Breeding of “Drimi3ho” a High-Quality, Multi-Resistant Rice Cultivar having Excellent Field Agronomic Traits

Yoon-Hee Jang; Jae-Ryoung Park; Eun-Gyeong Kim; Jae-Keun Sohn; Gang-Seob Lee; and Kyung-Min Kim

doi:10.9787/KJBS.2022.54.4.385

https://doi.org/10.9787/KJBS.2022.54.4.385

Breeding of “Drimi3ho” a High-Quality, Multi-Resistant Rice Cultivar having Excellent Field Agronomic Traits
포장 특성이 우수한 고품질 복합내병충성 벼 품종 ‘드리미3호’ 육성

Korean J. Breed. Sci. 2022;54(4):385-394

Published online December 1, 2022

Yoon-Hee Jang^1†, Jae-Ryoung Park^2,3†, Eun-Gyeong Kim^1†, Jae-Keun Sohn¹, Gang-Seob Lee^4*, and Kyung-Min Kim^1,3*

장윤희^1†⋅박재령^2,3†⋅김은경^1†⋅손재근¹⋅이강섭^4*⋅김경민^1,3*

¹Department of Applied Biosciences, Kyungpook National University, Daegu 41566, Republic of Korea
²Crop Breeding Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Wanju 55365, Republic of Korea
³Coastal Agriculture Research Institute, Kyungpook National University, Daegu 41566, Republic of Korea
⁴Biosafety Division, National Academy of Agricultural Science, Rural Development Administration, Jeonju 54874, Republic of Korea

¹경북대학교 응용생명과학과, ²농촌진흥청 국립식량과학원 작물육종과, ³경북대학교 해안농업연구소, ⁴농촌진흥청 국립농업과학원 농업생명자원부 생물안전성과

Correspondence to: Gang-Seob Lee (E-mail: kangslee@korea.kr, Tel: +82-63-238-4714)
Kyung-Min Kim (E-mail: kkm@knu.ac.kr, Tel: +82-53-950-5711)
^† These authors contributed equally.

Received July 30, 2022; Revised September 22, 2022; Accepted September 24, 2022.

This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract: Rice is one of the most important food crops in the world, but brown planthopper (BPH, Nilaparvata lugens stal) causes a significant loss of rice yield. Due to climate change, different races of rice-damaging species are evolving at an accelerated pace, thus, creating a need to breed multi-resistant rice cultivars for a stable food supply. In 2001, “Samgang” and “Nagdong” were crossed at the Plant Molecular Breeding Laboratory of the Department of Applied Biosciences, Graduate School, Kyungpook National University, Daegu Korea. “Drimi3ho” is a resistant and high-quality rice cultivar that was bred by backcrossing a line having excellent agronomic traits with “Ilmi.” The heading date of “Drimi3ho” was August 12 (104 d after sowing), and it was a medium-maturing cultivar that matured 3 d earlier than “Ilmi” (August 15, 107 d after sowing). Its culm length was 81 cm, panicle length was 18 cm, panicle number per hill was 16, spikelet number per panicle was 113, ripened grain ratio was 93.2%, and 1,000-grain weight was 24.3 g. “Drimi3ho” was highly resistant to blast disease and bacterial blight (K₁, K₂, and K₃), rice stripe virus, rice dwarf virus, rice black-streaked dwarf virus, and BPH. When “Drimi3ho” was milled, the milled grain was clear and transparent; moreover, the grains were semi-round and short-type. Moreover, “Drimi3ho” had lower protein and amylose content and tasted better than “Ilmi.” When “Drimi3ho” was grown on an ordinary plantation in the southern mountainous area, the yield was 563 kg/10a (Registration No. 5621).; Keywords : Rice, Drimi3ho, Brown planthopper, Yield, Grain quality

서 언

벼는 우리나라를 포함하여 일본, 중국, 인도, 베트남과 같은 아시아 대륙에서 가장 많이 재배되어 전세계로 수출되고 있다(Yuan et al. 2022). 벼는 현재 전세계 대부분에서 주식으로 사용되고 있지만, 전세계 벼 수량의 약 90%를 차지하는 동남아시아에서 매년 벼멸구(BPH, Nilaparvata lugens Stål)로 인해 심각한 수량 감소 및 미질 저하와 같은 피해가 발생하고 있으며 (Korinsak et al. 2016), 이로 인해 경제적인 피해까지 발생하고 있어 복합적인 사회 문제를 초래하고 있다. 특히 중국에서는 1960년대부터 벼멸구가 중국 남부지역에 주로 발생했지만 1990년대부터는 중국 남부 및 중부지역으로 확산되어 벼멸구는 중국의 대부분의 벼 생산 지역에서 광범위하게 발생하였다 (cantindig et al. 2009). 특히 상해농업과학원은 2005년과 2008년에 벼멸구로 인해 270만톤의 수량이 감소 하였다고 보고하였다(Brar et al. 2009).

우리나라에서는 벼멸구가 월동하지 못하고 매년 6월말부터 7월 초에 중국의 남부 지역으로부터 비래하여 국내의 벼에 직접 또는 간접적으로 피해를 발생시킨다(Otuka 2009). 벼멸구는 벼 줄기에 알을 산란하고 수액을 흡즙하여 직접적인 피해를 주며, 피해가 심각할 경우 포장에서 집중고사현상이 발생하기도 한다. 또한 벼멸구는 벼에 바이러스를 매개하여 줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병을 발생시킨다 (Cabauatan et al. 2009). 벼멸구로 인한 피해를 줄이기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있다(Heong & Hardy 2009). 현재 벼멸구를 방제하기 위해 가장 많이 사용되고 있는 방법은 이미다클로프리드(imidacloprid)와 같은 살충제를 사용하는 것이다(Wen et al. 2009). 하지만 살충제와 같은 합성 화학 농약을 무분별하게 사용하게 되면 환경오염의 초래와 표적 해충들의 천적 제거, 살충제에 내성이 있는 균계가 발생할 수 있다(Ansari et al. 2014). 이러한 현상들은 결과적으로 생태계를 파괴할 뿐만 아니라 슈퍼 내성을 가진 새로운 벼멸구 개체군을 발생시킬 수 있다(Bielza 2016, Horgan & Peñalver-Cruz 2022). 또한 살충제 살포와 같은 일반적인 방제 수단은 노동력, 시간, 비용 등에서 비효율적이다. 따라서 벼멸구로 인한 직접 또는 간접 피해 발생을 줄이기 위한 경제적이고 핵심적인 전략은 벼멸구에 대해 저항성이 있는 품종을 육성하는 것이다(Shin et al. 2012). 현재까지 우리나라에서는 벼 주요 가해 해충에 대한 저항성 품종을 육성하고있다(Lee et al. 2006). 하지만 현재까지 우리나라에서 육성된 벼멸구 저항성 품종은 화청(RDA 1992), 하남(RDA 2006), 다청(Kim et al. 2010) 등으로 매우 부족한 실정이다. 또한 이전에 육성된 품종들은 단일 저항성 품종들이 대부분이다. 하지만 최근에 예측 불가능한 기후변화가 지속되고 있으며, 이로 인해 균계의 발생은 다양해지고 돌발해충들의 발생도 빈번해지고 있다. 따라서 기후변화에 대응하여 육성된 품종들의 성공적인 보급을 위해서는 단일 저항성이 아닌 다양한 병해충에 대한 저항성이 결합되어있는 복합내병충성 및 내재해성 품종으로 육성되어야 한다(Park et al. 2014).

저항성 벼를 육성하는 것은 앞으로 예측 불가능한 기후변화와 급격한 기후변화에 대비하여 환경과 인간이 조화를 이룰 수 있는 지속 가능한 벼를 육성하는 것을 의미하는 것이다(Lee et al. 2011). 또한 국민의 건강을 지키고 세계적으로 FTA 등 개방의 시대에 따라 우리나라에서 육성한 벼 품종들의 소비를 촉진 할 수 있고, 농업분야에서 국제 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 급격한 기후변화에 따른 돌발 해충과 친환경 벼를 육성하기 위해 경북대학교 응용생명과학과 식물분자육종학 연구실에서는 벼멸구를 포함한 다양한 병해충에 대한 강한 저항성뿐만 아니라 친환경 재배 적응 고품질의 벼를 육성하기 위해서 벼멸구 저항성인 ‘삼강’과 복합 내병성인 ‘낙동’을 교잡하여 벼멸구에 저항성이면서, 흰잎마름병과 도열병에 저항성인 ‘SNDH16’을 육성하였다. ‘SNDH16’ 은 밥맛이 좋고 수량이 높은 ‘일미’와 여교배하여 최종적으로 벼멸구를 포함한 각종 병해충에 강한 복합내병충성이면서 외관 품위가 양호하며 밥맛이 우수한 ‘드리미3호’를 육성하였으며, ‘드리미3호’의 육성 경위와 주요 농업적 특성을 제시하여 우리나라 벼 저항성 품종 육종 사업에 반영하고자 한다.

재료 및 방법

시험 재료 및 재배 방법

본 연구에서는 ‘드리미3호’를 육성하기 위해 교배를 위한 모본으로 ‘삼강’을 선정하였으며, 부본으로는 ‘낙동’을 선정하였다. ‘삼강’과 ‘낙동’은 경북대학교 농업생명과학대학 부속실험실습장에서 교배하였으며, 인공교배하여 F₁ 식물체를 양성하였다. 그리고 약배양을 통해 배가반수체 집단을 육성하였으며, 이들 중 선발된 계통을 이용하여 ‘일미’와 여교배하였다. 그리고 벼멸구에 저항성이면서 식미가 우수한 계통을 최종적으로 선발하였다. 필드에 이앙하기전 종자파종을 먼저 하였다. 파종 전 종자를 소독하기 위해 스포탁 (spotak, HANKOOKSAMGONG, Seoul, South Korea)을 이용하였다. 소독된 종자는 4일간 33℃로 3일간 암 상태로 침종하여 최아시켰다. 종자소독 이후에는 모든 공시 재료들을 경북대학교 농업생명과학대학 부속실험실습장에서 2002년 4월 21일에 파종하였다. 파종은 50구 육묘 트레이를 이용하였으며, 필드에 이식하는 식물체의 양보다 약 10% 많은 양의 종자를 파종하였다. 파종 후 30일 이 지났을 때 포장에 이앙 하였다. 포장에 이앙 할 때 각각의 계통간의 재식 거리는 30×15 cm 이였다. 포장 전개 할 때 계통들이 초기 세대 일 때는 주당 1본씩 손 이앙 하였으며, 생산력 검정 시험을 할 때는 주당 3본씩 손 이앙 하였다. 포장에서 벼 생육 기간 동안 시비량은 농촌진흥청에서 제시하고 있는 농업과학기술 연구 조사 기준에 따라 N-P₂O₅-K₂O=9-4.5-5.7 kg/10a로 시비하였다. 질소 비료의 시비는 시비 : 분얼비 : 수비를 50 : 20 : 30 의 비율로 각각 분시하였으며, 인산은 전량 기비로 하였다. 칼륨의 시비는 기비 : 수비를 70 : 30의 비율로 분시하였다. 또한 시비량 이외에도 벼 생육기간동안 필요한 재배 관리 방법들은 모두 농촌진흥청에서 제시하고 있는 표준재배방법을 준수하였다(RDA 2017). 벼 주요 농업 형질, 생육 특성, 수량 특성, 생리 장해와 병해충 저항성, 도정특성과 관련된 조사 방법들은 모두 농촌진흥청에서 제시하고 있는 신품종개발 공동연구사업 과제 수행계획서와 농업과학기술 연구조사 분석에서 제시된 조사기준에 의하여 조사되었다(RDA 2018).

주요 농업형질 및 수량 관련 형질 조사

경북대학교 농업생명과학대학 부속실험실습장의 포장에서 시험 재료들의 수량과 관련된 농업형질들과 낟알 특성과 관련된 농업형질들을 각각 조사하였다. 계통들의 출수기는 동일한 계통에서 출수가 약 50% 이루어진 시점을 조사하였으며, 파종일부터 출수까지의 일수를 조사하였다. 출수기 이외의 농업 형질들은 포장에서 계통들이 성숙기가 되었을 때 조사하였으며, 각각의 계통에서 무작위로 30 개체를 선별하여 간장, 수장, 수수를 조사 하였다. 간장은 지면에서 이삭목 까지의 길이를 조사하였고, 수장은 이삭목부터 이삭의 가장 긴 부분까지의 길이를 조사하였다. 또한 수수는 하나의 식물체에서 발생한 모든 수수의 개수를 조사하였다. 그리고 벼가 등숙하기 시작하여 황숙기가 되었을 때 수당립수, 임실률, 등숙률을 조사하기 위해서 각각의 계통에서 무작위로 5주를 예취 하였다. 천립중 조사를 위해서는 각각의 계통에서 50주를 무작위로 예취 하였다. 모든 조사는 3반복으로 수행하였다. 정현비율을 조사 하기 위해 수확한 정조 1.5 kg을 이용하여 수량조사현미기로 제영하였다. 현미의 수량을 조사 하기 위해 계산된 정현 비율에 무작위로 예취한 50주의 정조 수량을 곱하였으며, 계산된 현미 수량은 10 ha 당 kg수량으로 환산하여 계산하였다. 또한 백미의 수량 계산은 일반적으로 통용되는 현백률인 0.92를 현미 수량에 곱하여 계산하였다(Park et al. 2020).

벼멸구 저항성 검정

공시 계통들의 벼멸구에 대한 저항성을 평가하기 위해 생물 검정을 실시 하였으며, 사용된 벼멸구는 농촌진흥청 국립식량과학원에서 분양 받아서 사용하였다. 벼멸구의 생육을 위해 온도 27±1℃, 빛 3,000 lux 를 유지하였으며, 16시간은 명 처리, 8시간은 암 처리를 하였다. ‘추청’을 벼멸구의 먹이로 사용하였으며, 7일 마다 새로운 먹이를 공급하여 계대사육 하였다. 먹이로 사용된 ‘추청’은 소독 된 종자를 파종 후 3-4엽기에 벼멸구 먹이로 공급 하였다. 벼멸구 사육은 경북대학교 온실에서 사육하였으며, 사육 및 저항성 검정을 위해 직접 제작한 사육 상자를 이용하였다. 사육상자는 빛이 투과할 수 있게 하기 위해 투명 아크릴판을 이용하였으며, 가로 50 cm×세로 50 cmx높이 40 cm로 제작 하였다. 먹이 공급을 위해 벼멸구 사육 상자의 앞면에는 미닫이 문을 설치 하였으며, 공기의 흐름이 원활하게 순환할 수 있도록 사육 상자의 옆면에는 가로 40 cm×세로 30 cm 의 직사각형 모양의 크기로 그물망을 설치하였다.

벼멸구 저항성 검정은 공시재료들이 3-4엽기 일 때 실시하였다. 공시 재료들의 종자를 소독 후 가로 32 cm×세로 23 cm× 높이 10 cm의 플라스틱 상자에 수도용상토를 5 cm의 깊이로 넣은 후 각각의 계통 및 품종으로 2 cm의 간격으로 파종하였다. 파종은 20립씩 핀셋으로 파종하였고, 4반복으로 저항성 검정을 하였다. 저항성 검정을 위해 2-3령의 벼멸구 유충을 이용하였다. 유묘당 15마리의 밀도로 접종하였다. 벼멸구 저항성 검정을 위한 감수성 대비품종으로는 우리나라 벼멸구 감수성 대표 품종인 ‘추청’을 이용하였고, ‘추청’이 90% 이상 고사할 때 각 계통 들의 저항성 수준을 벼 표준평가법의 기준에 따라 공시재료들을 감수성 또는 저항성으로 판정하였다(Horgan 2009).

품질 및 도정 특성 검정

공시재료들의 낟알 특성을 조사하기 위해 현미 30립을 무작위로 선별하였으며, 버니어캘리퍼스(Caliper CD-15CP, Mitutoyo Corp., Japan)를 이용하여 낟알 길이, 낟알 너비, 낟알 폭을 조사 하였다. 그리고 현미 장폭비는 낟알 너비에 대한 낟알 길이의 비율로 계산하였다. 품질에 대한 평가를 하기 위해 현미 투명도, 심복백 정도, 알칼리 붕괴도, 아밀로스 함량, 단백질 함량, 수분 함량을 조사하였다. 백미의 투명도는 grain polisher (pearlest, cat. TP-3000, kett, Tokyo, Japan)를 이용하여 현미를 백미 상태로 만들어서 조사하였다. 백미 30립을 달관조사하여 투명도를 조사 하였고 투명도에 따라서 1-9점을 부여하였다 (1점: 백미가 유리알처럼 매우 맑을 때, 5점: 백미의 투명도가 중간 정도일 때, 9점: 백미가 가장 불투명할 때). 백미의 심복백 정도를 조사하기 위해 달관 조사 하여 심복백 정도에 따라 0-9점을 부여하였다 (0점: 백미에 심복백이 완전히 없을 때, 1점: 백미에 심복백이 전체 면적의 5% 이하일 때, 3점: 백미에 심복백이 전체 면적의 6-10% 차지할 때, 5점: 백미에 심복백이 전체 면적의 11-20% 차지할 때, 7점: 백미에 심복백이 전체 면적의 21-40% 차지할 때, 9점: 백미에 심복백이 전체 면적의 41% 이상 차지할 때). 알칼리 붕괴도는 90×15 mm의 페트리디쉬(petridish, cat. 10090, SPL, Gyeonggi-do, Korea)에 백미와 1.4% KOH 용액을 반응시켜 조사하였다. 페트리디쉬에 백미 6립과 10 ml의 1.4% KOH 용액을 넣고 23시간 동안 30℃의 인큐베이터에서 정치 한 후 달관조사를 통해 백미의 퍼점정도와 투명도를 조사하였으며, 각각의 형태에 따라 1-7점을 부여하였다 (1점: 백미가 부풀지 않았으며 처음과 같은 상태를 유지할 때, 2점: 백미가 원상태 보다는 약간 부풀었지만 처음의 상태에서 모양의 변화가 없을 때, 3점: 백미가 처음보다 부풀었으며, 외관상 표면에 금이 발생 하였으며, 모양이 약간 퍼졌을 때, 4점: 백미의 표현에 금이 발생하여 갈라진 것이 확실하게 보이며, 백미 주변으로 퍼짐의 정도가 눈에 띄게 보이지만 아직 투명화가 발생 하지 않았을 때, 5점: 백미가 심각하게 갈라졌으며 투명화 현상이 시작 될 때, 6점: 백미가 완벽하게 퍼졌으며, 투명화로 인해 백미의 외곽이 완벽하게 투명하게 되었을 때, 7점: 투명화가 진행되어 백미의 형태를 완전하게 알아 볼 수 없을 때) (Cheo & Heu 1975). 공시 재료들의 아밀로스, 단백질, 수분의 함량은 Near-infared spectroscopy (Kett, AN-820, Japoan)으로 분석하였다(AOAC 2000).

통계 분석

SPSS software (IBM SPSS Statistics, version 22, Redmond, WC, USA)를 이용하여 각종 농업형질들의 통계 분석을 하였다. 그리고 t-test를 적용하여 각종 농업형질들의 값을 비교 및 분석하였다. 모든 실험 결과는 3반복 수행 하여서 얻은 결과이며, 각각의 반복 마다 포장에서 20개의 개체를 무작위로 선정하여 통계분석에 이용하였다. 선정된 개체들의 수량, 품질과 미질, 도정과 관련된 특성들의 평균에 대해 조사하였다.

결과 및 고찰

품종 육성 경위

‘드리미 3호’는 벼멸구에 저항성이면서 우수한 품질의 벼 품종을 육성할 목적으로 2001년도에 경북대학교 농업생명과학대학 부속실험실습장에서 인디카 타입의 벼에서 유래한 벼멸구 저항성 유전자 Bph1을 보유 하고 있어 벼멸구에 저항성이며 다수성 품종인 ‘삼강’과 우수한 품질의 품종인 ‘낙동’을 인공교배하여 F₁ 식물체를 양성하였다. 그리고 약배양을 수행하여 배가반수체집단을 육성하였다(Fig. 1). 2005~2006년의 동계 기간 동안 육성 계통 중에서 농업적 특성이 양호하고 벼멸구에 저항성인 ‘SNDH16 (Samgang/Nagdong doubled haploid 16)’을 품질이 우수하고 밥맛이 좋은 품종인 ‘일미’와 4회 여교배(backcross)하여 2006년도 하계 포장에 F₁세대를 전개하였다. 2007년 하계 포장에 F₂세대 40개체를 전개하였으며, 포장 특성이 우수하고 초형이 양호한 5개체를 선발하였다. 2008년에 포장에서 주요 농업적 특성이 우수하면서 우리나라에서 발생하는 주요 병해충에 대한 저항성 및 미질 관련 특성을 분석하였다. 2010년도에 생산력검정시험을 수행하면서 주요작물학적 특성과 벼멸구저항성 등을 조사하였다. 2011-2012년에는 지역적응성시험을 수행하여 포장 특성이 우수하면서 벼멸구, 도열병, 흰잎마름병에 강한 저항성을 가지면서 미질이 우수한 ‘SNM-7-1-B-B’를 선발하여 ‘드리미 3호’로 명명하였다(Fig. 2).

Fig. 1. Genealogical and schematic diagram of breeding for ‘Drimi3ho’. ‘Drimi3ho’ was breeding for the purpose of distributing rice cultivar with enhanced resistance to brown planthopper (BPH, Nilaparvata lugens stal) with excellent eating-quality. In order to accumulate the BPH resistance gene, ‘Samgang’, a BPH-resistant cultivar, and Nagdong, a good grain-quality cultivar, were crossed. A doubled haploid population was derived by anther culture of F₁, and SNDH16 resistant to BPH and excellent in agronomic traits was selected. ‘SNDH16’ was backcrossed 4 times with ‘Ilmi’ which is high-eating quality and yield. In addition, ‘SNM-7-1-B-B’, which is resistant to various pests including BPH and has excellent quality, was selected and named ‘Drimi3ho’.

Fig. 2. Pedigree diagram of ‘Drimi3ho’. ‘SNDH16’ is resistant to BPH. And ‘Ilmi’ has high yield and excellent grain quality. ‘Drimi3ho’ was bred by backcrossing 4 times with ‘SNDH16’ and ‘Ilmi’. Among the derived lines, ‘Drimi3ho’ is the finally selected which is excellent agricultural characteristics and resistant to various diseases and pests. During the generation advancement in the field, lines with excellent agricultural traits and resistance to rice mites were continuously selected. And finally, it was named ‘Drimi3ho’, a rice cultivar with excellent quality and resistance to rice germination after OYT, RYT, and LAT. OYT: Observation yield trial, RYT: Replicated yield trial, LAT: Local adaptability test.

출수기 및 주요 농업적 특성

포장에서의 ‘드리미 3호’의 성숙기 생육 모습은 Fig. 3A와 같다. ‘드리미3호’는 보통기 보비재배를 했을 때 출수기가 8월 12일 이였으며, 이는 파종 후 104일 이며, ‘일미’(8월 15일, 파종 후 107일)보다 출수기가 3일 빠른 중생종이다(Table 1). 포장에서 ‘드리미3호’의 간장은 81 cm, 수장은 18 cm이며, ‘일미’(간장 71 cm, 수장 16 cm)보다 간장은 10 cm 길며, 수장은 2 cm 긴 장간형이다. ‘드리미3호’의 주당수수는 16개, 수당 립수는 113개이다. ‘일미’의 주당수수는 17개, 수당립수는 107개이다. ‘드리미3호’는 ‘일미’보다 주당수수는 1개가 적고 수당 립수는 6개가 더 많다. ‘드리미3호’는 93.2%의 등술률이며 ‘일미’(91.5%)보다 등숙률이 높다. 또한 ‘드리미3호’의 천립중은 24.3 g으로 ‘일미’(22.5 g)보다 무거운 중소립종이다. ‘일미’의 잎색은 옅은 녹색 이지만 ‘드리미3호’의 잎색은 진한 녹색이다.

Table 1

Agronomic traits related to the yield of ‘Drimi3ho’.

Cultivar	Heading date (DAS^z)	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)
Drimi3ho	104^**y	81^**	18^**	16^**	113^**	93.2^**	24.3^**
Ilmi	107	71	16	17	107	91.5	22.5

^zDAS: days after sowing

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

Fig. 3. Morphological trait when ‘Drimi3ho’ is maturing stage in the field. (A) ‘Drimi3ho’ has longer culm length and panicle length than ‘Ilmi’. But tillber number per hill is less than ‘Ilmi’. And lodging did not occur in both ‘Drimi3ho’ and ‘Ilmi’ in the field. Rough rice (B), brown rice (C), milled rice (D) of ‘Drimi3ho’. ‘Drimi3ho’ had no chalkiness, good milling efficiency, and excellent appearance of milled rice. And ‘Drimi3ho’ is short and semi-round type rice. All scale bars are 0.5 mm.

생리장해 저항성

‘드리미3호’의 생리장해 특성을 조사 하기 위하기 위해 못자리에서 불시출수, 위조현상, 하엽의 노화 진행 속도를 ‘일미’와 비교하였다(Table 2). 못자리에서 50일간 ‘드리미3호’를 육묘 시킨 후 포장에 이앙 하였을 때 불시 출수는 발생하지 않았다. 그리고 위조현상은 관찰되지 않았다. 그리고 하위엽의 노화 진행 속도는 ‘일미’와 비슷한 수준으로 느린 편이다. 내냉성 검정을 하였을 때 유묘적기는 ‘일미’와 비슷한 수준 이였으며, 5일간의 출수 지연이 있었지만, ‘일미’(8일) 보다 냉해로 인한 출수 지연 일수는 짧았다. 그리고 냉해 조건에서 ‘드리미3호’의 임실율은 42.5%로 ‘일미’(39.4%)보다 통계적으로 유의한 수준에서 높았다. 또한 ‘드리미3호’의 저온 발아율은 42.2%로 ‘일미’(35.5%)보다 높고, 수발아율은 21.7%로 ‘일미’(33.8%)보다 낮다.

Table 2

Physiological response to abiotic stress of ‘Drimi3ho’.

Cultivar	Premature heading (%)	Occurrence of wilting	Leaf senescence at maturing	Cold tolerance^z				Low tem. germination^y (%)	Viviparous germination^x (%)
Cultivar	Premature heading (%)	Occurrence of wilting	Leaf senescence at maturing	Seedling stage (1-9)	Heading delay (day)	Grain fertility (%)	Phenotypic acceptability (1-9)	Low tem. germination^y (%)	Viviparous germination^x (%)
Drimi3ho	0.0^{ns, w}	Strong^ns	Late^ns	3^ns	5^**	42.5^**	5^ns	42.2^**	21.7^**
Ilmi	0.0	Strong	Late	3	8	39.4	5	35.5	33.8

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

^yGernimation rate for 15 days at 13℃

^xGermination rate for 7 days at 25℃

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

‘드리미3호’의 포장에서의 도복저항성을 분석 하기 위해 초장, 3절 간장, 좌절중, 도복지수를 조사하였다(Table 3). ‘드리미3호’의 초장 및 3절 간장은 각각 99 cm, 11.1 cm로 ‘일미’(초장 87 cm, 3절 간장 10.8 cm)보다 초장은 12 cm 길며, 3절 간장은 통계적으로 차이 없이 비슷하였다. 좌절중은 ‘드리미3호’(1,247 g) 가 ‘일미’(968 g)보다 높으며, 도복지수는 ‘드리미3호’(91)가 ‘일미’(103)보다 낮았다. 또한 포장에서 ‘드리미3호’는 ‘일미’와 동일하게 도복이 발생하지 않았다. ‘드리미3호’의 도복 특성을 종합해 보면 ‘드리미3호’는 ‘일미’보다 초장은 길지만 3절 간장은 비슷한 수준이고, 좌절중이 무거우며 도복지수가 낮기 때문에 ‘일미’보다 도복에 강한 특성을 가진다.

Table 3

Characteristics related to lodging of ‘Drimi3ho’ and response in the field.

Cultivar	Plant height^z (cm)	Third internode length (cm)	Breaking strength (g)	Lodging index	Lodging in the field (1-9)
Drimi3ho	99^**y	11.1^ns	1,247^**	91^**	1^ns
Ilmi	87	10.8	968	103	1

^zlength from upper part of root up to panicle

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

병해충 저항성

‘드리미3호’의 주요 병해충에 대한 저항성을 조사하였다. ‘드리미3호’의 잎도열병에 대한 저항성과 목도열병에 대한 이병 수율을 조사하기 위해 전국의 주요 밭못자리에서 도열병이 발병하는 지역에서 저항성 검정을 하였다(Table 4). ‘드리미3호’의 잎도열병 저항성 정도의 평균은 약 3.1이고, ‘일미’(5.1)보다 잎도열병에 대한 저항성 정도가 높다. 그리고 ‘드리미3호’의 목도열병의 이병수율은 약 0.8%이며, ‘일미’(1.2%)보다 목도열병에 대한 이병수율이 낮은 편이다. 밭못자리에서 ‘드리미3호’의 잎도열병과 목도열병에 대한 저항성은 대비품종으로 사용된 ‘일미’보다 더 강한 저항성이다.

Table 4

Resistance response of ‘Drimi3ho’ to leaf blast and neck blast.

Cultivar	Leaf blast disease (0-9)^z				Neck blast disease
	No. of tested sites (14)				Percentage of diseased panicle (%)
	R^y (0-3)	M (4-6)	S (7-9)	Mean	Icheon	Jecheon	Yesan	Milyang	Mean
Drimi3ho	8	6	0	3.1^**x	0.8	0.8	1.1	0.5	0.8^**
Ilmi	1	12	1	5.1	1.3	1.1	1.1	1.4	1.2

^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)

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

또한 우리나라에서 벼 생육기간 동안 흰잎마름병도 벼를 가해하는 주요 병해충이며, 특히 문제가 되고 있는 흰잎마름병 균주는 K1(HB1013), K2(HB1014), K3(HB1015), K3a(HB1009)이다. ‘드리미3호’는 ‘일미’와 동일하게 K1, K2, K3에 대해서는 저항성이다(Table 5). 하지만 ‘드리미3호’와 ‘일미’모두 K3a에 대해서는 이병성이다.

Table 5

Response of ‘Drimi3ho’ to bacterial blight, virus diseases and insect pests.

Cultivar	Bacterial blight				Virus disease			Insect pests
Cultivar	K1	K2	K3	K3a	RSV^z (%)	RDV (%)	RBSDV (%)	BPH	SBPH
Drimi3ho	R^y	R	R	S	R (16.3)	R (21.8)	R (19.7)	R	R
Ilmi	R	R	R	S	R (20.2)	R (23.4)	S (81.7)	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

바이러스병 저항성 검정을 위해 줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병에 대한 이병성을 조사 하였다. ‘드리미3호’는 줄무늬잎마름병의 이병률은 16.3%, 오갈병에 대한 이병률은 21.8%, 검은줄오갈병에 대한 이병률은 19.7%로 3가지의 바이러스병에 대해서는 모두 저항성이다. 하지만 ‘일미’의 줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병에 대한 이병률은 각각 20.3%, 23.4%, 81.7%로 줄무늬잎마름병과 오갈병에 대해서는 저항성이지만 검은줄오갈병에 대해서는 감수성이다. ‘드리미3호’는 멸구류에 대해서 모두 강한 저항성이지만 ‘일미’는 모두 이병성이다.

‘드리미3호’는 ‘일미’에 비해 잎도열병과 이삭도열병의 저항성이 모두 강화 되었다. ‘드리미3호’와 ‘일미’모두 흰잎마름병을 유발하는 K1, K2, K3에 대해서는 저항성이지만, K3a 균계에 대해서는 이병성이다. 하지만 ‘드리미3호’는 ‘일미’에 비해 바이러스 병인 검은줄오갈병에 대한 저항성이 강화되어 줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병에 대해 저항성이다. 특히 ‘일미’는 멸구류에 대해 이성병인 반면, ‘드리미3호’는 멸구류에 저항성이다. 종합적으로 ‘드리미3호’는 ‘일미’에 비해 주요 병해충 및 바이러스에 대한 저항성이 강화되었으며, 다양한 저항성이 집적된 복합 저항성 품종으로 육성되었다.

미질 및 도정 특성

현미 특성 조사를 위해 현미의 길이, 너비, 장폭비를 조사 하였다(Table 6). ‘드리미3호’의 현미 길이, 너비, 장폭비는 각각 4.85 mm, 2.76 mm, 1.76 이다. ‘일미’의 현미 길이, 너비, 장폭비는 각각 4.91 mm, 2.74 mm, 1.79 이다. ‘드리미3호’는 ‘일미’와 현미 길이는 비슷한 수준이지만 너비는 ‘드리미3’호가 ‘일미’보다 길다. 하지만 장폭비는 동일한 수준 이였으며, ‘드리미3호’와 ‘일미’모두 단원형에 단립종이다. 달관조사로 ‘드리미3호’와 ‘일미’의 심복백 및 외관 품위를 조사하였을 때 모두 심복백이 없었고 쌀알은 모두 맑고 투명하여 외관 품위가 매우 우수한 편에 속했다. 또한 알칼리붕괴되는 ‘드리미3호’(6.1)가 ‘일미’(6.5)보다 낮았으며, ‘드리미3호’의 호화온도가 ‘일미’보다 높을 것으로 평가 된다. 그리고 식미와 관련된 요소인 단백질과 아밀로스의 함량을 조사하였다. ‘드리미3호’의 단백질 함량은 5.7% 이며, 아밀로스 함량은 16.3% 이다. 이는 ‘일미’의 단백질 함량(6.5%)과 아밀로스 함량(17.5%)보다 모두 낮아진 수치였다. ‘드리미3호’와 ‘일미’는 밥냄새, 밥맛, 질감, 찰기, 밥알 모양을 평가한 식미관능검정시험에서 각각 0.53과 0.22로 평가받았으며, ‘드리미3호’가 ‘일미’보다 우수한 외관특성과 식미를 가진다고 평가받았다.

Table 6

Characteristics related to grain shape and grain quality of ‘Drimi3ho’.

Cultivar	Brown rice			Trans-lucency (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)
Cultivar	Length (mm)	Width (mm)	L/W ratio	Trans-lucency (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)
Drimi3ho	4.85^{ns, z}	2.76^*	1.76^ns	1^ns	0^ns	0^ns	6.1^**	5.7^**	16.3^**	0.53^**
Ilmi	4.91	2.74	1.79	1	0	0	6.5	6.5	17.5	0.22

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

도정 특성을 조사하였을 때 ‘드리미3호’는 완전미율이 97.4% 이며, 완전미도정수율이 75.2% 이다(Table 7). ‘일미’의 완전미율과 완전미도정수율은 각각 97.7%, 73.2%이다. ‘드리미3호’의 완전미율은 ‘일미’와 비슷한 수준이였지만, ‘드리미3호’의 완전미도정수율은 ‘일미’보다 높았다. 따라서 ‘드리미3호’는 ‘일미’와 비슷하거나 도정 특성이 더욱 우수하였다. ‘드리미3호’의 제현율과 현백률은 각각 85.2%, 91.5%로 ‘일미’의 제현율(83.4%)과 현백률(90.3%)보다 모두 높았다. 하지만 ‘드리미3호’의 도정률은 77.3%로 ‘일미’(76.9%)와 비슷한 수준이였다.

Table 7

Characteristics related to the milling process of ‘Drimi3ho’.

Cultivar	Milling recovery ratio (%)				Head rice milling recovery ratio (%)
Cultivar	Brown/rough	Milled/brown	Milled/rough	Head rice	Head rice milling recovery ratio (%)
Drimi3ho	85.2^**z	91.5^**	77.3^ns	97.4^ns	75.2^**
Ilmi	83.4	90.3	76.9	97.7	73.2

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

‘드리미3호’는 ‘일미’의 우수한 외관 및 식미 특성과 도정 특성을 보강하여 육성하였다. 달관조사를 하였을 때 ‘드리미3호’는 외관상 우수하게 평가 받았으며 식미 구성요소들도 ‘일미’와 유사하거나 향상되었다. 식미를 결정하는 물리화학적 구성요소들의 함량이 중요하지만 이 품종을 이용하여 실제로 느껴지는 식미가 가장 중요한 요소중 하나이다(Hyun et al. 2021). 한국인들은 대부분 밥을 하였을 때 찰기가 있으며 씹힘감이 있어야 하고, 윤기가 있고 구수한 향이 나는 품종을 선호한다(Kwak et al. 2006). ‘드리미3호’는 단백질과 아밀로스 함량이 우리나라의 국민들이 선호하는 고품질의 벼 품종과 비슷한 수준으로 함유되어 있었다(Kim et al. 2019). 그리고 식미관능검정시험에서 패널들에게 매우 우수한 식미를 가진 품종으로 평가 받았다.

수량

평야지에서 ‘드리미3호’를 조기재배시험 하였을 때 수량은 532 kg/10a 이며, 이는 ‘일미’(524 kg/10a)보다 통계적으로 유의한 수준에서 2% 증수 하였다(Table 8). 남부중산가지에서 ‘드리미3호’를 보통기재배시험 하였을 때 수량은 563 kg/10a 이며, ‘일미’(551 kg/10a)보다 통계적으로 유의한 수준에서 2% 증수 하였다. 그리고 평야지에서 ‘드리미3호’를 만기 재배 하였을 때 수량은 547 kg/10a 이며, 이는 ‘일미’(534 kg/10a)보다 통계적으로 유의한 수준에서 2% 수량이 증대된 수치이다. ‘드리미3호’를 조기재배, 보통기재배, 만기재배 시험을 하였을 때 모두 동일한 조건의 ‘일미’보다 통계적으로 유의한 수준에서 수량이 증수 되었다. ‘드리미3호’는 ‘일미’보다 생리장해 특성 및 병해충 저항성이 비슷한 수준이거나 향상되었다. 또한 미질 및 도정 특성도 매우 우수한 것으로 조사되었다. 따라서 앞으로 우리나라에서 복합 병해충이면서 고품질의 벼로 인식되어 남부평야지에서 넓은 재배면적으로 보급될 것으로 기대된다.

Table 8

Yield summary according to region and culture season for local adaptability test of ‘Drimi3ho’.

Culture season	Region	No. of tested sites	Milled rice (kg/10a)		Index
Culture season	Region	No. of tested sites	Drimi3ho (A)	Ilmi (B)	A/B
Early planting	Middle, Honam, Yeongnam plain	5	532^**z	524	102
Ordinary planting	Southern mountainous area	2	563^**z	551	102
Late planting	Middle, Honam, Yeongnam plain	3	547^**z	534	102

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

재배상의 유의점

‘드리미3호’는 중생종이면서 우리나라에서 피해가 발생하고 있는 도열병, 흰잎마름병, 줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병, 멸구류에 대해 저항성이 ‘일미’보다 강화되었으며 식미와 품질이 우수하여 남부평야지에서 재배되도록 추천되는 고품질의 복합내병충성 품종으로 육성되었다. 하지만 이러한 특성이 유지되기 위해서는 벼 재배 기간 동안 추비로 인한 포장에서 비료의 과다 상태가 되지 않도록 주의하여야 한다. 농촌진흥청 표준시비법에 따라 재배하였을 경우에는 포장에서 도복이 발생 하지 않았지만 질소비료를 과다하게 시용하였을 때는 도복 발생으로 인해 수량 감소 및 등숙 불량으로 인해 품질이 심각하게 저하 될 수 있다. 따라서 적정량의 비료를 벼 생육기간동안 시비하는 것은 대단히 중요하다. 그리고 ‘드리미3호’를 육묘하기 전에 종자 소독을 철저하게 실시하여 키다리병을 방제할 필요가 있다. 또한 포장에 이앙한 이후에는 애멸구를 포함한 각종 바이러스병에 대한 방제를 적기에 방제해 주어야 한다.

적 요: ‘드리미3호’는 남부평야지에서 재배될 목적으로 경북대학교 식물분자육종학 연구실에서 육성되었으며, 도열병, 흰잎마름병, 줄무늬잎마름병, 오갈병, 검은줄오갈병, 멸구류와 같은 우리나라에서 발병하는 주요 병해충에 대한 저항성이 증가된 복합저항성 품종이다. 또한 ‘드리미3호’는 복합저항성이면서 품질과 포장에서 재배안정성이 매우 우수하다. ‘삼강’을 모본으로 하고 ‘낙동’을 부본으로 하여 2001년 하계에 경북대학교 농업생명과학대학 부속실험실습장에서 인공교배 하였으며, 2001/2002년에 F₁ 식물체를 동계 온실에서 양성하였다. 약배양으로 배가반수체 집단을 육성하였고, 이들 중 포장에서 농업적특성이 양호하게 나타나며 벼멸구에 저항성인 계통 ‘SNDH16’을 선발하였다. ‘SNDH16’는 품질이 우수하고 밥맛이 좋은 ‘일미’와 4회 여교배 하였으며, 포장 특성이 우수하면서 벼멸구, 도열병, 흰잎마름병에 강한 저항성을 가지면서 미질이 우수한 ‘SNM-7-1-B-B’가 선발하여 ‘드리미3호’로 명명하였다. ‘드리미3호’를 보통기 보비재배를 하였을 때 출수기가 8월 12일(파종 후 104일)로 ‘일미’와 출수기가 비슷한 중생종 품종이다. 또한 간장 81 cm, 수장 18 cm 로 ‘일미’(간장 71 cm, 수장 16 cm)보다 간장과 수장이 모두 길다. ‘드리미3호’의 주당수수는 16개로 ‘일미’(17개)보다 1개 적었고 수당립수는 113개로 ‘일미’(107개)보다 6개 많다. ‘드리미3호’의 등숙률은 93.2%로 ‘일미’(91.5%)의 등숙률보다 높은 편이며, 천립중은 24.3 g으로 ‘일미’(22.5 g)보다 무겁다. 낟알의 형태는 ‘드리미3호’(현미 장폭비 1.76)와 ‘일미’(현미 장폭비 1.79)모두 단원형이 단립종이며, 낟알이 맑 투명하여 외관상 품질이 매우 우수하였다. 또한 ‘드리미3호’의 완전미율은 97.4%로 매우 높은 수준이였다. ‘드리미3호’의 단백질함량과 아밀로스 함량은 각각 5.7%, 16.3%로, ‘일미’(단백질 6.5%, 아밀로스 17.5%)보다 단백질과 아밀로스 함량이 낮았으며, 알칼리붕괴도도 6.1로 ‘일미’ (6.5)보다 낮아 호화온도는 ‘일미’보다 높을 것으로 판단된다. 식미를 결정하는 물리화학적 구성요소도 우수하지만 식미관능검정시험에서도 ‘드리미3호’는 매우 우수하게 평가 받았다. ‘드리미3호’는 ‘일미’와 동일하게 흰잎마름병을 발병하는 K₁, K₂, K₃에 대해서는 저항성이지만 K_3a 에는 이병성이다. 하지만 ‘일미’는 바이러스병인 줄무늬마름병, 오갈병에는 저항성이고, 검은줄오갈병에 대해서는 이병성 이지만, ‘드리미3호’는 검은줄오갈병에 대한 저항성이 강화되어 3가지의 바이러스병에 대해 모두 저항성이다. 또한 ‘일미’는 멸구류에 이병성인 반면 ‘드리미3호’는 멸구류에 대한 저항성도 추가되었다. 남부중산가지에서 보통기에 ‘드리미3호’를 재배했을때의 수량은 563 kg/10a로 ‘일미’(551 kg/10a)보다 수량이 2% 증수되었다. ‘드리미3호’는 품질과 식미가 매우 우수하면서 각종 병해충에 대한 저항성이 강화된 복합내병충성 품종으로 육성되었다(품종등록번호: 제5621호).

사 사: This work was supported by a grant from the Rural Development Administration Agenda Program (Project No. PJ015608), RDA, Republic of Korea.

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