벼 유전자 집적에 따른 지질함량 특성

Lipid Contents Characteristics of Gene Accumulate in Rice

특정한 현미의 표현형을 보이며, 지질함량이 원품종인 Kinmaze 보다는 높은 거대배(EM 40)와 두꺼운 호분층(LO 1050)과 현미의 립형이 작은립(TAL 214)에 표현형을 나타내는 돌연변이 계통들을 이용하였다. 이것들 간에 특정한 유전자의 집적을 유도하고 상호 정역교배(Reciprocal cross)를 실시하였으며, 그 결과에 따라 지질함량이 높아지는 계통을 선발하고 이용할 목적으로 본 실험을 수행하였다 또한 일부 영양적인 측면에 대한 특성도 조사하여 보고자 지방산 조성에 대해서도 측정하였다. 이들 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1, 거대배 돌연변이와 두꺼운 호분층 돌연변이 계통간의 교배조합에서는 거대배의 발현은 호분층의 두께와는 아무런 영향이 없는 것으로 나타났으며, 거대배.두꺼운 호분층 F₂개체의 지질함량은 4.15 %을 나타내었다. 이와 같이 높은 지질함량 수치는 Kinmaze을 포함 각각의 교배모본들에 지질함량과 본 실험에서 사용된 다른 어느 교배조합 보다도 높은 함량수치를 나타내었다. 높은 지질함량을 보이는 원인으로는 지질의 경우 현미의 배부분에 많이 축적되는 것으로 알려져 있으므로, 거대배.두꺼운호분층 F₂개체는 배의 크기를 크게하는 유전자와 호분층을 두껍게 하는 유전자의 집적에 의한 결과로 그 조건을 충분히 갖춘 것으로 판단된다. 2. 거대배 돌연변이와 작은립의 교배조합에서는 거대배.작은립 F₂개체의 지질함량이 3.80 %으로 작은립 교배모본의 2.92 %보다 0.88 %가 높게 나타났지만, 지질함량 증가의 정도는 다른2개의 교배조합에 비하여 낮게 나타났다. 이러한 이유로는 작은 립의 표현형을 보이는 유전자의 영향으로 인하여 거대배가 원래의 배의 크기에 비해 조금 작아진 것에 기인한 것으로 여겨진다. 3. 두꺼운 호분층.작은립 F₂개체의 호분층에 두께는 작은립의 교배모본에 비하여 12 ㎛가 두껍게 나타났으나, 두꺼운 호분층의 교배모본에 비해서는 6 ㎛가 얇게 나타났는데, 이와 같은 결과는 호분층의 두께는 현미의 크기에 일부 영향을 받는 것으로 여겨진다. 두꺼운 호분층.작은립 F₂ 개체에 현미의 표현형은 TAL 214과 같은 작은립의 표현형을 보인 것으로 여겨진다. 4. 지질함량의 경우는 3.85 %로 각각의 교배모본 TAL 214 2.92 %, LO 1050 3.01 %에 비하여 0.93 %, 0.84 %가 증가한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는LO 1050의 호분층에 의한 영향으로 여겨지며, 현미의 배의 크기는 LO 1050 만큼 크지는 않아도 두꺼운 호분층의 유전자 집적의 효과가 있는 것으로 판단된다. 지질함량이 상승시키는데도 이와 같은 유전자 집적의 효과가 유효할 것으로 여겨진다. 5. 지방산 조성은 있어서는 품종인 Kinmaze와 각각의 교배모본의 계통과 이 들 F₂ 개체에는 그 차이가 유의성을 보일 정도는 아니였다. 그러나, oleic acid의 일부 증가와 linoleic acid의 미미한 감소되는 경향을 보였다. Linolenic acid도 감소는 본 실험의 최종적 결과인 지질함량 증가와 더불어 현미의 지질이용에 도움을 주는 것으로 지방산 조성에도 특정한 표현형의 형질은 유전자 집적에 따른 품질의 변화를 시킬 수 있다는 가능성을 제시하고 있다고 여겨진다. 6. 현재, 거대배 1형(ge-1, 3.68 %), 거대배 2형(ge-2,2.91 %), 두꺼운 호분층(4.63 %), 전분층에 지질함량이 많은 것(3.44 %)등 다양한 표현형을 보이는 여러 가지 계통에 대하여 유전자 집적을 효과를 조사하고 있으므로 벼의 지질함량이 많은 폭으로 증대되는 것에 기대를 하고 있다.

In our experiment, selected mutants were used which showed not only the phenotype of a specific unpolished rice but also phenotypes of EM 40, LO 1050, and TAL 214. Reciprocal crosses between the mutants were conducted to select strains which would have more quantity of lipids than before. The constitution of fatty acid was also tested to figure out nutritional aspects of the mutants. In the crossing between EM 40 mutants and mutants (LO 1050) having a thick aleurone layer, the expression of EM 40 mutants has no relation with the thickness of the aleurone layer. And the lipid content of new F₂ strains through the crossing is 4.15 ％. The lipid content is larger than those of the parents including Kinmaze and in other crossings of this experiment. This is attributed to the fact that the new F₂ strains are the products of the crossing between genes responsible for the size of buds, where lipid is accumulated, and genes accountable for the thickness of the aleurone layer. In the crossing between EM 40 mutants and TAL 214 mutants, lipid content of the new F₂ strains is 3.8 ％, higher than 2.92 ％ of TAL 214 mutants. But the degree of lipid increase is smaller than in two other crossings. This is probably because genes expressing the phenotypes of TAL 214 affect the size of EM 40, which gets smaller. The aleurone layer of the new F₂ strains is 12 ㎛ thicker than the layer of TAL 214 mutants, but 6 ㎛ thinner than that of parents (LO 1050) having a thick aleurone layer. This seems to be affected by the size of a microscope. The phenotype of the new F₂ strains appears to be similar to that of TAL 214. The lipid content of the new F₂ strains is 3.85 ％, larger than 2.92 ％ of TAL 214 and 3.01 % of LO 1050. The increase may be due to the aleurone layer of LO 1050. And the size of the bud of the unpolished rice, though it is not big enough like that of LO 1050, seems to be affected by the accumulation of genes in the thick aleurone layer. The accumulation may contribute to the increase in the content of lipid. When it comes to the constitution of fatty acid, there is little difference between parents like Kinmaze and the new F₂ strains. But oleic acid increases while linoleic acid decreases. And the decrease in the linolenic acid seems to contribute to the increase in lipid content. This fact also raises the possibility that genes accountable for specific phenotypes could change the quality of rice if the genes are accumulated. Now, experiments on strains which have large lipid content in EM 40 type 1(ge-1, 3.68 ％), EM type 2(ge-2, 2.91 ％), thick aleurone layer(4.63 ％), and starch layer(3.44 ％) are under way to figure out the effects of gene accumulation. These experiments are likely to present the ways for increasing the lipid content.