‘보람찬/Pecos’ 재조합 자식 집단을 이용한 수량 및 입형 관련 형질 양적형질 유전자좌 분석

• 영문명: QTL Analysis for Yield and Grain-Related Traits Using the Recombinant Inbred Lines Derived from a Cross between ‘Boramchan’ and ‘Pecos’
• 발행기관: 한국육종학회
• 저자명: 박현수(Hyun-Su Park) 이창민(Chang-Min Lee) 서정환(Jeonghwan Seo) 박송희(Songhee Park) 이건미(Keon-Mi Lee) 박재령(Jae-Ryoung Park) 정오영(O-Young Jeong)
• 간행물 정보: 『한국육종학회지』Vol.57 No.2, 131~157쪽, 전체 27쪽
• 주제분류: 농수해양 > 기타농수해양
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.01

국문 초록

‘보람찬’은 우리나라 온대 자포니카 중만생종 초다수 벼 품종이고 ‘Pecos’는 열대 자포니카이면서 중립종 입형 특성을 가진 조생종 미국품종이다. 우리나라 자포니카 벼 품종의 수량 및 입형 관련 형질에 대한 유전적 다양성을 확대하기 위하여 ‘보람찬’과 ‘Pecos’를 이용한 재조합 자식 집단을 육성하고 수량 및 입형 관련 형질에 대한 QTL 분석을 수행하였다. 수량 관련 형질 중 출수기에 대한 QTL이 3번과 6번 염색체에서 탐색되었고 후보 유전자로 Hd6와 Hd1이 추정되었다. 탐색된 출수기 관련 주동 유전자 Hd1은 출수기 뿐만 아니라 간장, 수장, 수당립수, 천립중, 제현율, 등숙률, 1주 수량 등 대부분의 수량구성요소에 영향을 미치는 다면발현(pleiotropy) 현상을 나타냈다. 출수기 관련 미동 유전자 Hd6는 주동 유전자 Hd1의 대립유전자형에 따라 출수기와 수당립수에 미치는 영향이 가려지는 masking 현상이 나타났다. Hd1과 Hd6의 대립유전자형 조합에 따라 출수일수를 30일 가량 조절할 수 있었으며, 출수가 지연되는 정상기능형 대립유전자가 집적될수록 수량 관련 형질 값이 증가하였다. 입형 관련하여 2번, 5번, 10번 염색체에서 qGL2, GW5, qGS10 세 개의 QTL 및 유전자가 탐색되었다. GW5는 현미 길이, 너비, 두께, 장폭비 및 천립중 등 입형 관련 모든 형질에 관여하였으며, 표현형 변이에 미치는 영향이 큰 주동 유전자로 확인되었다. qGL2는 현미 길이에 관여하는 QTL로 수당립수 관련 qNS2와 동일위치에서 탐색되었다. qGS10는 현미 너비, 두께, 천립중에 관여하는 QTL로 확인되었다. 입형 관련 대립유전자형 조합은 입형 뿐만 아니라 수량 관련 형질 변이에도 영향을 미쳤다. ‘보람찬’의 gw5- 대립유전자를 보유한 조합이 수량성 측면에서 전반적으로 양호한 특성을 나타냈다. 여기에 ‘Pecos’의 qGL2P, qGS10P 대립유전자가 도입될 경우 입형을 다양화하고 수당립수, 등숙률, 1주 수량 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 확인되었다. qGL2P-gw5--qGS10B, qGL2P-gw5--qGS10P와 같은 새로운 대립유전자형 조합은 우리나라 자포니카 벼 품종의 수량 및 입형 관련 유전적 다양성을 개선하는데 기여할 것으로 기대된다.

영문 초록

‘Boramchan’ is a high-yielding, mid-late maturing temperate japonica rice cultivar developed in Korea, while ‘Pecos’ is an early-maturing tropical japonica cultivar from the United States with medium-grain shape characteristics. In this study, quantitative trait loci (QTL) analysis was conducted on yield- and grain-related traits using recombinant inbred lines derived from a cross between ‘Boramchan’ and ‘Pecos’ in order to broaden the genetic diversity of these traits in Korean japonica rice varieties. QTLs for heading date were identified on chromosomes 3 and 6, with Hd6 and Hd1 proposed as candidate genes for this trait. The major heading date gene Hd1 exhibited pleiotropic effects, influencing not only the heading date (HD) but also multiple yield components, including culm length, panicle length, number of spikelets per panicle (NS), 1,000-grain weight (TGW), ratio of ripened grain (RRG), brown/rough rice ratio, and grain yield per plant. The minor heading date gene Hd6 showed a masking effect on HD and NS, depending on the allele type of Hd1. Allelic combinations of Hd1 and Hd6 allowed HD regulation for approximately 30 days. As more functional alleles associated with delayed heading accumulated, the values of yield-related traits gradually increased. Three QTLs for grain-related traits-qGL2, GW5, and qGS10-were identified on chromosomes 2, 5, and 10, respectively. GW5 was confirmed as a major gene with significant effects on phenotypic variation, influencing all grain-related traits, including grain length (GL), width (GW), thickness (GT), length to width ratio, and TGW. qGL2 was associated with GL and colocalized with qNS2, a QTL related to NS. qGS10 was identified as a QTL that affected GW, GT, and TGW. Allelic combinations of qGL2, GW5, and qGS10 influenced not only grain-related traits but also variation in yield-related traits. Combinations carrying the gw5- allele from ‘Boramchan’ generally exhibited favorable characteristics in terms of yield potential. Furthermore, the introduction of qGL2P and qGS10P alleles from ‘Pecos’ contributed to the diversification of grain shape and showed positive effects on NS, RRG, and yield. Novel allele combinations, such as qGL2P-gw5--qGS10B and qGL2P-gw5--qGS10P are expected to enhance the genetic diversity of yield- and grain-related traits in Korean japonica rice varieties.

목차

서언

재료 및 방법

결과 및 고찰

적요

사사

References

키워드

Hd1 Hd6 GW5 qGL2 qGS10