaaccgcatt tcggcatcat cttaaattag ctcttagggg 2100 tgtaggcgat tttggtttcc cccaaaaatt tgctttgcca gtcttttggt ttaaatcgag 2160 gcattagttg tgaaacatca tgagaagtta tttaaatctg aggaattttg tttgaacctt 2220 ttctggtgtg ctaaatggat cgtgctttga gtatcttatt attctgaatg tgttatgtag 2280 ctacactctc ctgaatcatg t 2301 <210> 2 <211> 1563 <212> DNA <213> Oryza sativa <220> <221> gene <222> (1)..(1563) <223> cDNA of cytochrome P450 <400> 2 atggccgcgg cgcaagagag ctccctcctc ctcttcctcc tcccgacgtc ggccgcctcc 60 gtgttcccgc cgctcatctc cgtggtcgtc ctcgccgcgc tcctcctgtg gctctcgccg 120 ggtggccccg cgtgggcgct gtcccgttgc cgtggcacgc cgccgccgcc gggcgtggcg 180 gggggcgcgg ccagcgcgct gtccggccct gccgcgcacc gcgtgctcgc cgggatttcg 240 cgcgccgtcg agggcggcgc ggcggtgatg tcgctctccg tcggcctcac ccgcctcgtc 300 gtggcgagcc ggccggagac ggcgagggag atcctcgtca gcccggcgtt cggcgaccgc 360 cccgtgaagg acgcggcgag gcagctgctg ttccaccgcg ccatggggtt cgccccgtcg 420 ggcgacgcgc actggcgcgg gctccgccgc gcctccgcgg cgcacctctt cggcccgcgc 480 cgcgtggccg ggtccgcgcc cgagcgcgag gccatcggcg cccgcatagt cggcgacgtc 540 gcctccctca tgtcccgccg cggcgaggtc cccctccgcc gcgtccttca cgccgcgtcg 600 ctcggccacg tcatggcgac cgtcttcggc aagcggcacg gcgacatctc gatccaggac 660 ggcgagctcc tggaggagat ggtcaccgaa gggtacgacc 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Arg Arg Gly Glu Val Pro Leu 180 185 190 Arg Arg Val Leu His Ala Ala Ser Leu Gly His Val Met Ala Thr Val 195 200 205 Phe Gly Lys Arg His Gly Asp Ile Ser Ile Gln Asp Gly Glu Leu Leu 210 215 220 Glu Glu Met Val Thr Glu Gly Tyr Asp Leu Leu Gly Lys Phe Asn Trp 225 230 235 240 Ala Asp His Leu Pro Leu Leu Arg Trp Leu Asp Leu Gln Gly Ile Arg 245 250 255 Arg Arg Cys Asn Arg Leu Val Gln Lys Val Glu Val Phe Val Gly Lys 260 265 270 Ile Ile Gln Glu His Lys Ala Lys Arg Ala Ala Gly Gly Val Ala Val 275 280 285 Ala Asp Gly Val Leu Gly Asp Phe Val Asp Val Leu Leu Asp Leu Gln 290 295 300 Gly Glu Glu Lys Met Ser Asp Ser Asp Met Ile Ala Val Leu Trp Glu 305 310 315 320 Met Ile Phe Arg Gly Thr Asp Thr Val Ala Ile Leu Met Glu Trp Val 325 330 335 Met Ala Arg Met Val Met His Pro Glu Ile Gln Ala Lys Ala Gln Ala 340 345 350 Glu Val Asp Ala Ala Val Gly Gly Arg Arg Gly Arg Val Ala Asp Gly 355 360 365 Asp Val Ala Ser Leu Pro Tyr Ile Gln Ser Ile Val Lys Glu Thr Leu 370 375 380 Arg Met His Pro Pro Gly Pro Leu Leu Ser Leu Ala Arg Leu Ala Val 385 390 395 400 His Asp Ala Arg Val Gly Gly His Ala Val Pro Ala Gly Thr Thr Ala 405 410 415 Met Val Asn Met Trp Ala Ile Ala His Asp Ala Ala Val Trp Pro Glu 420 425 430 Pro Asp Ala Phe Arg Pro Glu Arg Phe Ser Glu Gly Glu Asp Val Gly 435 440 445 Val Leu Gly Gly Asp Leu Arg Leu Ala Pro Phe Gly Ala Gly Arg Arg 450 455 460 Val Cys Pro Gly Arg Met Leu Ala Leu Ala Thr Ala His Leu Trp Leu 465 470 475 480 Ala Gln Leu Leu His Ala Phe Asp Trp Ser Pro Thr Ala Ala Gly Val 485 490 495 Asp Leu Ser Glu Arg Leu Gly Met Ser Leu Glu Met Ala Ala Pro Leu 500 505 510 Val Cys Lys Ala Val Ala Arg Ala 515 520 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer P450F1 <400> 4 tagcttctct ccacgtctt 19 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of P450R1 <400> 5 gccatggacg tttccttctc 20 <210> 6 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer of P450F2 <400> 6 tctcctcgtc gtcgtcttc 19 <210> 7 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer of P450R2 <400> 7 tgatgtttca caactaatgc ctcg 24

Claims

흑찰거대배 발달에 관여하는 서열번호 1의 염기서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 흑찰거대배 벼 식물체 밀양 263호.
제 1 항에 있어서, 상기 서열번호 1의 염기서열은 번역 후에 395번째 아미노산으로 류신을 코드하는 염기서열인 것을 특징으로 하는 흑찰거대배 벼 식물체 밀양 263호.
제 1 항에 있어서, 상기 밀양 263호는 현미 중 안토시아닌 성분이 120 mg/100g 이상인 것을 특징으로 하는 흑찰거대배 벼 식물체 밀양 263호.
제 1 항에 있어서, 상기 밀양 263호는 1cm 발아 후의 GABA 함량이 0.80 mg/g 이상인 것을 특징으로 하는 흑찰거대배 벼 식물체 밀양 263호.
제 1 항에 있어서, 상기 밀양 263호는 현미 천립중이 18g 이상인 것을 특징으로 하는 흑찰거대배 벼 식물체 밀양 263호.
YR23517Acp79 품종을 모본으로 하고 조생흑찰 품종을 부본으로 하여 교잡한 후대에서 선발한 것을 특징으로 하는 흑찰거대배 벼 식물체 밀양 263호.