한국콩연구회

Identification of yield and quality variation under high temperature condition and target traits for heat tolerant variety in soybean and wheat

주관연구기관 : 국립식량과학원

연구책임자 : 김선림

발행년월 : 2014-02

주관부처 : 농촌진흥청

연구개발 결과

제 1 세부연구과제 : 고온 조건하에서 콩과 밀의 수량성과 품질변이 연구

□ 등숙온도별 밀 종실의 아미노산 특성

□ 고온등숙에 따른 콩의 생육 반응

○ 등숙기 고온처리는 조생종(새올) 및 중생종(선유)의 생육에 크게 영향을 미침

○ 중만생종(황금) 및 만생종(대원)의 생육에 미치는 영향은 비교적 적음

□ 고온등숙에 따른 콩 종실의 Size 변화

○ 콩의 등숙기 고온은 종실비대를 억제시켜 소립종자의 비율이 증가

□ 고온등숙에 따른 콩 종실의 유리아미노산 변화

- 총유리아미노산의 함량은 등숙기 고온 조건일수록 감소

- 고온조건에서는 질소대사가 억제되어 유리아미노산으로부터 단백질 합성 능력의 저하로 유리아미노 산이 증가될 것으로 예상 되었으나, 이와 상반되는 결과를 나타내 금후 면밀한 검토가 요구 됨

□ 고온등숙에 따른 콩 종실의 지방산조성 및 Isoflavone 변화

□ 고온등숙 콩의 흡수특성

○ 침지시간 경과에 따른 총용출고형물(TDS) 및 전기전도(EC)와 종실무게 증가율과의 관계

□ 고온등숙 콩의 흡수특성과 종실특성과의 관계

- 콩의 백립중과 종피율은 침지에 따른 종실의 부피 및 무게증가율뿐만 아니라 용출액의 TDS와 EC 에 영향을 미치는 주요 형질로 판단됨

- 단백질 함량과 C/N율은 TDS 및 EC 와 유의한 상관이 있었으나 당 함량은 부피증가율과 무게 증가 율 뿐만 아니라 TDS 및 EC와 상관의 유의성이 없었음

제 1 협동연구과제 : 고온내성 품종개량 목표형질 설정 연구

<콩 연구결과>

고온 조건에서 up-regulation 되는 유전자인 Glyma20g35650의 Biological Process

- 고온에 up-regulation 을 보이는 유전자의 GO 분석결과 : 대다수의 유전자들은 heat 을 비롯한 스트 레스에 대해 반응하는 것으로 나타났다.

- 대표적으로 GlymaZDg35650 유전자는 heat-shock protein 을 비롯한 heat stress에 관련된 biological process (GO:0009408)에 관여하는 것으로 분석되었다.

고온 관련 유전자들의 Annotation Mapping

- 콩의 경우 모델식물에 비해 상대적으로 적은 데이터가 존재하여 분석을 위해 모델식물의 데이터와 비교

- 모델식물에서 알려진 heat shock protein (HSP) 및 몇몇 stress 관련된 유전자들과 상당수 유사성을 보이는 것을 볼 수 있었다.

- 대표적으로 GO:0005524 및 GO:0032440의 경우 heat stress에 의해 발현되는 heat shock protein 12A, 12B와 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다.

고온조건에서 콩의 발현 양상에 따른 KEGG pathway 분석

- KEGG 데이터베이스를 이용한 분석결과 대다수의 유전자들이 고온관련 pathway up and down regulation에 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

- 대표적으로 starch and sucrose metabolism, glycolysis gluconeogenesis pathway가 고온에 의한 유전자 발현양상에 의해 달라지는 것이 분석되었다.

고온조건에서 PLANEX 프로그램을 이용한 콩 유전자 발현 네트워크

- 고온으로 인해 콩 두 품종에서 공통적으로 up-regulation 양상을 보이는 유전자들 (32개)의 네트워 크 분석을 위해 PLANEX를 사용 하였다.

- PLANEX 분석결과

Glyma18g00450 및 glyma12g32010의 유전자가 중요한 요인으로 분석되었다.