KR20220090278A - 분질배유를 지니는 '삼광' 유래 돌연변이 벼 계통, ‘Samkwang(SA)-flo3’ - Google Patents

분질배유를 지니는 '삼광' 유래 돌연변이 벼 계통, ‘Samkwang(SA)-flo3’ Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 분질배유를 지니는 '삼광' 유래 돌연변이계통 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 및 이의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 건식제분 전용 쌀가루 제조에 적합한 분질배유를 지닌 ‘Samkwang(SA)-flo3’를 포함하면서도, 상기 벼 품종의 육종방법, 상기 벼 품종 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 조성물, 키트, 판별방법 및 상기 벼 품종, 이의 종자 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 식품 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 제공하는 ‘Samkwang(SA)-flo3’는 분질배유 형질을 지니며 원품종인 '삼광'과 농업형질이 유사한 돌연변이 계통으로, 분질배유 형질을 갖는 바, 건식제분 효율이 높아 다양한 쌀 가공식품의 신소재로써 유용하게 활용될 수 있다.

Description

분질배유를 지니는 '삼광' 유래 돌연변이 벼 계통, ‘Samkwang(SA)-flo3’ {‘Samkwang(SA)-flo3’, floury endosperm rice mutant derived from ‘Samkwang’}
본 발명은 신규한 분질배유를 지니는 '삼광' 유래 돌연변이 벼 계통 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 및 이의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 건식제분 전용 쌀가루 제조에 적합한 분질배유를 지닌 ‘Samkwang(SA)-flo3’를 포함하면서도, 상기 벼 품종의 육종방법, 상기 벼 품종 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 조성물, 키트, 판별방법 및 상기 벼 품종, 이의 종자 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는 식품 조성물에 관한 것이다.
전통적으로 우리나라의 주식은 쌀이지만, 소비 여건변화로 밥쌀용 수요는 1980년대 이후 지속적으로 감소하고 있다. 따라서 국산 쌀의 경쟁력을 높이고, 소비확대를 위해서는 다양한 용도의 벼 품종개발과 함께 관련된 가공기술 개발이 중요하다.
쌀 가공산업의 고부가를 견인하려면 밀가루처럼 쌀가루도 대형마트나 백화점에서 유통이 되고, 또한 가공제품군별 품질기준에 따른 다양한 등급의 쌀가루가 공급되어야 한다. 그러나, 쌀 알곡의 단단함(곡립경도) 때문에 국내에서 가장 보편적으로 사용되는 쌀 제분방식은 쌀을 물에 불려 분쇄하는 수침과정을 거치는 습식제분이다. 하지만, 습식제분은 100kg 쌀가루를 생산하는데 약 500리터의 쌀뜨물을 발생시켜 수질오염을 유발하는 문제점을 가지고 있다. 또한, 쌀가루를 유통시키기 위해서는 살균 건조 등 추가 공정이 요구된다. 따라서 쌀 가공산업 활성화를 통한 소비확대를 위해서는 건식제분에 적합한 쌀가루 전용품종 개발의 필요성이 지속적으로 제시되었다.
이에 농촌진흥청은 아지드화나트륨(Sodium Azide;NaN3)으로 돌연변이를 유발한 ‘남일’ 돌연변이 계통들 중에서 곡립경도가 낮은 분질배유로 인해 밀제분기 등을 활용한 건식제분만으로도 고품질 쌀가루 생산이 가능한 ‘수원542호’를 육성한 바 있다(대한민국등록특허 제 10-1190642호, 등록일 : 2012.10.08.). 후속 연구를 통해 ‘수원542호’의 분질배유 특성은 염색체 5번에 위치한 열성 단인자 ‘flo7’에 의해 지배되고 있음이 밝혀졌다. 또한 분질배유를 특정 짓는 유전자로 추정되는 ‘cyOsPPDK’(cytosolic pyruvate orthophosphate dikinase protein)에 대응하는 ‘남일’과 ‘수원542호’의 염기서열을 비교하여 8번 Exon에서 G(남일) → A(수원542호) SNP가 존재함을 확인하였으며(Heng Wang et al. MGG, 2018 293: 1151-1158), 더 나아가 해당 SNP를 판별할 수 있는 마커를 개발하고(대한민국특허출원 제 10-2017-0149236, 출원일 : 2017.11.10.), ‘신규한 분질배유 유전자’에 대한 특허를 출원하였다(대한민국특허출원 제 10-2019-0021794, 출원일 : 2019.02.25.; 국제출원/KR2018/013661, 출원인 2018.11.09.)
또한 농촌진흥청은 건식제분을 이용한 쌀가루 제조에 적합한 분질배유를 포함하면서도, 수발아성이 감소되고, 병해저항성이 우수하며, 만기재배 적응성이 우수한 신규한 벼 품종 '가루미1' 및 '가루미2'를 육성한 바 있다.
본 발명에서는 최고품질 벼 '삼광'에 아지드화나트륨으로 돌연변이 처리한 고정 계통군(총 5,000여개)들 중에서 곡립경도가 낮은 분질배유로 인해 밀제분기로도 쉽게 제분이 되는 ‘Samkwang(SA)-flo3’를 개발하여 본 발명을 완성하였다.
1. 특허문헌 KR 10-1464828 B1 2. 특허문헌 KR 10-1226485 B1
본 발명의 하나의 목적은 수탁번호 KACC 98101P로 기탁된, 분질배유 형질을 갖는 '삼광' 유래 돌연변이 계통 'Samkwang(SA)-flo3' 벼 품종을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 '삼광' 돌연변이 후대 계통 벼 품종 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 육종방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,721,940bp에 대응하는 위치의 단일 염기 다형성(SNP) 마커를 검출할 수 있는 제제를 포함하는, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 조성물을 포함하는 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 키트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,725,941bp에 대응하는 위치의 단일염기다형성(SNP) 마커를 검출하는 단계를 포함하는, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 벼 품종, 이의 종자 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는, 식품 조성물을 제공하는 것이다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.
또한, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 통상의 실험만을 사용하여 본 발명에 기재된 본 발명의 특정 양태에 대한 다수의 등가물을 인지하거나 확인할 수 있다. 또한, 이러한 등가물은 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명의 하나의 양태는 수탁번호 KACC 98101P로 기탁된, 분질배유 형질을 갖는 '삼광' 유래 돌연변이 계통 'Samkwang(SA)-flo3' 벼 품종을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어, "분질배유(floury endosperm)"는, 찰벼와 유사하게 뿌옇고 불투명한 외관을 지니면서 전분립 배열이 엉성한 특성을 갖는 돌연변이를 지칭한다. 쌀가루 제조에는 건식 및 습식제분이 활용되고 있으며, 건식제분은 공정이 간단하나 손상전분이 증가하는 문제가 있는 반면, 습식제분은 가공성은 향상되지만 수침과 건조에 소요되는 시간과 비용이 제한요인으로 작용한다. 쌀 가공산업 활성화에 기여하기 위해서는 각 용도에 적합한 특성을 갖춘 가공용 품종의 다양화와 제분성이 뛰어난 품종의 개발이 요구되며, 이러한 분질 배유 특성은 종래 건식제분의 문제점을 극복할 수 있는 중요한 특성 중 하나이다.
분질배유 형질을 함유한 쌀은 건식제분에 유리하고, 건식제분은 수질오염을 최소화한 쌀가루 생산이 가능하므로 친환경적이고, 가공비용을 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 벼 품종은 아지드화나트륨(Sodium azide; NaN3)의 처리에 의한 '삼광' 돌연변이 고정계통군으로부터 달관평가를 통해 분질배유로 선발된 품종으로서, 상기 품종을 ‘Samkwang(SA)-flo3’으로 명명하고, 농촌진흥청 국립농업과학원에 기탁하여 2020년 10월 29일자로 수탁번호 KACC 98101P를 부여 받았다.
상기 'Samkwang(SA)-flo3' 벼 품종은 하기의 특성 중 1 이상을 가지는 것일 수 있다:
(a) 출수기: 8월 14일±10일
(b) 간장(cm): 76±20
(c) 수장(cm): 19±10
(d) 수수(개): 15±5
(e) 현미천립중(g): 18.5±5.0
(f) 현미길이(mm): 5.09±3.00
(g) 현미너비(mm): 2.97±2.00
(h) 현미장폭비: 1.72±0.50
(g) ‘Samkwang(SA)-flo3’의 분질배유 유전자(flo4-6)의 유전형
(h) 분질배유 유전자인 cyOsPPDK(cytosolic pyruvate orthophosphate dikinase protein) 유전자의 ORF 내 7번 EXON에 존재하는 SNP의 서열이 A
(i) 3.0±0.34kg인 종자의 곡립경도
(j) 완주 기준 8월 14일의 보통기 재배 출수기
(k) 65.3±0.86μm의 종자분말의 평균크기
(l) 6.0%의 종자분말의 손상전분 비율.
본 발명의 다른 하나의 양태는 상기 '삼광' 돌연변이 후대 계통 벼 품종 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 육종방법을 제공한다.
여기에서 사용되는 용어는 전술한 바와 같다.
상기 방법은 (a) '삼광' 종자를 아지드화나트륨(Sodium azide; NaN3) 용액에 침지하고, 이를 발아시켜 재배한 식물체(M1)로부터 수확한 M2 종자를 계통 육종법에 의거하여 M7 세대까지 전진시켜 고정된 돌연변이 계통을 확립하는 단계; 및
(b) 상기 확립된 각 계통의 종자들 중 분질배유를 지니는 벼 품종을 선별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는 '삼광' 종자를 아지드화나트륨(Sodium azide; NaN3) 용액에 침지하고, 이를 발아시켜 재배한 식물체(M1)로부터 수확한 M2 종자를 계통 육종법에 의거하여 M7 세대까지 전진시켜 고정된 돌연변이 계통을 확립하는 것일 수 있다.
상기 (a) 단계의 아지드화나트륨 용액의 농도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 10 내지 200 mM이 될 수 있고, 다른 예로서, 50 내지 150 mM이 될 수 있으며, 또 다른 예로서, 100 mM이 될 수 있다.
상기 (a) 단계의 침지온도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일예로서, 15 내지 30℃가 될 수 있으며, 또 다른 예로서, 25℃가 될 수 있다.
상기 (a) 단계의 침지시간은 특별히 이에 제한되지 않으나, 일예로서, 1 내지 12 시간이 될 수 있고, 다른 예로서, 3 내지 9 시간이 될 수 있으며, 또 다른 예로서, 6 시간이 될 수 있다.
상기 (b) 단계는 상기 확립된 각 계통의 종자들 중 분질배유를 지니는 벼 품종을 선별하는 것일 수 있다.
일예로서, 상기 (b) 단계는, (a) 단계에서 확립된 돌연변이 계통의 각 종자를 제현하여 ‘수원542호(분질)’ 와 유사한 배유를 발현하는 계통을 육안으로 선발하였다.
본 발명에서, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계는, 분질배유, 돌연변이 계통의 특성 등의 변화에 따라 적의 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 양태는 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,721,940bp에 대응하는 위치의 단일 염기 다형성(SNP) 마커를 검출할 수 있는 제제를 포함하는, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 조성물을 제공한다.
여기에서 사용되는 용어는 전술한 바와 같다.
본 발명에서 사용되는 용어, “단일염기다형성”(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)은 하나의 유전자위(locus)에 두 가지 이상의 대립유전자(allele)가 존재하는 경우를 “다형성” 이라 하고, 상기 다형성 부위 중에서 단일 염기만이 다른 것을 단일염기다형성이라 한다. 상기 용어, “대립유전자”는 상동염색체의 동일한 유전자위에 존재하는 한 유전자의 여러 형태를 말하며, SNP는 두 종류의 대립유전자(biallele)를 갖는다.
본 발명에서, 상기 SNP는 5번 염색체에 위치하는 서열번호 1로 표시되는 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 유래 폴리뉴클레오티드 서열 (ch;19,718,538~19,726,410)의 3,403번째 위치에(19,721,940bp) 존재하고, 보다 구체적으로, 3,403번째 위치에 존재하는 G가 A로 치환되는 것이며, 이에 따라, 354번째 아미노산 글리신(Glycine, Gly, G)이 아스파트르산(Aspartic acid, Asp, D)로 변이되는 것을 지칭한다.
본 발명에서 상기 SNP 마커를 검출할 수 있는 제제는, 상기 서열번호 1로 표시되는 폴리뉴클레오티드 서열의 3,403번째 위치에 존재하는, 단일염기다형성 부위가 포함된 10개 내지 300개 염기로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 증폭할 수 있는 프라이머 또는 상기 폴리뉴클레오티드와 특이적으로 혼성화하는 프로브일 수 있다.
구체적으로, 상기 SNP 마커를 검출할 수 있는 제제는, 서열번호 4 내지 서열번호 7으로 표시되는 프라이머로 이루어지는 프라이머 세트일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어, "프라이머"는 짧은 자유 3' 말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 염기 서열로 상보적인 주형 (template)과 염기쌍 (base pair)을 형성할 수 있고, 주형 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능을 하는 짧은 서열을 의미한다. 프라이머의 적절한 길이는 사용 목적에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 15 내지 30개의 염기로 구성된다. 프라이머 서열은 주형과 완전하게 상보적일 필요는 없으나, 주형과 혼성화할 정도로 충분히 상보적이어야 한다. 상기 프라이머는 다형성 부위를 포함하는 DNA 서열에 혼성화하여 다형성 부위를 포함하는 DNA 단편을 증폭시킬 수 있다. 본 발명의 목적상, 상기 프라이머는 분질배유 특성과 밀접한 관련성을 나타내는 단일염기다형성 부위를 증폭시키며, 예컨대, 서열번호 4 내지 서열번호 7으로 표시되는 프라이머로 이루어지는 프라이머 세트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 프라이머 세트는 바람직하게, 서열번호 4 내지 서열번호 7으로 표시되는 각각의 염기서열과 바람직하게 80% 이상의 서열 상동성, 보다 바람직하게 90% 이상의 서열 상동성, 더욱 바람직하게 95%의 이상의 서열 상동성, 가장 바람직하게 99% 이상의 서열 상동성을 갖는 어느 하나의 염기서열로 이루어질 수 있으나, 전술한 SNP 부위를 증폭시킬 수 있다면, 제한없이 포함될 수 있다.
본 발명의 프라이머 또는 프로브는 포스포르아미다이트 고체 지지체 방법, 또는 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성할 수 있다. 이러한 핵산 서열은 또한 당해 분야에 공지된 많은 수단을 이용하여 변형시킬 수 있다. 상기 변형의 비-제한적인 예로는 메틸화, 캡화, 천연 뉴클레오티드 하나 이상의 동족체로의 치환, 및 뉴클레오티드 간의 변형, 예를 들면, 하전되지 않은 연결체(예: 메틸 포스포네이트, 포스포트리에스테르, 포스포로아미데이트, 카바메이트 등) 또는 하전된 연결체(예: 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 등)로의 변형이 있다.
본 발명은 상기 조성물을 포함하는, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 키트를 제공한다.
여기에서 사용되는 용어는 전술한 바와 같다.
본 발명에 따른 키트는, 상기 조성물 이외에도 PCR 반응을 용이하게 수행하게 하는 DNA 중합효소, dNTP, 및 PCR 완충용액을 추가로 포함할 수 있으며, 이 뿐만 아니라, PCR 산물의 증폭 여부를 확인할 수 있는 전기 영동 수행에 필요한 구성 성분, 또는 공지된 품종에 대한 동정 기준표들이 본 발명의 키트에 추가로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 양태는 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,725,941bp에 대응하는 위치의 SNP 마커를 검출하는 단계를 포함하는 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별방법을 제공한다.
여기에서 사용되는 용어는 전술한 바와 같다.
상기 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,721,940bp에 대응하는 위치의 SNP 마커는 염기가 A일 수 있다.
상기 SNP를 검출하는 단계는, (a) 시료로부터 분리된 게놈 DNA를 주형으로, 서열번호 4 내지 서열번호 7으로 표시되는 프라이머로 이루어지는 프라이머 세트를 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및 (b) 상기 PCR에 의해 증폭된 산물을 확인하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 또 하나의 양태는 상기 벼 품종, 이의 종자 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는, 식품 조성물을 제공한다.
여기에서 사용되는 용어는 전술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 벼 품종은 ‘Samkwang(SA)-flo3’이다. 이에 대해서는 전술한 바와 같다.
본 발명의 품종의 종자는 건식제분이 가능하여 입자가 곱고 전분립의 손상이 적은 고품질의 쌀가루 생산이 가능하므로 이를 유효성분으로 함유하는 식품 조성물은 가격경쟁력이 있고, 식감이 우수하다.
본 발명의 식품 조성물은 상기 벼 품종의 종자로부터 생산된 쌀가루를 포함하는 것일 수 있다.
상기 쌀가루는 건식제분으로 생산되는 것일 수 있다.
본 발명의 식품 조성물은 쌀 가공 식품, 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강기능식품 및 식품 첨가제(food additives) 등의 모든 형태를 포함한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당 업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
예를 들면, 쌀 가공 식품은 떡·면류(떡, 떡국떡, 떡볶이떡, 국수, 라면, 국수, 생면, 전통 떡), 쌀과자(비스킷, 건빵, 스낵, 한과류, 쌀튀밥, 누룽지), 쌀가루(생미분, 알파 미분, 습식미분), 주류(탁약주, 소주, 맥주, 청주), 조미 식품(엿류, 장류, 식초) 및 기타쌀 가공제품(죽류, 식혜, 스낵 부원료, 꼬치류, 선식류, 쌀음료, 쌀빵, 가공쌀밥)을 본 발명에서 제공하는 벼 품종 또는 이의 종자를 가공하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 “건강 기능(성) 식품(functional food)”이란, 특정보건용 식품(food for special health use, FoSHU)과 동일한 용어로, 영양 공급 외에도 생체조절기능이 효율적으로 나타나도록 가공된 의학, 의료효과가 높은 식품을 의미한다. 여기서 "기능(성)"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다.
본 발명의 식품 조성물에서 포함할 수 있는 필수 성분으로 상기 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 벼 품종, 이의 종자 또는 이의 추출물 외에는 다른 성분에는 특별히 제한이 없으며, 통상의 식품과 같이 여러 가지 생약추출물, 식품 보조 첨가제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 또한, 상기 식품 보조 첨가제는 당 업계에 통상적인 식품 보조 첨가제, 예를 들어 향미제, 풍미제, 착색제, 충진제, 안정화제 등을 포함한다.
본 발명의 식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 상기 식품의 제형 또한 식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없거나, 휴대성이 뛰어나다는 장점을 가질 수 있다.
본 발명의 식품 조성물에 포함될 수 있는 식물, 이의 종자 또는 이의 추출물의 함유량은 예를 들어, 최종적으로 제조된 식품 중 0.01 내지 95중량%일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 제공하는 ‘Samkwang(SA)-flo3’는 분질배유 형질을 지니며 원품종인 '삼광'과 농업형질이 유사한 돌연변이 계통으로, 분질배유 형질을 갖는 바, 건식제분 효율이 높아 다양한 쌀 가공식품의 신소재로써 유용하게 활용될 수 있다.
도 1a는 2020년 국립식량과학원 작물육종과 시험포장(전북 완주군)에서 증식하여 황숙기에 다다른 본 발명에서 제공하는 신품종 ‘Samkwang(SA)-flo3’와 원품종 '삼광'을 나타내는 사진이다.
도 1b는 본 발명에서 제공하는 신품종 ‘Samkwang(SA)-flo3’와 원품종 '삼광'의 이삭을 나타내는 사진이다.
도 1c는 본 발명에서 제공하는 신품종의 정조, 현미외관이다. 분질배유임을 제시하기 위하여 현미와 그 절단 배유면을 함께 제시하였다.
도 2는 분질배유를 결정하는 유전자로 추정되는 ‘cyOsPPDK’ (cytosolic pyruvate orthophosphate dikinase protein)를 포함하는 ORF(Open Reading Frame) 인 ‘Os05g0405000-02의 7번 엑손(Exon)에서 확인되었던 '삼광', ‘Samkwang(SA)-flo3’간 [G/A] SNP 위치(19,721,943 bp)에 염기서열을 판정한 결과이다. 원품종이자, 멥쌀인 '삼광'은 [G], 본 발명에서 제공하는 ‘Samkwang(SA)-flo3’은 [A] 염기를 지니고 있음을 확인하였다.
도 3은, 본 발명에 따른 dCAPS 프라이머 세트에 의해 증폭되는 단편의 염기서열 및 제한효소(RsaI) 처리 부위를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 Tetra-Primer ARMS 프라이머 세트를 이용한 방법으로서, '삼광', ‘Samkwang(SA)-flo3’의 전기영동 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 dCAPS 프라이머 세트 및 제한효소(RsaI)를 이용한 방법으로서, '삼광'과 Samkwang(SA)-flo3 교배후대들의 전기영동결과를 나타낸 것이다. 세부적으로는 F2:3 종자의 표현형과 F2 의 유전자형 결과로, '삼광'의 대립유전자에 대한 동형접합자(homogeneous)는 ‘A’, ‘Samkwang(SA)-flo3’의 대립유전자에 대한 동형접합자는‘B’로 표기하였다.
도 6는 본 발명에 따른 dCAPS 프라이머 세트 및 제한효소(RsaI)를 이용한 방법으로서, 유전적 배경이 유사한 국내벼 품종들의 전기영동 결과를 나타낸 것이다(1. 고운, 2. 운광, 3. 조생흑찰, 4. 오대1호, 5. 신운봉1호, 6. 만나, 7. 금오3호, 8. 황금보라, 9. 눈큰흑찰, 10. 아세미, 11. 온다미, 12. 중모1032, 13. 진옥, 14. 백일미, 15. 아세미1호, 16. 해담쌀, 17.미향벼, 18. 신동진, 19. 수진, 20. 호진, 21. 흑향, 22. 주남, 23. 고아미, 24. 동진1호, 25. 향미벼1호, 26. 녹양, 27. 세계진미, 28. 한아름3호, 29. 한아름4호, 30. 금강1, 31. 목우, 32. 목양).
도 7은 본 발명에 따른 Tetra-Primer ARMS 프라이머 세트를 이용한 방법으로서, '삼광'과 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 교배후대들의 전기영동결과를 나타낸 것이다. 세부적으로는 F2:3 종자의 표현형과 F2 의 유전자형 결과로, '삼광'의 대립유전자에 대한 동형접합자(homozygous)는 ‘A’, ‘Samkwang(SA)-flo3’의 대립유전자에 대한 동형접합자는 ‘B’로 표기하였다.
도 8은 시험용 밀제분기로 생산된 쌀가루들의 손상전분함량을 측정하기 위해 상용키트(Starch Damage Assay Kit, Megazyme)로 처리하고 분광광도계로 손상전분함량을 정량하기 위해 발색시킨 시료들의 사진이다. 시험용 밀제분기 ‘Buhler MLU-02’의 6개 분획계열(B1, R1, B2, R2, B3, R3)에서 산출된 모든 쌀가루를 혼합하여 사용하였다. 측정된 손상전분함량 평균은, '삼광' 12.0%, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 6.0%, ‘가루미2’ 4.9%이다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 신규 분질배유 벼 품종의 선발
실시예 1-1: '삼광' 돌연변이 고정계통군의 확립
국내 고품질 벼(Oryza sativa L.) 품종, '삼광'의 종자에 돌연변이원으로 인산가리 완충 용액에 희석한 아지드화나트륨(Sodium azide; NaN3) 이 처리된 돌연변이 후대 계통을 확보하였다. M1 식물체들로부터 1개 이삭을 수확하였으며(M2 종자), 이후부터는 M7세대까지 계통육종법에 의거하여 세대를 진전시키면서 고정계통을 확립하였다. 매 세대마다 각 계통 당 임성이 높은 1개 식물체를 무작위 선발하고 1수1열 방법으로 후대 계통을 전개하였다. M7 식물체 세대에서 각 계통 내 개체들이 균일한 표현형을 보여 유전적으로 고정되었다고 판단하고 총 5,000여개의 계통을 확정하였다.
실시예 2 : 작물학적 특성 분석
상기 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 품종을 보통기 보비조건으로 국립식량과학원 완주 시험포장에 공시하여 출수기, 간장, 수장 등 주요 작물학적 특성을 관찰하였다.
상기 표 1, 도 1a,b 에서 보듯이, 상기 실시예 1에서 선발된 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 품종과 원품종('삼광')의 작물학적 특성을 비교한 결과, 상기 ‘Samkwang(SA)-flo3’품종은 '삼광'에 비해 곡립경도, 수당립수, 현미 천립중이 낮은 특성을 가지고 있으나, 출수기, 간장, 수장, 수수 등의 작물학적 특성은 중만생 원품종('삼광')과 비슷한 수준을 유지하고 있음을 확인하였다.
또한 ‘Samkwang(SA)-flo3’는 2020년 11월 8일에 중만생 쌀가루 전용품종 선발 요건에 적합하다고 판단되어 2021년 벼 신규 지역적응시험 공시 우량계통 ‘전주672호’로 선정되었다.
2020년 국립식량과학원(전북 완주군)에서 보통기 조건에서 재배방법으로 수행된 ‘Samkwang(SA)-flo3’및 원품종('삼광')의 생산력평가(PYT: Preliminary Yield Trials)로 확인된 주요 작물학적 특성
품종명 이앙일
(월/
일)		 출수기
(월/
일)		 이앙~출수
(일
수)		 간장
(cm)		 수장
(cm)		 수수
(개)		 수당
립수
(개)		 현미
천립
중
(g)		 제현율
(%)		 현미수량
(kg/10a)		 지수
Samkwang 5/ 30 8/ 14 76 76 19 15 87 18.5 88% 445 82%
(SA)-flo3
'삼광' 5/ 30 8/ 13 75 77 20 14 101 21.3 84% 541 100%
이에, 상기 ‘Samkwang(SA)-flo3’를 농촌진흥청 국립농업과학원 한국농업미생물자원센터에 기탁하여 2020년 10월 29일자로 수탁번호 KACC 98101P를 부여 받았다.
실시예 3: 분질배유 지니는 벼 품종의 선발
상기 실시예 1-1에서 확정된 '삼광' 돌연변이 고정군을 대상으로 현미외관 평가한 결과, 뽀얀 분질배유를 지니는 계통을 선발하였다. 상기 도 1c와 같이, 분질배유와 메벼는 달관으로 구분이 가능하였다.
실시예 3-1: 분질배유 F 2:3 유전분석집단의 DNA추출 및 표현형 평가
분질배유 유전분석을 위하여 원품종 '삼광'과 ‘Samkwang(SA)-flo3’을 교배해서 유래된 F1 식물체를 자가수정 시켜 육성한 F2 집단을 2020년 6월 국립식량과학원 온실에 공시하였다. '삼광' 및 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 간 교잡후대 F2 종자의 현미달관평가 결과 메벼 1,122개, 분질배유 363개로 3:1 분리비를 나타냈다. 전개된 F2 집단에서 메벼 338개, 분질배유 81개, 총 419개 개체를 무작위로 선정하여‘Samkwang(SA)-flo3’의 분질배유 특성을 지배하는 유전자위를 탐색하기 위한 유전분석집단으로 확정하였다.
유전분석집단과 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 및 원품종 '삼광'의 잎 일부분을 취해 CTAB 방법(Murray and Thompson, 1980)을 변형하여 DNA를 추출하였다. 추출된 DNA는 1% 아가로스 겔에 전기영동을 하여 확인하였으며, NanoDrop spectrophotometer(Thermo Fisher scientific, USA)를 이용하여 정량 후 PCR 반응에 사용하기 위한 적정농도로 희석하였다.
실시예 4: ‘Samkwang(SA)-flo3’의 분질배유 특성과 관련된 단일염기다형성 부위의 규명
실시예 4-1: DNA의 추출
'삼광' 및 분질배유 특성을 지는 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 DNA는 각각 어린잎을 채취한 뒤, CTAB 방법(Murray & Thomason, 1980)을 이용하여 추출하였다. 추출된 DNA는 0.8% 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인하였으며, NanoDrop spectrophotometer(Thermo Fisher Scientific, USA)를 이용하여 정량 후 5 ng/㎕로 희석하여 PCR에 이용하였다.
실시예 4-2: '삼광'과 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 PPDK1(OS05G045000-02) 유전자 염기서열 비교
벼 표준 유전체 (IRGSP 1.0) 정보를 바탕으로 5번 염색체에 위치한 후보 유전자 PPDK1(Pyruvate, phosphate dikinase1)의 전사체 정보를 확인하였고, OS05G0405000-02(19,718,538-19,737,605bp) 내 PPDK1 내 19,718,538-19,726,410(7,873bp)의 염기서열을 분석하였다(서열번호 1, 기탁번호: MW349590). 분질배유 특성과 관련된 SNP는 도 2에 나타낸 바와 같이, IRGSP 표준 유전체에서 19,721,940bp에 해당하는 위치로, '삼광'에서는 ‘G’, ‘Samkwang(SA)-flo3’에서는 ‘A’임을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로 OS05G0405000-02의 354번째 아미노산이 글리신(Glycine, Gly, G)에서 아스파르트산(Aspartic acid, Asp, D)로 변경되는 변이임을 확인할 수 있었다.
실시예 5: 분질배유 특성 판별용 프라이머 세트 제작
실시예 5-1: dCAPS 프라이머 세트의 제작
상기 실시예 4에서 규명한 SNP에 대해 dCAPS Finder 2.0(http://helix.wustl.edu/dcaps/dcaps/html)를 사용하여 dCAPS 프라이머를 제작하였다. dCAPS에 의해서 증폭되는 영역은 다형성이 있다고 판단되는 SNP가(19,721,940bp) 포함된 5번 염색체의 19,718,217,67-19,721,944bp(197bp)에 over-hang 21bp를 추가하여 총 218bp를 증폭하였고, 1bp 미스매치 프라이머를 탐색하였다.
dCAPS 프라이머에 사용된 프라이머 서열
프라이머 서열정보 비고
Flo4-6-RsaI- F GATTTGAAACGTCTTGATCATGC(서열번호 2) Forward primer
Flo4-6-RsaI- R AGCATGAACTTGGTCACCTTCTGTCTACAGCAATCTTTACAGTA(서열번호 3) Reverse primer, over-hang(21bp)포함
PCR은 10 ng의 DNA와 5 pmol의 forward 및 reverse 프라이머, 0.2 mM dNTP mix, 1X PCR buffer[50 mM KCl,10mM Tris-HCl(pH 9.0), 0.1% Triton X-100, 1.5 mM MgCl2] 및 1 unit의 Taq polymerase를 이용하여 총부피 20 ul로 실시하였다. 95℃에서 5분간 초기 변성 후 95℃에서 20초, 58℃에서 30초, 72℃에서 60초로 총 40회 반복하고, 72℃에서 10분간 반응시켰다.
제한효소는 ‘5....GTAC....3’부위를 절단하는 RsaI을 사용하였고, 도 3에 나타낸 바와 같이, '삼광'은 SNP에 의해 GTAC의 서열을 가지므로 상기 제한효소에 의해 절단되도록 설계하였고, ‘Samkwang(SA)-flo3’는 제한효소에 의해 절단되지 않는다. 제한효소 처리는 1X enzyme buffer[50 mM Potassium Acetate, 20 mM Tris-acetate, 10 mM Magnesium Acetate, 100 ug/ml BSA], 10 ng의 PCR product, 5U RsaI(NEB, UK)을 이용하여, 총부피 15 uL로 실시하였다. 결과물을 아가로스 겔에 전기영동한 후 유전자형을 판정하였다.
그 결과, 표 3 및 도 3에 나타낸 바와 같이, '삼광', ‘Samkwang(SA)-flo3’ 는 218bp가 증폭되었으나, 상기 RsaI 제한효소에 의해 '삼광'은 175bp, 43bp로 절단되고, ‘Samkwang(SA)-flo3’는 절단되지 않았음을 확인할 수 있었다.
제한효소 RsaI에 의해 절단되는 영역
Samkwang(SA)-flo3 '삼광'
PCR 단편의 크기(bp) 218 218
제한효소 처리 후 단편 크기 218 175+43
실시예 5-2: Tetra-primer ARMS 프라이머 세트의 제작
탐색된 SNP에 대해 제한효소 처리 단계를 생략할 수 있는 프라이머를 제작하기 위해 Primer1(Primer Design for Tetra-Primer ARMS-PCR, http://primer1.soton.ac.uk/primer1.html) 서비스를 이용하여 Tetra-Primer ARMS-PCR 프라이머를 개발하였다. 표 4에서 나타낸 바와 같이, 제한효소의 처리없이, 분질배유 특성을 지닌 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 SNP를 판별할 수 있는 프라이머 세트를 선정하였다.
'삼광' 및 분질배유 특성을 지닌 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 DNA는, 각각의 어린잎을 채취한 뒤, CTAB (Cetyltrimethyl ammonium bromide) 방법 (Murray & Thomason, 1980)을 이용하여 추출하였다. 추출된 DNA는 0.8% 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인하였으며, NanoDrop spectrophotometer(Thermo Fisher Scientific, USA)를 이용하여 정량 후 5ng/㎕로 희석하여 PCR에 이용하였다.
Tetra Primer ARMS-PCR에 사용된 프라이머 서열
프라이머 서열정보 Tm(℃) 비고
Flo4-6_FO AATTTGCTTTATGCATCAATACC(서열번호 4) 58 Forward outer primer
Flo4-6_RO CTGATTTATTCTAAGCACGCAA(서열번호 5) 58 Reverse outer primer
Flo4-6_FI TGTCTACAGCAATCTTTACAGAAC(서열번호 6) 58 Forward inner primer(G allele)
Flo4-6_RI AAAGCGCACAGGAAACGA(서열번호 7) 58 Reverse inner primer(A allele)
구체적으로, Flo4-6 Tetra-Primer ARMS-PCR 프라이머를 이용하여 PCR을 수행할 경우, G allele를 지닌 '삼광'은 Flo4-6-outer-F와 Flo4-6-outer-R에 의해 644bp의 PCR 단편과 G allele에 결합하는 Flo4-6-inner-F(G)와 Flo4-6-outer-R에 의해 377bp의 단편을 갖는 반면, A allele를 갖는 ‘Samkwang(SA)-flo3’는 Flo4-6-outer-F와 Flo4-6-outer-R에 의해 644bp의 단편과, A allele에 결합하는 Flo4-6-inner-R(A)와 Flo4-6-outer-F에 의해 308bp의 단편으로 나타났다.
Samkwang(SA)-flo3 '삼광'
PCR 단편의 크기(bp) 308+644 377+644
Tetra Primer-ARMS로 절단되는 영역
PCR은 10 ng의 DNA와 5 pmol의 총 4개의 프라이머, 0.2 mM dNTP mix, 1X PCR buffer[50 mM KCl, 10 mM Tris-HCl(pH 9.0), 0.1% Triton X-100, 1.5 mM McCl2] 및 1 unit의 Taq polymerase를 이용하여 총 부피 20 ul로 실시하였다. 95℃에서 5분간 초기 변성 후 95℃에서 20초, 59℃에서 30초, 72℃에서 60초로 총 35회 반복하고, 72℃에서 10분간 반응시켰다. 결과물은 4% 아가로스 겔을 이용하여 전기영동한 후 유전자형을 판정하였다.
그 결과, 도 4와 같이, 상기 제작된 Flo4-6 Tetra-Primer ARMS-PCR 프라이머를 이용하여 PCR을 수행함으로써, ‘Samkwang(SA)-flo3’의 특이적인 단편을 얻을 수 있었다. 즉 이러한 차이를 통해서도 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 분질배유 특성을 효과적으로 판별할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 6: ‘Samkwang(SA)-flo3’ 의 분질배유 특성 판별용 프라이머의 효과 검증
실시예 6-1: '삼광'בSamkwang(SA)-flo3’ F 2:3 dCAPS 프라이머 세트의 효과 검증
'삼광'과 ‘Samkwang(SA)-flo3’ 교배 후대 F2:3 식물체 419 개체에 대하여, 모·부본을 이용한 '삼광' 및 ‘Samkwang(SA)-flo3’를 이용하여, 상기 실시예 5와 동일한 조건으로 분석하였다. 제한효소 RsaI에 의해 175bp와 43bp로 절단되는 형태를 A형으로, 제한효소 RsaI에 의해 절단되지 않는 B형으로 규정하였을 때, '삼광'은 A형, 분질배유인 ‘Samkwang(SA)-flo3’는 B형을 나타내었다. 도 5와 같이, 교배 후대 F2:3 메벼 338개 식물체의 유전자형은 A형과 이형접합(헤테로)으로 나타났고, F2:3 분질배유 81개 식물체의 유전자형은 모두 B형의 결과를 보였으므로, 표현형은 메벼가 분질배유에 대해 우성인 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과 본 발명에 따른 SNP 및 dCAPS 프라이머는 효과적인 분질형질 판별에 적용할 수 있음을 알 수 있었다.
6-2. 국내벼 품종에 대한 dCAPS 프라이머 세트의 효과 검증
또한 유전적 배경이 유사한 집단 내에서 선발효과를 확인하기 위해 국내에서 육성된 국내벼 품종 32점의 DNA를 사용하여(1. 고운, 2. 운광, 3. 조생흑찰, 4. 오대1호, 5. 신운봉1호, 6. 만나, 7. 금오3호, 8. 황금보라, 9. 눈큰흑찰, 10. 아세미, 11. 온다미, 12. 중모1032, 13. 진옥, 14. 백일미, 15. 아세미1호, 16. 해담쌀, 17.미향벼, 18. 신동진, 19. 수진, 20. 호진, 21. 흑향, 22. 주남, 23. 고아미, 24. 동진1호, 25. 향미벼1호, 26. 녹양, 27. 세계진미, 28. 한아름3호, 29. 한아름4호, 30. 금강1, 31. 목우, 32. 목양), 상기 실시예 5와 동일한 조건으로 분석하였다.
그 결과, 도 6과 같이, 분질배유 특성을 보이는 ‘Samkwang(SA)-flo3’만이 B형을 나타내었고, 나머지는 모두 A형을 나타내었다.
이러한 결과 본 발명에 따른 SNP 및 dCAPS 프라이머는 효과적인 분질형질 판별에 적용할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 분질배유를 결정짓는 SNP가‘수원542호’(분질배유, flo7)와도 다르고 구분됨을 확인하였다.
6-3. Tetra-primer ARMS 프라이머 세트의 효과 검증
'삼광'과 ‘Samkwang(SA)-flo3’교배 후대 F2:3 식물체 419 개체에 대하여, 모·부본을 이용한 '삼광' 및 ‘Samkwang(SA)-flo3’를 이용하여, 상기 실시예 5와 동일한 조건으로 분석하였다. 그 결과, Tetra-primer ARMS PCR에 의해 377bp로 절단되는 형태를 A형으로, 308bp로 절단되는 형태를 B형으로 규정하였을 때, '삼광'은 A형, 분질배유인 ‘Samkwang(SA)-flo3’는 B형을 나타내었다. 그 결과 도 7에서도 확인하였듯이, 교배 후대 F2:3 메벼 338개 식물체의 유전자형은 A형과 이형접합(헤테로)를 나타냈고, F2:3 분질배유 81개 식물체의 유전자형은 모두 B형의 결과를 나타냈으므로, 표현형은 메벼가 분질배유 대해 우성인 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과 본 발명에 따른 SNP 및 Tetra-primer ARMS 프라이머는 효과적인 분질형질 판별에 적용할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 7: 쌀가루 이화학적 특성 분석
실시예 7-1: 곡립경도 분석
곡립경도가 낮아 압력을 가했을 때 쉽게 부스러지는 분질배유의 특성이 상기 ‘Samkwang(SA)-flo3’에 잘 발현되는지를 대비구와 비교하기 위하여 TA.XTplus 조직분석기(Satble Micro Systems Ltds. UK)를 사용하여 곡립경도를 측정하였다. 이때, 5mm 직경을 지니는 탐침(probe)를 이용하여 현미에 압력을 가하여 (text speed; 0.4mm/sec, trigger force; 40.0g) 시료가 파쇄되는 시점의 압력을 측정하였고, 각 시료 당 50회 반복을 실시하고 평균과 표준편차를 산출하였다.
그 결과, 하기 표 6에서 보듯이, ‘Samkwang(SA)-flo3’(3.0kg)의 곡립경도는 원품종인 '삼광'(9.2kg)과 같은 멥쌀에서는 매우 낮았고, 기존에 건식제분전용 품종 ‘가루미2’(3.1kg)보다 낮음을 확인하였다.
곡립경도 및 시험용 밀제분기로 생산된 쌀가루의 이화학적 특성
계통명 곡립경도
(kg)
n=50		 시험용 밀제분기 'Buhler MLU-202'로 생산된 쌀가루의
이화학적특성
평균입도(μm) 손상전분(%) 백도(CIE 값) 회분(%)
Samkwang
(SA)-flo3		 3.0±0.34 65.3±0.86 6.0±0.09 92.6±1.82 0.64±0.01
'삼광' 9.2±0.82 91.1±0.73 12.0±0.13 93.2±1.49 0.67±0.01
'가루미2' 3.1±0.33 61.5±1.36 4.9±0.02 91.2±0.03 0.58±0.01
실시예 7-2: 건식 밀제분기를 이용한 쌀가루 생산
종피가 탈락되는 밀의 특성(naked hull)을 고려하여 모든 벼 시료는 현미를 사용하였다. 실험실 수준의 건식제분기인 'Buhler MLU-202'(Buhler Bros. Inc. Swiss)를 이용하여 동일한 조건에서 'Samkwang(SA)-flo3', '삼광'(원품종) 및 대조군(가루미2)에 대한 건식제분을 실시하였다. 참고로 Buhler 제분기는 각 3조의 조쇄 롤(break roll, B1, B2, B3)과 분쇄 롤(reduction roll, R1, R2, R3)로 되어 있고 각 롤(roll)은 계열별로 체질 공정이 연결되어, 최종적으로는 부산물(Bran; 기울, Short; 말분)과 각 분획계열(B1, R1, B2, R2, B3, R3)에서 산출된 6개의 가루 분획이 생산하였다. 'Buhler MLU-202'를 이용한 건식제분 절차는 참고문헌을 따랐다(Methods 26-10, 26-20, 26-21A, 26-30A, 26-31, 26-41, Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists, 10th Edition. 2000. St. Paul, USA). 본 발명에서는 6개의 분획에서 산출된 모든 쌀가루를 총합하여 건식제분으로 생산된 쌀가루에 대한 평가를 실시하였다.
실시예 7-3: 곡립경도 분석과 쌀가루이화학적 특성분석
동일한 조건에서 건식제분으로 생산된 쌀가루들의 평균크기 및 가루의 입도분포(가루의 직경분포)를 측정하기 위하여 레이저회절입도분석기(Laser Diffraction Particle Size Analyzer; model LS 13 320, Beckman Clter,Inc.)를 사용하였다.
그 결과, 하기 표 7에서 보듯이, ‘Samkwang(SA)-flo3’(65.3μm) 쌀가루의 평균크기는 기존에 개발된 ‘가루미2’(61.5μm)에 비해서는 약간 더 큰 편이었으나, 원품종 '삼광'(91.1μm)에 비해서는 매우 작은 것으로 확인되었다.
이러한 경향은 쌀가루 크기에 따른 분획별 평균입도에서도 잘 견지되어, ‘Samkwang(SA)-flo3’는 기존에 개발된 ‘가루미2’ 수준에 버금가게 건식제분만으로도 타 벼 품종 보다 더 곱게 빻아질 수 있음을 재확인하였다.
시험용 밀제분기로 생산된 쌀가루의 크기 분포 비교
계통명 평균입도(μm) 가루 크기에 따른 분획별 평균입도(μm)
하위 < 10% 하위 <25% 하위 < 50% 하위 <75% 하위 <90%
Samkwang
(SA)-flo3		 65.3±0.86 10.1±0.09 23.1±0.44 62.7±0.72 98.1±1.16 127.1±1.62
'삼광' 91.1±0.73 27.7±0.58 58.7±0.73 91.5±0.88 122.8±0.97 150.7±1.09
'가루미2' 61.5±1.36 10.7±0.10 22.7±0.41 56.3±1.08 91.5±2.25 122.2±3.03
실시예 7-4: 쌀가루의 손상전분 비율 측정
일반 멥쌀로 건식제분으로 쌀가루를 생산할 때 가장 문제되는 것은 쌀의 높은 곡립경도로 인한 전분립의 물리적 손상이다. 전분립이 손상되면 반죽물성에 지대한 영향을 미친다. 또한 손상된 전분립은 신속히 수화되어 알파- 혹은 베타-아밀라제 등에 의해 쉽게 가수분해되고 발효성 당(fermentable sugar)으로 전환되기 때문에 과도한 발효를 조장하며, 가공과정에서 부적절한 가스의 발생으로 인하여 가공품의 체적 감소 등을 초래하는 것으로 알려져 있다(Starch Damage in Advances in Cereal Science and Technology. Vol. VII. pp321-349, American Association of Cereal Chemists Inc.St. Paul, USA).
이에 따라, 동일한 조건에서 건식제분으로 생산된 쌀가루들의 손상전분 비율을 평가하기 위하여 상용분석키트(Starch Damage Assay Kit, Megazyme, Ireland)를 활용하는데, 해당 키트는 제분 된 쌀가루를 효소반응용액에 넣어 반응시킨 후 발색 시켜 분광광도계를 이용하여 손상전분립의 양을 분석하였다.
그 결과, 도 8과 같이, ‘Samkwang(SA)-flo3’(6.0%)의 쌀가루 손상전분 비율은 ‘가루미2’(4.9%)와 큰 차이가 없는 반면, 멥쌀인 원품종 '삼광'(12.0%) 보다는 매우 낮게 관찰되었다.
이상의 결과로 미루어 볼 때, 본 발명의 ‘Samkwang(SA)-flo3’는 ‘가루미2’와 거의 대등한 물성의 분질배유를 지녀 건식제분만으로도 곱고 손상전분 함량이 낮은 고품질 쌀가루 생산에 적합한 벼 계통임을 확인하였다.
실시예 7-5: 쌀가루의 기타 이화학적 특성 평가
밀제분기를 이용하여 생산된 본 발명의 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 쌀가루가 보이는 표현형을 파악하기 위한 수단으로 특정 수분함량 조건에서의 쌀가루 백도(Lightness, CIE value)를 측정하고, 쌀가루의 회분 함량을 측정하였다. 사용된 조사 및 측정 방법들은 참고문헌(Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists, 10th Edition. 2000. St. Paul, USA)에 의거하였다.
상기 표 6에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 쌀가루 백도는 일반적으로 제분과정에서 겨층의 혼입율과 높은 정상관을 관계에 있는 것으로 알려진 회분함량은 '삼광' 0.67, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 0.64, ‘가루미2’ 0.58로 큰 차이는 있지 않았다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한국농업미생물자원센터 KACC98101P 20201029
<110> REPUBLIC OF KOREA(MANAGEMENT : RURAL DEVELOPMENT ADMINISTRATION) <120> 'Samkwang(SA)-flo3', floury endosperm rice mutant derived from 'Samkwang' <130> KPA201339-KR <160> 7 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 7556 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Oryza sativa Japonica Group cultivar Samkwang(SA)-flo3 flo4-6 gene <400> 1 atggctccgg ctcaatgtgc tcgtgtgcag agggtgttcc acttcggcaa gggcaagagc 60 gagggcaaca aggccatgaa ggacctggta aaaataatcg ctgttgatac gagatgatga 120 tgttatgaac ttggaatttt gattgttttt tacactggtt ttggttggtt gggggggggg 180 gggggtgtac agctgggagg gaagggggcg aacttggcgg agatggcgag catcgggctg 240 tcggtgccgc cggggttcac ggtgtcgacg gaggcgtgcc agcagtacca ggcggcgggg 300 aagacgctgc cggcggggct gtgggaggag atcgtcgagg ggctccagtg ggtggaggag 360 tacatggcgg cgcgcctcgg cgaccccgcc cgccctctcc tcctctccgt ccgctccggc 420 gccgccgtgc gtatcactta cttatattta ctctctctct ctcttcctct ctgccacgcc 480 ggcgatgtga cagatcgatt gatctccgtt gctgatcgat ccgtgcgtgc gtgtgtgtgc 540 aggtgtcgat gccggggatg atggacacgg 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ggtttcttat attgaaatgt 7320 ttttcttttt ttgtaaacag gtgggcatct gtggtgaaca tggtggagag cctctgtcag 7380 tcgctttctt tgcgaaggct gggctggact atgtttcttg ttcgcctttc aggtcggttg 7440 agtgatgaaa atcgagaact ctactcataa attcacagaa caatcactaa ctgttattaa 7500 ctctctttgg cagggtccca attgctaggc tagctgcagc tcaggtgctc ctctga 7556 <210> 2 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Flo4-6-RsaI-F <400> 2 gatttgaaac gtcttgatca tgc 23 <210> 3 <211> 44 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Flo4-6-RsaI-R <400> 3 agcatgaact tggtcacctt ctgtctacag caatctttac agta 44 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Flo4-6_FO <400> 4 aatttgcttt atgcatcaat acc 23 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Flo4-6_RO <400> 5 ctgatttatt ctaagcacgc aa 22 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Flo4-6_FI <400> 6 tgtctacagc aatctttaca gaac 24 <210> 7 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Flo4-6_RI <400> 7 aaagcgcaca ggaaacga 18

Claims (15)

  1. 수탁번호 KACC 98101P로 기탁된, 분질배유 형질을 갖는 '삼광' 유래 돌연변이 계통 'Samkwang(SA)-flo3' 벼 품종.
  2. 제1항에 있어서, 상기 벼 품종은 하기와 같은 특성을 갖는 것인, 벼 품종,
    (a) 출수기: 8월 14일±10일
    (b) 간장(cm): 76±20
    (c) 수장(cm): 19±10
    (d) 수수(개): 15±5
    (e) 현미천립중(g): 18.5±5.0
    (f) 현미길이(mm): 5.09±3.00
    (g) 현미너비(mm): 2.97±2.00
    (h) 현미장폭비: 1.72±0.50.
  3. (a) '삼광' 종자를 아지드화나트륨(Sodium azide; NaN3) 용액에 침지하고, 이를 발아시켜 재배한 식물체(M1)로부터 수확한 M2 종자를 계통 육종법에 의거하여 M7 세대까지 전진시켜 고정된 돌연변이 계통을 확립하는 단계; 및
    (b) 상기 확립된 각 계통의 종자들 중 분질배유를 지니는 벼 품종을 선별하는 단계를 포함하는, '삼광' 돌연변이 후대 계통 벼 품종 ‘Samkwang(SA)-flo3’의 육종방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 (a) 단계의 아지드화나트륨 희석 용액의 농도는 10 내지 200 mM인 것인, 육종방법.
  5. 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,721,940bp에 대응하는 위치의 단일염기다형성(SNP) 마커를 검출할 수 있는 제제를 포함하는, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,721,940bp에 대응하는 위치의 SNP 마커는 염기가 A인 것인, 분질배유 특성 판별용 조성물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 SNP 마커를 검출할 수 있는 제제는, 상기 서열번호 1로 표시되는 폴리뉴클레오티드 서열의 3,403번째 위치에 존재하는, 단일염기다형성 부위가 포함된 10개 내지 300개 염기로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 증폭할 수 있는 프라이머 또는 상기 폴리뉴클레오티드와 특이적으로 혼성화하는 프로브인 것인, 분질배유 특성 판별용 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 SNP 마커를 검출할 수 있는 제제는, 서열번호 4 내지 서열번호 7로 표시되는 프라이머로 이루어지는 프라이머 세트인 것인, 분질배유 특성 판별용 조성물.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별용 키트.
  10. 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,725,941bp에 대응하는 위치의 SNP 마커를 검출하는 단계를 포함하는‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 벼 표준유전체(IRGSP 1.0)에서 5번 염색체의 19,721,940bp에 대응하는 위치의 SNP 마커는 염기가 A인 것인, 분질배유 특성 판별방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 SNP를 검출하는 단계는,
    (a) 시료로부터 분리된 게놈 DNA를 주형으로, 서열번호 4 내지 서열번호 7으로 표시되는 프라이머로 이루어지는 프라이머 세트를 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및
    (b) 상기 PCR에 의해 증폭된 산물을 확인하는 단계를 포함하는, ‘Samkwang(SA)-flo3’ 후대 계통 벼의 분질배유 특성 판별방법.
  13. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 벼 품종, 이의 종자 또는 이의 추출물을 유효성분으로 포함하는, 식품 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 식품은 상기 벼 품종의 종자로부터 생산된 쌀가루를 포함하는 것인, 식품 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 쌀가루는 건식제분으로 생산되는 것인, 식품 조성물.
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