‘참동진/영호진미’ 재조합집단을 이용한 수발아와 저온발아성 양적형질 유전자좌 분석

QTL Analysis for Pre-Harvest Sprouting and Low-Temperature Germinability Using Recombinant Inbred Lines Derived from a Cross between ‘Chamdongjin’ and ‘Younghojinmi’

‘참동진’은 중대립의 차별화된 입형 특성에 우수한 밥맛을 보유한 벼 품종이나 수발아에 약해 이에 대한 유전적 개선이 요구되고 있다. 최고품질 품종인 ‘영호진미’는 강한 내수발아성을 나타낸다. 본 연구는 ‘참동진/영호진미’ 재조합집단(CY_RIL)을 작성하고 수발아와 저온발아성에 대한 QTL 분석을 수행함으로써 보유 유전자의 작용을 이해하고 내수발아성이 향상된 우량계통을 선발하고자 수행되었다. 수발아 및 저온발아율 관련 QTL로 qPHS3, qLTG3가 탐색되었고, 후보 유전자는 동일하게 qLTG3-1임이 확인되었다. ‘영호진미’가 보유하고 있는 기능상실형 대립유전자 qltg3-1은 ‘참동진’이 보유하고 있는 정상기능형 대립유전자 qLTG3-1에 비해 수발아율을 낮춰서 내수발아성을 증진시켰으나 동시에 저온발아율이 떨어지는 상충 관계를 나타냈다. CY_RIL 내 ‘참동진’의 출수기, 중대립 입형, 강한 줄기 특성은 유지하면서 단간 유전자를 도입한 내도복성 계통 중 qltg3-1을 보유한 우량계통 CY_RIL79를 선발하여 ‘전주697호’로 명명하였다. ‘전주697호’는 강한 내수발아성을 나타내 ‘참동진’ 내수발아성 향상이라는 현안 해결의 실용적 대안으로 활용될 것으로 기대되나 저온발아율이 낮아 이에 대한 개선이 필요할 것으로 판단된다.

The rice cultivar ‘Chamdongjin’ exhibits a distinctively large grain size and excellent eating quality but is weak with regard to pre-harvest sprouting (PHS), requiring genetic improvement. In contrast, the premium-quality rice cultivar ‘Younghojinmi’ exhibits strong PHS tolerance. This study conducted quantitative trait loci (QTL) analysis on PHS and low-temperature germinability (LTG) using recombinant inbred lines derived from a cross between ‘Chamdongjin’ and ‘Younghojinmi’ to elucidate the genetic factors. Thus, an elite line with improved PHS tolerance was selected. QTL analysis revealed that qPHS3 and qLTG3 were associated with PHS and LTG, respectively, and the candidate gene was identified as qLTG3-1. The loss-of-function allele qltg3-1 in ‘Younghojinmi’ enhanced PHS tolerance compared to the functional allele qLTG3-1 in ‘Chamdongjin,’ but it also showed a trade-off relationship by decreasing LTG. CY_RILs carrying qltg3-1 exhibited lower PHS and LTG rates of 17.9% and 41.6%, respectively, compared to 44.1% and 55.7%, respectively, for CY_RILs with qLTG3-1. The elite line, CY_RIL79, carrying qltg3-1, was selected from CY_RIL. This line was recognized for its PHS tolerance while maintaining the key agricultural traits of ‘Chamdongjin,’ thus designated ‘Jeonju697.’ ‘Jeonju697’ is expected to be utilized as a practical alternative for addressing the issue of enhancing PHS tolerance in ‘Chamdongjin’; however, considering its weak LTG, it is desirable to improve this trait through further breeding efforts.