An advanced backcross line, WH29001, was produced from a single plant from BC5F3 families derived from a cross between Oryza minuta (2n=48, BBCC, IRGC Acc. No. 101141) as a donor parent and the O. sativa subsp. japonica cv. Hwaseongbyeo as a recurrent parent. Although WH29001 resembled Hwaseongbyeo, several traits were different from those of Hwaseongbyeo, including awn length and heading date. These differences between Hwaseongbyeo and WH29001 could be attributed to the introgressed O. minuta chromosome segments into WH29001. SSR analysis identified thirteen O. minuta-specific chromosome segments in WH29001 genome. To map and characterize QTLs for awn and heading date, an F2:3 population from the Hwaseongbyeo/WH29001 cross was developed. The 197 F2 plants and 197 F3 families were evaluated for two traits and the genotypes of the 197 F2 plants were determined using eighteen SSR markers located in the introgressed segments from O. minuta. QTL analysis identified two QTLs each for days to heading and awn length on chromosomes 6 and 9, respectively. The total phenotype variation explained by these four QTL ranged from 8.1% to 51% in the F3 population. Interestingly, QTL for heading date and awn length were colocalized on chromosomes 6 and 9, respectively. Among these QTLs identified, the QTL for heading date (dth9) and awn length (awn6) have not been detected in previous QTL studies between Oryza cultivars, indicating the existence of potentially novel alleles from O. minuta. The QTL detected in the present study could become a valuable source of natural genetic variation underlying the evolution of rice
본 실험은 화성벼를 자방친, O. minuta (IRRI Acc No. 101154)를 화분친으로 생산된 고세대 여교잡계통 및 근동질 계통을 이용하여 수량성 관련 요소 및 다른 농업적 형질과 연관된 QTLs를 평가하고 탐색하기 위하여 수행되었다. 이입계통은 화성벼와 O. minuta (IRRI Acc No. 101154) 교잡하여 생산된 F1에 화성벼를 반복친으로 5회 여교배후 4번 자식시켜 고세대 여교배계통, WH29001을 육성하였다. 육성된 WH29001 계통은 초형이 화성벼와 유사하였지만, O. minuta로부터 이입된 외래단편으로 인해 몇몇 형질들에서 반복친과 다른 특성을 보였다. 이입된 외래 단편의 특성을 평가하고 동정하기 위하여 WH29001에 화성벼를 교배 F1을 육성한 후, 자식시켜 F2:3 계통을 육성하고 작물학적 특성을 평가하였다. SSR 마커를 통해 총 197 F2 식물체들의 유전형을 결정하고, 유전형과 표현형과의 관계를 분석하기 위해 QTL 분석을 실시하였다. QTL 분석결과 출수기와 까락에 연관된 QTLs가 염색체 동시에 6번과 9번에서 탐색되었으며, F3 계통 분석결과 탐색된 QTLs는 전체변이의 8.1%에서 51%를 설명하였다. 출수기와 까락 길이에 연관된 QTLs는 염색체 6번과 9번에서 모두 군집현상을 나타냈다.출수기와 연관된 QTL, dth9의 고밀도 지도를 작성하기 위해, 염색체 9번의 목표지역인RM5661-RM24730이 O. minuta 동형접합체인 근동질 계통 IL-25를 선발하고 화성벼와 교배하여, 1340 F2 식물체를 육성하였다. 목표지역에서 재조환을 보인 53 F2 개체를 선발하여 substitution mapping을 수행한 결과, dth9은 VNR10과 RM215사이에 존재하며, 그 거리는 약 76kb 였다. 지금까지 O. sativa와 O. minuta를 이용한 QTL mapping 연구에서 염색체 9번의 유사지역에서는 출수기와 연관된 QTL이 탐색되지 않았다. 따라서 본 실험에서 탐색된 dth9은 새로운 대립유전자로써, 앞으로 육종 연구에 유용하게 이용될 것이다.여러 수량관련 요소들 중, 염색체 7번에서 수당립수와 연관된 QTL, spp7이 탐색되었다. 탐색된 ssp7은 전체 변이의 43.6%를 설명하였으며, O. minuta의 대립유전자가 수당립수를 증가시키는 방향으로 작용하였다. 후대 계통을 이용한 substitution mapping 결과, spp7은 RM21596과 RM418사이에 존재하였으며, 그 거리는 약 441kb로 나타났다. spp7 좌에서는 수당립수 뿐만 아니라 일차지경, 수당종자립수, 수당수량성과 연관된 QTLs도 동시에 탐색되었다. 이와 같은 연구 결과는 ssp7좌의 MAS(marker assisted selection) 및 수량성 관련 유전자 pyramiding과 같은 벼의 육종 연구에 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다.