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Characterization of Yield-Related Traits and Pasting and Texture Properties of Glutinous Rice Cultivars by Cultivation Times in the Honam Plain, Korea
호남평야지 재배시기별 찰벼 품종의 수량과 호화점도 및 식감 관련 특성 분석
Korean J. Breed. Sci. 2023;55(1):9-29
Published online March 1, 2023
© 2023 Korean Society of Breeding Science.

Jae-Ryoung Park, Jeonghwan Seo, Chang-Min Lee, Songhee Park, Mina Jin, O-Young Jeong, Man-Kee Baek, and Hyun-Su Park*
박재령⋅서정환⋅이창민⋅박송희⋅진민아⋅정오영⋅백만기⋅박현수*

Crop Breeding Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Wanju, 55365, Republic of Korea
농촌진흥청 국립식량과학원 작물육종과
Correspondence to: * (E-mail: mayoe@korea.kr, Tel: +82-63-238-5214, Fax: +82-63-238-5205)
Received November 11, 2022; Revised November 15, 2022; Accepted December 5, 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
The cultivated area of glutinous rice in the Homan Plain of Korea is increasing to diversify the cropping system. Depending on the time of transplanting, glutinous rice can be divided into early, ordinary, and late cultivation. Eight glutinous rice cultivars (Baegseolchal, Baekogchal, Boramchal, Boseogchal, Dongjinchal, JJ644wx, Nunbora, and Sinseonchal) were used to evaluate yield, pasting properties, and texture according to cultivation time and to analyze the genotype-environment relationship. There were nine yield-related, six pasting-related, and four texture-related traits studied. Heading date and culm length were shortened as cultivation time increased, while panicle length, number of spikelets, and 1,000-grain weight increased. Furthermore, late cultivation time also reduced pasting properties, peak viscosity, trough viscosity, and final viscosity. Hardness and adhesiveness among the texture properties increased with cultivation time, but stickiness decreased. The variation in 1,000-grain weight is mostly dominated by genotype, whereas heading date and yield are heavily influenced by environmental factors. All pasting property characteristics varied with environment changes, and genotype variation was dominant for all texture properties. Boramchal yielded the most in early and ordinary cultivation and Sinseonchal, together with Boramchal, yielded the most in late cultivation. Cultivars with excellent grain quality were Sinseonchal in early cultivation and Baegseolchal and Baekogchal in ordinary and late cultivation. A comparative analysis of characteristics based on cultivation time can assist in the selection of glutinous rice suitable for the Honam Plain and in the breeding of cultivars with improved yield and excellent grain quality.
Keywords : breeding, glutinous rice, yield, pasting property, texture property
서 언

최근에는 우리나라 국민들의 식생활 패턴이 변화함에 따라 국내 1인당 쌀 소비량은 계속해서 줄어들고 있다(KSIS 2015). 하지만 우리나라에서 쌀 자급률은 90%를 초과하고 있으며 재고량도 매년 늘어나고 있다(Mun 2010). 따라서 쌀 소비 촉진과 쌀 가공산업의 반전이 필요하다(Shin 2017). 쌀 가공식품 시장을 확대하기 위해서는 소비자들이 관심을 끌 수 있는 새로운 상품을 출시하거나 밀가루로 만들어지는 빵, 면 등을 쌀가루로 대체하는 방안이 필요하다(Ichikawa 2017, Song et al. 2017). 쌀 이용 다양화와 소비 촉진을 위해 1982년 우리나라 최초의 자포니카 찰벼 품종 신선찰이 육성되었으며, 2000년 이후 보석찰(Lee et al. 2014), 해평찰, 눈보라, 백설찰, 백진주(Lee et al. 2016), 만미, 백진주1호 등 7개의 찰벼 품종이 육성되었다. 찰벼의 전분은 아밀로스의 함량이 적으며 대부분이 아밀로펙틴으로 구성되어 있으며, 이에 따라 멥쌀에 비해 차지고 노화 속도가 느리다(Yu et al. 2012). 이러한 전분 특성으로 인해 찰벼는 밥쌀용 이외에도 찹쌀가루, 쌀과자, 찰떡의 경단, 양조 가공 등과 같이 멥쌀에 비해 다양하게 이용되고 있다(Chun et al. 2010). 하지만 찰벼는 품종에 따라서 호화점도와 식감 특성이 다르게 나타나며 같은 품종이라도 재배되는 환경에 따라서 상당한 특성 차이가 발생한다(Yoon et al. 2012). 현재까지 우리나라에서 육성된 찰벼 품종들에 대한 수량과 관련해서는 일부 연구가 진행되었지만 재배시기에 따른 수량, 호화점도, 식감 특성의 변화에 대한 연구가 거의 전무한 실정이다.

최근 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 기후변화가 발생하고 있으며, 이에 대한 대비가 필요하다(Choi 2004). 특히 벼는 파종기, 이앙기, 출수기, 등숙기 동안 일조량과 누적온도 등에 영향을 받기 때문에 기후변화로 인한 기온 상승이 발생할 경우 벼의 작부체계는 달라질 수 있으며(Wang et al. 2018), 이를 대비할 필요성이 있다(Hussain et al. 2020). 이미 우리나라의 경북 포항에서는 벼 이앙기 조한일이 4월 22일에서 4월 2일 까지 앞당겨 졌으며, 재배 가능기간은 182일에서 231일로 늘어났다. 또한 경남 진주에서는 수확기 만한일이 10월 16일에서 12월 4일 까지 늦춰졌으며 재배가능기간은 170일에서 240일로 늘어난 것으로 분석 되었다(Choi et al. 2017). 이는 기후변화로 인해 우리나라의 전반적인 작부체계의 변동이 일어 날것으로 예상된다(Choi et al. 2017). 출수기의 고온은 약 열개를 방해하고 화분의 활력을 감소시켜 불임의 비율을 증가 시키며(Zang et al. 2022), 등숙기의 고온 스트레스는 호흡의 증가로 인한 탄수화물의 전류 감소, 심복백의 발생 증가로 인해 수량과 품질을 모두 저하 시킨다(Impa et al. 2021, Tayade et al. 2018). 이로인해 우리나라의 조생종은 0.3-23.4%, 중생종은 1.9-27.3%, 중만생종은 1.7-28.6%의 수량이 감소 되지만, 재배시기를 조정 할 경우에는 조생종은 0.2-0.3%, 중생종은 1.8-5.9%, 중만생종은 2.3-7.4%로 수량의 감소를 낮출 수 있다고 보고되어 있다(Lee et al. 2012). 따라서 기후변화에 대응하여 수량 및 품질을 유지할 수 있도록 재배시기의 변경 및 출수생태형 변화를 구명할 필요성이 있다.

이를 대비하여 본 연구에서는 호남지역에서 재배시기에 따른 찰벼의 수량 및 호화점도 특성 변화를 구명하고자 한다. 국내에서 육성된 찰벼를 대상으로 호남평야지에서 재배시기별 이들 품종들의 수량, 호화점도, 식감 특성 변화를 분석하여 품종 고유의 성능, 수량 및 밥맛이 우수한 벼 품종 선발 및 보급을 위한 지표 및 찰벼의 이용 확대를 위한 품종 육성의 기초자료로 활용하기 위해 수행되었다.

재료 및 방법

공시 품종 및 재배 방법

시험재료로 신선찰, 동진찰, 보석찰, 눈보라, 백설찰, 백옥찰, 보람찰, JJ644wx 등 총 8개의 국내 육성 품종을 이용하였다. 재배시기에 따른 각 품종들의 수량, 호화점도, 식감 특성을 분석하기 위해 조기, 보통기, 만기 등 3개의 시기별로 나누어 시험을 수행 하였다. 조기재배는 4월 10일에 파종하여 5월 10일에 포장으로 이앙 하였으며, 보통기재배는 4월 30일에 파종 및 5월 30일에 포장으로 이앙, 그리고 만기재배는 6월 15일에 파종하여 7월 10일에 포장으로 이앙하였다. 각각의 시험구들은 모두 3반복으로 완전임의배치 하였다. 시험재료는 농촌진흥청 국립식량과학원의 벼 시험 포장(35º50'26.8''N 127º02'42.8''E, 해발 20 m)에서 2019-2020년 2년간 재배 하였으며, 재식 거리는 30×15 cm로 주당 3본씩 이앙하였다. N - P2O5 - K2O를 90-45-57 kg/ha로 하여 시비하였으며, 기타 재배 관리는 모두 농촌진흥청에서 제시하는 표준 재배법에 준하여 실시하였다(RDA 2012).

기상자료

기상청에 공시되어 있는 개방포털(https://data.kma.go.kr)을 이용하여 전주 지역의 기상자료 정보를 활용하였다. 기상자료는 조기재배를 파종한 시점인 4월 10일부터 시작하여 만기재배에서 출수기가 가장 늦은 품종이 출수 후 40일이 되었을 때까지 조사하였다. 조사 기간동안의 일별 평균 기온과 최고온도, 그리고 일조시간을 모두 합친 정보를 2019년과 2020년에 수집하였으며, 수집된 정보의 평균값을 이용 하였다. 각각의 재배시험에서 파종일부터 출수기까지 소요된 기간을 생장기간 및 출수일수로 구분 하였으며, 출수 이후 40일 까지의 기간을 등숙기간으로 구분하였다. 그리고 생장기간과 등숙기간으로 구분하여 각각의 기간동안의 누적 일조시간과 누적 평균온도를 각 재배시기와 품종별로 분석하였다.

수량 관련 형질 조사

수량관련 형질들을 조사하기 위해 시험포장에서 시험재료들의 출수기를 조사 하였다. 그리고 출수 후 30일이 경과하여 황숙기 단계일 때 포장에서 무작위로 10개체를 선정하여 간장, 수장, 수수를 조사하였다(RDA 2012). 또한 농업형질 조사 후 낟알 특성을 조사하였다. 낟알 특성 조사를 위해 포장에서 무작위로 3주를 예취하여 수당립수와 등숙률을 조사 하였으며, 정조중을 조사하기 위해 포장에서 무작위로 80주를 예취하였다. 정현비율을 측정하기 위해 수확한 정조 중 1 kg을 수량조사현미기(LST, Gwangyang, Republic of Korea)로 제영 하였다. 또한 10a당 수량으로 환산하기 위해 80주의 정조수량에 정현비율을 곱하여 현미수량을 계산하였다. 현미수량에 일반적으로 사용되는 현백률인 0.92를 곱하여 백미수량을 산정하였다. 천립중을 조사하기 위해 무작위로 선발된 현미 500립에 대해서 3반복으로 무게를 측정하여 평균을 계산하였으며, 계산된 값에 2를 곱하여 이용 하였다.

호화점도 특성 조사

시험재료들의 호화점도 특성을 조사하기 위해 신속점도측정기 RVA4500 (Perten Instruments, Australia)를 이용하였다(Park et al. 2021). 시험재료들을 쌀가루 형태로 만들었으며, 용기에 시료 3 g과 증류수 25 mL을 넣고 충분히 분산시켰다. 그리고 온도를 50-95℃까지 상승과 유지를 시킨 다음 다시 50℃까지 냉각과 유지를 시키면서 각 시험재료들의 호화점도를 측정 하였다. 호화점도 특성으로 호화개시온도(pasting temperature), 최고점도(peak viscosity)와 최저점도(trough viscosity), 그리고 최종점도(final viscosity)를 구하였다. 그리고 이들 조사값으로 강하점도(break down; 최고점도-최저점도), 치반점도(setback; 최종점도-최고점도)를 계산하였으며, 각각의 점도 단위는 RVU를 사용하여 표시 하였다.

식감 특성 조사

식감 특성을 조사하기 위해 텐시프레서(My Boy Ⅱ System, Taketomo Electric Inc., Tokyo, Japan)를 이용하였으며, 이는 사람들이 밥을 먹으면서 관능적으로 느낄 수 있는 저적감을 기계적으로 간편하게 측정 할 수 있는 방법이다(Kim et al. 2018). 시험재료를 모두 백미로 도정 하였으며, 스테인레스 컵(높이 8 cm, 직경 4 cm)에 백미 30 g을 넣었다. 그리고 물로 2회 수세하였으며, 4시간동안 침지하였다. 침지된 시료는 자체적으로 제작된 다점취반기에 넣었으며, 이후 강한 불을 이용하여 10분 동안 열을 가했으며, 이후 중간 불로 10분, 약한 불로 10분간 처리하여 최종적으로 취반하였다. 취반이 끝난 후 용기 내에 남아 있는 물을 모두 제거한 후 약한 불을 이용하여 10분간 뜸을 들인 후 상온의 상태가 될 때 까지 시료를 방치하여 식감 특성 조사를 위한 재료로 사용 하였다. 무작위로 취반한 밥 10 g을 칭량하여 시료컵에서 압축 성형 하였으며, 2분간 정치 시켰다. 그리고 puncture 프로브(접촉 면적 25 mm2)가 설치되어 있는 텐시프레서에 장착하였으며, 20 Kgw의 하중과 25% first bite, 90% second bite의 압력으로 5회 반복하여 측정 하였다. 식감 특성 조사 항목으로는 밥의 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(toughness), 찰기(stickness)를 조사 하였다(Takahashi et al. 2000).

통계 분석

R (Version 4.0.2, The R Foundation for Statistical Computing Platform)을 이용하여 시험재료들의 형질 조사 값들에 대한 통계분석하였다. 시험 재료들에 대한 연차, 재배시기, 품종과 같은 요인과 각각의 요인들이 수량, 호화점도, 그리고 식감 특성에 미치는 영향을 삼원분산분석을 통해 분석하였다. 또한 시험기간동안 기상환경과 형질들 값의 평균, 기술통계, 그리고 Ducan’s Multiple Range Test (DMRT) 분석을 하였으며, 이들의 평균간 비교와 품종들의 유전자형(genotype; G), 재배시기의 환경(environment; E)과의 상호작용(G×E interaction)을 분석하는 AMMI (Additive Main Effects and Multiplicative Interaction)분석은 agricolae 패키지를 적용하여 분석 하였다. 기상요인과 수량, 호화점도, 식감 특성과 관련된 형질들간의 상관관계 분석은 corrplot 패키지를 적용하였으며, 주성분분석은 ggfortify 패키지를 적용하여 분석 하였다.

결과 및 고찰

재배시기별 기상환경

호남평야지에서 국내 육성 찰벼 품종들의 재배시기에 따른 수량, 호화점도, 식감 특성을 각각 분석 하기 위해 신선찰, 동진찰, 보석찰, 눈보라, 백설찰, 백옥찰, 보람찰, JJ644wx를 조기, 보통기, 만기로 재배 하였다. 재배시기에 따른 기상환경은 Fig. 1에 제시하였다. 공시 품종들의 출수기는 조기에서는 파종 후 116-125일, 보통기에는 파종 후 103-111일, 만기에서는 파종 후 77-83일 사이였으며, 등숙기간동안 조기, 보통기, 만기재배 순서로 온도가 높았다. 각 품종들이 출수기 까지 걸리는 일수는 조기재배(119일)를 할 때 가장 길었다. 생육기의 누적평균온도와 누적일조시간은 조기재배에서 가장 높았으며, 보통기, 만기재배 순으로 짧아졌다. 또한 등숙기의 누적평균온도는 조기재배가 가장 높았으며, 보통기, 만기재배 순으로 짧아졌다. 하지만 등숙기의 누적일조시간은 대부분 만기재배에서 가장 높았지만(백설찰, 백옥찰, 동진찰, JJ644wx, 눈보라) 재배시기별, 그리고 품종간 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. 벼의 출수 기간을 조절하는 주요 요인은 온도와 일장으로 알려져 있다. 특히 조생종은 감온성과 함께 기본영양생장성이 강하며, 중만생종은 조생종과는 대조적으로 감광성이 크다(Choi et al. 2006, Vergara & Chang 1985). 조기, 보통기, 만기재배로 재배시기가 늦어질수록 출수하기 전의 생육기간 동안 일 평균 기온이 높으며, 이에 따라 기본영양생장성과 감온성에 노출되는 시간이 짧아져서 최종적으로 출수 일수가 줄어 든 것으로 사료된다. 또한 공시 품종들의 재배시기에 따른 생육기간동안의 누적평균온도는 조기, 보통기, 만기재배에서 각각 평균 1985, 2031, 1998℃로 비슷한 수준으로 나타났으며, 이는 호남 평야지에서 찰벼 품종들의 출수기까지 일정 수준 이상의 누적온도가 필요한 것으로 생각된다.

Fig. 1. Climatic conditions of the field in early, ordinary, and late cultivation during cultivation of glutinous rice cultivar. Cumulative mean temperature (CMT) from seeding to heading (A), cumulative sunshine hours (CSH) from seeding to heading (B), CMT from heading to 40 dayws after heading (C), CHS from heading to 40 days after heading (D). BC: Baegseolchal, BO: Baekogchal, BR: Boramchal, BS: Boseogchal, DJ: Dongjinchal, JJ: JJ644wx, NB: Nunbora, SS: Sinseonchal. Different letters over the bars indicate significant differences at p<0.05 (ANOVA followed by DMRT).

수량 관련 형질 변이

수량과 관련되어 있는 형질인 출수일수, 간장, 수장, 수수, 수당립수, 천립중, 등숙률, 정현비율, 수량 9개 각각의 형질에 대한 연차와 재배시기 그리고 품종들의 상호작용에 따른 각 형질들의 변이에 대해 분석하였다(Table 1). 수량 관련 형질 변이 중 출수일수, 간장, 수당립수, 천립중, 등숙률, 정현비율, 수량은 각 형질에 대한 연차, 재배시기, 품종에 대해 모두 강하게 관여 하였다. 수장은 재배시기와 품종에 대해서는 형질 변이가 약하게 관여 하였다. 수량은 재배시기와 품종에 의한 형질 변이에 대해서는 강하게 관여 하였지만, 연차에 의한 형질변이는 없었다. 수량과 관련된 형질들의 변이 요인간에 비교를 하였을 때는 출수기, 수장, 수당립수, 정현비율, 수량은 재배시기에 의한 변이가 가장 컸으며, 간장, 수수, 천립중, 등숙률은 연차에 의한 변이가 가장 컸다. 수장과 정현비율을 제외한 조사된 수량 형질들은 연차와 재배시기간에 상호작용한다. 이들 중 출수일수, 간장, 수장, 천립중, 등숙률, 수량은 연차와 재배시기간에 강하게 상호작용 하며, 수장과 정현비율은 연차와 재배시기간에 약하게 상호작용한다. 출수일수, 천립중, 등숙률은 연차와 품종간 강하게 상호작용하며, 수장은 연차와 품종간 약하게 상호작용한다. 간장은 재배시기와 품종간 약하게 상호작용하는 반면 출수일수, 간장, 천립중, 등숙률은 재배시기와 품종간 강하게 상호작용한다. 그리고 출수일수, 수장, 등숙률, 수량은 연차, 재배시기, 품종과 모두 상호작용한다. 각 연차에 의해 재배환경이 변화되는 것은 수량과 관련된 형질들의 변이에 강하게 영향을 미치고 있다. 따라서 2년간 조사된 값의 평균값을 이용하여 재배시기에 따른 찰벼 품종들의 수량과 관련된 형질들을 비교하여 분석하였다.

Table 1

F value for effect of year, cultivation time, cultivar, and their interaction from ANOVA on yield-related traits.

Source of variance dfz HDy (DAS) CL (cm) PL (cm) PN NS TGW (g) RRG (%) BRR (%) Yield (kg/10a)
Year (Y) 1 426.6** 199.6** 4.9* 114.1** 8.1** 323.8** 993.4** 27.9** 1.6ns
Cultivation time (T) 2 69473.1** 108.8** 90.1** 1.6ns 38** 139.5** 5.6** 64.6** 51.3**
Cultivar (C) 7 297.1** 103.2** 59.5** 20.4** 26.9** 201.1** 119.5** 16.6** 3.2**
Y*T 2 6.6** 83.7** 0.3ns 26.8** 3.7* 58.8** 57.0** 0.8ns 115.2**
Y*V 7 7.8** 0.3ns 2.3* 0.8ns 1.0ns 6.0** 26.1** 1.4ns 2.0ns
T*V 14 11.4** 3.2** 1.9* 1.4ns 0.7ns 2.8** 24.7** 1.0ns 1.2ns
Y*T*V 14 3.4** 0.9ns 2.8** 0.5ns 0.8ns 1.5ns 20.9** 1.0ns 2.5**

zdf: degree of freedom.

yHD: heading date, DAS: days after seeding, CL: culm length, PL: panicle length, PN: number of panicles per hill, NS: number of spikelets per panicle, TGW: 1,000-grain weight of brown rice, RRG: ratio of ripened grain, BRR: brown/rough rice ratio.

ns, * and ** stand for not significant at the 0.05 probability level, significant at the 0.05 and 0.01 probability level, respectively.


재배시기별 품종간 수량 관련 형질 특성

각각의 품종들의 재배시기에 따른 수량 관련 형질들의 특성 조사값은 Table 2에 제시하였다. 조기재배를 했을 때 수당립수(변이계수 15.3%)와 등숙률(17.7%)은 변이가 많았으며, 간장(11.9%), 수장(6.5%), 수수(11.6%), 천립중(9.1%), 수량(9.1%)은 변이가 보통이며, 출수기(2.4%)와 정현비율(1.3%)은 변이가 매우 적었다. 공시 품종 중 신선찰(파종 후 116일)의 출수 일수가 가장 빨랐으며, 백옥찰(125일)이 가장 느렸다. 간장은 백옥찰(83 cm)이 가장 길었고 JJ644wx (64 cm)가 가장 짧으며, 수장은 백옥찰(21 cm)이 가장 길었고, 동진찰(17 cm)이 가장 짧았다. 수수는 신선찰(15개)과 보석찰(15개)이 가장 많았고 보석찰(12개)과 보람찰이 가장 적었다. 수당립수는 보람찰(99개)이 가장 많았고 보석찰(72개)이 가장 적었으며, 천립중은 보석찰(24.9 g)이 가장 무거웠고 신선찰(19.0 g)이 가장 가벼웠다. 등숙률은 백옥찰(89.4%)이 가장 높았고 눈보라(55.1%)가 가장 낮았으며, 정현비율은 보석찰(81.9%)이 가장 높고 동진찰(79.1%)이 가장 낮았다. 수량은 통계적인 차이가 없었다.

Table 2

Yield-related traits of glutinous rice cultivars by different cultivation time.

Cultivation time Cultivar HDz (DAS) CL (cm) PL (cm) PN NS TGW (g) RRG (%) BRR (%) Yield (kg/10a)
Early Baegseolchal 119bc 80ab 19b 12b 83bcd 24.9a 80.5a 81.1ab 446a
Baekogchal 125a 83a 21a 13b 91ab 21.4c 89.4a 80.7b 454a
Boramchal 118cd 66c 19b 12b 99a 20.6c 76.5a 80.7b 459a
Boseogchal 117d 76ab 18b 15a 72d 21.1c 77.0a 81.9a 437a
Dongjinchal 120b 72bc 17c 14a 77cd 19.7d 83.4a 79.1c 442a
JJ644wx 120b 64c 19b 13b 85bc 21.3c 78.1a 80.9b 422a
Nunbora 119bc 80ab 18b 13ab 76cd 23.3b 55.1b 81ab 452a
Sinseonchal 116e 78ab 19b 15a 77cd 19.0d 81.7a 80.4b 450a
Mean 119A 75A 19B 13A 82B 21.4B 77.7A 80.7C 445B
C.V.(%) 2.4 11.9 6.5 11.6 15.3 9.1 17.7 1.3 9.1
Ordinary Baegseolchal 106cd 84a 20bcd 13b 98bc 25.5a 79.6abc 81.9ab 521a
Baekogchal 111a 85a 23a 13ab 107ab 20.9b 92.0a 82.1ab 508ab
Boramchal 106de 68cd 20cd 13b 111a 21.6b 71.0c 82.5a 529a
Boseogchal 105e 79ab 21bc 14ab 82e 21.8b 78.4bc 82.5ab 473b
Dongjinchal 107bc 75bc 19e 14ab 93cd 20.7b 82.1abc 79.9c 494ab
JJ644wx 108b 66d 21bc 14ab 101bc 21.6b 77.6bc 82.4ab 488ab
Nunbora 107bcd 82ab 20d 13ab 87de 24.7a 70.3c 82.4ab 495ab
Sinseonchal 103f 86a 21b 16a 86de 20.2b 84.1ab 81.1bc 487ab
Mean 107B 78A 21A 14A 96A 22.1B 79.4A 81.8B 499A
C.V.(%) 2.2 12.3 6.1 16.1 12.8 11.8 14.1 1.6 7.3
Late Baegseolchal 77b 72b 20cd 12c 98bc 26.7a 74.4bc 82.4a 486a
Baekogchal 83a 77a 22a 13bc 105b 23.0b 82.5ab 82.5a 487a
Boramchal 78b 61c 20bc 13c 118a 22.3c 70.9c 82.4a 500a
Boseogchal 77b 71b 19cde 15a 78e 22.8bc 78.5abc 82.9a 493a
Dongjinchal 79b 63c 19de 14ab 92cd 21.2d 80.2ab 81.3b 462a
JJ644wx 78b 63c 21b 12c 107ab 23.1b 81.5ab 82.8a 474a
Nunbora 78b 70b 19e 13bc 88cde 26.3a 76.8abc 82.9a 488a
Sinseonchal 77b 79a 21b 15a 83de 21.5d 83.3a 82.2a 509a
Mean 78C 70B 20A 13A 96A 23.4A 78.5A 82.4A 487A
C.V.(%) 2.8 10.0 6.4 12.1 16.1 8.7 8.9 0.9 12.5
Total 101 74 20 13 91 22 79 82 477
C.V.(%) 17.2 12.4 7.1 13.4 16.3 10.5 14.0 1.6 10.9

zHD: heading date, DAS: days after seeding, CL: culm length, PL: panicle length, PN: number of panicles per hill, NS: number of spikelets per panicle, TGW: 1,000-grain weight of brown rice, RRG: ratio of ripened grain, BRR: brown/rough rice ratio.

Capital letters indicate statistic different among cultivation time.

Means with same letters in a column are not significantly different at p<0.05 (ANOVA followed by DMRT).


보통기재배를 하였을 때는 수수(변이계수 16.1%)의 변이가 많았다. 그리고 간장(12.3%), 수장(6.1%), 수당립수(12.8%), 천립중(11.8%), 등숙률(14.1%), 수량(7.3%)의 변이는 보통이였으며, 출수기(2.2%)와 정현비율(1.6%)은 변이가 매우 적었다. 출수일수는 신선찰(파종 후 103일)이 가장 빨랐으며 백옥찰(111일)이 가장 느렸다. 간장은 신선찰(86 cm)이 가장 길었고 JJ644wx (66 cm)이 가장 짧았으며, 수장은 백옥찰(23 cm)이 가장 길었고 동진찰(19 cm)이 가장 짧았다. 수수는 신선찰(16개)이 가장 많았고 백설찰, 백옥찰, 보람찰, 눈보라가 각각 13개로 가장 적었으며, 수당립수는 보람찰(111개)이 가장 많고 보석찰(82개)이 가장 적었다. 천립중은 백설찰(25.5 g)이 가장 무거웠고 신선찰(20.2 g)이 가장 가벼웠으며, 등숙률은 백옥찰(92.0%)이 가장 높았으며 눈보라(70.3%)가 가장 낮았다. 정현비율은 보람찰(82.5%)과 보석찰(82.5%)이 가장 높았고 동진찰(79.9%)이 가장 낮았다. 수량은 보람찰(529 kg/10a)이 가장 많았으며 보석찰(473 kg/10a)이 가장 낮았다.

만기재배를 하였을 때 품종간에 수당립수(변이계수 16.1%)의 변이가 가장 많았다. 간장(10.0%), 수장(6.4%), 수수(12.1%), 천립중(8.7%), 등숙률(8.9%), 수량(12.5%)은 변이가 보통이였으며, 출수기(2.8%)와 정현비율(0.9%)은 변이가 매우 적었다. 출수기는 백옥찰(파종 후 83일)이 가장 길었으며, 백설찰(77일), 보석찰(77일), 신선찰(77일)이 가장 느렸다. 간장은 신선찰(79 cm)이 가장 길고 보람찰(61 cm)이 가장 짧았으며, 수장은 백옥찰(22 cm)이 가장 길고 보석찰(19 cm), 동진찰(19 cm), 눈보라(19 cm)가 가장 짧았다. 수수는 보석찰(15개)과 신선찰(15개)이 가장 많았으며, 백설찰(12개), JJ644wx (12개)가 가장 적었고, 수당립수는 보람찰(118개)이 가장 많고 보석찰(78개)이 가장 적었다. 천립중은 백설찰(26.7 g)이 가장 무거웠고 동진찰(21.2 g)이 가장 가벼웠다. 등숙률은 신선찰(83.3%)이 가장 높았으며 보람찰(70.9%)이 가장 낮았으며, 정현비율은 보석찰(82.9%)과 눈보라(82.9%)가 가장 높고 동진찰(81.3%)이 가장 낮았다. 수량은 신선찰(509 kg/10a), 보람찰(500 kg/10a), 보석찰(493 kg/10a), 눈보라(488 kg/10a), 백옥찰(487 kg/10a), 백설찰(486 kg/10a), JJ644wx(474 kg/10a), 동진찰(462 kg/10a) 순서 였으며, 통계적 차이는 없었다.

모든 재배시기에서 백설찰과 보람찰의 수량이 가장 많았다. 백설찰과 보람찰의 출수기, 수장, 수수는 비슷한 수준이었다. 하지만 보람찰은 백설찰에 비해 간장이 짧으며 수당립수가 많다. 그리고 천립중은 보람찰보다 백옥찰이 더 무거운 편이다. 백설찰은 병해충 저항성이 강하고 다수성 벼 품종으로 중만생종으로 육성되었으며, 충남이남의 평야지에 보급하기 위해 육성된 우수한 품종이다(Ha et al. 2008). 우리나라에서는 우수한 품종들의 재배지역이 확대되고 있으며, 이로 인해 적응 지역이 아니라 평야지 지역에서도 재배가 증가하고 있는 추세이다. 하지만 중만생종 벼 품종들에 대해 호남 평야지에서의 적응성이 검토되지 않았으며, 이에 따라 재배환경이 변화하게 되면 수량과 품질에 부정적인 영향이 발생 할 수 있다. 하지만 백설찰은 본 시험에서 호남평야지의 조기, 보통기, 만기재배에서 모두 높은 수량 특성을 나타냈다. 하지만 백옥찰은 간장이 길기 때문에 농가에서 재배를 할 때 질소질 비료 시비에 주의 해야되며, 질소질비료를 과다하게 시용할 경우 도복이 발생할 수 있다(Song et al. 2013). 따라서 질소질 비료공급에 주의한다면 백옥찰은 호남평야지에서 재배시기에 구분하지 않고 맥류 후작과 같이 이모작을 위한 품종으로 적합할 것으로 사료된다.

보람찰은 단간 다수성으로 가공용으로 육성된 중생종품종이다. 수원이남의 평야지가 적응지역으로 흰잎마름병(K1, K2, K3)과 줄무늬잎마름병에 대해 강한 저항성으로 수량이 우수한 벼 품종이다. 보람찰은 수원이남 평야지에서 보통기재배에 대한 적응성이 검토되어 있었다. 하지만 본 연구에서 호남평야지의 조기와 보통기, 만기재배에서도 수량이 높았다. 하지만 보람찰을 조기재배 했을때 등숙률이 높았지만 보통기와 만기재배에서는 등숙률이 낮아졌으며, 보람찰을 호남평야지에서 재배할 때는 조기재배를 이용하는 것이 적합할 것으로 사료된다.

수량 관련 형질에 대한 재배시기와 품종간 상호작용

각각의 재배시기에 따른 공시 품종들간의 수량과 관련된 형질에서 변이에 대한 유전자형과 환경에 대한 상호작용의 효과를 구명하기 이해 AMMI 모델을 이용하여 분석을 하였다(Table 3). 출수일수의 변이에 대해 각각의 재배시기에 따른 환경적인 영향이 98.0%로 대부분을 차지 하였으며, 천립중에 대한 변이에 대해서는 각 품종들에 대한 유전자형이 60.6%로 많은 영향을 미쳤다. 간장, 수장, 수수, 수당립수, 등숙률에 관여하는 변이는 재배시기에 따른 각 품종들의 유전자형과 환경 순서로 영향이 컸으며, 정현비율과 수량은 환경과 품종에 대한 유전자형 순서로 영향을 미쳤다. AMMI 주성분분석을 통해서 환경과 유전자형에 따른 상호작용의 정도를 분석 하였으며, 주성분 PC1이 58.9% (천립중)-88.7% (등숙률)을 설명하였으며, 주성분 PC2가 11.3%-41.1%를 설명하였다. AMMI bioplot으로 각 품종별로 수량과 관련된 형질에 대한 변이를 유전자형과 재배환경의 상호작용에 대해서 시각적으로 나타내었다(Fig. 2). 각각의 수량과 관련된 형질들에 대한 biplot의 가로축은 재배 환경과 유전자형의 주효과를 의미하는 형질 값이며, 세로축은 재배환경과 유전자형과의 상호작용을 나타내고 주성분 PC1으로 표시된다. 또한 중심점은 재배시기 전체에서 공시된 각 품종들의 형질 평균값이다. 또한 가로축을 기준으로 하여 중심점으로부터 변동이 크게 나타나는 형질일수록 주효과가 크게 작용하여 환경과 유전자형의 형질 값들이 평균에 비해서 차이가 크다는 것을 의미한다(Park et al. 2020). 또한 중심점을 기준으로 세로축의 변동이 크게 작용하는 유전자형은 각 형질들의 발현에 환경의 영향이 크게 작용하고 환경과 방향성이 근접하게 존재하는 유전자형은 해당 환경에서 형질의 값이 상대적으로 크게 작용한다는 것을 의미한다(Gauch et al. 2008, Hongyu et al. 2014). 등숙률은 환경에 의한 주효과로 조기, 보통기, 만기 재배에서 각각 77.7%, 79.4%, 78.5%로 통계적인 차이는 없었다(Fig. 3). 등숙률은 유전자형에 의한 영향이 29.1%를 차지하며, 품종의 선택으로 환경의 변화로 인한 변이를 통제할 수 있는 형질이다. 따라서 우리나라에서 맥류의 후작으로 잔류하고 있는 질소질 비료의 과다로 인해 낟알의 등숙에 문제가 발생하여 완전미율과 투명도가 낮아져 심복백미와 동할미의 비율이 상대적으로 증가 할 수 있다(Choi 2003). 또한 등숙기의 고온은 동할미와 심복백율을 증가시키기 때문에 조기재배보다는 만기재배에서 수량 및 등숙률이 우수한 보람찰 또는 신선찰이 적응성이 높을 것으로 예상된다(Nakamura et al. 2021, Yang et al. 2021). 수량에 있어서 조기재배와 보람찰이 가로축을 기준으로 멀리 떨어져 있었으며 이는 유전자형과 환경의 주효과가 가장 크게 작용하여 수량이 높았다. 그리고 보람찰은 유전자형과 환경의 상호작용을 나타내는 주성분 PC1의 85.4% 범위 내에서 세로축에서 변동이 적었으며, 이는 재배시기에 따른 수량의 안정성이 높다는 것을 의미한다. 하지만 조기재배와 보람찰은 서로 반대 방향성을 나타냈으며, 이는 조기재배보다는 보통기나 만기 재배에 적응성이 좋을 것으로 판단된다. 또한 동진찰은 등숙률, 정현비율, 수량이 조기 재배에서 상대적으로 특성이 좋아 조기 재배에 적합한 품종으로 판단되었다.

Table 3

Additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) analysis of variance for yield-related traits of glutinous rice cultivars (genotype) by different cultivation time (environment).

Source of variation dfz HD CL PL PN NS TGW RRG BRR Yield
SS (%)y SS (%) SS (%) SS (%) SS (%) SS (%) SS (%) SS (%) SS (%)
Genotype (G) 7 635** 1.5 6,020** 49.4 154** 53.4 151** 32.2 14,794** 46.6 475** 60.6 5,003** 29.1 66** 28.5 16,747ns 4.3
Environment (E) 2 42,456** 98.0 1,812** 14.9 67** 23.1 3ns 0.7 5,971** 18.8 94** 12.0 67ns 0.4 73** 31.6 77,183** 19.8
Rep 6 3ns 0.0 197ns 1.6 3ns 1.2 19ns 4.1 1,105* 3.5 2ns 0.2 50ns 0.3 11* 4.8 13,708ns 3.5
G×E 14 49* 0.1 373 3.1 10ns 3.4 21ns 4.5 803ns 2.5 13ns 1.7 2,070ns 12.1 8ns 3.4 12,239ns 3.1
Residuals 114 192 0.4 3,781 31.0 55 18.9 275 58.5 9,076 28.6 200 25.5 9,988 58.1 74 31.8 270,331 69.3
AMMI PC1 8 18 73.0 154 82.3 3 67.4 8 79.1 347 86.4 4 58.9 918 88.7 2 62.8 5,224 85.4
AMMI PC2 6 7 27.0 33 17.7 2 32.6 2 20.9 55 13.6 3 41.1 117 11.3 1 37.2 895 14.6

zdf: degree of freedom.

yRate of proportion.

ns, * and ** stand for not significant at the 0.05 probability level, significant at the 0.05 and 0.01 probability level, respectively.


Fig. 2. AMMI (Additive Main Effects and Multiplicative Interaction) biplots on 9 yield-related characteristics during early, ordinary, and late cultivation of glutinous rice cultivar. Heading date (A), panicle length (B), culm length (C), number of panicles per hill (D), number of spikelets per panicle (E), 1,000-grain weight (F), ration of ripened grain (G), brown/rough rice ratio (H), yield (kg/10a). E: early cultivation, O: ordinary cultivationi, L: late cultivation.

Fig. 3. Additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) biplots of six characteristics related to pasting properties of glutinous rice cultivar during early, ordinary, and late cultivation. Pasting temperature (A), peak viscosity (B), final viscosity (C), trough viscosity (D), break down (E), setback (F). E: early cultivation, O: ordinary cultivation, L: late cultivation.

호화점도 관련 형질 변이

벼에서 식미와 관련있는 특성인 호화개시온도, 최고점도, 최저점도, 최종점도, 강하점도, 치반점도와 같은 6가지의 호화점도와 관련된 형질에 대해서 연차, 재배시기, 품종의 상호작용에 따른 각 형질들간의 변이를 분석 하였다(Table 4). 조사된 모든 호화점도 관련 특성들은 재배시기와 각 품종들간에 따라 차이가 발생하였으며, 품종에 비해서 재배시기가 변이에 더 큰 영향을 미쳤다. 호화개시온도, 최고점도, 최저점도, 최종점도, 강하점도, 치반점도는 모두 연차와 재배시기간에 강하게 상호작용 하였다. 치반점도는 연차와 품종간에 상호작용하지 않았으며, 강하점도는 약하게 상호작용 하였다. 하지만 호화개시온도, 최고점도, 최저점도, 최종점도는 연차와 품종간에 강하게 상호작용 하였다. 호화개시온도는 재배시기와 품종간 약하게 상호작용 하였지만, 최고점도, 최저점도, 최종점도, 강하점도, 치반점도는 강하게 상호작용 하였다. 그리고 모든 호화점도 특성과 관련된 형질은 연차, 재배시기, 품종간에 모두 강하게 상호작용 하였다. 그리고 조사된 각 형질들은 각 품종간의 차이는 적었는데, 이것은 시험 품종들이 모두 자포니카의 찰벼 품종으로 육성되어 유전적으로 유사한 것이 기인된 것으로 사료된다.

Table 4

F value for effect of year, cultivation time, cultivar, and their interaction from ANOVA on pasting properties of glutinous rice cultivars.

Source of variance dfz Pasting temperature Peak viscosity Trough viscosity Final viscosity Break down Setback
Year (Y) 1 35.3** 519.8** 813.8** 913.6** 1.1** 24.4**
Cultivation time (T) 2 1443.7** 461.6** 955.2** 1169.9** 135.5** 234.5**
Cultivar (C) 7 59.5** 101.3** 72.0** 80*.3* 31.3** 27.1**
Y*T 2 274.8** 256.3** 38.7** 34.7** 140.6** 143.8**
Y*V 7 3.3** 3.2** 7.3** 6.1** 2.1* 2.1ns
T*V 14 2.2* 20.6** 9.2** 9.7** 9.4** 8.1**
Y*T*V 14 2.3** 4.2** 3.3** 4.3** 3.3** 3.3**

zdf: degree of freedom.

ns, * and ** stand for not significant at the 0.05 probability level, significant at the 0.05 and 0.01 probability level, respectively


재배시기별 품종간 호화점도 관련 형질 특성

각 품종들의 재배시기에 따른 호화점도 관련 형질 특성 조사값을 Table 5에 제시하였다. 조기재배에서는 최고점도(변이계수 15.2%), 최저점도(24.9%), 최종점도(22.4%)는 변이가 많았으며, 강하점도(10.6%)와 취반점도(12.1%)는 변이가 보통이고, 호화개시온도(1.7%)는 변이가 매우 적었다. 조기재배에서 각 품종들의 호화개시온도는 보석찰(75.2℃)과 신선찰(75.0℃)이 상대적으로 높았으며, 백설찰(72.9℃), 백옥찰(73.0℃), JJ644wx (73.1℃)는 낮은 수준이였다. 최고점도는 신선찰(177 RVU)이 가장 높고 백옥찰(119 RVU)이 가장 낮았다. 최저점도도 신선찰(91 RVU)이 가장 높고 백옥찰(53 RVU)이 가장 낮았다. 최종점도는 신선찰(113 RVU)이 가장 높았고 백옥찰(68 RVU)과 동진찰(71 RVU)이 가장 낮았다. 최고점도에서 최저점도의 차이로 계산되는 강하점도는 보람찰(84 RVU)과 신선찰(86 RVU)이 높았고 백옥찰(66 RVU)이 낮은 편이였다. 최종점도에서 최고점도의 차이로 계산되는 치반점도는 백옥찰(-51 RVU), 보석찰(-53 RVU), 동진찰(-51RVU)이 높았으며 보람찰(-67 RVU)이 가장 낮았다.

Table 5

Pasting properties of glutinous rice cultivars by different cultivation time.

Cultivation time Cultivar Pasting temperature (℃) Peak viscosity (RVU) Trough viscosity (RVU) Final viscosity (RVU) Break down (RVU) Setback (RVU)
Early Baegseolchal 72.9c 146bc 65cd 85cd 81ab -60cd
Baekogchal 73.0c 119e 53d 68d 66e -51a
Boramchal 73.7bc 150bc 65cd 83cd 84a -67e
Boseogchal 75.2a 155b 82ab 102ab 73cd -53a
Dongjinchal 73.8bc 122de 54d 71d 68de -51a
JJ644wx 73.1c 136cd 61cd 78cd 76bc -58bc
Nunbora 74.8ab 144bc 71bc 90bc 73cd -55ab
Sinseonchal 75.0a 177a 91a 113a 86a -64de
Mean 73.9A 144A 68A 86A 76B -57B
C.V.(%) 1.7 15.2 24.9 22.4 10.6 12.1
Ordinary Baegseolchal 72.3c 126ab 51b 68b 75a -58c
Baekogchal 72.5bc 119ab 48b 62b 70ab -56bc
Boramchal 72.6bc 128ab 62ab 78ab 66abc -50abc
Boseogchal 73.7ab 121ab 63ab 79ab 57bc -42a
Dongjinchal 73.1abc 99b 45b 59b 54c -40a
JJ644wx 72.2c 117ab 51b 66b 67abc -52abc
Nunbora 73.9ab 114ab 55b 70b 59bc -44ab
Sinseonchal 74.1a 148a 80a 98a 68abc -50abc
Mean 73.0B 122B 56.9B 73B 65C -49A
C.V.(%) 1.7 22.7 35.2 30.7 19.7 23.0
Late Baegseolchal 68.8b 121ab 29ab 40ab 92ab -81c
Baekogchal 68.9b 124a 27ab 38ab 97a -87c
Boramchal 69.3ab 114bcd 27ab 37ab 87ab -77bc
Boseogchal 70.2ab 113cd 31ab 41ab 82abc -72bc
Dongjinchal 69.9ab 92e 21b 30b 71cd -62ab
JJ644wx 69.2ab 108d 27ab 37ab 81bc -71bc
Nunbora 70.5a 87e 25ab 35ab 62d -52a
Sinseonchal 70.1ab 120abc 36a 48a 85abc -72bc
Mean 69.6C 110C 28.0C 38C 82A -72C
C.V.(%) 1.7 12.9 34.2 30.7 18.9 23.0
Total 72.2 125 51 66 74 -59
C.V.(%) 3.1 20.7 45.6 41.5 19.3 25.9

Means with same letters in a column are not significantly different at p<0.05 (ANOVA followed by DMRT).

Capital letters indicate statistic different among cultivation time.


보통기재배를 하였을 때 최고점도(변이계수 22.7%), 최저점도(35.2%), 최종점도(30.7%), 강하점도(19.7%), 치반점도(23.0%)는 변이가 매우 많았다. 하지만 호화개시온도(1.7%)의 변이는 매우 적었다. 보통기재배에서 각 품종들의 호화개시온도는 신선찰(74.1℃)이 가장 높았고 백설찰(72.3℃)과 JJ644wx (72.2℃)가 비슷한 수준으로 가장 낮았다. 최고점도는 신선찰(148 RVU)이 가장 높고 동진찰(99 RVU)이 가장 낮았으며, 나머지 품종들은 모두 비슷한 수준(114-128 RVU)이었다. 최저점도는 신선찰(80 RVU)이 가장 높았고 그 다음으로 보람찰(62 RVU)과 보석찰(63 RVU)이었으며 나머지 품종들은 모두 비슷한 수준(55-45 RVU)으로 가장 낮았다. 최종점도도 최저점도와 경향치가 비슷하였으며 신선찰(98 RVU)이 가장 높았고, 그 다음은 보람찰(78 RVU)과 보석찰(79 RVU), 나머지 품종들은 비슷한 수준(59-70 RVU)으로 가장 낮았다. 강하점도는 백설찰(75 RVU)이 가장 높고 동진찰(54 RVU)이 가장 낮았다. 치반점도는 보석찰(-42 RVU)과 동진찰(-40 RVU)이 가장 높았으며 백설찰(-58 RVU)이 가장 낮았다.

만기재배를 하였을 때 최저점도(변이계수 34.2%), 최종점도(30.7%), 강하점도(18.9%), 치반점도(23.0%)는 변이가 높았으며, 최고점도(12.9%)는 보통이었으며 호화개시온도(1.7%)는 변이가 매우 적었다. 만기재배에서 각 품종들의 호화개시온도는 눈보라(70.5℃)가 가장 높았으며 백설찰(68.8℃)과 백옥찰(68.9℃)이 가장 낮았다. 최고점도는 백옥찰(124 RVU)이 가장 높았고 동진찰(92 RVU)과 눈보라(87 RVU)가 비슷한 수준으로 가장 낮았다. 최저점도는 신선찰(36 RVU)이 가장 높고 동진찰(21 RVU)이 가장 낮았으며 나머지 품종들은 모두 비슷한 수준(25-31 RVU)이었다. 최종점도도 신선찰(48 RVU)이 가장 높고 동진찰(30 RVU)이 가장 낮았으며 나머지 품종들은 모두 비슷한 수준(35-40 RVU)이었다. 강하점도는 백옥찰(97 RVU)이 가장 높고 눈보라(62 RVU)가 가장 낮았다. 치반점도는 눈보라(-52 RVU)가 가장 높았으며 백설찰(-81 RVU)과 백옥찰(-87 RVU)이 비슷한 수준으로 가장 낮았다.

각각의 재배시기별로 호화점도와 관련된 특성들을 품종에 따라 비교하면 조기, 보통기, 만기로 재배시기가 늦어짐에 따라 호화개시온도, 최고점도, 최저점도 최종점도는 낮아졌다. 쌀의 전분은 아밀로펙틴과 아밀로스로 구성되어있다. 그리고 아밀로펙틴과 아밀로스의 구성 비율에 따라 이화학적인 특성에 상당한 영향을 미치며 전분의 호화특성에도 많은 영향을 미친다(Song et al. 2008). 찰벼를 평야지에서 재배했을 때 등숙기에 고온의 조건은 아밀로스 함량을 감소시키고 아밀로펙틴의 단쇄 사슬의 합성을 저해시킨다(Kobayashi et al. 2022). 하지만 아밀로펙틴의 장쇄 사슬의 합성은 단쇄사슬에 비해 촉진되어 등숙기 고온의 영향은 전분의 구조적인 차이를 유발하여 호화점도특성에 차이를 발생 시킨다(Kwak et al. 2018). 본 연구에서 조기, 보통기, 만기재배에서 각각 등숙기의 누적평균온도를 조사 하였을 때 조기재배보다 보통기 재배가 낮고, 만기재배가 가장 낮다. 이처럼 조기, 보통기, 만기재배에서 각각 등숙기의 환경적인 차이가 발생 하였으며, 이로 인해 각 품종들의 전분의 특성이 변화하여 쌀가루의 점성 및 호화점도 특성에 영향을 미친 것으로 사료된다.

호화점도 관련 형질에 대한 재배시기와 품종간 상호작용

재배시기가 변화함에 따른 공시 품종들간의 호화점도와 관련된 특성들의 변이에 대한 유전자형과 환경과의 상호작용에 대한 효과를 구명하기 위해 AMMI 모델 분석을 하였다(Table 6). 호화개시온도의 변이에 대한 각 재배시기에 따른 환경적인 영향은 70.9%로 대부분을 차지 하였으며, 최고점도에 대한 변이에 대해서는 각 품종들에 대한 유전자형이 22.7%로 많은 영향을 미쳤다. 호화점도와 관련된 특성들의 변이에는 각 품종들의 유전자형에 비해 재배시기에 따른 환경에 대한 영향이 크게 작용 하였다. AMMI 주성분 분석을 통해 환경과 유전자형에 따른 상호작용의 정도를 분석 하였으며, 주성분 PC1은 71.0% (호화개시온도)-94.8% (최고점도)를 설명하였으며, 주성분 PC2가 5.2%-29.0%를 설명 하였다. 그리고 AMMI bioplot으로 각 품종별 호화점도 특성과 관련된 형질에 대한 변이를 유전자형과 재배시기간의 상가적 주효과 및 유전자형과 환경과의 상호작용에 대해 시각적으로 나타내었다(Fig. 3). 호화점도와 관련된 특성 중 호화개시온도는 환경에 의한 주효과로 조기, 보통기, 만기 재배에서 각각 73.9℃, 73.0℃, 69.6℃였다. 조기와 보통기재배에서는 호화개시온도가 비슷하였으나 만기재배에서는 호화개시온도가 낮아졌다. 조사된 품종별로는 눈보라, 보석찰, 신선찰, 동진찰, 보람찰, JJ644wx, 백옥찰, 백설찰 순서로 호화개시온도의 평균값이 높았으며, 눈보라와 보석찰은 세로축에 의한 변동이 적어 재배시기의 환경적인 변화에 대해 안정적이었다. 조사된 품종들은 재배시기가 늦어짐에 따라 호화개시온도, 최고점도, 최저점도, 최종점도가 낮아졌다. 또한 호화개시온도, 최저점도, 최종점도, 치반점도의 형질값은 조기재배와 보통기재배에서는 비슷한 수준이였지만 만기재배에서는 형질값의 차이가 많이 났으며, 이는 AMMI biplot 분석에서 조기재배와 보통기재배는 같은 방향성을 가지고, 세로축을 기준으로 하였을 때 만기재배에 비해서 변동폭이 적은 것이 기인한 것으로 사료된다. 품종별로 호화개시온도에서는 눈보라와 보람찬, 최고점도에서는 보람찰과 동진찰, 최저점도와 최종점도에서는 보람찰, 강하점도와 치반점도에서는 JJ644wx가 세로축에 의한 변동이 적게 분석되어 재배시기의 환경변화에 따른 호화점도 특성의 변이가 적어 안정적이었다.

Table 6

Additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) analysis of variance for pasting properties of glutinous rice cultivars (genotype) by different cultivation time (environment).

Source of variation dfz Pasting temperature Peak viscosity Trough viscosity Final viscosity Break down Setback
SS (%)y SS (%) SS (%) SS (%) SS (%) SS (%)
Genotype (G) 7 72** 10.2 21,713** 22.7 10,749** 13.9 14,188** 13.3 6,069** 20.6 5,156** 15.3
Environment (E) 2 500** 70.9 28,262** 29.5 40,716** 52.7 59,085** 55.5 7,506** 25.5 12,753** 37.8
Rep (E) 6 1ns 0.1 277ns 0.3 245ns 0.3 264ns 0.2 70ns 0.2 84ns 0.2
G×E 14 5ns 0.7 8,833* 9.2 2,731ns 3.5 3,419ns 3.2 3,634** 12.4 3,086* 9.1
Residuals 114 127 18.0 36,725 38.3 22,859 29.6 29,588 27.8 12,118 41.2 12,679 37.6
AMMI PC1 8 2 71 4,188 94.8 1,150 84.2 1,435 84 1,544 85 1,280 83
AMMI PC2 6 1 29 228 5.2 216 15.8 274 16 273 15 263 17

zdf: degree of freedom.

yRate of proportion.

ns, * and ** stand for not significant at the 0.05 probability level, significant at the 0.05 and 0.01 probability level, respectively


일반적으로 우리나라에서 밥맛이 좋다고 알려진 품종의 호화점도 관련 특성으로는 최고점도와 강하점도는 높으며 치반점도가 낮은편이다(Kim et al. 2020). 강하점도는 호화와 관련된 특성 중 전분의 열과 전단에 대한 강한 저항성을 나타내는 특성이며, 가공의 안정도를 나타내는 수치이다. 치반점도는 쌀 전분의 노화와 관련되어 있으며 치반점도의 수치가 낮을수록 노화가 느리게 진행된다(Oh et al. 2012). 조사된 품종 중에서 신선찰은 조기, 보통기, 만기재배에서 최고점도와 강하점도는 높은 수준으로 유지되었으며, 치반점도는 낮은 수준이었으며, 우리나라에서 밥맛이 좋은 품종이 가지는 호화점도특성을 나타냈다. 따라서 국내 육성된 찰벼 품종 중에서 신선찰은 호남평야지에서 모든 재배시기에서 밥맛이 양호할 것으로 사료된다.

식감 관련 형질 변이

식감과 관련되어 있는 형질인 경도, 부착성, 탄력성, 찰기에 대한 연차, 재배시기, 품종 그리고 이들 형질과 상호작용에 관련되어 있는 형질 변이에 대해서 분석 하였다(Table 7). 경도, 부착성은 연차에 의한 형질 변이가 발생 하였고, 탄력성과 찰기는 연차에 의한 변이는 발생하지 않았다. 부착성과 찰기는 모두 재배시기에 의해 형질 변이에 강하게 관여 하였고, 경도와 탄력성은 약하게 관여 하였다. 식감과 관련된 특성인 경도, 부착성, 탄력성, 찰기는 모두 품종에 의한 형질변이가 강하게 작용하였다. 식감 관련 형질들의 변이 요인간 서로 비교하였을 때 경도와 부착성은 연차, 찰기는 재배시기 그리고 탄력성은 품종에 의한 변이가 가장 크게 작용 하였다. 경도, 부착성, 탄력성, 찰기는 모두 연차와 재배시기간에 강하게 상호작용 하였다. 부착성은 연차와 품종간 강하게 상호작용하였고, 탄력성은 약하게 상호작용 하였다. 하지만 경도와 탄력성은 연차와 품종간 상호작용 하지 않았다. 경도, 부착성, 탄력성은 재배시기와 품종간 상호작용 하지 않았지만 찰기는 연차와 품종간 강하게 상호작용 하였다. 그리고 찰기는 연차, 재배시기, 품종간에 강하게 상호작용 하였지만 탄력성과 경도는 약하게 상호작용 하였으며, 부착성은 상호작용 하지 않았다. 연차에 의해 변화되는 재배환경은 각 형질의 변이발생에 크게 영향을 미치기 때문에 2년간 조사된 특성 값들의 평균을 이용하여 재배시기에 따른 품종들의 식감과 관련된 형질들을 비교 분석 하였다.

Table 7

F value for effect of year, cultivation time, glutinous rice cultivars, and their interaction from ANOVA on texture properties.

Source of variance dfz Hardness Adhesiveness Toughness Stickiness
Year (Y) 1 23.4** 34.3** 0.1ns 3.3ns
Cultivation time (T) 2 3.8* 9.2** 3.2* 10.1**
Cultivar (C) 7 5.2** 4.9** 7.1** 5.9**
Y*T 2 7.5** 11.1** 17.1** 6.6**
Y*V 7 0.9ns 3.7** 1.5ns 2.4*
T*V 14 1.6ns 1.1ns 1.1ns 2.6**
Y*T*V 14 2.2* 1.7ns 2.3* 2.4**

zdf: degree of freedom.

ns, * and ** stand for not significant at the 0.05 probability level, significant at the 0.05 and 0.01 probability level, respectively


재배시기별 품종간 식감 관련 형질 특성

공시품종들의 재배시기에 따른 식감과 관련된 형질 값들은 Table 8에 제시하였다. 조기재배를 하였을 때 경도(변이계수 13.7%), 부착성(8.9%), 탄력성(7.0%), 찰기(9.9%)는 모두 변이가 보통이었다. 경도는 백옥찰이 73.4로 가장 높았으며, JJ644wx가 58.4로 가장 낮았다. 부착성은 JJ644wx (46.7), 동진찰(46.5), 신선찰(45.1), 백설찰(44.3), 보람찰(43.7), 보석찰(42.9), 백옥찰(42.7), 눈보라(41.7)에서 통계적으로 유의한 차이 없이 모두 동일 하였다. 탄력성은 보석찰(46.1)이 가장 높았고 보람찰(41.6)이 가장 낮았다. 찰기는 JJ644wx (95.0)가 가장 높았고 동진찰(80.2)이 가장 낮았다.

Table 8

Texture properties of glutinous rice cultivars by different cultivation time.

Cultivation time Cultivar Hardness Adhesiveness Toughness Stickiness
Early Baegseolchal 66abc 44.3a 45.6ab 83.6bc
Baekogchal 73.4a 42.7a 45.1abc 92.3ab
Boramchal 61.9bc 43.7a 41.6c 84.1bc
Boseogchal 70.5ab 42.9a 46.1a 86.3abc
Dongjinchal 60.5bc 46.5a 42.5abc 80.2c
JJ644wx 61.6bc 46.7a 43.1abc 95a
Nunbora 58.4c 41.7a 42bc 85.2abc
Sinseonchal 61.4bc 45.1a 42.5abc 86.9abc
Mean 64.2B 44.2B 43.6A 86.7A
C.V.(%) 13.7 8.9 7.0 9.9
Ordinary Baegseolchal 61.5b 44.7ab 41.5ab 86.2ab
Baekogchal 77.3a 42.5b 44.9a 86.7ab
Boramchal 68.1ab 44ab 41.5ab 82.3b
Boseogchal 65.8ab 45.9ab 45a 85.8ab
Dongjinchal 63.8b 47.2a 40.9b 72.8c
JJ644wx 68.6ab 45.9ab 42.4ab 89.1ab
Nunbora 61.6b 43.8ab 43ab 86.5ab
Sinseonchal 57.7b 46.7a 41.2b 91a
Mean 65.5AB 45.1AB 42.5A 85.0A
C.V.(%) 16.2 7.1 6.8 9.1
Late Baegseolchal 64.7a 47.2a 44.2a 77.6b
Baekogchal 74.7a 46.1ab 44.4a 82.2ab
Boramchal 65.1a 45.8ab 41.5a 77.5b
Boseogchal 66.1a 47.3a 43.6a 84ab
Dongjinchal 72.4a 46.6ab 42.3a 83.9ab
JJ644wx 66.8a 46.3ab 41.7a 81.1ab
Nunbora 65.9a 44.2b 41.4a 76.4b
Sinseonchal 71.2a 46.6ab 42.5a 87.1a
Mean 68.4A 46.3A 42.7A 81.2B
C.V.(%) 13.3 4.6 5.6 9.2
Total 66.0 45.2 42.9 84.3
C.V.(%) 14.6 7.3 6.6 9.8

Means with same letters in a column are not significantly different at p<0.05 (ANOVA followed by DMRT).

Capital letters indicate statistic different among cultivation time.


보통기재배에서 경도(변이계수 16.2%)의 변이는 많았으며 부착성(7.1%), 탄력성(6.8%), 찰기(9.1%)는 변이가 보통이었다. 보통기재배에서 경도는 백옥찰(77.3)이 가장 높았고 백설찰(61.5), 동진찰(63.8), 눈보라(61.6), 신선찰(57.7)은 비슷한 수준으로 가장 낮았다. 부착성은 동진찰(47.2)과 신선찰(46.7)이 가장 높았으며 백옥찰(42.5)이 가장 낮았다. 탄력성은 백옥찰(44.9)과 보석찰(45.0)이 가장 높았으며 동진찰(40.9)과 신선찰(41.2)이 가장 낮았다. 찰기는 신천찰(91.0)이 가장 높았으며 동진찰(72.8)이 가장 낮았다.

만기재배에서 경도(변이계수 13.3%), 탄련성(5.6%), 찰기(9.2%)의 변이는 보통이었으며 부착성(4.6%)은 변이가 매우 적었다. 만기재배에서 경도는 백옥찰(74.7), 동진찰(72.4), 신선찰(71.2), JJ44wx (66.8), 보석찰(66.1), 눈보라(65.9), 보람찰(65.1), 백설찰(64.7)에서 통계적 차이 없이 모두 동일 하였다. 부착성은 백설찰(47.2)과 보석찰(47.3)이 가장 높았으며 눈보라(44.2)가 가장 낮았다. 탄력성은 백옥찰(44.4), 백설찰(44.2), 보석찰(43.6), 신선찰(42.5), 동진찰(42.3), JJ644wx (41.7), 보람찰(41.5), 눈보라(41.4)에서 통계적 차이없이 모두 동일하였다. 찰기는 신선찰(87.1)이 가장 높았으며 백설찰(77.6), 보람찰(77.5), JJ644wx (76.4)가 비슷한 수준으로 가장 낮았다.

각 품종들은 재배시기에 따라 식감과 관련된 형질 특성들을 비교 분석 하였을 때 조기, 보통기, 만기로 재배시기가 늦어짐에 따라 경도와 부착성은 높아졌으며, 찰기는 낮아졌고, 탄력성은 비슷한 수준이었다. 그리고 형질값들은 조기와 보통기 재배는 서로 비슷한 수준이었지만 만기재배를 하였을 때는 형질값의 차이가 많이 났다. 조기와 보통기재배를 하였을 때는 경도와 탄력성이 상대적으로 낮고 부착성과 찰기가 상대적으로 높아 현재 우리나라에서 육성되고 있는 품종들의 식감 특성이 유사하여 찰벼 품종은 조기 또는 보통기 재배를 하였을 때 식감특성이 우수하게 발현 될 것으로 사료된다.

식감 관련 형질에 대한 재배시기와 품종간 상호작용

각 품종들의 재배시기에 따른 환경의 변화에 대한 식감 관련 형질 특성들의 변이를 환경과 유전자형에 따른 상호작용 효과를 구명하기 위해 AMMI 모델 분석을 수행 하였다(Table 9). 식감과 관련된 형질인 경도, 부착성, 탄력성, 찰기는 모두 재배시기에 따른 유전자형의 영향이 환경에 의한 영향보다 더 많은 형질 변이에 영향을 미쳤다. AMMI 주성분분석을 하였을 때 환경과 유전자형에 대한 상호작용 영향의 정도는 주성분 PC1이 60.7% (경도)-79.0% (탄력성)을 설명 하였으며 주성분 PC2가 21.0%-39.3%를 설명 하였다. AMMI biplot를 이용한 식감 관련 형질 특성들의 변이에 대한 각 찰벼 품종들의 유전자형과 재배시기의 환경에 대한 상가적 주효과의 상호작용을 시각적으로 제시하였다(Fig. 4). 경도는 환경의 주효과에 의해서 조기, 보통기, 만기재배에서 각각 64.2, 65.5, 68.4이었다. 경도는 조기와 보통기재배에서는 비슷한 수치 였지만 만기재배에서는 수치가 높아졌다. 조사된 품종 별로는 백옥찰(75.1), 눈보라(70.0), 보석찰(67.5), 백설찰(66.0), JJ644wx (65.7), 동진찰(65.6), 보람찰(65.0), 신선찰(63.4) 순서로 평균값이 높았고, JJ644wx와 백설찰은 세로축의 변동이 적어서 재배시기에 따른 환경적인 변화에 안정적이었다. 재배시기가 늦어질수록 경도와 부착성은 높아졌으며, 탄력성은 비슷한 수준 이었고, 찰기는 낮아졌다. 조기와 보통기재배에서는 각 형질 값들이 비슷한 수준이었지만 만기재배에서는 형질간의 차이가 많이 발생하였다. 이러한 경향은 AMMI biplot 분석 결과 조기재배와 보통기재배는 서로 같은 방향으로 분석 되었지만 만기재배와는 서로 다른 방향성이었으며, 세로축을 기준으로 하였을 때 조기재배와 보통기재배는 변동폭이 적지만 만기재배는 변동폭이 크게 분석되었기 때문이다. 품종별로 조사 하였을 때 경도는 백설찰, 부착성은 눈보라와 보람찰, 탄력성은 보람찰과 JJ644wx, 찰기는 보람찰이 세로축으로 변동이 적어 각 재배시기의 환경변화에 따른 식감 관련 특성의 변이가 매우 안정적이었다.

Table 9

Additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) analysis of variance for texture properties of glutinous rice cultivars (genotype) by different cultivation time (environment).

Source of variation dfz Hardness Adhesiveness Toughness Stickiness
SS (%)y SS (%) SS (%) SS (%)
Genotype (G) 7 2,044** 15.4 197** 12.8 230** 20.3 1,532** 15.8
Environment (E) 2 426ns 3.2 105** 6.8 29ns 2.6 755* 7.8
Rep (E) 6 652ns 4.9 18ns 1.2 59ns 5.2 384ns 4.0
G×E 14 1,243ns 9.3 86ns 5.6 72ns 6.4 1,338* 13.8
Residuals 114 8,947 67.2 1,135 73.7 743 65.6 5,678 58.6
AMMI PC1 8 377 60.7 28 65.1 28 79 491 73.4
AMMI PC2 6 244 39.3 15 34.9 8 21 178 26.6

zdf: degree of freedom.

yRate of proportion.

ns, * and ** stand for not significant at the 0.05 probability level, significant at the 0.05 and 0.01 probability level, respectively


Fig. 4. Additive main effects and multiplicative interaction (AMMI) biplots for the analysis of four characteristic changes related to texture properties during early, ordinary, and late cultivation of glutinous rice cultivar. Hardness (A), adhesiveness (B), toughness (C), stickiness (D). E: early cultivation, O: ordinary cultivation, L: late cultivation.

재배시기에 따른 기상요인과 수량 관련 형질들의 관련성

재배시기별로 4개의 기상요인들과 수량과 관련된 9개의 형질에 대한 상관관계 분석을 3개의 그룹으로 하여 계층적 군집형 분석을 수행하였다(Fig. 5). 각 재배시기별로 수량과 같은 그룹으로 분류된 형질들을 조사 하였다. 조기재배에서는 이삭수(상관계수 0.45), 간장(0.61), 등숙기의 누적 일조 시간(0.58) 등 3개의 요인이 포함 되었으며, 보통기재배에서는 간장(0.20), 이삭수(0.27), 등숙기의 누적 일조 시간(0.36), 정현비율(0.39) 등 4개의 요인이었으며, 만기재배에서는 천립중(0.20), 등숙률(0.39), 생육기의 누적 일조 시간(0.83), 등숙기의 누적 온도(0.83) 등 4개 요인이었고 전체시기에서는 간장(0.28), 이삭수(0.14), 등숙기 누적 일조 시간(0.08), 수장(0.22), 수당립수(0.33), 정현비율(0.36) 등 6개 요인이었다. 그리고 조사된 특성 중 높은 수준으로 부의 상관관계를 나타낸 형질에는 조기 재배에서 등숙기 누적 일조시간(상관계수 -0.67)과 생육기의 누적 일조 시간(-0.74), 간장과 생육기 누적 일조 시간(-0.55), 등숙기의 누적 온도(-0.59), 수량과 생육기 누적 일조 시간(-0.72), 등숙기 누적 온도(-0.58), 출수기와 등숙기의 누적 온도(-0.80)였다. 보통기재배에서는 간장과 생육기 누적 일조 시간(상관계수 -0.61), 등숙기의 누적 온도(-0.52), 이삭수와 천립중(-0.71), 생육기 누적 일조 시간(-0.85), 등숙기의 누적 온도(-0.54), 등숙기 누적 일조 시간과 천립중(-0.62), 생육기 누적 일조 시간(-0.91), 등숙기의 누적 온도(-0.74), 출수기와 등숙기의 누적 온도(-0.77), 등숙률과 등숙기 누적 일조시간(-0.70)이었다. 만기재배에서는 출수기와 수량(상관 계수-0.52), 등숙기의 누적 온도(-0.75), 등숙기의 누적 일조 시간과 수량(-0.78), 생육기의 누적 일조 시간(-0.90), 등숙기의 누적 온도(-0.97), 이삭수와 수당립수(-0.57)이었다. 전체시기에서는 출수기와 정현비율(상관계수-0.51), 생육기의 누적 일조 시간과 등숙기의 누적 일조시간(-0.61), 정현율(-0.58), 등숙기의 누적 온도와 정현율(-0.53), 천립중과 이삭수(-0.54)였다.

Fig. 5. Correlation analysis between 4 weather factors and 9 yield-related traits in early (A), ordinary (B), late (C), and total cultivations (D) of glutinous rice cultivar. HD: heading date, CL: culm length, PL: panicle length, PN: number of panicles per hill, NS: number of spikelets per panicle, TGW: 1,000-grain weight, RRG: ration of ripened grain, BRR: brown/rough neck node, CSH_g: cumulative sunshine hours (CSH) from seeding to heading, CSH_r: CHS from heading to 40 days after heading, CMT_g: Cumulative mean temperature (CMT) from seeding to heading, CMT_r: CMT from heading to 40 days after heading. Blue and red color backgrounds indicate positive and negative correlations, respectively.

주성분분석을 통해서 기상요인, 수량과 관련된 형질, 공시 품종들간의 구조적 관계를 파악 하였다(Fig. 6). 주성분분석으로 각 재배시기별로 PC1은 30.66-36.44%를 설명 하였으며 PC2는 21.94-26.38%를 설명하였다. 그리고 이들 2개의 주성분을 이용하여 55.77 (조기재배) - 58.38 (전체시기)%를 설명 할 수 있는데, 전체 형질 변이를 설명하기에는 다소 부족하였으며, 이는 형질의 개수가 많고 각 형질들의 낮은 상관관계가 기인 한 것으로 판단되었다.

Fig. 6. Principle component analysis of yield-related characteristics of glutinous rice cultivar in early (A), ordinary (B), late (C), and total cultivations (D). HD: heading date, CL: culm length, PL: panicle length, PN: number of panicles per hill, NS: number of spikelets per panicle, TGW: 1,000-grain weight, RRG: ration of ripened grain, BRR: brown/rough rice ratio.

재배시기에 따른 기상요인과 호화점도 및 식감 관련 형질들의 관련성

재배시기에 따른 호화점도 특성 6가지와 식감관련 특성 4가지 그리고 기상요인 4가지에 대한 상관관계 분석을 4개의 그룹으로 계층적 군집형으로 분석 하였다(Fig. 7). 기상요인과 호화점도 및 식감특성과 관련된 형질들을 상관분석 하였을 때 이들 특성들은 생육기 기상요인보다 등숙기의 기상요인과 높은 상관으로 관련성이 있는 것으로 분석 되었다. 등숙기의 누적평균온도를 각 재배시기별로 최고점도와 상관분석 하였을 때 조기재배와 보통기재배에서는 상관계수 0.82, 전체시기에는 0.56으로 높은 정의 상관이었지만 만기재배에서는 -0.18로 부의 상관관계를 나타내었다. 벼의 낟알은 등숙기간 동안 온도가 상승함에 따라 최고점도가 높아지며 이는 품질에도 영향을 미친다. 또한 최저점도와 최종점도는 조사된 모든 시기와 전체 시기에서 모두 상관계수가 1.0으로 매우 높은 수준의 정의 상관관계로 분석되어 최저점도가 높으면 최종점도 역시 높았다. 또한 최고점도와 최저점도의 관련성을 분석 했을 때 조기재배와 전체시기에서는 상관계수가 모두 0.83으로 매우 높은 정의 상관관계로 분석 되었지만 보통기재배와 만기재배에서는 각각 0.18과 0.2로 재배시기가 늦어짐에 따라 최고점도와 최저점도의 관련성은 감소하였다. 또한 경도와 탄력성은 조기재배(상관계수 0.71), 보통기재배(0.80), 만기재배(0.59) 그리고 전체시기(0.67)에서 매우 높은 상관을 나타냈다. 이러한 특성이 조사된 원인으로는 재배시기가 늦어짐에 따라 등숙기에 적온이 아닌 고온에 의한 영향을 받게 되어 각 품종들의 유전자형에 따라 전분의 특성이 변화하게 되어 호화점도 특성이 변화되기 때문으로 사료된다(Kwak et al. 2018, Hu et al. 2021).

Fig. 7. Correlation analysis between environmental factors and pasting and texture properties of glutinous rice cultivars in early, ordinary, late, and total cultivation. PaT: pasting temperature, PV: peak viscosity, TV: trough viscosity, FV: final viscosity, BD: break down, SB: setback, Hrd: hardness, AD: adhesiveness, TN: toughness, ST: stickiness, CSH_g: cumulative sunshine hours (CSH) from seeding to heading, CSH_r: CHS from heading to 40 days after heading, CMT_g: Cumulative mean temperature (CMT) from seeding to heading, CMT_r: CMT from heading to 40 days after heading. Blue and red color backgrounds indicate positive and negative correlations, respectively.

주성분분석을 통해서 기상요인과 호화점도 특성 그리고 식감 관련 형질들의 품종에 따른 구조적인 관계를 분석 하였다(Fig. 8). 주성분분석을 통해 각 재배시기에 따라 PC1은 42.99-56.29%를 설명 하였으며 PC2는 19.78-32.28%를 설명하였다. 그리고 이들 2개의 주성분으로 72.06 (전체시기)-76.07 (만기재배)%를 설명 가능 했다. PC1을 기준으로 최저점도, 최고점도, 최종점도는 조기, 보통기, 만기, 전체시기에서 항상 같은 방향성을 나타냈다. 하지만 강하점도와 취반점도는 PC1을 기준으로 항상 다른 방향성이었다. 그리고 식감과 관련된 특성은 PC1과 PC2에 의해서 명확하게 구분되는 형질 특성은 없는 것으로 조사 되었다. 일반적으로 우리나라에서 밥맛이 좋은 품종은 강하점도와 최고점도가 높고 치반점도는 낮은 특성인것으로 알려져 있다(Cho et al. 2017, Kim et al. 2020). 이러한 기준을 적용한다면 조기재배에서는 신선찰, 보통기와 만기재배에서는 백설찰과 백옥찰이 밥맛이 우수한 특성을 보유하고 있으며, 이에 따라 호남평야지에서 찰벼 품종을 재배할 때 활용한다면 찰벼의 밥맛을 향상 시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Fig. 8. Principal component analysis of pasting and texture properties of glutinous rice cultivars grown in early, ordinary, late, and total cultivation. PaT: pasting temperature, PV: peak viscosity, TV: trough viscosity, FV: final viscosity, BD: break down, SB: setback, Hrd: hardness, AD: adhesiveness, TN: toughness, ST: stickiness.

각 품종들의 유전자형과 재배시기에 따른 환경적인 변화는 호화점도와 식감과 관련된 형질들의 변이에 영향을 미친다. 육성된 품종들이 보유하고 있는 각 형질들의 특성과 이들간의 관련성을 분석하여 환경과 상호작용을 이해하는 것은 변화하는 환경에 대응하여 적합한 벼 품종을 선정하거나 각 지역에 적응성이 우수한 우량 품종들의 육성에 활용 될 수 있다. 따라서 본 연구는 재배시기에 따라 호남평야지에서 재배가 적합한 찰벼 품종의 선정과 육성을 위한 교배모본 선정에 기여하고자 수행되었다.

적 요

우리나라 호남평야지의 작부체계를 다양화 하기 위해 찰벼 품종의 보급 및 재배가 증가하고 있다. 호남평야지에서 찰벼 재배를 위한 작부체계는 이앙시기에 따라서 조기, 보통기, 만기재배로 나눌 수 있으며 재배시기의 환경 변화에 따라 각 품종들의 유전적인 형질 특성이 변화하게 된다. 본 연구에서는 호남평야지에서 백설찰, 백옥찰, 보람찰, 보석찰, 동진찰, JJ644wx, 눈보라, 신선찰 등 8개의 찰벼 품종을 대상으로 조기, 보통기, 만기재배에서 9개의 수량 관련 형질과 6개의 호화점도 특성 그리고 4개의 식감 관련 특성을 종합적으로 분석하여 각 품종들의 성능을 평가 하여 각 품종들의 유전자형과 환경의 관련성을 해석하기 위해 수행하였다. 수량관련 형질 특성 중 출수기는 조기, 보통기, 만기재배순으로 짧아졌으며, 각 재배시기별 생육기의 누적평균온도는 비슷한 경향이었다. 각 재배시기별로 수량이 가장 많은 품종은 조기재배와 보통기재배에서는 보람찰 만기재배에서는 신선찰과 보람찰이었다. 보람찰은 평균적 수수에 수당립수가 많은 수중형 초형 이었으며, 신선찰은 수수가 많고 평균적 수당립수인 수수형 초형을 나타냈다. 천립중은 품종의 유전자형에 의한 변이가 가장 컸으며, 출수기는 환경에 의한 변이가 가장 컸다. 각 품종들의 호화점도와 관련된 형질들은 조기, 보통기, 만기로 재배시기가 늦어짐에 따라 호화개시온도, 최고점도, 최저점도, 최종점도는 낮아졌고 강하점도와 치반점도는 유의미한 경향이 분석되지 않았다. 또한 호화점도 특성들은 생육기의 기상요인보다 등숙기의 기상요인에 의해 더 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. AMMI 분석을 했을 때 품종들의 호화점도 특성들의 변이에는 재배시기에 따른 환경의 영향이 각 품종들의 유전자형에 비해 더 크게 작용했다. 조기재배에서는 신선찰, 보통기와 만기재배에서는 백설찰과 백옥찰이 다른 찰벼 품종들에 비해 최고점도와 강하점도가 높았고 치반점도는 낮아 밥맛이 우수한 품종의 특성을 나타냈다. 호남평야지에서 찰벼 품종 중 보람찰과 신선찰은 수량이 우수하였고, 신선찰, 백설찰, 백옥찰은 밥맛이 우수하였다. 호남평야지에서 찰벼 품종을 재배하거나 신품종을 육성 할 때 이들 품종을 선정하여 이용함으로써 수량과 밥맛을 향상 시킬 수 있을 것으로 사료된다.

사 사

본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ01428001)의 지원에 의해 이루어진 것입니다.

References
  1. Choi JC. 2003. Effect of nitrogen fertilization on quality characteristics of rice grain and aroma-active compounds of cooked rice. Korean J Crop Sci 48: 527-533.
  2. Choi KJ, Lee JI, Chung NJ, Yang WH, Shin JC. 2006. Effects of temperature and day-length on heading habit of recently developed Korean rice cultivars. Korean J Crop Sci 51: 41-47.
  3. Choi S, Kang S, Lee D, Choi J, Lee S. 2017. Analysis of impact on future water supply considering the cropping system change of rice paddy under climate change. J Korean Soc Hazard Mitig 17: 439-448.
    CrossRef
  4. Choi Y. 2004. Trends on temperature and precipitation extreme events in Korea. J Geol Soc Korea 39: 711-721.
  5. Chun A, Kim DJ, Yoon MR, Oh SK, Hong HC, Choi IS, Woo KS, Kim KJ, Ju SC. 2010. Variation in quality and preference of Sogokju (Korean traditional rice wine) from waxy rice varieties. Korean J Crop Sci 55: 177-186.
  6. Gauch HG, Piepho HS, Annicchiarico P. 2008. Statistical analysis of yield trials by AMMI and GGE: Further considerations. Crop Sci 48: 866-889.
    CrossRef
  7. Ha K, Nam J, Ko J, Kim K, Ko J, Kim B, Kim W, Park H, Sin W, Kim C. 2008. A mid-late maturing, lodging-tolerant and waxi rice variety "Baegseolchal". Korean J Breed Sci 40: 452-455.
  8. Hongyu K, García-Peña M, de Araújo LB, dos Santos Dias CT. 2014. Statistical analysis of yield trials by AMMI analysis of genotype×environment interaction. Biometrical Lett 51: 89-102.
    CrossRef
  9. Hu Y, Xue J, Li L, Cong S, Yu E, Xu K, Zhang H. 2021. Influence of dynamic high temperature during grain filling on starch fine structure and functional properties of semi-waxy japonica rice. J Cereal Sci 101: 103319.
    CrossRef
  10. Hussain S, Huang J, Huang J, Ahmad S, Nanda S, Anwar S, Shakoor A, Zhu C, Zhu L, Cao X. 2020. Rice production under climate change: adaptations and mitigating strategies. In Environment, climate, plant and vegetation growth. Springer.
    CrossRef
  11. Ichikawa T. 2017. Cooking properties of rice flour. Japan. J Cookery Sci 50: 280-282.
  12. Impa SM, Raju B, Hein NT, Sandhu J, Prasad PV, Walia H, Jagadish SK. 2021. High night temperature effects on wheat and rice: Current status and way forward. Plat Cell Environ 44: 2049-2065.
    Pubmed CrossRef
  13. Kim CS, Park HS, Baek MG, Jeong JM, Park SG, Suh JP, Lee KM, Lee CM, Cho YC, Kim SM. 2020. Yearly variation of eating quality and starch RVA profiles of Korean native rice accesssions. J Korean Soc Int Agric 32: 7-17.
    CrossRef
  14. Kim HJ, Woo KS, Lee SK, Lee BW, Lee JH, Lee YY, Lee BK. 2018. Characterization of physical quality of rice based on reheating process. Korean J Food Nutr 31: 760-765.
  15. Kobayashi A, Machida Y, Watanabe S, Morozumi Y, Nakaoka F, Hayashi T, Tomita K. 2022. Effects of temperature during ripening on amylopectin chain-length distribution of 'Koshihikari' and 'Ichihomare'. Plant Prod Sci 25: 250-259.
    CrossRef
  16. Korean Statistical Information Service. 2015. Statistics Korea. Accessed APR. 2015, http://kosis.kr.
  17. Kwak J, Lee JS, Won YJ, Park HM, Kwak KS, Kim MJ, Lee CK, Kim SL, Yoon MR. 2018. Effects of ripening temperature on starch structure and storage protein characteristics of early maturing rice varieties during grain filling. Korean J Crop Sci 63: 77-85.
  18. Lee CK, Kim J, Shon J, Yang WH, Yoon YH, Choi KJ, Kim KS. 2012. Impacts of climate change on rice production and adaptation method in Korea as evaluated by simulation study. Korean J Agric For Meteorol 14: 207-221.
    CrossRef
  19. Lee J, Cho J, Lee J, Sohn Y, Han S, Shin D, Song Y, Park D, Yeo U, Oh M. 2016. Genetic analysis and molecular mapping of low amylose gene in rice cultivar 'Baegjinju' (Oryza sativa L.). Korean J Breed Sci 48: 234-240.
    CrossRef
  20. Lee M, Kim Y, Park J, Kim M, Hyun J, Choi J, Park K. 2014. Hull-less waxy barley (Hordeum vulgare L.) cultivar 'Boseokchal' with high anthocyanin content and purple lemma. Korean J Breed Sci 46: 456-462.
    CrossRef
  21. Mun HP. 2010. Food crisis and importance of rice. Food Process Preserv 9: 39-48.
  22. Nakamura S, Satoh A, Aizawa M, Ohtsubo K. 2021. Characteristics of Physicochemical Properties of Chalky Grains of Japonica Rice Generated by High Temperature during Ripening. Foods 11: 97.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  23. Oh SK, Lee JH, Yoon MR, Kim DJ, Lee DH, Choi IS, Lee JS, Kim IH, Lee JS. 2012. Physiochemical properties of germinated brown rice. J Korean Soc Food Sci Nutr 41: 963-969.
    CrossRef
  24. Park HS, Baek MK, Lee CM, Kim SM, Suh JP, Jeong OY, Cho YC. 2021. Characterization of quality-related traits and pasting properties of early maturing rice varieties by cultivation times in the Honam plain, Korea. Korean J Breed Sci 53: 1-15.
    CrossRef
  25. Park HS, Suh JP, Baek MK, Lee CM, Kim WJ, Lee GM, Kim SM, Kim CS, Cho YC. 2020. Characterization of yield and panicle-realted traits of early maturing rice varieties by cultivation times in the Honam plain area in Korea. Korean J Breed Sci 52: 115-130.
    CrossRef
  26. Rural Development Administration (RDA). 2012. Manual for standard evaluation method in agricultural experiment and research. Suwon, Korea. p. 78-132.
  27. Rural Development Administration (RDA). 2012. Standard of analysis and survey for agricultural research. Suwon, Korea. p. 315-338.
  28. Shin M. 2017. A scientific approach to increase the consumption of rice as future food resources. Korean J Food Cook Sci 33: 713-726.
    CrossRef
  29. Song DH, Kim GJ, Kim JH, Seo HR, Kim SG, Yoon JA, Chung KH, An JH. 2017. Quality characteristics and antioxidant activity of muffins prepared by substituting wheat flour with different rice powders. Koprean J Food Cook Sci 49: 567-573.
  30. Song J, Lee CK, Youn JT, Kim SL, Kim DS, Kim JH, Jeong EG, Suh SJ. 2008. Relationship among alkali digestive value, amylopectin fine structure and physical properties of cooked rice. Korean J Crop Sci 53: 320-325.
  31. Song YC, Cho JH, Lee JH, Kwak DY, Park NB, Yeo US, Kim CS, Jeon MG, Lee JY, Lee GH. 2013. A glutinous rice variety with multiple disease resistance 'Baegokchal'. Korean J Breed Sci 45: 31-37.
    CrossRef
  32. Takahashi S, Kuno M, Nishizawa K, Kainuma K. 2000. New method for evaluation the texture and sensory attributes of cooked rice. J Appl Glycosci 47: 343-353.
    CrossRef
  33. Tayade R, Nguyen T, Oh SA, Hwang YS, Yoon IS, Deshmuk R, Jung KH, Park SK. 2018. Effective strategies for enhancing tolerance to high-temperature stress in rice during the reproductive and ripening stages. Plant Breed Biotech 6: 1-18.
    CrossRef
  34. Vergara BS, Chang TT. 1985. The flowering response of the rice plant to photoperiod. A review of the literature. 4th ed. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines. p. 61.
    CrossRef
  35. Wang J, Vanga SK, Saxena R, Orsat V, Raghavan V. 2018. Effect of climate change on the yield of cereal crops: a review. Climate 6: 41-60.
    CrossRef
  36. Yang S, Hwang W, Jeong J, Lee H, Lee C, Choi M. 2021. Effects of temperature on grain filling properties of rice flour varieties during the ripening stage. Korean J Crop Sci 66: 1-7.
  37. Yoon MR, Oh SK, Lee JH, Kim DJ, Choi IS, Lee JS, Kim CK. 2012. Varietal variation of gelatinization and cooking properties in rice having different amylose contents. Korean J Food & Nutr 25: 762-769.
    CrossRef
  38. Yu S, Ma Y, Menager L, Sun D-W. 2012. Physicochemical properties of starch and flour from different rice cultivars. Food Bioprocess Technol 5: 626-637.
    CrossRef
  39. Zang Q, Han X, Zhang M, Huang X, Jiang M, Huang L. 2022. Effects of high temperature on quality of Japonica rice at early and middle heading stage under different planting modes. Agronomy 12: 1833-1857.
    CrossRef

March 2023, 55 (1)
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