콩[Glycine max (L.) Merr.]은 영양적 가치가 우수한 작물로서, 전세계 많은 지역에서 재배된다. 양질의 콩 단백질은 인간과 가축들에게 우수한 단백질 공급원이 되며, 콩에는 단백질 외에도 불포화지방산 및 다양한 생리활성물질을 포함하고 있어 활용가치가 매우 높은 작물이다. 그러나 콩에는 lipoxygenase, Kunitz trypsin inhibitor, 난소화성 당으로 알려진 raffinose 및 stachyose, 7S β-conglycinin, soybean agglutinin (lectin) 등 콩의 품질을 떨어뜨리는 항영양 성분 또한 포함되어 있다. 이러한 이유로 콩의 이용은 열처리와 같은 필수적인 가공절차를 요구한다.
Lipoxygenase 단백질은 불포화지방산의 산화과정에 관여하여 이취(off- flavor)를 발생시키며, Kunitz trypsin inhibitor 단백질은 트립신의 작용을 억제하여 단백질 소화를 방해한다. Lectin 단백질은 당에 특이적으로 결합하는 단백질로서 적혈구를 응집하는 특성이 있고 장의 상피세포에 결합하여 양분흡수 저해 등 장내의 환경에 부정적인 영향을 미친다.
난소화성 당인 raffinose 및 stachyose는 인간을 포함한 단위동물들에게는 소화효소가 없거나 부족하여 소화되지 않는 당으로 장에서 가스발생 및 복부팽만감을 유발한다. 콩의 저장 단백질인 globulin 중 7S β-conglycinin에는 3개의 subunit (α, α'', β)들이 있으며 잠재적 allergen으로 알려져 있다. 또한 콩 단백질의 응고를 방해하는 특성을 가지고 있어 콩의 가공적성을 떨어뜨린다. 최근 콩 식품에 대한 관심이 높아지고 콩의 활용 방향이 다양하게 변화함에 따라서 콩 이용의 효율성과 경제성을 높이기 위한 lipoxygenase, Kunitz trypsin inhibitor, 7S α'' subunit 단백질, lectin 단백질이 유전적으로 제거된 콩 품종 및 stachyose의 함량이 적은 콩 품종 육성이 진행되고 있다. 현재까지 성숙종실에서 lipoxygenase 단백질이 없는 품종으로 “진품콩2호”와 “미소”가 알려져 있고 lipoxygenase 단백질이 없으며 stachyose의 함량이 일반콩보다 훨씬 적은 “진양콩”이 육성되어져 있다. 최근에는 성숙종실에서 lipoxygenase 단백질, Kunitz trypsin inhibitor 단백질, 7S α'' subunit 단백질 모두가 없으며 stachyose의 함량이 일반콩보다 훨씬 적은 노란콩 품종인 “하영콩”이 품종보호출원된 상태이다. 성숙종자의 자엽색이 푸른색이고 검정종피이며 lipoxygenase 단백질과 Kunitz trypsin inhibitor 단백질이 없는 “선약콩”이 품종보호출원된 상태이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 콩 유전자원을 이용하여 콩의 섭취와 이용을 방해하는 항영양 성분 성분 여러 가지가 유전적으로 제거된 Non-GM 콩 계통 육성을 진행하였다. 성숙 콩 종실에서 lipoxygenase, KTI, 7S α'' subunit, lectin 단백질 모두가 없으며 stachyose의 함량이 일반콩보다 훨씬 감소된 quintuple null 유전자형 (lox1lox2lox3tilecgy1rs2)을 가진 노란콩 및 갈색콩 계통 육성과 검정 종피에 녹색자엽을 가진 lipoxygenase, KTI, lectin 단백질 모두가 없고 stachyose 함량이 감소된 quadruple null 유전자형 (lox1lox2lox3tilers2)을 가진 계통을 육성하기 위하여 연구가 수행되었다.

Soybean [Glycine max (L.) Merr.] seed is one of the major food sources for protein, oil, carbohydrates, isoflavones, and many other nutrients to humans and animals. Soybean seeds contain about 40% protein, 20% lipids and 30% carbohydrates. In addition, it include various bioactive substances such as isoflavone, anthocyanin, lecithin and saponin. However, they also contain a variety of antinutritional factors including lipoxygenase (Lox1, Lox2, Lox3), Kunitz trypsin inhibitor (Ti), soybean agglutinin (Le), 7S α'' subunit (Cgy1) and indigestible oligosaccharides such as raffinose and stachyose (RS2). These factors limit the utilization of raw soybeans as direct feed requiring a heating step to denature the activity and energy costs as well as altering the physical properties of the soybean proteins. Also excessive heat treatment may lower amino acid availability. The genetic elimination of these components could be an alternative to the heat treatment. Development of new soybean cultivar with free of lipoxygenase, Kunitz trypsin inhibitor, soybean agglutinin, 7S α'' subunit proteins and low levels of stachyose is needed to improve the nutrition values and to modify the food processing properties of soybeans. Also, this cultivar enhances the utilization of soybean in food as well as feed uses. The objective of this study was to improve new soybean lines with quintuple null (lox1lox2lox3tilecgy1rs2) genotype of yellow and brown seed coat and quadruple null (lox1lox2lox3tilers2) genotype of black seed coat and green cotyledon. Total 12 parents were used to develop quintuple null (lox1lox2lox3tilecgy1rs2) genotype of yellow and brown seed coat. Ten parents were used to breed strains of black seed coat and green cotyledon with quadruple null (lox1lox2lox3tilers2) genotype. SDS-PAGE protein analysis was used to know presence or absence of lipoxygenase and 7S α'' subunit proteins in mature seed. Presence or absence of Kunitz trypsin inhibitor and soybean agglutinin (lectin protein) in mature seed was tested by Western blot analysis. RS2 gene marker was used to select strains with low levels of stachyose (rs2rs2 genotype). Agronomic traits such as flowering date, harvesting date, lodging, stem height, seed coat color, hilum color, 100 seed weight, and yield for new strains with quintuple and quadruple null genotypes were evaluated at the field in 2019.
Two strains (19A and 19B) with quintuple null genotype were selected from breeding population derived from 12 parents. Four lines (19H, 19J, 19K and 19U) with quadruple null genotype were selected from breeding population derived from 10 parents. 19A line has yellow seed coat and hilum color. 19B line has brown seed coat and white hilum color. 100-seed weight of 19A and 19B lines is 31.6 and 30.1g, respectively. Stem height of 19A line was 62cm. 19A line flowered in August 7 and matured in Ocober 13. Lodging score of 19A line was 1 (0: not lodged, 9:completely lodged). Yield (kg/10a) of 19A line was 284. Four lines ( 19H, 19J, 19K and 19U) have black seed coat, black hilum, and green cotyledon. Each 100-seed weight of four lines (19H, 19J, 19K and 19U) is 34.7, 40.1, 37.1, and 38.4g, respectively. Stem height of 19J line was 70cm. 19A line flowered in August 10 and matured in October 14. Lodging score of 19J line was 0 (0: not lodged, 9:completely lodged). Yield (kg/10a) of 19J line was 274. New soybean lines developed through this study will be used for improving new cultivars with the high quality and function.