담수 처리에 따른 잡초성벼의 출현 변화

황운하,정재혁,이현석,박태선,양서영,최인배,최경진,Hwang, Woon-Ha,Jeong, Jae-Hyeok,Lee, Hyeon-Seok,Park, Tae-Sun,Yang, Seo-Young,Choi, In-Bae,Choi, Kyung-Jin 한국잡초학회한국잔디학회 2018 Weed & Turfgrass Science Vol.7 No.3

국내에서 수집되어 농업유전자원센터에 기탁된 잡초성벼 유전자원 중 100점을 이용하여 토양 매몰 깊이, 담수 처리 깊이 및 기간, 생육 온도에 따른 출현율을 분석하고 출현하지 못하고 토양 속에 존재하는 종자를 회수하여 종자 상태를 분석하였다. 토양 매몰 깊이가 1 cm로 얕을 시 담수 깊이 5 cm 및 10 cm 처리에서 출현율이 각각 54, 57% 감소하였으며, 토양 매몰 깊이가 5 cm 깊어지면서 담수 처리에 따른 출현율 감소는 담수 5 cm, 10 cm에서 66, 84%로 크게 증가하였다. 잡초성벼 유전자원 별 담수 처리에 따른 출현율 변화를 분석한 결과, 토양매몰깊이 1 cm 및 담수 깊이 5 cm에서는 대부분의 유전자원이 60% 이하의 출현율을 보였으며, 토양매몰깊이 5 cm 및 담수 깊이 5 cm에서는 출현율은 크게 감소하여 94%의 유전자원이 10%이하의 출현율을 나타내었다. 출현이 완료된 뒤 출현하지 않고 토양 속에 남아있는 종자를 회수하여 종자 상태를 분석한 결과, 토양 매몰 깊이가 5 cm 일 시, 담수 처리에 의해 발아는 하였지만 출현하지 못하는 비율이 증가한 반면 죽거나 소멸된 종자의 비율은 감소하였다. 생육 온도를 달리하여 담수 처리 기간 동안의 유효 적산 온도에 따른 종자의 변화를 분석한 결과, 출현율은 유효 적산 온도와 유의한 상관관계를 보이지 않았으나 종자 사멸율 및 발아/미출현율은 유효 적산온도에 따라 증가, 감소하는 경향이었다. 담수 처리에 따른 출현율 변화는 담수 처리 온도 보다는 담수 처리 기간에 따른 차이가 컸으며 담수 처리 기간이 21일 이상일 시 출현율이 크게 감소하였다. We investigated changes of weedy rice emergence and seed condition under different flooding depth condition using 100 accessions of weedy rice germplasm collected in South Korea. In 1 cm of soil buried depth condition, 54 and 57% of emergence was reduced under 5 and 10 cm of flooding depth conditions respectively compared to non-flooding condition. In 5 cm of soil buried depth condition, 66 and 84% of emergence was reduced under 5 and 10 cm of flooding depth conditions respectively compared to non-flooding condition. The 94% of weedy rice germplasm showed less than 10% of emergence rate at 10 cm of flooding depth condition. In flooding condition, seed number, which germinated but did not emerged, was increased. As a result of analyzing the correlation between effective accumulated temperature and seed condition, dead seed rate increased and germination rate decreased depending on effective accumulated temperature. However, emergence rate did not show significant correlation with growth temperature condition under flooding condition such as 5 or 10 cm of water depth, it decreased according to flooding period. In order to reduce the emergence rate of weedy rice, longer than 21 days of flooding might be needed.

드문모심기 적정 파종량 및 육묘일수 분석

황운하,정재혁,이현석,양서영,이충근,Hwang, Woon-Ha,Jeong, Jae-Hyeok,Lee, Hyen-Seok,Yang, Seo-Yeong,Lee, Chung-gun 한국작물학회 2021 Korean journal of crop science Vol.66 No.2

최근 벼 이앙 시 필요한 육묘상자 개수를 크게 절감할 수 있는 새로운 생력재배기술로 주목받고 있는 드문모심기의 안전 육묘기술을 개발하기 위해 육묘상자당 파종량 및 육묘일수에 등 육묘환경에 따른 모소질 변화를 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 육묘일수 10일 시 파종량에 따라 엽수, 줄기두께가 변하였으며, 육묘일수 20일에는 초장, 엽수, 줄기두께가 유의적인 차이를 보였다. 2. 상자 당 파종량 증가에 따라 육묘일수에 따른 초장신장, 엽령증가정도 및 줄기두께 증가정도가 감소하는 경향이었다. 3. 상자 당 파종량 증가에 따라 줄기 건물중 및 뿌리 건물증이 감소하였으며 그 감소폭은 육묘일수 10일에 비해 20일에 크게 증가하였다. 4. 어린모의 줄기 건물중은 뿌리건물중, 초장 및 줄기두께와 높은 정의 상관관계를 보였으며, 상자 당 파종량 증가 시 모충실도는 낮아지며 육묘일수당 모충실도 감소량도 증가하는 경향이었다. 5. 드문모심기 시 육묘상자 절감의 효율증대를 위해 최소 묘취량을 설정하여 이앙 시 주당 3~5본을 이앙하기 위한 적정 파종개수는 11,000로 현미천리중이 22 g인 종자의 경우 약 280~300 g으로 판단되며 이 때 적정 육묘일수는 모충실도감소가 적은 13~16일로 판단된다. In order to develop a safe seeding technology for low-density transplantation, we analyzed the changes in seeding growth according to different seeding rates and seeding days. We detected changes in leaf number and shoot diameter on the 10th seeding day, and in plant height on the 20th seeding day according to seeding rate. The increase in shoot and leaf number, and shoot diameter per seeding day decreased with anincrease in seeding rate. On seeding day 20, the reductions in shoot and root dry weights according to seeding rate was lower compared with those recorded at seeding day 10. Shoot dry weight was significantly related to root dry weight, plant height, and shoot diameter. With an increase in seeding rate, seeding health decreased and there was an increase in the rate of seeding health per seeding day decreased. For low-density transplantation, the optimal number of seeds required for transplanting 3-5 plants per hill is 11,000, which is estimated to be approximately 280-300 g of seeds for 22 g brown rice. Furthermore, the appropriate number of seeding days is estimated to be 13 to 16 days, which corresponds to a small reduction in seeding health.

국내 수집 잡초성벼의 출아특성 분석

황운하,백정선,안승현,정재혁,정한용,이현석,윤종탁,박태선,이건휘,최경진,Hwang, Woon-Ha,Baek, Jung-Sun,Ahn, Seung-Hyeon,Jeong, Jae-Hyeok,Jeong, Han-Yong,Lee, Hyeon-Seok,Yoon, Jong-Tak,Park, Tae-Sun,Lee, Geon-Hwi,Choi, Kyung-Jin 한국잡초학회한국잔디학회 2017 Weed & Turfgrass Science Vol.6 No.3

유전자원센터에 기탁된 잡초성벼 유전자원 5,300점을 수집 지역별로 구분 후 그 중 100점을 시험재료로 선정하여 증식 후 휴면성 정도에 따라 분류하여 생육온도 및 파종심도에 따른 출아율 변화를 분석한 결과는 다음과 같다. 시험 재료 중 적미의 비율은 80%로, 휴면성이 일반품종보다 높은 20% 이상인 유전자원이 60%이였다. 휴면성이 일반품종 수준인 시험재료 40점을 대상으로 생육온도 및 파종심도에 따른 출아율 변화를 분석한 결과 출아율에 영향을 미치는 온도는 $12^{\circ}C$, $14^{\circ}C$였으며, 파종심도가 1 cm 및 3 cm일 시 평균 $10^{\circ}C$ 초과 적산온도 $1^{\circ}C$ 상승에 따라 출아율은 각각 0.6%, 0.5% 증가하였으나 파종심도 5 cm에서는 적산온도 증가에 따른 출아율 증가가 0.28%로 감소하였다. 휴면성이 일반품종에 비해 높은 유전자원 60점을 수확 후 파종 심도 별로 매몰 후 동계 야외처리를 하고 이듬해 봄 출아 정도를 분석한 결과 적미는 파종심도 1 cm, 3 cm, 5 cm에서 출아율이 55%, 46%, 41%로 다소 높았으나 백미의 경우 각 깊이에서 출아율이 10%, 8%, 5.7%로 감소되었다. 위 결과를 바탕으로 파종 심도 별 최종 출아율을 100%로 가정하여 계산된 상대 출아율의 변화를 분석한 결과, 상대 출아율이 80%, 90%, 100%에 도달하기 위한 유효적산온도는 각각 $83-112^{\circ}C$, $100-123^{\circ}C$, $148-160^{\circ}C$ 인 것으로 나타났다. 시험지역인 전주지역에서 잡초성벼의 출아율이 90% 이상을 나타내는 시기는 5월 8일 이후가 될 것으로 판단되며 이때 비선택성 제초제를 시용하여 잡초성벼를 방제하는 것이 효율적이라 기대된다. In order to provide basic data for efficient control of weedy rice, we analyzed emergence rate of 100 weedy rice genetic resources collected in South Korea according to growth temperature and soil burial depth. Analyzing of emergence rate using low dormancy weedy rice genetic resources, emergence was increased at 12 and $14^{\circ}C$ of mean temperature condition. When calculating the effective accumulated temperature above $10^{\circ}C$, emergence rate increased 0.6% and 0.5% in 1 cm and 3 cm of soil depth, respectively according to increase of $1^{\circ}C$. However it reduced as 0.28% in 5 cm of soil depth condition. Analyzing of emergence rate using high dormancy weedy rice, red rice showed 55%, 46%, 41% of emergence rate in 1 cm, 3 cm and 5 cm of soil depth condition, respectively. However those of white rice decreased as 10%, 8% and 5.7% in 1 cm, 3 cm and 5 cm of soil depth condition, respectively. Relative emergence, assuming the final emergence rate as 100%, reached 80%, 90% and 100% when effective accumulated temperature was $83-112^{\circ}C$, $100-123^{\circ}C$, $148-160^{\circ}C$ respectively.

RNA-Sequencing을 이용한 벼 품종간 수발아 차이 분석

최명구,이현석,황운하,양서영,이윤호,이충근,윤성중,정재혁,Choi, Myoung-Goo,Lee, Hyen-Seok,Hwang, Woon-Ha,Yang, Seo-Yeong,Lee, Yun-Ho,Lee, Chung-gun,Yun, Song Joong,Jeong, Jae-Hyeok 한국작물학회 2020 한국작물학회지 Vol.65 No.4

Seed dormancy is an adaptive trait in which seeds do not germinate under unfavorable environmental conditions. Low dormancy seeds are easily germinated under optimal environmental conditions, and these characteristics greatly reduce the yield and quality of crops. In the present study, we compared the pre-harvest sprouting (PHS) rate of two cultivars, Joun and Jopyeong, using the Winkler scale after heading day and temperature of the test. The PHS rate increased as the Winkler scale after heading day increased from 700℃ to 1100℃ and the temperature of the test increased. In all conditions, the PHS rate of Jopyeong was higher than that of Joun. RNA-sequencing was used to analyze the cause of the high PHS rate. We analyzed the biological metabolic processes related to the abscisic acid (ABA) metabolite pathway using the KEGG mapper with selected differentially expressed genes in PHS seeds. We found that the expression of ABA biosynthesis genes (OsNCEDs) was down-regulated and that ABA catabolic genes (OsCYP707As) was up-regulated in PHS seeds. However, the quantitative real-time PCR results showed that Joun had a higher expression of OsNCEDs than that of Jopyeong, but OsCYP707As did not yield a significant result. Joun displayed higher ABA content than that of Jopyeong not only during ripeness time but also during PHS treatment. Taken together, we provided evidence that the ABA content remaining in the seed is important to the PHS rate, which is determined by the expression level of the ABA biosynthesis gene OsNCEDs.

분질배유를 지녀 건식제분 쌀가루 제조에 유리한 조생종, ‘바로미2’

하수경(Su Kyung Ha),김보경(Bo-Kyeong Kim),황운하(Woon-Ha Hwang),모영준(Young-Jun Mo),정종민(Jong-Min Jeong),이동규(Dong-Kyu Lee),김우재(Woo-Jae Kim),김정주(Jeong-Ju Kim),정지웅(Ji-Ung Jeung) 한국육종학회 2022 한국육종학회지 Vol.54 No.4

“Baromi2” is an improved resistant early maturing rice variety with floury endosperm, and is suitable for dry milling. This variety was developed in 2019 by crossing “Suweon542,” which is ideal for dry milling, and “Jopyeong” by the rice breeding team at the National Institute of Crop Science, Rural Development Administration. The heading date of “Baromi2” was July 27 in the Honam Plains, 17 d earlier than that of “Seolgaeng.” The culm length of “Baromi2” was 76 cm, which was almost the same as its check variety “Seolgaeng”; additionally, its panicle length, panicle number, and 1,000 grain-weight of brown rice were 23 cm, 11, and 18.4 g, respectively. “Baromi2” showed strong resistance against rice blast, bacterial blight, and stripe virus disease, but was susceptible to dwarf and brown and small brown planthoppers. The milled rice yield of “Baromi2” was approximately 475 kg/10a in the local adaptability test for 3 years in the late planting culture. The grain hardness of “Baromi2” with a floury endosperm was 2 and 3 times lower than that of “Seolgaeng” with opaque endosperm and “Jopyeong” with transparent endosperm, respectively. The rice flour of “Baromi2” exhibited superior physicochemical characteristics with respect to granule size and damaged starch content compared with any other check varieties. These results inferred that “Baromi2” was suitable for dry milling and for the processed rice industry, owing to its lower milling costs and eco-friendly milling methods (Registration No. 9052).

볍씨 최아 및 최아 손상정도에 따른 초기생육변화 분석

최명구,정재혁,이현석,양서영,이충근,황운하,Choi, Myoung-Goo,Jeong, Jae-Hyeok,Lee, Hyen-Seok,Yang, Seo-Yeong,Lee, Chung-gun,Hwang, Woon-Ha 한국작물학회 2021 Korean journal of crop science Vol.66 No.3

볍씨 종자의 최아정도 및 최아 손상정도에 따른 출현율 및 초기생육변화를 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 볍씨 최아 길이가 길수록 출현율은 다소 감소하였으며 생육온도가 18℃ 이상으로 높을수록 차이가 큰 것으로 나타났다. 2. 최아 길이가 길수록 초장신장 속도가 감소하였으며 생육온도가 21℃ 이상으로 높을 시 최아길이 3 mm에서 초장이 크게 감소하였다. 3. 최아길이에 따른 엽수변화는 없었으나 줄기 두께 및 줄기 건물중, 뿌리 건물중은 최아길이가 길수록 유의하게 감소하였다. 4. 최아 손상정도가 증가할수록 출현율은 유의하게 감소하였으며 생육온도가 높을수록 감소폭은 증가하으며 엽수변화는 없었으나 줄기 두께 및 줄기 건물중, 뿌리 건물중은 최아 손상도가 길수록 유의하게 감소하였다. 최아 길이 및 종자 손상정도별 뿌리 건물중과 줄기 건물 중 변화는 유의한 정의 상관관계를 보였다. We checked the emergence rate and early growth characteristics of young rice plants according to the germination length and seed damage ratio in direct seeding. The emergence rate was reduced according to the longer germination length and higher seed damage ratio. The emergence rate was further reduced under high-temperature conditions. The leaf number did not show a significant difference according to germination length and seed damage ratio. However, shoot and root dry weights were reduced according to the germination length and seed damage ratio. The root dry weight was highly correlated with the shoot dry weight. Based on these results, we concluded that a longer germination length and seed damage could induce the loss of nutrients and affect poor root growth, consequently inducing poor emergence and growth in the early growth stage of rice seeds. Therefore, in rice direct seeding, seed conditions of less than 1 mm of germination length should be checked for a sufficiently high standing rate and adequate growth characteristics after seeding.

Development of Marker-free Transgenic Rice Expressing the Wheat Storage Protein, Glu-1Dy10, for Increasing Quality Processing of Bread and Noodles

Soo-Kwon Park(박수권),DongJin Shin(신동진),Woon-Ha Hwang(황운하),Yeon-Jae Hur(허연재),Tae-Heon Kim(김태헌),Se-Yun Oh(오세윤),Jun-Hyun Cho(조준현),Sang-Ik Han(한상익),Seung-Sik Lee(이승식),Min-Hee Nam(남민희),Dong-Soo Park(박동수) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.6

쌀가루는 많은 식품 가공에 이용된다. 그러나 밀가루 반죽이 빵과 면을 포함한 많은 식품 가공 제품에 적합한 반면에, 쌀로 만든 반죽은 신장성과 탄력성이 부족하다. 고분자 글루테닌 서브유닛(HMW-GS)은 밀의 가공 적성을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서, 우리는 아그로박테리움(Agrobacterium) 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 HMW-GS를 암호화하는 밀 Glu-1Dy10 유전자를 발현하는 marker-free 형질전환 벼 식물체를 개발하였다. 오직 Glu-1Dy10 유전자와 HPTII (hygromycin phosphotransferase II) 저항성 유전자만을 포함하는 분리된 DNA 조각들로 구성된 두 가지 발현 카셋트(cassettes)를 독립적으로 아그로박테리움(Agrobacterium) EHA105 에 도입하였다. Glu-1Dy10 또는 HPTII를 함유하는 EHA105 를 각각 3:1 비율로 벼 캘러스에 접종하였다. 290개의 하이그로마이신(hygromycin) 저항성 T0 식물체 중에서 우리는 벼 게놈에 Glu-1Dy10과 HPTII 유전자가 모두 삽입된 29개의 형질전환 라인을 획득하였다. 우리는 Glu-1Dy10 유전자가 벼 게놈 내로 도입된 것을 Southern blot 분석을 통해 다시 확인하였다. 형질전환 벼 종자에서 Glu-1Dy10의 전사(Transcripts)와 단백질을 semi-quantitative RT-PCR과 Western blot 분석을 통해서 확인하였다. 최종적으로, 오직 Glu-1Dy10 유전자를 갖는 marker-free 식물체를 T1 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. Rice flour is used in many food products. However, dough made from rice lacks extensibility and elasticity, making it less suitable than wheat for many food products such as bread and noodles. The high-molecular weight glutenin subunits (HMW-GS) of wheat play a crucial role in determining the processing properties of the wheat grain. This paper describes the development of marker-free transgenic rice plants expressing a wheat Glu-Dy10 gene encoding the HMG-GS from the Korean wheat cultivar ‘Jokyeong’ using Agrobacterium-mediated co-transformation. Two expression cassettes, consisting of separate DNA fragments containing Glu-1Dy10 and hygromycin phosphotransferase II (HPTII) resistance genes, were introduced separately into Agrobacterium tumefaciens EHA105 for co-infection. Each EHA105 strain harboring Glu-1Dy10 or HPTII was infected into rice calli at a 3: 1 ratio of Glu-1Bx7 and HPTII. Among 290 hygromycin-resistant T0 plants, we obtained 29 transgenic lines with both the Glu-1Dy10 and HPTII genes inserted into the rice genome. We reconfirmed the integration of the Glu-1Dy10 gene into the rice genome by Southern blot analysis. Transcripts and proteins of the Glu-1Dy10 in transgenic rice seeds were examined by semi-quantitative RT-PCR and Western blot analysis. The marker-free plants containing only the Glu-1Dy10 gene were successfully screened in the T1 generation.

Development of Marker-free Transgenic Rice for Increasing Bread-making Quality using Wheat High Molecular Weight Glutenin Subunits (HMW-GS) Gene

Soo-Kwon Park(박수권),DongJin Shin(신동진),Woon-Ha Hwang(황운하),Se-Yun Oh(오세윤),Jun-Hyun Cho(조준현),Sang-Ik Han(한상익),Min-Hee Nam(남민희),Dong-Soo Park(박동수) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.11

고분자 글루테닌 서버유닛(high molecular-weight glutenin subunit, HMW-GS)은 밀의 가공적성을 결정하는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 Glu-1Bx7 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. Glu-1Bx7 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀 Glu-1Bx7 유전자 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 Glu-1Bx7 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카셋트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, Glu-1Bx7와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 216개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 Glu-1Bx7과 HPTII가 모두 삽입된 24개의 형질전환 라인을 획득하였다. Glu-1Bx7와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 T₁ 세대의 종자에서 밀 Glu-1Bx7 유전자가 전사와 번역되어 오직 Glu-1Bx7만을 가지는 marker-free 식물체를 T₁ 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. High-molecular weight glutenin subunits (HMW-GS) have been shown to play a crucial role in determining the processing properties of the wheat grain. We have produced marker-free transgenic rice plants containing a wheat Glu-1Bx7 gene encoding the HMG-GS from the Korean wheat cultivar ‘Jokyeong’ using the Agrobacterium-mediated co-transformation method. The Glu-1Bx7-own promoter was inserted into a binary vector for seed-specific expression of the Glu-1Bx7 gene. Two expression cassettes comprised of separate DNA fragments containing only Glu-1Bx7 and hygromycin phosphotransferase II (HPTII) resistance genes were introduced separately to the Agrobacterium tumefaciens EHA105 strain for co-infection. Each EHA105 strain harboring Glu-1Bx7 or HPTII was infected to rice calli at a 3:1 ratio of Glu-1Bx7 and HPTII, respectively. Then, among 216 hygromycin-resistant T0 plants, we obtained 24 transgenic lines with both Glu-1Bx7 and HPTII genes inserted into the rice genome. We reconfirmed integration of the Glu-1Bx7 gene into the rice genome by Southern blot analysis. Transcripts and proteins of the wheat Glu-1Bx7 were stably expressed in the rice T₁ seeds. Finally, the marker-free plants harboring only the Glu-1Bx7 gene were successfully screened at the T₁ generation.

포항 가속기연구소 에너지 3GeV 성능 향상을 위한 펄스 모듈레이터 설계

박성수(Park Soung Soo),김상희(Kim Sang Hee),김성철(Kim Sung Chul),황운하(Hwang Woon Ha),손윤규(Son Yoon Ku),김승환(Kim Sung Hwan),박용정(Park Young Jung),남상훈(Nam Sang Hoon) 대한전기학회 2009 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2009 No.7

선형가속기의 에너지를 3.0 GeV로 증강시키기 위하여 마이크로웨이브 증폭기의 펄스 전원를 설계하였다. 현재 클라이스트론-모듈레이터를 12set에서 2set를 추가로 증설할 예정이며 기존의 마이크로웨이브 모듈은 1개의 모듈이 4개의 가속관에 마이크로웨이브를 공급하고 있다. 현재 운전중인 12개의 가속 모듈중에 1개의 모듈을 각각 2개의 가속관으로 나누어서 2개에 모듈로 마이크로웨이브를 공급하고 나머지 9개의 모듈은 4개의 가속관에 마이크로웨이브를 공급할 예정이다. 선형가속기의 에너지 증강사업에서 200 ㎿의 펄스 모듈레이터와 80 ㎿의 클라이스트론 2set 새로운 방식으로 설치할 계획이며 기존의 모듈레이터 또한 성능향상을 할 예정이다. 본 논문에서는 마이크로웨이브 증강 방안 및 새로운 방식의 모듈레이터에 대한 설계에 대하여 발표하고자 한다.

기계학습을 이용한 벼 수발아율 예측

반호영 ( Ho-young Ban ),정재혁 ( Jae-hyeok Jeong ),황운하 ( Woon-ha Hwang ),이현석 ( Hyeon-seok Lee ),양서영 ( Seo-yeong Yang ),최명구 ( Myong-goo Choi ),이충근 ( Chung-keun Lee ),이지우 ( Ji-u Lee ),이채영 ( Chae Young Lee ),윤 한국농림기상학회 2020 한국농림기상학회지 Vol.22 No.4

본 연구는 자연 조건에서 쌀가루용 벼의 수발아율을 예측하기 위한 것으로 기계학습을 이용하여 기상요소들에 따른 수발아율을 간단히 예측할 수 있는 초기 시스템을 개발하기 위해 수행되었다. 이를 위하여 강원도, 충청북도, 경상북도에 위치한 6개 지역에서 쌀가루용 벼 3품종을 재배하였다. 수확 후 수발아율과 출수일을 조사하였으며, 각 지역의 종관기상대의 일 평균 기온과 상대 습도, 그리고 강수량 정보를 이용하여 기계학습 모델 중 하나이며, 정확도가 높은 GBM 모델로 수발아율을 예측하였다. 2017년부터 2019년까지 강원과 충북, 그리고 경북의 6개 지역에서 쌀가루 용 벼 3품종에 대해 재배 실험을 수행하였다. 조사 항목은 출수일과 수발아율이었다. 기상자료는 동일한 지역명의 종관기상대를 이용하여 일 평균 기온 및 상대 습도, 그리고 강수량 자료를 수집하였다. 수발아율 예측을 위해 기계학습 모델인 Gradient Boosting Machine (GBM)을 이용하였으며, 학습 투입 변수로는 평균 기온과 상대 습도, 그리고 총 강수량이었다. 또한 수발아 피해 관련 기간을 설정하기 위해 출수 후 몇 일 후부터 그 이후의 기간에 대한 실험도 수행하였다. 자료는 수발아 피해 관련 기간의 교정을 위한 training-set과 vali-set, 검증을 위한 test-set으로 구분하였다. training-set과 vali-set으로 교정한 결과, 출수 후 22일 후부터 24일동안에서 가장 높은 score를 나타내었다. test-set으로 검증한 결과는 3.0%보다 낮은 구간에서 수발아율을 약간 높게 예측한 경향이 있었지만, 높은 예측력을 보였다(R²=0.76). 따라서, 기계학습을 이용하여 특정기간동안의 기상요소들로 수발아율을 간단하게 예측할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때, 기계학습을 이용하여 특정기간 동안에 평균 기온과 상대 습도, 그리고 총 강수량으로 높은 수발아율 예측 성능을 보였으며, 이 시스템을 이용하여 일반 농가들을 대상으로 수발아에 관한 피해를 예방할 수 있는 조기 수발아 예측 시스템으로 이용가능 할 것으로 판단된다. 하지만 품종마다 휴면 정도 차이로 인한 수발아 관련 기간에 차이가 있으므로, 다른 쌀가루용 벼 품종에 대해서도 추가로 조사하고, 개별 품종으로 세분화하여 분석한다면 좀 더 정확도 높은 예측 시스템을 개발할 수 있을 것으로 판단된다. Rice flour varieties have been developed to replace wheat, and consumption of rice flour has been encouraged. damage related to pre-harvest sprouting was occurring due to a weather disaster during the ripening period. Thus, it is necessary to develop pre-harvest sprouting rate prediction system to minimize damage for pre-harvest sprouting. Rice cultivation experiments from 2017 to 2019 were conducted with three rice flour varieties at six regions in Gangwon-do, Chungcheongbuk-do, and Gyeongsangbuk-do. Survey components were the heading date and pre-harvest sprouting at the harvest date. The weather data were collected daily mean temperature, relative humidity, and rainfall using Automated Synoptic Observing System (ASOS) with the same region name. Gradient Boosting Machine (GBM) which is a machine learning model, was used to predict the pre-harvest sprouting rate, and the training input variables were mean temperature, relative humidity, and total rainfall. Also, the experiment for the period from days after the heading date (DAH) to the subsequent period (DA2H) was conducted to establish the period related to pre-harvest sprouting. The data were divided into training-set and vali-set for calibration of period related to pre-harvest sprouting, and test-set for validation. The result for training-set and vali-set showed the highest score for a period of 22 DAH and 24 DA2H. The result for test-set tended to overpredict pre-harvest sprouting rate on a section smaller than 3 .0 %. However, the result showed a high prediction performance (R²=0 .76). Therefore, it is expected that the pre-harvest sprouting rate could be able to easily predict with weather components for a specific period using machine learning.