종실용 옥수수 유전자원들에 대하여 형태적 특성을 명확히 밝히는 것은 종실용 옥수수의 품종개발을 위한 육종연구에 유용한 정보를 제공할 수 있다. 종실용 옥수수 156개의 자식계통들에 대하여 14개의 질적 및 양적 형질을 조사한 결과, 질적 형질인 웅수색과 자수색은 황색을 나타내는 계통들이 가장 많았고, 초형은 반직립형 계통들이 가장 많았다. 11개의 양적 형질들에서는 156 자식계통들 사이에서 다양한 변이 분포를 보였으며, 그 중에서 10개 자식계통은 3개 이상의 수량관련 형질들에서 비교적 높은 특성을 나타내었다. 따라서 이들 계통들은 앞으로 종실용 옥수수 육종연구에서 수량성이 높은 품종개발에 유용한 육종소재로 생각되었다. 양적 형질들에 대한 상관관계 분석에서는 이삭장과 이삭경(0.715**), 착립장과 이삭경(0.754**), 이삭장과 종실중(0.508**), 착립장과 종실중(0.584**), 이삭경과 종실중(0.518**) 형질들 사이에서 비교적 높은 정의 상관을 나타내었다. 주성분 분석에서 이삭장, 착립장, 이삭경, 종실중은 제 1 주성분에서 양의 방향에 크게 기여하였고, 제 2 주성분에서는 출웅일수, 출사일수, 간장, 착수고가 음의 방향에 크게 기여하였다. 이들 형질들은 156개의 종실용 옥수수 자식계통들을 식별하는 유용한 형질들로 생각되었다. 150개 SSR primer들을 이용하여 174개의 종실용 옥수수 자식계통들에 대한 유전적 다양성 분석에서 총 1,082개의 대립단편이 확인되었으며, 평균 7.21개의 대립단편을 나타내었다. 평균 GD (genetic diversity)와 PIC (polymorphic information content)는 각각 0.65와 0.60 값을 나타내었다. Model-based clustering method에 의한 집단구조에서 가장 높은 △K값은 K=2로 확인되었으나, 명확히 구분되지 않았다. Membership probability threshold 0.8에 근거한 분석에서 174개의 자식계통들은 2개의 subgroup과 admixed group으로 구분되었으며, 계통유연관계 분석에서는 유전적 유사성 35% 수준에서 8개의 그룹으로 구분되었다. Marker-trait association 분석에서는 Q GLM 방법의 경우 9개의 형질들에서 총 77개의 SSR 마커들이 120개의 marker-trait association이 9개의 형질에서 확인되었고, Q+K MLM 방법에서는 19개 SSR 마커들에서 21개의 marker-trait association이 확인되었다. 한편, 종실수량과 SSR 마커 사이의 상관분석을 위하여 종실용 옥수수 9개의 자식계통을 이용하여 반이면 교잡(Half-Diallel Cross)을 통해 얻어진 36개의 F1 교잡종들에 대하여 수량과 농업형질 그리고 유전적 거리와의 상관을 분석하였다. 농업형질에 의한 유연관계 분석에서 가장 가까운 계통은 Wf9와 ND203으로 0.809를 보였고, BSSS (Iowa Stiff Stalk Synthetic) 그룹인 B73과 B14A가 0.810으로 가까운 것으로 나타났다. 그러나 같은 LSC (Lancaster Sure Crop) 그룹인 Va85와 C103은 가장 거리가 먼 것으로 나타나서 농업형질로 유전적 거리를 측정하는 것은 한계가 있는 것으로 보였다. 따라서 본 연구에서는 92개의 SSR primer들을 가지고 step-by-step 방식으로 옥수수 종실수량에 영향을 미치는 분자마커를 선발하고자 하였다. 선발된 9개의 SSR primer들을 이용하여 옥수수 종실중과의 상관분석을 수행한 결과, 고도의 정의 상관(R2=0.703**)을 보였다. 선발된 SSR 마커를 이용한 유전적 거리와 교잡종의 주요 농업 형질의 상관분석에서 종실중, 이삭장, 이삭경 등 수량관련 형질뿐만 아니라 간장, 착수고도 유의성을 보였다.
Assessment of morphological traits for field corn inbred lines gives useful information in development of hybrid corn varieties. Fourteen quantitative and qualitative traits were evaluated among 156 field corn inbred lines. Yellow tassel and silk color and semi-erect type are the most abundant qualitative traits. On the evaluation of 11 quantitative traits among the 156 inbred lines, diverse variations were shown. Of the 150 inbred lines, 10 inbred lines were selected on the basis of comparatively high values at more than three yield related traits. Therefore, these selected inbred lines could be employed by field maize breeding program to increase yield capacity. Analyse of correlation have shown that between ear length and ear width (0.715**), kernel set length and ear width(0.754**), ear length and kernel weight(0.508**), kernel set length and kernel weight(0.584**), and ear width and kernel weight(0.518**) were positively correlated. Principal component analysis (PCA) indicated that the ear length, kernel set length, ear width, and total kernel weight greatly contributed in positive direction on the first principal components. And also, days to tasseling, days to silking, plant height, and ear height contributed in negative direction on the second principal component. Thus these morphological traits might be considered to be useful for characterizing the 156 field corn inbred lines for future corn breeding programs. Genetic diversity among 174 field corn inbred lines were analyzed using 150 SSR primers. A total of 1,082 alleles were identified with an average of 7.21 per loci. The average of genetic diversity (GD) and polymorphic information content (PIC) were 0.65 and 060, respectively. In the analysis of population structure by model-based clustering method, the highest △K value was K=2, but the classification was not clear. From Membership probability threshold 0.8 analysis, the 174 inbred lines were divided into two sub-groups and admixed group. From an analysis of line relationship, the inbred lines were divided into eight groups at 35% genetic similarity level. In the analysis of marker-trait association by Q GLM, 77 SSR primers were associated with 120 traits in nine characters. And, in the analysis of marker-trait association by Q+K MLM, 19 SSR primers were associated with 21 traits. Grain yield, agronomic traits, and correlation between genetic distance of 36 F1 hybrids produced by half-diallel crosses using nine inbred lines were analyzed. In the analysis of relationship by agronomic traits, the most closely related lines were Wf9 and ND203 showing 0.809. B73 and B14A, which were founded on Iowa Stiff Stalk Synthetic (BSSS), were closely related showing 0.810. On the other hand, Va85 and C103, which were founded on Lancaster Sure Crop (LSC), were remotely related. Therefore, It has limitation to analyze genetic distance using agronomic traits. In this study, molecular marker selection was conducted in relation with grain yield by the step-by-step method using 92 SSR primers. Nine SSR primers were selected and the correlation (R2=0.703**) between grain yield and selected SSR primers was positively correlated. The correlations between agronomic traits as ear length, ear width, plant height, and ear height and the selected primers were also positively correlated.
서 론연 구 사제1장 종실용 옥수수 유전자원에 대한 형태적 특성 연구1. 서 언2. 재료 및 방법1) 연구재료2) 형태적 변이 조사3) Data 통계분석3. 결과 및 고찰1) 종실용 옥수수 자식계통들의 형태적 변이2) 종실용 옥수수 자식계통들의 주성분 분석제2장 SSR 분자마커를 이용한 종실용 옥수수 자식계통 유전자원들의 유전적 다양성, 집단구조 및 Association 분석1. 서 언2. 재료 및 방법1) 연구재료 및 형태적 변이 조사2) DNA 추출 및 SSR 분석3) 전기영동 및 silver-staining4) Data 통계분석3. 결과 및 고찰1) 형태 특성조사 및 상관분석2) 종실용 옥수수 자식계통들의 유전적 다양성 분석3) 집단구조 및 계통 유연관계 분석4) 종실용 옥수수 자식계통에서 linkage disequilibrium과 association mapping제3장 옥수수 유망 자식계통들에 대한 잡종강세 및 수량관련 형질의 유전분석1. 서 언2. 재료 및 방법1) 연구재료2) 교배조합 구성 및 포장평가3) SSR 분석4) 통계분석3. 결과 및 고찰1) 교배친의 농업적 특성2) 교잡종의 주요 농업형질과 상관3) 수량구성요소에 대한 조합능력 검정4) 양친의 유전적 거리와 농업형질과의 상관5) 교잡종 종실중과 유전적 거리와의 상관참고문헌Abstract