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권택윤,김경환,윤혜진,이성곤 한국육종학회 2015 한국육종학회 심포지엄 Vol.2015 No.07
농업에 있어서 기술혁신이 필요한 시기이다. 전 세계적으로 자유무역경쟁체제가 심화되고 있다. 양질의 농산물을 저렴하게 생산 공급하는 국가와 기업이 경쟁력을 더 가지게 된다. 또한 농업 생산에 도전적인 요소로 가뭄 등 심각한 기후변화 상황에 직면하고 있다. 미래 농업은 ‘고생산력’, ‘고품질’ 그리고 ‘고경쟁력’을 마련하여 줄 수 있는 있는 기술혁신을 필요로 한다. 그 기술혁신은 식량 작물을 정밀하게 이해하는 것에서 시작한다. 피노믹스는 작물의 표현이나 기능을 로봇+영상+정보 기술을 농업에 융합하여 정밀하게 측정하는 시스템이다. 식물 표현 및 기능 관찰에 있어서 기존의 아날로그식 육안 관찰 방식으로부터 디지털 통합 융합기술시스템으로 진화를 한 것이다. 피노믹스는 기존 아날로그 방식에서 얻는 단순 정보보다 수십 배에서 수백 배에 상당한 생산성 및 품질 관련 정보를 획득 가능하게 하여 준다. 이는 농업 전 분야에 있어서 새로운 성장 동력이면서 경쟁력 향상에 큰 도움이 된다. 유럽의 여러 국가는 이런 점에서 피노믹스 관련 기술개발과 세계시장 확보에 전력을 다하고 있다. 특히, 현재는 종자산업 분야와 농업 생산물의 품질 관리에 적극 적용하고 있다. 피노믹스는 또한 우리나라 스마트 자동 팜의 기초기반기술이다. 피노믹스는 수천가지 작물 표현 및 기능 특성을 담은 빅데이터 생산이 가능하게 하여 준다. 작물 생장 반응 빅데이터는 최고의 생산성 획득을 위한 스마트 팜 환경 조절에 활용 가능하다. 피노믹스에서 얻은 식물 생산 능력 정보에다 생산물의 유통정보를 더하면 소비자 맞춤형 농업생산 공급이 가능하도록 하여줄 수 있다. 농촌진흥청은 2017년까지 80억을 피노믹스 인프라 구축에 투자 예정이다. 현재 농업 관련 연구개발 규모를 고려하면 더욱 큰 규모의 확실한 투자가 필요하다고 본다. 튼튼한 미래 혁신농업 구현을 위해서는 신속한 피노믹스 인프라의 구축 및 활용이 필요한 때이다.
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김상규,노나영,허온숙,곽재균,허윤찬,이주희,성정숙,정해곤,권택윤,백형진 한국국제농업개발학회 2014 韓國國際農業開發學會誌 Vol.26 No.4
호박 흰가루병은 호박 재배에서 중요한 병중의 하나이다. 호박 흰가루병 발생을 억제한는 최선의 방법은 흰가루병 저항성 유전자원의 선발과 이를 이용한 저항성 품종의 육성 일 것이다. 본 연구는 호박 생산에 걸림돌이 되는 흰가루병 발생을 최소화 할 수 있는 저항성 품종 육성하고자 농업유전자원센터에 보존되고 있는 유전자원으로부터 흰가루 저항성자원을 발굴하기 위하여 수행하였다. 흰가루병 저항성 평가를 위해 248점의 유전자원을 흰가루병에 감염된 잎을 가지고 접종하였으며 비닐하우스에서 접종 한달 후에 평가하였다. 호박 흰가루병 저항성으로 Cucurbita maxima 3점과 Cucurbita moschata 1점이 선발되었으며, 5점이 중도저항성으로 평가되었다. 흰가루병 저항성 정도는 표피세포와 큐티클층의 두께가 두꺼울수록 저항성으로 나타났다. 표피세포와 큐티클층의 두께가 흰가루병균의 침입을 억제하는데 중요한 역할을 할 것이다. 저항성 자원 4점은 흰가루병 저항성 육종의 재료로 이용할 수 있을 것이다. Powdery mildew is one of the important diseases occurred in Cucurbitaceae. Screening of pumpkin germplasm for powdery mildew resistance is the best way in developing new variety to prevent or reduce the occurrence of this disease. This study was conducted to identify the resistance accessions of pumpkin germplasm in the National Agrobiodiversity Center of RDA. Identification of powdery mildew resistant germplasm was conducted after inoculate with infected pumpkin leaves in powdery mildew for two hundred forty-eight accessioins of pumpkin germplasm. Degree of disease resistant was evaluated one month after inoculation under greenhouse conditions. Out of two hundred forty-eight accessions of pumpkin germplasm, three accessions of Cucurbita maxima and one accession of Cucurbita moschata were recognized as resistant germplasm to powdery mildew. Five accessions were moderate resistant. The resistance levels of powdery mildew were positively correlated with the thickness of epidermal cell wall and cuticle layer in Cucurbita maxima and Cucurbita moschata. The thickness of epidermal cell wall and cuticle layer may play a role to prevent infection of powdery mildew. Four resistant germplasm can be used as breeding resources for the powdery mildew resistance.
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작물육종 효율 극대화를 위한 피노믹스(phenomics) 연구동향 : 화상기술을 이용한 식물 표현형 분석을 중심으로
이성곤(Seong-Kon Lee),권택윤(Tack-Ryoun Kwon),서은정(Eun-Jung Suh),배신철(Shin-Chul Bae) 한국육종학회 2011 한국육종학회지 Vol.43 No.4
식물 피노믹스 분야에서 초고속 대량선발이 가능하도록 만든 화상기술(imaging technology)을 온실자동화 기술, 이미지 촬영 및 분석기술 등으로 분류하여 개념을 정리하고, 화상 기술을 개발 및 응용하고 있는 주요 연구기관의 현황을 소개 하였다. 연구동향 파악을 위해 작물의 내재해성 검정, 병해충 진단, 종자활력 검정, 수확후 관리, 생체리듬 연구 등 다양한 분야에서 응용되고 있는 사례들을 살펴보았다. 향후 열화상, 형 광 화상 기술을 UV-induced blue green fluorescence, hyperspectral imaging 등과 상호 보완해서 multi-sensor 개념으로 발전시켜 나간다면, 식물의 생산량 증대를 위한 스트레스 내성자원 선발의 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 파장 대의 영상정보로부터 각 스트레스의 특징을 catalogue화하는 것이 가능하여 다양한 스트레스를 정확히 진단하고 정량화할 수 있을 것으로 보이며, 나아가 각종 스트레스에 대한 조기 경보시스템으로도 활용할 수 있을 것이다. 호주 Plant Phenomics Centre에서는 온실과 포장을 포함 한 Phenomics 기술의 종합적 개념도를 그림 4와 같이 제시하고 각 부문별 필요기술을 개발 중에 있는데, 종합기술로 완성 된다면 현재의 작물 품종개량 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 호주는 그 동안 분자생물학, 식물생리학 분야에서는 기술력을 확보해 왔지만 BT, IT 등 융복합 농업기술분야에서는 다른 나라에 비해 역량을 결집하지 못하고 뒤쳐져 있었다고 볼 수 있는데, 연구개발의 궁극적인 목표인 실용화 단계에서의 기술우위를 선점함으로써 그간의 약세를 만회하고자 Phenomics 연구시설을 설치하였다고 한다. 이 점은 BT 후발주자이면서 국제적 경쟁력을 확보하려는 우리에게 시사하는 바가 크다. Phenomics 연구는 생명공학기술을 통해 창출된 GM 식물체, 전통육종을 통해 육성된 육종재료 등 모든 유용 유전자원을 평가, 검정할 수 있는 신품종 육성의 기본 기술로 부상하고 있다. 지난 수년간 정체되어 있는 국내 종자시장을 고부가 수출산업으로 육성하기 위해서는 유용 유전자원, 농업생명공학산물의 실용화를 가속화하여야 하며, 이를 위해 피노믹스 기술 확보 및 시설 인프라 구축을 전략적으로 신중히 검토해봐야 할 시점이다. Food security has been a main global issue due to climate changes and growing world population expected to 9 billion by 2050. While biodiversity is becoming more highlight, breeders are confronting shortage of various genetic materials needed for new variety to tackle food shortage challenge. Though biotechnology is still under debate on potential risk to human and environment, it is considered as one of alternative tools to address food supply issue for its potential to create a number of variations in genetic resource. The new technology, phenomics, is developing to improve efficiency of crop improvement. Phenomics is concerned with the measurement of phenomes which are the physical, morphological, physiological and/or biochemical traits of organisms as they change in response to genetic mutation and environmental influences. It can be served to provide better understanding of phenotypes at whole plant. For last decades, high-throughput screening (HTS) systems have been developed to measure phenomes, rapidly and quantitatively. Imaging technology such as thermal and chlorophyll fluorescence imaging systems is an area of HTS which has been used in agriculture. In this article, we review the current statues of high-throughput screening system in phenomics and its application for crop improvement.
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