국제벼연구소의 고효율 분자육종 시스템 개발 동향

진중현

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자료유형: 학술저널

저자정보: 진중현 (서울대학교)

저널정보: 한국국제농업개발학회 한국국제농업개발학회지 한국국제농업개발학회지 제27권 제5호

발행연도: 2015.1

수록면: 551 - 563 (13page)

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본 논문은 국제벼연구소(International Rice Research Institute: IRRI)의 분자육종체계의 현황을 살펴보고, 국제적으로 시장중심의 육종체계로 변화함에 따라, 새로운 분자마커 이용 육종법이 갖추어야 할 조건에 대해 논하였다. 벼에 있어서 신품종 개량을 위한 분자생물학의 도움을 받는분자육종법은 재해 및 병충해 저항성과 수량 및 품질 제고에전반적으로 활용되고 있으며, 관련 계통 및 품종이 속속 개발되고 있다. 국제벼연구소는 기후변화 및 자원부족에 대응하면서도 수량과 품질의 저하가 없는 쌀 품종을 개발하기 위해, 분자육종법을 적극 활용하고 있다. 지역적으로 시장구조별로 특화시킨 품종개발프로필(VDP)을개발하고, 그에 맞는 형질을 발굴하여, 빠르게 우수형질에 도입하기 위해서 분자표지를 이용한 육종이 활용될 수 있다. 각 형질은 유전적으로 우수하고 분명한 효과를 보이는 것으로서, 분자마커는 해당 형질에 강하게 연관되어야 유용하다. 성공적인 분자표지육종법을 위해서, 고효율 유전분석법, 생장촉진 및 세대촉진법, 연관마커 신속 설계 및 분석, 중간계통의효율적인 표현형 검정법 개발이 필수적이다. 최근에는 차세대유전체분석법 (NGS)의 발달로 저렴하게 계통의 유전체 분석이 용이해졌고, 이를 위해서 생물정보학과 유전체학의 도움을 받는 유전체선발법이 개발되었다. 향후 성공적인 대량 신속 계통육성을 위한 분자육종법의 도입을 위해 필요한 기술과 연구 제목을 제안하면, (1) 경제적가치평가 기술과 합리적 효과 판정의 적용 (2) 체계적인 기본식물 관리, (3) 온실 및 농장 전산화, (4) 계통육성시스템과유전분석시스템의 일체화, (5) 유전분석 비용의 경제화, (6) 대량 형질 및 유전자 추출 연구, (7) 다형질간 상호작용 연구, (8) 세대촉진법, (9) 육종가를 위한 결정지원소프트웨어 개발, (10) 집단개량 및 집단선발법의 체계화, 그리고 (11) 인위적 변이 기술과의 접목 등이다. 분자육종법을 이용한 품종개량의 개발이익은 경제사회적으로 그 효과가 적절히 평가될 때만이 궁극적으로 소비자와 농민에게 이익을 제공하는 의미를 갖게 될 것이다.

In rice breeding, the molecular breeding techniques utilizing the tools developed in molecular biology has been applied to the modern variety development pipelines especially targeting abiotic and biotic stress resistance as well as yield increase and quality improvement. International Rice Research Institute is developing variety and trait development pipelines with throughput molecular marker application system. The major target traits exploited from natural variations are for climate change and resource deficiency resilience. IRRI’s breeding system is more focusing to the varieties meeting the market’s or consumer’s needs. The market-oriented breeding asks the development of variety development profiles for each target region and market sector. The target traits and the acceptable ranges of them should be determined. For the rapid development, the molecular markers linked with the target traits should be developed. High-throughput genotyping system using single nucleotide type natural variations is currently available and its business is operated for the rice development quickly and efficiently at IRRI. Recently, the Next Generation Sequencing technology was employed to develop genomics-assisted breeding system. Molecular marker chipsets with QTL/gene-specific foreground markers designed from the studies on allelic variations of the target traits and recombinant markers should be designed for each development step and parental difference. Rapid growth and generation advancement techniques, base population management, easy crossing system, laboratory information management system, rapid marker development, breeding decision tool development, and the efficient screening system for the developed breeding lines are the most considerable components for the successful system. Researches on the interactions among the traits, mass gene and QTL exploration, combination with induced mutation techniques, advanced population development methods will support decisions to design a molecular breeding program. To drag more concerns on molecular breeding techniques, the cost of genetic analysis and marker development and the impact of the products should be economically assessed.

참고문헌 (54)

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3K R. G. P. / 2014 / The 3,000 rice genomes project / Gigascience 3:7

Alexandrov N. / 2015 / SNP-Seek Database of SNPs Derived from 3000 Rice Genomes / Nucleic Acids Res 43(D1):1023~1027

Ali S. / 2013 / Stress Indices and Selectable Traits in SALTOL QTL Introgressed Rice Genotypes for Reproductive Stage Tolerance to Sodicity and Salinity Stresses / Field Crops Res 154:65~73

Anderson J.A. / 1993 / Optimizing Parental Selection for Genetic Linkage Maps / Genome 36:181~186

Bandillo N. / 2013 / Multi-parent Advanced Generation Inter-cross (MAGIC) Populations in Rice: Progress and Potential for Genetics Research and Breeding / Rice 6:11

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