초록

‘Koshihikari’는 일본의 대표적인 고품질 자포니카 품종으로 우리나라에서는 준조생의 출수 특성을 보이며 키가 크고 도복에 약한 특성을 나타낸다. ‘IS592BB’는 우리나라 자포니카 조생종으로 단간 내도복 특성과 복합내병성을 갖춘 재배안정성 품종이다. 본 연구는 ‘Koshihikari’와 ‘IS592BB’를 이용한 재조합 자식 집단을 육성하고 출수기와 수량 관련 형질에 대한 QTL 분석을 수행하였다. 출수기 관련 QTL은 3번, 6번, 8번 염색체에서 탐색되었으며 후보 유전자로 Hd16, Hd1, Hd17, Hd18이 특정되었다. 이 중 Hd1은 출수기 변이에 가장 큰 영향을 미치는 주동 유전자로 확인되었으며, 출수기뿐 아니라 간장, 수장, 수당립수, 제현율 및 1주 수량 등 여러 수량구성요소에 영향을 미치는 다면발현 현상을 나타냈다. 또한 Hd17 역시 출수기와 수당립수 및 천립중 등에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, Hd16은 다른 출수기 유전자와의 상호작용에 의해 효과가 가려지는 masking 현상이 관찰되었다. Hd1, Hd16, Hd17, Hd18의 대립유전자형 조합에 따라 출수일수는 약 20일 범위의 변이를 나타냈으며, 일부 조합은 ‘IS592BB’보다 약 4-5일 빠른 출수 특성을 보여 조기 출하형 품종 육성에 활용 가능성이 확인되었다. 간장 관련 QTL은 1번과 11번 염색체에서 탐색되었으며 후보 유전자로 SD1과 OsCPL3가 확인되었다. SD1은 간장뿐 아니라 수장, 수당립수 및 천립중 등 일부 수량 관련 형질 변이와 관련된 것으로 나타났다. OsCPL3는 간장과 제현율이 관련된 QTL 영역에서 탐색되어 간장 및 도정 관련 형질 변이에 관여할 가능성이 제시되었다. 특히 ‘Koshihikari’ 대립유전자형 OsCPL3^KS는 ‘IS592BB’ 대립유전자형에 비해 제현율이 높은 특성을 나타내어, 간장 조절과 함께 도정률 향상을 위한 유용한 대립유전자 로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract

‘Koshihikari’ is a high-quality japonica rice cultivar from Japan, exhibiting a medium-early heading type under Korean conditions, with tall plant height and susceptibility to lodging. ‘IS592BB’ is an early-maturing japonica rice cultivar in Korea, characterized by short culm, lodging tolerance, and multiple disease resistance. In this study, a recombinant inbred line population derived from a cross between ‘Koshihikari’ and ‘IS592BB’ (KSIS_RIL) was developed to investigate the genetic basis of heading date (HD) and yield-related traits through QTL analysis. QTLs associated with HD were identified on chromosomes 3, 6, and 8, and the candidate genes were assigned as Hd1 (Heading date 1), Hd16, Hd17, and Hd18. Among these, Hd1 was identified as the major QTL with the largest effect on HD variation and exhibited pleiotropic effects on multiple yield-related traits, including culm length (CL), panicle length (PL), number of spikelets per panicle (NS), ratio of ripened grain (RRG), brown/rough rice ratio (BRR), and grain yield per plant. Hd17 also affected HD, NS, and 1,000-grain weight (TGW), whereas Hd16 showed a masking effect because of interactions with other heading date genes. Combinations of alleles at Hd1, Hd16, Hd17, and Hd18 resulted in approximately 20 days of variation in HD, and specific allele combinations exhibited 4-5 days earlier heading than ‘IS592BB,’ indicating their potential for developing early-harvest cultivars. QTLs for CL were detected on chromosomes 1 and 11, with SD1 (Semi-dwarf 1) and OsCPL3 (C-terminal domain phosphatase-like 3) identified as candidate genes. SD1 was associated with variations in the CL, PL, NS, and TGW. OsCPL3 was identified within QTL associated with CL and BRR, suggesting its potential involvement in variations in plant architecture and milling-related traits. Notably, the OsCPL3allele from ‘Koshihikari’ was associated with higher BRR compared to that from ‘IS592BB,’ indicating its potential utility as a favorable allele for improving milling quality in rice breeding programs.

• Keywords: culm length, heading date, Hd1, OsCPL3, QTL, SD1