국내 밀 유전자원 주요 형질 유전자 변이 분석과 군집특성 비교

• 영문명: Genotypic Variation and Phenotypic Clustering of 515 Korean Wheat Germplasm Based on Agronomic and Grain Traits
• 발행기관: 한국육종학회
• 저자명: 김선숙(Seon Suk Kim) 홍수민(Sumin Hong) 최명구(Myoung-Goo Choi) 최창현(Chang-Hyun Choi) 강천식(Chon-Sik Kang) 김경민(Kyeong-Min Kim) 박철수(Chul Soo Park)
• 간행물 정보: 『한국육종학회지』Vol.57 No.3, 231~249쪽, 전체 19쪽
• 주제분류: 농수해양 > 기타농수해양
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.09.01

국문 초록

본 연구는 국산 밀 유전자원(품종, 계통, 재래종 총 515점)의 주요 농업형질과 종실 특성을 2년간 전작 조건에서 평가하고, 이들 형질과 관련된 유전자좌의 대립유전자 변이를 분석함으로써 국내 밀 육종 프로그램의 기초 자료를 제공하고자 하였다. 출수기 관련 유전자 분석 결과, 조숙형 대립유전자인 vrn-A1 (CNV=1)은 전체 유전자원의 40.2%에서 나타났으며, 해당 자원은 CNV≥2에 비해 평균 5일 빠른 출수를 보였다. 또한, 겨울형 대립유전자 vrn-B1는 88.5% 빈도로 나타났으며, Vrn-B1a 보유 자원보다 평균 2일 출수가 빠른 경향을 나타냈다. 광주기 둔감성과 관련된 Ppd-B1a와 Ppd-D1a는 각각 5.6%, 76.3%의 빈도로 관찰되었고, 두 유전자를 모두 가진 자원은 최대 6일 빠른 출수일수를 보였다. 간장 관련 유전자인 Rht-B1b와 Rht-D1b는 각각 24.1%, 23.3%의 빈도로 나타났으며, Rht-B1a/Rht-D1b 조합은 Rht-B1a/Rht-D1a에 비해 간장이 6 cm 짧았다. 일수립수 증가 관련 WAPO-A1b는 전체의 78.6%에서 나타났으나, 유전자형 간 유의한 수장 차이는 관찰되지 않았다. 종실경도 관련 유전자 중 Pina-D1a (92.0%)와 Pinb-D1a (82.1%)의 빈도가 높았으며, 두 유전자를 모두 지닌 연질 자원의 평균 종실경도는 32.2로 가장 낮았고, Pina-D1b/Pinb-D1a 조합을 지닌 자원은 60.5로 가장 높았다. 종실무게 관련 유전자 중 TaCwi-A1b (79.8%), TaGW2-6A-G (58.1%), TaSus2-2B-H (72.6%)의 빈도가 높았으며, 이 세 유전자형을 모두 가진 조합의 평균 종실무게는 36.1 mg으로 가장 낮았다. 반면, TaGW2-6A-A와 TaSus2-2B-L 조합을 지닌 자원의 평균 종실무게는 42.5 mg으로 가장 무거웠다. 품종·계통과 재래종은 표현형 기반 주성분분석에서 서로 다른 군집에 분포하였으며, 품종·계통은 주로 군집 III (81.6%, 68.3%)에, 재래종은 군집 I (55.1%)과 II (29.2%)에 분포하였다. 군집 III은 조숙(179.0일), 단간(78.0 cm), 높은 종실경도(50.9) 및 종실무게(43.5 mg)를 나타낸 반면, 군집 I은 낮은 종실경도(29.3)와 종실무게(35.1 mg)를, 군집 II는 늦은 출수(188.1일)와 긴 간장(90.8 cm)을 보였다. Ppd-D1, Pina-D1, Pinb-D1, WAPO-A1이 랜덤 포레스트 분석을 통해 군집 분류의 핵심 유전자로 식별되었고, Ppd-D1a (98.3%)와 Pin-D1b (57.9%)은 군집 III에서 높은 빈도로 분포하였으며, WAPO-A1b은 군집 I (94.6%)과 II (79.1%)에서 빈도가 높았다.

영문 초록

A comprehensive evaluation of 515 Korean wheat germplasms, including cultivars,experimental lines, and landraces, was conducted over 2 years under upland field conditionsto characterize major agronomic and grain traits. Allelic variation at 13 key functionalloci was assessed using Kompetitive Allele-Specific PCR (KASP) and PCR-based markers. The winter-type vrn-A1 with a single copy (CNV=1; 40.2%) advanced heading by approximately5 days compared to multiple-copy genotypes, and winter-type vrn-B1 (88.5%) advancedheading by 2 days compared to the spring-type. The photoperiod-insensitive allelesPpd-B1a (5.6%) and Ppd-D1a (76.3%) advanced heading by 3 and 4 days, respectively, witha combined effect of up to 6 days. Semi-dwarfing alleles Rht-B1b and Rht-D1b showedreduced culm lengths of 2.1 cm and 4.7 cm, respectively, and the Rht-B1a/Rht-D1b genotypewas 6 cm shorter than Rht-B1a/Rht-D1a. The Pina-D1a/Pinb-D1a genotype hadthe lowest kernel hardness value (32.2), whereas Pina-D1b/Pinb-D1a had the highest(60.5). The thousand kernel weight ranged from 36.1 mg to 42.5 mg depending on the alleliccombinations of TaCwi-A1, TaGW2-6A, and TaSus2-2B. Cultivars and experimentallines were clearly distinguished from landraces based on phenotype-based clustering,with the majority of cultivars (81.6%) and experimental lines (68.3%) grouped into clusterIII. In contrast, landraces were predominantly distributed in clusters I (55.1%) and II (29.2%). Random forest analysis identified four genes, Ppd-D1, Pina-D1, Pinb-D1, and WAPO-A1,as major contributors to cluster classification. Cluster III was highly enriched with alleles favorablefor earliness (Ppd-D1a, 98.3%) and grain hardness (Pina-D1b and Pinb-D1b, 57.9%). WAPO-A1b, an allele associated with an increased spikelet number per spike, was morefrequently observed in clusters I (94.6%) and II (79.1%) than in cluster III (58.4%).

목차

서언

재료 및 방법

결과 및 고찰

적요

사사

References

키워드

orean wheat germplasm cultivar experimental line landrace principal component analysis random forest