벼는 우리나라를 포함한 전 세계 대부분의 지역에서 주식으로 사용될 만큼 매우 중요한 식량작물이다(Fukagawa & Ziska 2019). 벼 품종을 육성 할 때 육종 목표를 설정하는 것은 대단히 중요한 일이며, 시대에 따라서 육종 목표는 변화한다(Guo 2021, Jorasch 2019). 기본적으로 우리나라의 벼 육종 목표는 다수성이지만 시대가 변화함에 따라 생산자와 소비자들 요구가 다양해지고 재배 환경 및 사회경제적 여건이 변화함에 따라 육종 목표는 더욱 세분화 되거나 추가되었다(Cho et al. 2020, Seo et al. 2020).

우리나라의 벼 품종 육성의 주요 육종 목표는 1960년대에는 자포니카의 근연교잡을 이용한 다수성이 주된 목적이였고, 1970년대에는 자포니카와 인디카의 원연교잡에 의한 다수성 및 내병충성 저항성에 주력하였다(Cho et al. 2020). 그리고 1980년대에는 소비자들의 양질미 선호도가 증가하였다. 또한 벼의 부가가치 증가와 소비를 증대 시키기 위해서 각종 병해충에 대한 복합저항성 벼 품종 육성이 강화되었다. 1990년대에는 수량이 많으면서 우수한 품질의 양질미 육성에 투입되는 노력 및 비용이 증가 하였으며 벼 품종 다양화에 주력하였다. 그리고 현재는 우리나라 국민들이 개개인의 건강과 수명에 대한 기대치가 높아졌으며(Statistics Korea 2019), 식생활의 다양화로 인해 특수미에 대한 관심이 커졌다(Nahleh et al. 2011). 또한 급격한 기후변화로 인해 돌발해충의 발생 빈도 증가와 균계의 다양화는 복합내병충성 품종 육성에 대한 필요성을 증가시켰다(Luck et al. 2011, Hussain et al. 2020). 따라서 현재의 벼 육종 목표는 소비자와 생산자의 요구를 모두 충족시킬 수 있는 방향으로 설정되어야 한다(Li et al. 2014, Khan et al. 2015). 벼 소비량은 1998년 이후 계속해서 감소하는 추세이다(Statistics Korea 2017). 따라서 소비자들의 벼 소비를 증가시키기 위해 우리나라에서는 ‘하이아미’(Hong et al. 2011), ‘영안벼’(RDA 2001), ‘조생흑찰’(Song et al. 2010), ‘고아미’(Song et al. 2008), ‘슈퍼홍미’(Ryu 2018) 등과 같은 특수미 품종을 육성하였다.

최근 신체 활동 부족과 인스턴트 음식의 섭취 빈도 증가로 건강한 식생활 대신 부정적인 생활 습관에 노출되어 있다(Lee & Ryu 2021). 따라서 이로 인해 성인병의 발병 나이는 점차 어려지고 있고, 고혈압과 당뇨병 같은 성인병의 비율도 증가하고 있다(World Health Organization 2019). 특히 우리나라 노인의 당뇨병 발병률은 23.2%이며, 생활습관병으로 불리고 있을 만큼 생활습관이 매우 중요하게 작용하고 있다(Korean Statistical Information Service 2020, Park & Chung 2021). 또한 당뇨병 환자에게 식생활 관리는 매우 중요하고, 불균형한 식단 관리는 면역력 저하와 당뇨병을 더욱 악화 시킬 수 있다(Petry 2010). 따라서 당뇨병 환자의 혈당 관리를 위해서는 탄수화물뿐만 아니라 넓은 범위의 영양 관리가 필요하다(Moreno et al. 2016). 단백질 섭취는 당뇨병 환자들의 혈당 조절과 체지방 유지 그리고 면역반응에 긍정적인 영향을 미치며(Gannon et al. 2003), 당뇨병 환자에게는 면역기능 유지를 위해 단백질 필요량의 50% 이상을 섭취 하도록 권장하고 있다(Ahn 2021, Mahluji et al. 2021). 하지만 우리나라 성인의 전체 섭취 칼로리 중 단백질을 통해 얻는 칼로리의 비율은 약 15%로 매우 낮은 편이며, 노인일수록 단백질 섭취 부족은 심각하다고 보고하고 있다(Kim et al. 2021). 그리고 65세 이상의 한국인들은 돼지고기 또는 닭고기가 아닌 백미를 통해서 단백질을 섭취 하고 있다(Kim et al. 2021). 또한 단백질 함량이 증가된 벼는 단백질보충제, 이유식, 시리얼, 건강 음료를 위한 원료, 쌀가루를 이용한 제과 및 제빵과 같은 가공용으로 활용되고 있다(Jung 2019). 특히 고단백 벼의 쌀가루 대체는 밀가루 자급률을 향상시키고 식량안보 및 쌀수급안정화에도 기여하고 있다(Kim et al. 2019b).

벼의 이용적 가치를 다양화 하기 위해 각종 저항성 품종과 건강기능 향상을 위한 기능성 품종이 육성되었다. 경북대학교 응용생명과학과 식물분자육종학 연구실에서는 당뇨병 환자들의 단백질 섭취를 위해 단백질 함량이 증가된 벼 품종 ‘드리미5호’를 육성하였으며, 주요 농업적 특성과 육성 경위를 제시하였다. ‘드리미5호’는 단백질 함량이 높은 특수미이면서 병해충 저항성과 식미 특성이 우수하기 때문에 우리나라의 벼 육종 산업 활성화와 유전자원 다양화에 크게 기여할 것이다.

시험 재료 및 재배 방법

‘화영’을 조직배양 하여 ‘드리미5호’ 육성을 위한 돌연변이 집단을 양성하였다. 조직배양을 위해 정조 상태의 ‘화영’의 외영과 내영을 제거하여 현미 상태로 만들었다. 현미는 30초간 70% 에탄올에 소독 후 1분간 1% 치아염소산나트륨에 소독하였다. 이후 멸균수를 이용하여 3회 종자를 헹군 후 멸균된 여과지(ADVANTEC, cat. K11603784, Tokyo, Japan) 위에서 물기를 건조시켰다. 건조시킨 ‘화영’의 현미는 2,4-D 1 mg/L, Casein hydrolysate 2 g/L, Sucrose 30 g/L, Gelrite 2 g/L가 첨가된 N₆ 배지에 치상하였다. 현미로부터 유도된 캘러스는 재분화배지로 계대배양 하였다. 재분화배지는 N₆ 배지에 Kinetin 5 mg/L, NAA 1 mg/L, Sucrose 30 g/L, Gelrite 2 g/L를 첨가하여 제작하였다. 식물체 재분화를 위해 캘러스 형성 배지에서 30일간 유도된 캘러스를 이용하였다. 캘러스는 26±1℃의 암상태에서 유도하였으며, 식물체 재분화는 26±1℃의 온도 조건에서 16시간 동안 명상태(2,500 lx)를 유지하였고, 8시간 동안 암상태를 유지하였다.

재분화 및 순화처리를 거친 식물체는 경북대학교 농업생명과학대학 부속실험실습장에서 계통육종법을 적용하여 선발 및 세대진전 하여 돌연변이 집단을 양성하였다. 선발된 계통은 ‘일미’와 3회 여교배하였다. 그리고 식미가 우수하고 단백질 함량이 높은 계통인 ‘P35MB-1-1-B-B’의 고정 계통을 확보하였다. 그리고 생산력검정시험과 지역적응성시험을 수행하였다. 계통육성에 사용된 종자는 파종 전 종자소독액인 스포탁(spotak, Hankook Samgong, Seoul, Republic of Korea)으로 종자소독 하였으며, 키다리병 방제를 위해 종자처리제 미래빛듀오(miraebicdyuo, Syngenta, Seoul, Republic of Korea)를 사용하였다. 종자 소독 및 최아는 3일간 33.3℃에서 암 상태의 조건에서 하였다. 종자 소독 후 경북대학교 농업생명과학대학 부속실험실습장에서 50구 육묘트레이에 종자를 파종하였으며, 파종 후 30일이 되었을 때 포장에 이앙하였다. 각 계통간 포장에서의 재식 거리는 30× 15 cm로 하였으며, 초기의 세대에서는 주당 1본씩 이앙하였으며, 생산력 검정 시험을 할 때는 주당 3본씩 이앙하였다. 포장에서 전 생육 기간 동안의 시비량은 농촌진흥청에서 제시하는 농업과학기술 연구조사표를 기준으로 시비하였다. 질소 9 kg/10 a, 인산 4.5 kg/10 a, 가리 5.7 kg/10 a을 시비하였다. 질소는 기비-분얼비-수비를 50-20-30%의 비율로 분시하였으며, 인산은 전량을 기비로 하였다. 캄륨은 기비-수비를 70-30%로 하여 분시하였다. 시험재료들의 포장에서의 재배는 농촌진흥청에서 제시하고 있는 표준재배방법에 따랐다(RDA 2017). 또한 주요 농업형질과 수량 및 생육 특성, 각종 생리 장해와 병해충 저항성과 관련된 모든 조사는 농촌진흥청에서 제시하고 있는 농업과학기술 연구조사 분석과 신품종개발공동연구사업 과제 수행계획서에서 제시하고 있는 조사 기준에 따라 조사하였다(RDA 2018).

주요 농업형질 및 수량 관련 형질 조사

‘드리미5호’의 수량 및 낟알 특성과 관련된 각각의 농업형질을 경북대학교 농업과학대학 부속실험실습장에서 조사하였다. 시험재료의 약 50%가 출수하였을 때를 출수기로 조사하였고, 파종일부터 출수까지 걸린 기간을 기록하였다. 출수 후 약 30일이 지난 황숙기에 포장에서 시험 재료들을 무작위로 20개체 선별하여 간장, 수장, 수수를 조사하였다. 간장은 벼 포기의 기부부터 벼 이삭목 까지를 측정하였으며, 이삭목부터 이삭 끝까지의 길이를 수장으로 조사하였다. 또한 이삭수는 이삭이 달린 유효수만을 조사하였다. 도복관련 형질 조사를 위한 3절 간장과 직경은 벼 이삭으로부터 3번째에 있는 마디 길이와 직경으로 조사하였다. 좌절중은 지지대 간격을 6 cm로 설치 하여 3절 간장의 가운데 부위가 좌절될 때의 무게를 조사하였다. 또한 황숙기가 되었을 때 필드에서 무작위로 5주를 예취하여 임실률, 등숙률, 수당립수를 조사하였다. 천립중 조사를 위해서는 50주를 무작위로 예취하여 조사하였다. 조사된 모든 농업형질들은 각각 3반복으로 조사하여 수행 되었다. 정현비율을 조사하기 위해 수량조사현미기로 수확한 종자 1.5 kg을 제현하였다. 현미의 수량 조사를 위해 정현 비율에 포장에서 무작위로 예취한 50주의 정조 수량을 곱하였으며, 현미의 수량은 10 ha당 kg으로 환산하여 계산하였다. 백미 수량을 계산하기 위해서 현미 수량에 일반적으로 통용하여 사용하고 있는 현백률인 0.92를 곱하여 계산하였다(Park et al. 2020).

도열병 저항성 검정

도열병 밭못자리 검정을 위한 밭못자리는 국제 벼 도열병 밭못자리 조사기준에서 제시한 방법으로 전국 14개 지역에 설치하였다(Ra et al. 1993). 각각의 시험 재료들의 파종은 간격 10 cm× 길이 20 cm로 하였다. 그리고 기비로 시비 하였으며, 10a당 질소, 인산, 칼리를 각각 12 kg, 8 kg, 12 kg으로 하였고, 추비는 파종 후 15일이 되었을 때 질소 12 kg을 시용하였다. 도열병에 대해서 이병성인 ‘호평’을 spreader로 사용하여 시험재료의 주변에 파종 하였으며, 파종 후 30일이 되었을 때 IRBN 조사 기준에 따라 병반면적률을 조사하여 저항성과 이병성으로 구분하였다(IRTP 1988). 0-3점은 저항성, 4-6점은 중도 저항성, 7-9점은 감수성으로 구분하였다.

흰잎마름병 및 줄무늬잎마름병 저항성 검정

공시 재료들의 흰잎마름병 검정을 위해 농촌진흥청 국립식량과학원으로부터 HB01013 (K1), HB01014 (K2), HB01015 (K3), HB01009 (K3a) 균주를 분양 받아서 사용하였다. 각각의 균주들은 10 g/L의 peptone, 10 g/L의 sucrose, 1 g/L 의 glutamic acid, 16 g/L 의 bacto agar가 포함된 PSA 배지(pH 7.0)에서 28°C의 암 상태에서 3일간 배양하였다(He et al. 2010). 균주는 배양 후 spectrophotometer를 이용하여 OD₆₀₀ 0.2로 배양액의 균주 농도를 조정하였으며, 포장에서 공시재료들이 최고분얼기일 때 계통당 균주별로 엽선단 약 3 cm 부위를 가위 절엽법으로 접종하였다(Kauffman et al. 1973). 균주 접종 후 3주가 지났을 때 각각의 식물체에서 병반의 길이가 가장 긴 3개의 엽의 병반장을 측정하여 평균값을 계산하였으며, 이를 이용하여 저항성과 이병성을 판정하였다. 병반장이 5 cm 이하인 것은 저항성, 5-10 cm는 중도 저항성, 10 cm 이상인 것은 이병성으로 구분하였다(Shin et al. 2011).

줄무늬잎마름병에 대한 저항성 검정을 하기 위해 공시 재료당 40립의 종자를 가로 45 cm×세로 25 cm의 플라스틱 상자에 수도용상토를 채운 후 파종하였다. 2주간 생육시킨 후 2-3령의 애멸구 유충을 식물체당 10 마리의 밀도로 3일간 접종 시켜 저항성 정도를 판단하였다(Wu et al. 2011). 저항성 판단 기준으로는 잎에 선명한 흰색 또는 녹색의 줄무늬가 보이거나 생육이 정지한 것은 이병성, 줄무늬가 약하거나 정상적인 생육을 보이면 중도저항성, 그리고 줄무늬가 거의 보이지 않고 접종하지 않은 식물체와 생육이 비슷하면 저항성으로 구분하였다. 그리고 공시재료들의 저항성과 이병성을 상대적으로 판단하기 위해서 줄무늬잎마름병에 저항성 품종인 ‘신광’과 이병성 품종인 ‘일품’을 이용하여 저항성 구분에 참고하였다(Kwon et al. 2012).

벼멸구 저항성 검정

공시재료들의 벼멸구 저항성 검정을 하기 위해 농촌진흥청 국립식량과학원에서 분양받은 벼멸구를 이용하였다. 벼멸구는 경북대학교의 벼멸구 사육실에서 직접 제작한 아크릴 사육 상자(가로 50 cm×세로 50 cm×높이 40 cm)에서 사육하였다. 사육 상자는 빛이 투과할 수 있도록 투명 아크릴판으로 제작하였으며, 공기의 흐름을 원활하게 하기 위해 3면을 직사각형 모양(가로 40 cm×높이 30 cm)의 구멍을 뚫고 100 mesh망으로 막았으며, 공기의 흐름은 원활하지만 벼멸구는 케이지 밖으로 나갈 수 없게 하였다. 또한 정면에는 먹이 및 수분 공급을 원활하게 하기 위해 미닫이문(가로 40 cm×높이 30 cm)을 제작하였다. 사육실은 온도 25±2°C, 습도 60±5%, 명 반응 16시간, 암 반응 8시간으로 유지하였으며, 빛 세기는 3,000 lux로 조정하였다. 벼멸구 사육을 위한 식이 재료는 벼멸구에 이병성인 ‘추청’을 이용하였다. ‘추청’의 종자를 종자 소독 및 최아 시켜 플라스틱용기(가로 20 cm×세로 14 cm×높이 5 cm)에 4-5 g씩 파종하였다. 그리고 28℃의 암 조건에서 3일간 최아 시킨 후 온실에서 녹화 시켰으며, 3-4엽기가 되었을 때 벼멸구의 식이 재료로 공급하였다. 벼멸구의 계대 사육을 위해 7일마다 새로운 먹이를 공급하였으며 세대를 진전시켰다(Choi et al. 2017).

벼멸구 저항성 생물검정을 하기 위해 시험 재료를 종자 소독 후 플라스틱상자(32 cm×세로 23 cm×높이 10 cm)에 파종 하였다. 계통당 20립씩 핀셋으로 파종하였으며, 계통간 거리는 2 cm로 하였다. 이후 시험 재료들이 3-4엽기 일 때 벼멸구를 접종하였으며, 각각의 개체당 10-12마리의 벼멸구 유충이 밀집하도록 접종하였으며, 4반복으로 저항성 검정을 실시하였다. 벼멸구 생물 검정 중 벼멸구에 이병성 품종인 ‘추청’이 완전하게 고사하였을 때 저항성 또는 이병성 여부를 판정하였다(Horgan 2009). 벼멸구 접종 후 ‘추청’이 완전하게 고사했을 때 공시 재료중 모든 개체가 살아 있을 경우 0점, 전체 개체 중 30%가 고사했을 경우 3점, 전체 개체 중 50%가 고사했을 경우 5점, 전체 개체 중 70%가 고사했을 경우 7점, 전체 개체 중 90-100%가 고사했을 경우 9점을 부여하였다.

품질 및 도정 특성 검정

공시재료들의 현미 30립을 무작위로 선별하여 낟알 특성 조사를 하였다. 버니어캘리퍼스(Caliper CD-15CP, Mitutoyo Corp, Japan)를 이용하여 낟알 길이, 낟알 너비, 낟알 폭을 조사하였고, 조사된 낟알 길이를 낟알 너비 비율로 계산하여 현미 장폭비를 조사하였다. 또한 무작위로 선별된 현미의 투명도와 심복백의 정도, 아밀로스 및 단백질의 함량과 알칼리 붕괴도를 조사하여 품질을 평가하였으며, grain polisher (pearlest, cat. TP-3000, kett, Tokyo, Japan)를 이용하여 공시 재료들의 현미를 백미로 만들었으며, 달관조사하여 백미의 투명도를 확인하여 백미의 투명도에 따라 1-9점을 부여하였다. 현미를 도정 후 백미의 상태가 유리알처럼 매우 맑고 투명할 경우 1점, 투명도가 중간정도일 경우 5점, 매우 불투명할 경우 9점을 각각 부여하였다. 또한 달관조사를 통해 백미의 심복백도 조사하여 각각의 공시재료에 0-9점을 부여하였다. 백미에 심복백이 전혀 없이 맑고 투명할 경우 0점, 백미 전체 면적 중 5%이하가 심복백일 경우 1점, 전체 면적에서 6-10%가 심복백일 경우 3점, 전체 면적에서 11-20%가 심복백일 경우 5점, 전체 면적에서 21-40%가 심복백일 경우 7점, 전체 면적에서 41% 이상이 심복백일 경우 9점을 각각 부여하였다. 알칼리 붕괴도 조사는 90×15 mm의 페트리디쉬(petridish, cat. 10090, SPL, Gyeonggi-do, Korea)에 1.4% KOH 용액과 백미를 반응시켜서 조사하였다. 10 ml의 1.4% KOH 용액을 페트리디쉬에 분주 후 백미 6립을 일정한 간격으로 배치하였다. 이후 23시간 동안 30℃의 인큐베이터에서 정치 시킨 후 백미의 투명도 및 퍼짐 정도, 균열 정도를 달관조사 하여 1-7점을 부여 후 알칼리 붕괴도를 조사하였다. 23시간 1.4% KOH용액과 정치 후 백미가 처음과 같은 상태를 유지하면서 부풀지 않았을 경우 1점, 원래의 상태보다는 약간 백미가 부풀었지만 백미의 상태가 처음과 비슷할 경우 2점, 백미가 처음보다는 눈에 띄게 부풀었으며 외관상 백미의 표면에 금이 발생하여 약간 퍼지기 시작할 경우 3점, 백미의 표면에 금이 확실하게 생겨 모양이 갈라지기 시작하였지만 투명화 현상은 발생하지 않았을 경우 4점, 백미의 상태가 심각할 정도로 갈라지고 투명화 현상이 발생하기 시작 할 경우 5점, 백미가 완벽하게 퍼지기 시작하고 투명화의 진행으로 인해 백미의 외곽이 완벽하게 투명화 되었을 경우 6점, 백미의 투명화가 완전하게 진행되었으며 백미의 형체를 완전하게 알아 볼 수 없을 경우 7점을 부여하였다(Cheo & Heu 1975). 그리고 Near-infared spectroscopy (Kett, AN-820, Japoan)을 이용하여 공시재료들의 아밀로스와 단백질 함량을 분석하였다(AOAC 2000).

통계 분석

‘드리미5호’와 대조품종들에 대한 농업형질들을 조사한 형질 값은 SPSS software (IBM SPSS Statistics, version 22, Redmond, WC, USA)을 이용하여 통계분석 하였다. t-test와 one-way ANOVA 분석을 통해 각종 농업형질들의 조사 값을 비교 및 분석하였다. 통계분석을 위해 포장에서 무작위로 공시재료들을 20개체씩 선발하였으며, 모든 조사를 위한 실험 과정은 3회 반복을 통해서 얻은 결과이다.

품종 육성 경위

‘드리미5호’는 특수미 품종을 육성할 목적으로 다수성이면서 양질이며, 흰잎마름병에 대해 저항성인 중생종 벼 품종 ‘화영’을 조직배양 하였다. 조직배양을 통해 양성된 돌연변이 집단을 육성 하였으며, 이들 집단 중 포장특성이 우수하면서 단백질 함량이 높은 ‘P35’ 계통을 선발하였다(Fig. 1). ‘P35’ 계통은 경북대학교 농업생명과학대학의 부속실험실습장 온실에서 2007~2008년의 동계기간동안 양질성 품종인 ‘일미’와 여교배(backcross)를 3회 실시하여 F₁을 육성하였다. 그리고 2009년 하계 포장에 250 개체의 F₂세대를 전개하였다. 이후 포장 특성이 우수하면서 초형이 양호한 21개체를 선발하였다. 2010~2011년에 하계 포장에서 단백질 함량과 주요 작물학적 특성을 조사하였으며, 2012~2014년동안 생산력검정과 지역적응성시험을 수행하면서 포장특성이 우수하게 유지 되면서 미질이 양호하며 단백질 함량이 높은 ‘P35MB-15-1-1-B’을 선발하여 ‘드리미5호’로 명명하였다(Fig. 2).

Fig. 1. Schematic diagram and genealogical for breeding of ‘Drimi5ho’. ‘Drimi5ho’ was bred for the purpose of specialty rice with high protein content. Derived a mutant population, ‘Hwayeong’ was tissue cultured, and ‘P35’, which had a high protein content, was selected. And ‘Ilmi’ with high yield and excellent grain quality and taste was backcrossed 3 times. Finally, ‘P35MB-1-1-B-B’ with excellent agricultural traits, high protein content and excellent cultivation stability in the field was selected and named ‘Drimi5ho’.

Fig. 2. Pedigree diagram for breeding of ‘Drimi5ho’. ‘Drimi5ho’ was derived from ‘Hwayeong’ mutant group by backcrossing ‘P35’ with high protein content and excellent taste to ‘Ilmi’, which is high-yield and grain quality, three times. And in the field, agricultural traits were evaluated excellently, and a line with high protein content while being resistant to pests was continuously selected. And the finally selected ‘P35MB-15-1-1-B’ was named ‘Drimi5ho’ after going through OYT, R YT, and LAT sequentially. OYT: Observation yield trial, RYT: Replicated yield trial, LAT: Local adaptability test.

출수기 및 주요 농업적 특성

포장에서 ‘드리미5호’의 황숙기일 때의 모습은 Fig. 3A와 같다. ‘드리미5호’를 보통기 보비재배 하였을 때 8월 11일(파종 후 107일)이다. ‘일미’의 출수기는 8월 5일(파종 후 101일)이며, ‘드리미5호’의 출수기는 ‘일미’보다 6일 늦으며, 중생종이다(Table 1). ‘드리미5호’의 간장은 71 cm로 ‘일미’(74 cm)보다 3 cm 짧다. ‘드리미5호’와 ‘일미’의 수장은 모두 18 cm로 동일하다. ‘드리미5호’의 주당 수수는 13개로 ‘일미’(15개)보다 2개 적다. 수당립수는 ‘드리미5호’(113개)가 ‘일미’(108개)보다 5개 많은 편이다. ‘드리미5호’의 등숙률과 천립중은 각각 90.5%, 22.6 g 이며, ‘일미’(등숙률 92.3%, 천립중 22.5 g)보다 등숙률은 낮은 편이고, 천립중은 비슷한 수준이며, 모두 중소립종이다. 포장에서 ‘드리미5호’와 ‘일미’는 출수기에 잎색이 모두 연한 녹색이다.

Table 1

Characteristics of agricultural traits related to the yield of ‘Drimi5ho’ in the field.

Cultivar	Heading date (DASz)	Culm length (cm)	Panicle length (cm)	No. of panicles per hill	No. of spikelets per panicle	Ratio of ripened grain (%)	1,000-grain weight of brown rice (g)
Drimi5ho	107**	71**	18ns	13**	113**	90.5**	22.6ns
Ilmi	101	74	18	15	108	92.3	22.5

^zDAS: days after sowing

^nsmeans no significant difference, and ** mean significant difference at p<0.01 by t-test

Fig. 3. Phenotype of ‘Drimi5ho’ in the field 40 days after heading in the maturing stage. (A) ‘Drimi5ho’ did not occured lodging in the field. Morphological appearance characteristics of rough rice (B), brown rice (C), and milled rice (D) of ‘Drimi5ho’. The characteristics of the grain shape of ‘Driho5ho’ are round and short-type. And milled rice is clear and transparent, so the grain quality is very good. All scale bar is 0.5 mm.

생리장해 저항성

‘드리미5호’의 생리장해에 대한 특성을 검정하기 위해 ‘일미’와 함께 못자리에서 파종하여 비교 조사하였다(Table 2). 못자리에서 ‘드리미5호’를 50일간 파종 하여 육묘 시켜 포장으로 이앙했을 때 불시 출수와 위조 현상은 모두 발생하지 않았으며, 이러한 현상은 ‘일미’와 동일 하게 조사되었다. 그리고 성숙기에 하엽의 노화 속도는 ‘드리미5호’와 ‘일미’ 모두 느린 편이다. 장기 냉수처리기를 이용한 내냉성검정에서 ‘드리미5호’와 ‘일미’의 유묘 적기는 모두 비슷한 수준이었다. 그리고 ‘드리미5호’는 17일간 출수 지연으로 냉해로 인한 출수 지연 일수가 길었지만 ‘일미’(출수 지연 19일)보다 약간 짧은 편이다. ‘드리미5호’는 냉해처리를 하였을 때 임실률이 45.7%이며, ‘일미’(42.5%)보다 통계적으로 유의한 수준에서 임실률이 높았다. 또한 저온조건(13℃)에서 ‘드리미5호’와 ‘일미’의 발아율검정을 하였을 때 각각 41.8%와 36.2% 였으며, ‘드리미5호’의 저온발아율이 높은 편이였다. ‘드리미5호’의 수발아율은 22.7%이고, ‘일미’의 수발아율은 18.5%로 수발아율은 ‘드리미5호’에서 더 높게 조사되었다. 따라서 ‘드리미5호’의 냉해 저항성은 ‘일미’와 비교 하였을 때 수발아율은 약한 편이였지만, 전체적으로 비슷한 수준이거나 저항성이 향상되었다.

Table 2

The response and characteristics of ‘Drimi5ho’ to physiological disorders.

Cultivar	Premature heading (%)	Occurrence of wilting	Leaf senescence at maturing	Cold tolerancez				Low tem. germinationy (%)	Viviparous germinationx (%)
				Seedling stage (1-9)	Heading delay (day)	Grain fertility (%)	Phenotypic acceptability (1-9)
Drimi5ho	0.0ns	Strongns	Latens	4ns	17**	45.7**	4ns	41.8**	22.7**
Ilmi	0.0	Strong	Late	4	19	42.5	4	36.2	18.5

^zCold tolerance was evaluated at cold water (17℃) irrigation nursery

^yGernimation rate for 15 days at 13℃

^xGermination rate for 7 days at 25℃

^nsmeans no significant difference, and ** mean significant difference at p<0.01 by t-test

도복 저항성을 분석 하기 위해 ‘드리미5호’와 ‘일미’의 초장, 3절 간장, 좌절중, 도복지수, 필드에서 도복의 발생 정도를 비교하여 조사하였다(Table 3). ‘드리미5호’와 ‘일미’의 초장은 각각 89 cm, 92 cm 이며, ‘일미’가 통계적으로 유의한 수준으로 초장의 길이가 3 cm 길다. ‘드리미5호’의 3절 간장은 9.2 cm 이고, ‘일미’의 3절 간장은 11.8 cm 이다. ‘또한 ‘드리미5호’의 좌절중은 31,012 g인 반면 ‘일미’의 좌절중은 992 g 이다. ‘드리미5호’의 3절 간장은 '일미'와 통계적으로 유의한 수준에서 차이가 없이 동일하였으며, 좌절중은 더 무거웠다. 또한 도복지수는 ‘드리미5호’와 ‘일미’가 모두 차이없이 동일하였으며, 이들은 모두 포장에서 도복이 발생하지 않았다. 종합하면 ‘드리미5호’는 초장과 3절 간장의 길이가 ‘일미’보다 짧으며, 좌절중은 더 무겁다. 하지만 ‘드리미5호’와 ‘일미’는 모두 도복지수가 동일하였으며, 포장에서 도복이 발생하지 않았기 때문에, ‘드리미5호’의 도복 저항성은 ‘일미’와 비슷하거나 향상되었다.

Table 3

Characteristics of agricultural traits related to lodging of ‘Drimi5ho’ in the field.

Cultivar	Plant heightz (cm)	Third internode length (cm)	Breaking strength (g)	Lodging index	Lodging in the field (1-9)
Drimi5ho	89**	9.2ns	1,012**	97ns	1ns
Ilmi	92	11.8	992	97	1

^z length from the ground to the top of the main panicle

^nsmeans no significant difference, and ** mean significant difference at p<0.01 by t-test

병해충 저항성

‘드리미5호’의 병해충 저항성을 검정하기 위해 도열병, 흰잎마름병, 바이러스병, 해충을 접종 후 저항성 정도를 ‘일미’와 비교하여 조사하였다. 전국의 주요 잎도열병과 목도열병 발병지의 밭못자리에서 공시 재료들의 저항성 및 이병성을 비교 및 조사하였다(Table 4). 전국 14개의 시험지에서 ‘드리미5호’는 8개의 지역에서 저항성, 6개의 지역에서 중도저항성으로 조사되었으며, 잎도열병에 대해 약 3.3의 저항성 정도를 보였다. ‘일미’는 저항성과 중도저항성이 각각 7개의 지역에서 조사되었으며, 잎도열병에 대해 약 3.6의 저항성이다. 잎도열병에 대한 밭못자리 검정에서 저항성 정도는 ‘드리미5호’(3.3)는 ‘일미’(3.6)보다 저항성 수준이 약했다. 또한 목도열병 주요 발생지에서 ‘드리미5호’와 ‘일미’의 이병수율은 모두 1.1%로 저항성 정도가 모두 동일하였다. ‘드리미5호’는 ‘일미’와 잎도열병에 대한 저항성 정도는 비슷한 수준이고 목도열병에 대한 저항성은 동일하였다.

Table 4

Reaction of leaf/neck blast disease of ‘Drimi5ho’ in various regions.

Cultivar	Leaf blast disease (0-9)z					Neck blast disease
	No. of tested sites (14)					Percentage of diseased panicle (%)
	Ry (0-3)	M (4-6)	S (7-9)	Mean		Icheon	Jecheon	Yesan	Milyang	Mean
Drimi5ho	8	6	0	3.3**		1.2	1.3	1.1	0.9	1.1ns
Ilmi	7	7	0	3.6		1.1	1.0	1.2	1.2	1.1

^zNitrogen fertilizer: Blast nursery test: 240 kg/ha, Neck blast: 220 kg/ha

^yR: resistant (0-3); M: moderately resistant (4-6); S: susceptible (7-9)

^nsmeans no significant difference, and ** mean significant difference at p<0.01 by t-test

우리나라의 흰잎마름병 유도 균주 K₁ (HB1013), K₂ (HB1014), K₃ (HB1015), K_3a (HB1009)를 ‘드리미5호’와 ‘일미’에 접종하여 흰잎마름병 저항성 정도를 평가하였다(Table 5). K₁ (HB1013), K₂ (HB1014), K₃ (HB1015)에 대해서는 ‘드리미5호’와 ‘일미’모두 저항성이다. 하지만 K_3a (HB1009)에 대해 ‘드리미5호’와 ‘일미’모두 이병성으로 조사되었다.

Table 5

Analysis of resistance response to major pests occurring in the field of ‘Drimi5ho’.

Cultivar	Bacterial blight					Virus disease				Insect pests
	K1	K2	K3	K3a		RSVz (%)	RDV (%)	RBSDV (%)		BPH	SBPH
Drimi5ho	Ry	R	R	S		R (16.8)	R (20.6)	R (19.7)		S	S
Ilmi	R	R	R	S		R (19.1)	R (22.7)	S (81.3)		S	S

^zRSV: rice stripe virus; RDV: rice dwarf virus; RBSDV: rice black-streaked dwarf virus; BPH: brown planthopper; SBPH: small brown planthopper

^yR: resistance, S: susceptible

줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병과 같은 우리나라 대표 바이러스병에 대한 ‘드리미5호’의 저항성 정도를 ‘일미’와 비교하여 조사하였다(Table 5). ‘드리미5호’의 줄무늬잎마름병에 대한 이병률은 16.8%로 ‘일미’(19.1%)와 비슷한 수준의 저항성이다. 오갈병에 대해 ‘드리미5호’의 이병률은 20.6%이며, ‘일미’ (22.7%)와 비슷한 수준으로 저항성이다. 하지만 ‘드리미5호’의 검은줄오갈병에 대한 이병률은 19.7%로 저항성인 반면, ‘일미’는 검은줄오갈병에 대한 이병률이 81.3%로 이병성이다. ‘일미’는 줄무늬잎마름병과 오갈병에 대해서는 저항성인 반면, ‘드리미5호’는 검은줄오갈병에 대한 저항성이 추가되어 우리나라 대표 바이러스병인 줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병에 대해 모두 저항성이다. 그리고 ‘드리미5호’와 ‘일미’는 모두 멸구류에 대해서 이병성이다.

종합하면 ‘드리미5호’는 도열병, 흰잎마름병, 멸구류에 대한 저항성이 ‘일미’와 비슷한 수준이다. 하지만 ‘드리미5호’는 바이러스병인 검은줄오갈병에 대한 저항성이 추가된 벼 품종으로 육성되었다.

미질 및 도정 특성

‘드리미5호’의 현미 낟알 길이, 낟알 너비, 장폭비를 이용하여 낟알 특성을 조사하였다(Table 6). ‘드리미5호’의 현미 낟알 길이는 5.24 mm, 낟알 폭은 2.78 mm 이며, ‘일미’의 현미 낟알 길이(5.13 mm)보다 길었으며, 현미 낟알 폭(2.83 mm)보다는 좁았다. ‘드리미5호’의 장폭비는 1.81로 ‘일미’(1.78)보다 높은 수준이지만 ‘드리미5호’와 ‘일미’ 모두 단립종에 단원형 품종이다(Fig. 3B). ‘드리미5호’와 ‘일미’의 현미는 외관상 맑고 투명 하였으며(Fig. 3C), 모두 심백과 복백이 관찰되지 않아 외관 품질이 매우 우수하였다(Fig. 3D). 알칼리붕괴도는 ‘드리미5호’와 ‘일미’ 모두 6.0으로 동일하며, ‘드리미5호’와 ‘일미’ 모두 호화온도도 비슷한 수준일 것으로 평가되었다. 또한 품종의 미질 특성과 관련되어 있는 아밀로스 함량과 담백질 함량을 조사하였으며, ‘드리미5호’의 아밀로스 함량과 단백질 함량은 각각 19.6%, 7.2% 이며, ‘일미’의 아밀로스 함량과 단백질 함량은 각각 18.8%, 6.5% 이다. ‘드리미5호’의 아밀로스와 단백질 함량은 모두 ‘일미’보다 높은 수준으로 함유되어 있었다. 그리고 식미관능검정시험을 통한 밥맛, 찰기, 질감, 밥 냄새, 밥알 모양을 종합적으로 판단 하였을 때 ‘드리미5호’는 0.42, ‘일미’는 0.31로 평가받았다. 종합하면 ‘드리미5호’의 외관특성은 ‘일미’와 비슷한 수준이지만 품질과 식미는 ‘일미’와 비슷하거나 향상되었다고 평가받았다.

Table 6

Characteristics analysis of factors that determine grain shape and grain quality of ‘Drimi5ho’.

Cultivar	Brown rice			Translucency (1-9)	White core (0-9)	White belly (0-9)	Alkali digestive value (1-7)	Protein content (%)	Amylose content (%)	Palatability of cooked rice (-3-+3)
	Length (mm)	Width (mm)	L/W ratio
Drimi5ho	5.24**	2.78*	1.81**	1ns	0ns	0ns	6.0ns	7.2**	19.6**	0.42**
Ilmi	5.13	2.83	1.78	1	0	0	6.0	6.5	18.8	0.31

^nsmeans no significant difference, * mean significant difference at p<0.05 by t-test, ** mean significant difference at p<0.01 by t-test

‘드리미5호’의 제현율은 81.5%, 현백률은 88.3%, 도정률은 77.9%이다(Table 7). ‘일미’와 도정특성을 비교 하였을 때 ‘일미’의 제현율(83.1%), 현백률(90.7%), 도정률(79.3%)이 ‘드리미5호’보다 높은 수준이였다. 또한 ‘드리미5호’의 완전미율은 93.2%인 반면 ‘일미’의 완전미율은 95.1%로 ‘드리미5호’보다 높은 수준이였다. 완전미도정수율은 ‘드리미5호’와 ‘일미’ 각각 71.5%와 72.4%였으며, ‘일미’가 ‘드리미5호’보다 높았다. ‘드리미5호’와 ‘일미’의 도정특성을 비교 하였을 때 조사된 도정특성은 모두 ‘일미’가 더 우수하였다.

Table 7

Characteristics analysis of factors related to the milling of ‘Drimi5ho’.

Cultivar	Milling recovery ratio (%)				Head rice milling recovery ratio (%)
	Brown/rough	Milled/brown	Milled/rough	Head rice
Drimi5ho	81.5**	88.3**	77.9**	93.2**	71.5**
Ilmi	83.1	90.7	79.3	95.1	72.4

** mean significant difference at p<0.01 by t-test

‘드리미5호’의 낟알 특성은 ‘일미’와 매우 유사하다. 그리고 모두 단원형에 단립종이며, 두가지 품종 모두 외관상 보이는 품질이 매우 우수하였다. 특히 ‘드리미5호’는 식미를 결정하는 물리화학적 요소들이 한국인들이 선호하는 수준으로 평가되었고(Kim et al. 2019a), 특히 단백질 함량이 증가된 특수미 품종으로 육성되었다. 단백질 함량이 증가되었음에도 불구하고 식미관능검정시험에서 패널들의 실제 밥맛 평가를 받았을 때도 매우 우수한 성적으로 평가되었다. ‘드리미5호’는 밥맛이 우수하면서 단백질 함량이 증가된 특수미 품종으로 보강되어 육성되었다.

수량

각각의 평야지에서 조기재배, 보통기재배, 만기재배 하면서 ‘드리미5호’의 수량을 조사하여 ‘일미’와 비교하였다. ‘드리미5호’를 호남, 영남, 중부 평야지에서 조기재배를 하였을 때 수량은 512 kg/10a 였으며, ‘일미’(522 kg/10a)와 비교 하였을 때 통계적으로 유의한 차이없이 동일하였다(Table 8). 또한 보통기로 남부중산간지에서 ‘드리미5호’와 ‘일미’를 재배시험 하였을 때 ‘드리미5호’ 의 수량은 526 kg/10a 이며 ‘일미’의 수량은 548 kg/10a 이였다. 보통기 재배시험으로 남부중산간지에서는 ‘드리미5호’의 수량은 ‘일미’보다 통계적으로 유의한 수준으로 약 4% 감소하였다. 그리고 만기재배로 중부, 호남, 영남 평야지에서 재배시험을 하였을 때 ‘드리미5호’와 ‘일미’의 수량은 각각 511 kg/10a와 527 kg/10a 이다. 만기재배로 ‘드리미5호’와 ‘일미’를 재배시험 하였을 때 ‘드리미5호’의 수량은 ‘일미’의 수량보다 통계적으로 유의한 수준으로 약 3% 감소하였다. ‘드리미5호’를 ‘일미’와 모두 동일한 조건에서 조기, 보통기, 만기로 재배시험을 하였을 때, 모든 재배시험에서 ‘일미’의 수량이 ‘드리미5호’의 수량보다 높았다.

Table 8

Comparative analysis of the yield of ‘Drimi5ho’ in various culture seasons and regions.

Culture season	Region	No. of tested sites	Milled rice (kg/10a)			Index
			Drimi5ho (A)	Ilmi (B)		A/B
Early planting	Middle, Honam, Yeongnam plain	5	512ns	522		98
Ordinary planting	Southern mountainous area	2	526**	548		96
Late planting	Middle, Honam, Yeongnam plain	3	511**	527		97

^nsmeans no significant difference and ** mean significant difference at p<0.01 by t-test

‘드리미5호’는 ‘일미’와 각종 생리장해 특성 및 주요 병해충 저항성이 비슷한 수준으로 유지 또는 향상되었다. 또한 낟알 특성 및 미질 특성 역시 매우 우수한 수준으로 평가되었다. 하지만 ‘드리미5호’는 ‘일미’보다 도정 특성 및 수량은 낮은 수준이었다. 하지만 ‘드리미5호’는 최근 기후변화로 인한 균계의 다양화와 돌발해충 발생 빈도가 증가하고 있는 시대에서 복합 저항성을 가지며, 미질이 우수한 단백질 함량이 높은 특수미로 인식되어 남부 평야지에서 넓은 재배면적으로 보급 될 것으로 기대된다.

재배상의 유의점

포장에서 ‘드리미5호’의 주요 농업형질들의 특성이 매우 우수하게 조사되었다. 각종 생리장해에 대한 저항성은 ‘일미’와 비슷한 수준이거나 향상 되었으며, 도복저항성이 강화되었다. 또한 우리나라에서 벼 수량 감소 및 미질 저하에 직접 또는 간접적으로 영향을 미치는 도열병, 흰잎마름병 유발 균주 K₁(HB1013), K₂ (HB1014), K₃(HB1015), 검은줄오갈병, 오갈병, 줄무늬잎마름병과 같은 바이러스병에 대한 저항성이 향상되었다. 또한 품질과 미질에 관련된 외관 특성과 이화학특성이 우수하였고, 패널을 이용한 식미관능검정시험에서도 우수한 수준의 미질을 가졌으며, 단백질 함량이 증가시켜 특수미 품종으로 육성되었다. ‘드리미5호’의 우수한 특성이 농민들에게 보급되고 포장에서 유지가 되기 위해서는 비료의 시비에 주의해야 하며, 농촌진흥청에서 제시하는 표준시비방법을 준수하여야 한다. 표준시비법을 따르지 않고 추비로 인해 포장이 비료의 과잉으로 인해 포장에서 도복이 발생할 수 있고, 이로 인해 수량 감소와 등숙 불량으로 인한 미질 저하와 같은 피해가 발생할 수 있다. 따라서 농가에서는 ‘드리미5호’를 재배할 때 전 생육기간 동안 적정량을 비료를 시비하여 포장특성, 병해충 저항성, 수량 및 미질의 특성이 모두 우수하게 나타날 수 있게 해야한다. 또한 ‘드리미5호’를 육묘할 때 키다리병과 입고병을 미리 방제하기 위해 파종하기 전에 종자 소독을 철저하게 해야한다. 그리고 포장 이앙 후에는 각종 바이러스병에 대해 예방하기 위해 애멸구를 포함한 멸구류에 대한 방제를 철저하게 해야한다.

‘드리미5호’는 벼의 이용적 가치를 향상 시키고 우리나라 국민들의 건강 기능을 향상시키기 위한 목적으로 육성되었으며, 미질과 품질이 우수하기 때문에 소비자들의 특수미에 대한 선호도를 향상시킬 수 있다. ‘드리미5호’는 포장 특성이 우수할 뿐만 아니라 생리장해 특성에 대한 저항성이 향상되었으며, 도복 저항성으로 인해 포장에서 도복이 발생하지 않았다. 그리고 우리나라에서 발생하여 벼 수량 감소와 미질저하에 직접 또는 간접적으로 피해를 주는 병해충인 잎도열병, 목도열병, 흰잎마름병 유발 균주 K₁ (HB1013), K₂ (HB1014), K₃ (HB1015), 줄무늬잎마름병, 검은줄오갈병, 오갈병에 대한 저항성이 증진되었다. 또한 외관상 품질과 현미의 미질 특성이 향상되었고 단백질 함량이 증가된 특수미 품종으로 경북대학교 식물분자육종학 연구실에서 육성되었다. 단백질 함량이 증가된 ‘드리미5호’를 특수미로 육성하기 위해 다수성이면서 양질의 품종인 ‘화영’을 조직배양하여 돌연변이 집단을 육성하였다. 세대진전하면서 포장특성이 우수하여 재배 안정성이 높으며 단백질 함량이 높은 계통인 ‘P35’를 선발하였다. 이후 ‘P35’는 양질성 품종인 ‘일미’와 3회 여교배 하였으며, 포장에서의 특성, 각종 생리장해 특성, 병해충 저항성과 품질 특성 검정을 거쳐 단백질 함량이 높은 ‘P35MB-1-1-B-B’계통을 최종적으로 선별하여 ‘드리미5호’로 명명하였다. ‘드리미5호’를 보통기 보비재배 방법으로 표준시비하였을 때 출수기는 8월 11일(파종후 107일)인 중생종 품종이다. ‘드리미5호’의 간장은 71 cm이며, ‘일미’(74 cm)보다 3 cm 짧다. 히자만 ‘드리미5호’와 ‘일미’ 모두 수장은 18 cm로 동일하다. ‘드리미5호’의 주당수수는 13개이며 ‘일미’(15개)보다 2개 적었으며, 수당립수는 ‘드리미5호’(113립)가 ‘일미’(108립)보다 많았다. 등숙률은 ‘드리미5호’(90.5%)가 ‘일미’(92.3%)보다 낮다. 천립중은 ‘드리미5호’(22.6 g)와 ‘일미’(22.5 g)가 비슷한 수준이다. 현미 낟알 특성을 조사하였을 때 ‘드리미5호’(현미길이 5.24 mm, 현미너비 2.78 mm, 현미장폭비 1.81)와 ‘일미’(현미길이 5.13 mm, 현미너비 2.83 mm, 현미장폭비 1.78)로 모두 낟알 형태는 단원형에 단립종이다. 또한 ‘드리미5호’는 심복백이 발생하지 않고 낟알의 상태가 매우 맑고 투명하여 외관상 품질이 아주 우수하다. ‘드리미5호’의 아밀로스와 단백질 함량은 각각 19.6%와 7.2%이며, ‘일미’의 아밀로스함량(18.8%)과 단백질함량(6.5%)보다 모두 증가하였다. 그리고 ‘드리미5호’와 ‘일미’의 알칼리붕괴도는 모두 6.0으로 동일하였다. ‘드리미5호’는 식미와 품질을 결정하는 이화학적 요소들이 모두 우수하였으며, 실제 패널들이 평가하는 식미관능검정시험에서도 우수하게 평가되었다. ‘드리미5호’는 단백질함량이 증가되었지만 식미가 우수한 특수미 품종이다. 하지만 ‘드리미5호’의 완전미율은 93.2%로 ‘일미’(95.1%)보다 낮은 수치이다. ‘드리미5호’의 병해충 저항성은 ‘일미’와 비슷한 수준이다. 잎도열병 저항성은 ‘일미’보다 향상 되었지만 목도열병은 동일한 수준이였다. 또한 흰잎마름병 발생 균주인 K₁, K₂, K₃에 대해서는 저항성이고 K_3a에 대해서는 이병성인 것도 동일하였다. 하지만 바이러스병인 오갈병과 검은줄오갈병에 대해서는 ‘드리미5호’와 ‘일미’ 모두 저항성이다. 하지만 ‘드리미5호’는 줄무늬잎마름병에 대한 저항성이 추가되어 줄무늬잎마름병에 대해 저항성이지만 ‘일미’는 이병성이다. 또한 ‘드리미5호’와 ‘일미’모두 멸구류에 대해서는 이병성이다. ‘드리미5호’를 남부중산간지에서 보통기 보비재배 하였을 때 수량은 526 kg/10a이며, ‘일미’(548 kg/10a)보다 약 4% 수량이 감소되었다. 하지만 ‘드리미5호’는 포장특성이 우수할뿐만 아니라 도복이 발생하지 않으며, 재배안정성이 우수하다. 또한 각종 병해충 저항성을 가지고 있으며, 단백질 함량이 증가되었지만 외관특성과 식미 특성이 우수한 특수미 품종으로 육성되었다(품종등록번호: 제6829호).

This work was supported by a grant from the New breeding technologies development Program (Project No. PJ016531012022), Rural Development Administration, Republic of Korea.