국내 밀 품종의 유묘기 뿌리 특성과 초엽 길이 및 종자 특성 간 상관 분석

Correlation of Root System Architecture at Early Seedling Stage and Coleoptile Length and Grain Properties of Korean Wheat Cultivars

기후 변화로 인한 물 부족한 환경 조건에서 안정적으로 국내 밀을 생산하기 위해서는 뛰어난 수분 이용률을 가진 뿌리 특성이 매우 중요하다. 본 연구에서는 2년간 국내 밀 37 품종의 뿌리와 종자 표현형 특성을 단간 및 종자 크기 관련 유전자 변이 결과를 종합해서 분석하고자 하였다. 뿌리 길이는 뿌리 최대 깊이(r=0.76**) 및 총 뿌리 길이(r=0.54**)와 양의 상관 관계를 보이며, 뿌리 개수(r=-0.33**) 및 뿌리 각도 β (r=-0.51**)와는 음의 상관 관계를 보였다. 천립중은 배 폭(r=0.34**) 및 배 넓이(r=0.33**)과 양의 상관 관계를 보였으나 다른 뿌리 특성과는 상관 관계가 없었다. 그러나 배 길이가 뿌리 개수(r=0.34**) 및 초엽 길이(r=0.42**)와 양의 상관 관계를 보였다. 반왜성(Rht-B1, Rht-D1) 및 종실크기(TaCWI-4A, TaCWI-5D, TaGW2-6A, TaSus2-2B) 유전자의 유전형 분석과 함께 뿌리와 종실의 표현형 분석을 통해, Rht-D1b 유전형이 뿌리 깊이를 감소시키고 뿌리 각도를 증가시키며 초엽 길이를 줄이는 것으로 나타났다. 종실 크기와 관련된 TaCwi-A1, TaCWI-5D, TaSus2-2B, TaGW2-6A 유전자가 TaCwi-A1a, Hap-5D-C, Hap-L 및 Hap-6A-G 등의 대립유전자를 보유할 때 뿌리 수와 뿌리 깊이가 증가하는 결과를 보였다. 국내 밀 품종은 뿌리, 종실 및 초엽 특성에 따라 각각 15개 품종, 9개 품종과 13개 품종으로 구분할 수 있었다. 본 연구 결과는 우수한 뿌리 성장과 종자 특성을 가진 자원을 선발하여 안정적인 국내 밀을 생산할 수 있는 품종을 육성의 기초자료로 이용가능하다.

To stably produce domestic wheat under water-scarce environmental conditions due to climate change, root characteristics with excellent water utilization rates are crucial. In this study, we analyzed the root and grain phenotypes of 37 domestic wheat varieties over a two-year period by combining the results of genetic mutations related to semi-dwarfing and grain size. Root length was positively correlated with maximum root depth (r=0.76**) and total seminal root length (r=0.54**), whereas it was negatively correlated with the number of roots (r=-0.33**) and root angles (r=-0.51**). The thousand-kernel weight was positively correlated with embryo width (r=0.34**) and embryo area (r=0.33**) but was not correlated with other root traits. Embryo length was positively correlated with the number of roots (r=0.34**) and coleoptile length (r=0.42**). Phenotypic analyses of roots and grains, along with genotypic analyses of semi-dwarfing (Rht-B1 and Rht-D1) and grain size (TaCWI-4A, TaCWI-5D, TaGW2-6A, TaSus2-2B) genes, revealed that the Rht-D1b genotype led to reduced root depth, increased root angles, and reduced coleoptile length. TaCwi-A1, TaCWI-5D, TaSus2-2B, and TaGW2-6A, possessing the alleles TaCwi-A1a, Hap-5D-C, Hap-L, and Hap-6A-G associated with a larger grain size, resulted in an increased number of roots and root depth. Domestic wheat varieties were categorized into three clusters based on root, grain, and coleoptile trait characteristics, with 15 varieties in Cluster I, 9 in Cluster II, and 13 in Cluster III. The results of this study can be utilized in basic research to develop varieties that can produce stable domestic wheat by selecting resources with excellent root growth and seed characteristics.