제 4 장. 벼품종의특성 1. 벼품종의일반적특성 (1) 재배벼의분류 실용적분류 : 논벼 ( 수도 ), 밭벼 ( 육도 ) 숙기에따른분류 : 조생종, 중생종, 만생종 까락의유무에따른분류 : 유망종, 무망종 용도에따른분류 : 메벼, 찰벼 쌀알의형태에따른분류 : 단원형, 대립

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종옥 구
6 years ago
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1 제 4 강의 강의내용 제 4 장. 벼품종의특성 벼품종의일반적특성 품종으로요구되는특성 벼품종의선택 벼품종의변천 1

2 제 4 장. 벼품종의특성 1. 벼품종의일반적특성 (1) 재배벼의분류 실용적분류 : 논벼 ( 수도 ), 밭벼 ( 육도 ) 숙기에따른분류 : 조생종, 중생종, 만생종 까락의유무에따른분류 : 유망종, 무망종 용도에따른분류 : 메벼, 찰벼 쌀알의형태에따른분류 : 단원형, 대립형, 세장형 쌀의색깔이나향기에따른분류 : 백미, 흑미, 적미, 녹색미, 향미 교잡친화성에따른분류 : 3군으로분류 - 자포니카형 ( 일본형 ), 인디카형 ( 인도형 ), 자바니카형 2

3 (2) 품종의분화와성립 품종분류의기준 1 형태적특성 : 간장의크기, 분얼의다소, 이삭의크기등연속변이를나타내는형질 다수의미동유전자가관여 : 환경의영향이큼 2 생리적특성 : 내병ㆍ충성, 내냉성등의강약, 화색등질적형질 소수의주동유전자가관여 : 환경의영향적음 3 생태적특성 : 숙기의조만성, 수량성 복합형질이관여 품종의특성의개념 - 한품종이다른품종에대하여나타내는형질의특이성 ( 예1) 출수기와관련된형질 : 조생 vs 만생특성을갖는품종 ( 예2) 간장형질과관련된형질 : 단간 vs 장간특성을갖는품종 1 이러한특성은각품종이갖는유전자의형질발현에의해나타남 2 형질발현은유전요인과환경요인의상호작용에의해경시적성장에따라 순차적으로나타남 유전자형질발현해명 : 발육육종학적해석필요 3

4 (3) 벼품종과계통 품종 (variety, cultivar) 같은종류의작물을형태적, 생리적특성의차이에따라세분된단위로나누어놓은것 유전형질이균일하면서도영속적이어야함 계통 (line, strain) 같은조상을가지며유전형질이서로같은집단 순계 (pure line) 자식의반복에의해완전한동형접합체 ( 유전적고정 ) 가된계통 순계중우수한형질을가진것이선발되어품종이됨 4

5 2. 품종으로요구되는특성 (1) 경제적특성 : 다수성, 양질성 1) 다수성 수량성 ( 생산성 ): 작물체가인간에게이용가치가있는부분을만들어내는능력 1 90년대초기까지가장중요한육종목표 2 고품질 / 안정성이중요한육종목표인현재에도생산성을무시한육종은성립될수없음 왜우리나라는다수성을중요한육종목표로여겨왔는가? - 국토와경지면적의협소 : 인구증가와수요에맞는높은토지생산성이요구 질소시비량증가 내비다수성품종요구 수량 = 생물학적수량 수확지수 (Y=Biomass HI) - 생물학적수량 : 생태계에서일정기간내생산하는유기물총량 ( 총건물중 ) - 수확지수 : 총건물중에서인간에게이용성과경제성이있는부분의건물중 5

6 경지면적당총건물생산량에여향을미치는요소 - 엽면적지수 (Leaf area index, LAI) 와잎의공간배치 - 순동화율 (Net assimilation rate, NAR) - 군락광합성속도 (Canopy photosynthetic rate, CPR) 와입사일사량 엽면적지수 : 단위면적당총엽면적 ( 예, m 2 m -2 ) ㆍ재식밀도 = 30cm 15cm = 450cm 2 (1 포기가차지하는평균면적 ) ㆍ m 2 당포기수 = 10,000cm 2 /450cm 2 = 22.2 포기 (6 포기 ) 의엽면적을조사하였더니평균 2,500cm 2 였다. 엽면적지수는얼마인가? - 엽면적지수 (LAI)= 2500cm 2 /(30cm 15cm)= 6

7 잎의공간배치 - 직립형과만곡형 : 만곡형보다직립형이광합성에유리 (see p.68 그림 2-1) - 질소 (N) 를다비하면 LAI는증가하나, 과번무로잎이겹치게되면 NAR은오히려감소하고단위면적당건물생산량이감소 - N다비에의하여 LAI가증가하더라도수광태세가좋은직립형초형이요구됨 광합속도 성 직립형잎만곡형잎 일사강도 직립형만곡형 7

8 초형, 草型 (Plant type) - 작물체각기관의형태와공간적존재양식 : 잎, 줄기, 이삭등의형태와공간적배치에의해규정되는식물체의태세 - 짧고, 좁고, 두터운농록색의직립형잎이수광효율측면에서유리 - 그이유는아래와같은군락내부의입사광특성때문임 I o =I ㆍ exp (-kf) I: 군락최상층에입사한일사량, I o : 군락내부임의의 I o 층에입사하는 I o 일사량 k: 흡광계수 (0.4~0.5), F: 적산엽면적지수 F(LAI) 8

9 Yield potential < Yield Potential of Annual Crops > - Yield potential is generally determined by calculating photosynthesis during a grain-filling period, taking into account respiratory losses and relocation of materials assimilated before grain filling. - Rice yield potential : 10.0~16.4 t/ha In case of, daily solar radiation : 16.7 MJ/ m2 Photosynthesis efficiency : 26% Grain filling period : 40 days - Wheat yield potential : 9.2~11.4 t/ha In case of, daily solar radiation : 16.7 MJ/ m2 Grain filling period : 40 days Important cereal crops : rice, wheat, corn - The most important factors to increase yield were 1 genetic manipulation of plant architecture, 2 fertilizers, 3 crop protection chemicals, and 4 mechanization. 9

10 < Ideotype of Crop/Rice Plants > 1. Plant architecture : refers to a set of morphological characteristics associated with the yield ability of a cultivar. 2. An ideotype : is a hypothetical plant described in terms of traits that are thought to enhance genetic yield potential (1968, Donald). 3. History of the ideotypes of rice plant (1) Uni-culm type in wheat (1968, Donald) - a uni-culm plant as an ideotype of cereal crops due to the non-plasticity of the culm number resulting in a large panicle. (2) High-tillering type in rice (1971, Yoshida) - High-tillering varieties have higher yield at close as well as at wide spacing. (3) Low to medium tillering type in rice (1969, Chandler) - Low to medium-tillering varieties, it short and stiff-strawed, yield best at close spacing. (without experiments) 10

11 (4) Low-tillering panicle weight type in rice (1988, Jekyu Kim) - Low-tillering panicle weight type is an ideotype of rice plant for increasing grain yield potential. Top six tillers with 200 to 250 spikelets per panicle Location of different grades of panicles in a plant based on spikelet number per panicle. IRRI, 1987 DS. 11

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14 Schematic ideotype of wheat and rice plants < Wheat > < Rice > 14

15 4. Ideotype of principal characteristics for all annual seed crops (Donald and Hamblin, 1983) 15

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17 Photosynthesis of elect and droopy leaves of rice plant Grain yield and LAI of rice 17

18 NAR : 단위엽면적당단위시간당광합성량 - 호흡량 NAR= (w 2 -w 1 ) 2.303(logLAI 2 -loglai 1 ) (t 2 -t 1 ) (LAI 2 -LAI 1 ) (g/cm 2 /day) < 참고 > 1 dw - RGR(Relative growth rate, 상대생장속도 ) = w dt (g/g/day) (w 2 -w 1 ) - CGR(Crop growth rate, 작물생장속도 ) = (g/m 2 /day) (t 2 -t 1 ) 수확지수를결정하는요소 - Sink size (sink capacity) : 광합성산물저장기관인벼알의왕겨껍질용량 - Source의량 (Source capacity) : Sink를채워줄광합성산물의량 - N시비조건, 광합성산물의생산과전류에영향하는환경조건 ( 일사량, 기온 ) - 도복저항성 : 다비ㆍ생력기계화의진전에따라수량을좌우하는중요특성 18

19 도복에관여하는형질 - 간장 ( 稈長 ), 간질 ( 稈質 ), 하위절간장, 뿌리의굵기와분포, 단간화 ( 短稈化 ) ㆍ강간화 ( 强稈化 ) 방향으로육종 다수성품종의이상적초형 1 초형이직립이고다비에의해 LAI가증대하여도수광태세가양호한품종 2 다비에의하여 sink size ( 단위면적당영화수 왕겨의크기 ) 가증대하여도등숙비율의저하가적은품종 3 단간ㆍ강간으로다비조건에서도도복하지않는품종 19

20 2) 양질성 ( 고품질성 ) 쌀의품질결정주요형질 1 1차적품질 - 현미규격검사규격상의형태적ㆍ물리적품질 : 용적중, 정립비율, 현미형태, 수분등 2 2차적품질 - 실제수요자나소비자이용상의품질 : 도정률, 식미, 영양가, 저장성등 à 현재유통되는쌀은품종의순도, 완전미율, 단백질함량이품질의기준이되고있음 메밥 외층 찰밥 내층 외층 1 차적품질 ( 현미외관 ) 2 차적품질 ( 밥맛 ) 내층 20

21 식미 식미 ( 밥맛 ) 를구성하는주요요소 1 밥의점성 ( 끈기 ) 과경도 ( 딱딱한정도 ): 쌀의조직이나성분조성과관련 - 밥을지으면쌀의전분이호화ㆍ팽윤 쌀알이팽창 끈기가있고부드러운밥 : 배유세포벽의붕괴도가높고단백질함량낮음 일본형쌀 끈기가없고푸석푸석한밥 : 세포벽의붕괴도가낮고단백질함량높음 인도형쌀 전분중아밀로스함량 낮은쌀 : 끈기가높음 일본형쌀 높은쌀 : 끈기가낮음 인도형쌀 단백질함량 21

22 2 쌀밥고유의향기 - 향기성분 : 100여종의휘발성성분이동정되어있음. 특히쌀외층에다량함유된휘발성성분이쌀특유의향기에관여하는것으로추정됨. 3 유리아미노산의총량 - 유리아미노산이직접적으로밥맛에관여한다는확증은없음. 4 쌀에함유된무기성분 - Mg/K, Mg/N, Mg/Amylose: 식미와대체로정의상관관계에있음. 관능검사 쌀밥의관능검사 (panel test) - 인간이직접밥을먹으면서시각, 청각, 후각, 미각, 촉각등 5가지감각에의한느낌을종합적으로판단하여식미를평가하는방법 - 주관적일수있으며, 개인의기호에따라편차가큼. 쌀밥의관능검사항목 : 6가지 - 항목 : 밥모양 ( 색깔및윤기 ), 밥냄새 ( 구수한정도 ), 밥맛, 찰기, 씹히는질감 / 경도, 총평 - 평가할시료밥과기준밥을비교함 22

23 평가단계 : 5단계상대평가 (-2 ~ +2) - 0 : 평가할시료밥의특성이기준밥과같은수준 - +1, +2 : 좋은밥맛방향으로 2단계 - -1, -2 : 나쁜밥맛방향으로 2단계 평가자구성 - 평가자는 24인이상으로함. - 남녀비율은동일하게구성 - 연령분포를고르게함. - 반복회수 : 2회 밥맛에영향을미치는요소 - 기상, 토양, 재배기술 ( 질소시비량, 이앙시기, 물관리등 ), 수확시기, 건조, 도정, 저장, 밥짓기 ( 취반 ) 등 23

24 식미평가표 24

25 우리나라와일본에서재배한쌀의식미평가 25

26 (2) 지리적특성 (p. 72) - 조만성, 기상생태형, 내병충성, 스트레스내성 1) 품종의조만성 ( 출수성 ) 뜻 : 벼품종의숙기가빠르거나늦은특성 - 품종의지역적응성또는작기적응성을지배하는중요한형질 : 육종목표의하나임 발육단계 : 영양생장기와생식생장기로나누어짐 - 영양생장기 ( 파종 ~ 유수분화 ) : 품종의조만결정 양적생장기 ( 잎, 뿌리, 줄기증가 ) - 생식생장기 ( 유수분화 ~ 성숙기 ): 품종에따라큰차이가없음 < 생식생장기 + 등숙기 > 질적증가기 ( 유수및종실의발육 ) 영양생장상 - 감광상 (photoperiod sensitive phase, PSP) : 일장조건에의하여생식상장이촉진되거나지연되는기간 - 감온상 (temperature sensitive phase, TSP) : 온도조건에따라생식생장이영향을받는기간 - 기본영양생장상 (basic vegetative phase, BVP) : 일장과온도를아무리변화시켜도변화출수가더이상촉진되지않는기간 26

27 < 품종의조만성 > 영양생장기 생식생장기 기본영양생장상감광상생식생장등숙상 파종 ( 이앙 ) 온도 ( 고온 ) 에의존 일장 ( 단일 ) 에의존 유수분화 출수 성숙 품종의조만성을결정 품종에따른차이가거의없음 27

28 파종 ~ 유분수화까지의 감광성정도 (P) 기 간 기본영양생장성정도 (B) 일장 (hr) 파종 ~ 한국 일본북부의조생종, Aus, Boro (Indica) 한국남부, 일본서남부의만생종, Aman 일부 (Indica) 동남아시아열대지역, Bulu(Javanica) 유분수화까지의 P P P B 기 간 B B 일장 28

29 2) 벼의기상생태형 - 벼의출수조만성은기본영양생장과감광상의길이에따라적응지역과재배시기가다른 3가지의생태형으로구분됨. 1 기본영양생장상이짧고감광상도짧아유수분화가일장에영향을받지않는생육기간이짧은생태형 ( 예 ) 한국 일본북부의조생종, Aus, Boro (Indica) : 감온성강 2 기본영양생장상은짧으나, 감광상이긴것으로유수의분화가일장에현저하게좌우되는생태형 ( 예 ) 한국남부, 일본서남부의만생종, Aman의일부 (Indica) : 감온성약 3 기본영양생장상이극단적으로길고, 감광상이짧은것으로유수의분화가일장에좌우되지않는생태형 [ 동남아시아열대지역, Bulu(Javanica)] 1 형 2 형 3 형 기본영양생장상 감광상 29

30 연중고온 단일조건인저위도열대 ( 적도 ) 지역에적응하는생태형 (3형: 기본영양생장성이극단적으로크고감광성이약한생태형 ) 의품종을중 고위도지역에재배하면어떤현상이일어날까? - 기본영양생장상이지나치게길어져출수가지연되어등숙기의가을추위때문에등숙불량으로수량이현저하게감소하거나, 아예출수하지못함. 중 고위도지역에적응하는생태형 (2 형 : 기본영양생장성이적고감광성이강한 생태형 ) 의품종을연중고온 단일조건인저위도지역에재배하면어떤현상이? - 저위도열대지역의단일조건으로인하여영양생장량이충분히확보되지않은채 유수가분화와출수가촉진되어수량이현저하게감소함. 30

31 3) 내병 충성 - 병해저항성 ( 내병성 ): 병원균에대하여숙주식물 ( 벼 ) 이저항성을나타내는성질 - 병해감수성 ( 이병성 ): 숙주식물 ( 벼 ) 이병원균에침해받기쉬운성질 - 내충성 : 해충의침입에대하여숙주식물이견디는성질 환경의영향이크며, 절대적인면역체계는없음 : 농약의존적방제 숙주식물의병해저항성 ( 내병성 ) 1 병원균의침입을저지하려는침입저항성 2 병원균이침입하여도확대를저지하려는확대저항성 3 병원균에감염되었어도병징을나타내지않는잠복저항성 4 병징을나타내더라도실제피해가적은피해저항성 병원균의침입성 1 침해력 : 병원균이식물체에침입 증하는능력 2 병원력 : 병원균이병징을나타내는능력 병원성 (Pathogenecity) 병원균의돌연변이 자연교잡에의해병원성이다른변종이계속출현 31

32 품종의병해저항성 - 질적저항성 ( 진성저항성 수직저항성 ): 어떤품종이병에걸리느냐걸리지않느냐 숙주 병원균상호관계에서친화적관계가성립되지않는경우에숙주식물의과민반응 (hypersensitive) 에의하여병원균을배제 : Race특이적저항성 소수의주동유전자에지배 : 병원균race의분화에따른저항성붕괴우려높음 - 양적저항성 ( 포장저항성 수평저항성 ): 어떤품종이병에걸렸을때의이병정도 Race비특이적저항성 다수의미동유전자에지배 : 주동유전자저항성보다작용력은약하나, 병원균 race분화에따른저항성붕괴우려낮음 다계품종 (multiline variety) 재배 - 내병성이외의형질은동일한유전자구성을가지면서내병성에있어서는각각의 race 에강한서로다른유전자를갖는계통을혼합해서집단으로재배 32

33 내충성의원인기구 1 해충의산란, 섭식및생식장소등에관한기호성 2 해충침식시생존, 활동, 번식을억제하는작물의생리적저항성 3 작물이해충의가해에견디는능력 해충이품종을선택하는원인 - 식물체의해충유인혹은기피물질의유무 ( 예 1) 해충의산란, 섭식선택 : 조직의견고성, 털의유무, 화학성분등이관여 털이없는것이산란억제 : 물리적원인 ( 예 2) 해충의발육, 생존억제등의생리적특성 ( 협의의내충성 ) : 식물체의영양적가치, 생육저해물질의유무, 아미노산대사계의차이등 벼줄기굴파리의유충은저항성식물내에서사멸 : 식물체내의화학적저해물질의존재에기인 33

34 4) 스트레스내성 - 작물이저 ( 냉 ) 온 고온, 가뭄, 침 관수, 염분등의스트레스에견디는성질 뒤쪽에서별도설명 (3) 경종적특성 (p. 77) : 생력화 기계화적응성, 직파적성 1) 생력화 기계화적응성 - 육묘와이앙작업의생력화를위한어린묘 ( 유묘 ), 치묘, 중묘기계이앙의보편화 기계이앙에적합한묘소질의중요성대두 육묘노력절감과기계화적응성측면에서본어린묘의최적특성 - 육묘기간 : 8~10 일 - 초장 : 6~8cm - 엽령 : 1.0~1.5 - 저온활착력강 - 심식내성강 - 관수저항성강 - 제초제적용력강 34

35 2) 직파적응성 - 직파재배에요청되는품종특성 건답직파 1 저온발아성이강할것 2 출아및초기생장성이양호하여입모율이높을것 3 잡초와의경합력이우수할것 담수표면직파 1 심근성으로내도복성이강할것 2 분얼과다에따른잎집무늬마름병에강할것 담수토중직파 1 발아와출아력이양호하여입모율이높을것 35

36 3. 벼품종의선택 품종선택의기준 1 품종의우열을기준으로선택하기보다는품종의적부에따라선택 2 지역장려품종 ( 우량품종 ) 중에서적합한품종을선택 3 작기나재배양식에적합한품종선택 4 입지조건, 토양, 시비, 병해충, 재배자의기술능력을종합적으로고려한선택 조기재배에적합한품종선택의기준 1 감온성으로조생종이면서내냉성의특성을갖는품종 2 수발아성이없거나적은품종 3 고온조건에서등숙성이우수하고품질저하가적은품종 4 대체로수중형의품종 직파재배에적합한품종선택의기준 1 발아와출아가양호하여입모율이높은품종 2 도복에강한품종 3 지역에알맞은숙기를갖는품종 4 잎집무늬마름병에강한품종 36

37 4. 우리나라벼품종의변천 1910년이전 : 재래종품종만재배, 독농가에의한선발 재래종의일반적특성 : 다다조, 노인조, 조동지등 1 대부분까락을갖는유망종 2 장간이고분얼이적으며도복에약함 3 대립종이적음 4 포기당이삭수는적고, 수당입수가많음 5 대체로조생종임 6 내한성이강함 7 저온발아성이강하나도열병에약함 교잡육종은 1930년대부터시작됨. 37

38 < 우리나라벼육성품종의생산성 > 38

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40 5. 스트레스내성 - 작물이저 ( 냉 ) 온 고온, 가뭄, 침 관수, 염분등의스트레스에견디는성질 (1) 냉해 벼의불임이발생되기쉬운조건 1 생육시기 : 영화분화기 ( 출수전 24 일경 ), 감수분열기 ( 출수전 10~11 일 ), 개화기 가장심한시기 : 감수분열기 2 온도 - 저온감수성기의유수는절간신장에의하여수면위에위치 - 온도와불임과의관계 : 품종의내냉성, 저온의정도및지속기간, 벼의생리적소질등에따라다름 - 장해형냉해의불임유발한계온도 : 내냉성강한품종 15~16, 약한품종 18~19 자포니카품종의내냉성평가 : 감수분열기에평균기온 17 에서 10 일간처리 3 일조 - 강한저온처리에서는차광의영향이없으나약한저온처리에서는차광이간접적으로불임에영향을줌 4 전력조건과벼의생리적소질 - 전력조건에따라저온피해가커질수도 / 적어질수도있음 ( 예 ) 냉해년에질소비료과다시용 저온시 불임현저하게많이발생 40

41 Normal pollen Abnormal pollen Pollen disorder Sterility 41

42 냉해의종류 1 지연형냉해 : 영양생장기에장기간저온에노출 생육지연 출수지연 추냉에의한등숙장해 수량감소 지연형냉해의품종저항성 : 저온조건에서의출수지연정도와등숙성 지연형냉해년의작기중기온변화 냉수유입으로인한출수지연과냉해 42

43 2 장해형냉해 : 저온감수성이높은감수분열기와출수개화기의저온으로인한 화분형성저해, 수분 / 수정장해 불임 영화퇴화 수량감소 장해형냉해년의작기중기온변화 장해형냉해에의한불임 3 혼합형냉해 : 지연형냉해와장해형냉해가복합적으로발생하는냉해 피해극심 우리나라 1980 년대냉해 혼합형냉해년 (1980) 의기온변화 혼합형냉해에의한피해 43

44 < 벼생육단계별냉온장해온도와냉해현상 > 생육단계 최적온도 ( ) 장해온도 ( ) 냉온장해및냉해현상 못자리이전 - - 파종및이앙기지연 못자리기간 30~32 15 발아및생육불량 이앙기 15~30 13 이앙지연, 이앙후활착불량 본답초기 ~ 분얼종기 26~33 15 생육지연, 적고, 가지치기숫자감소, 어린이삭발달지연 유수형성기및감수분열기 20~33 17 출수지연, 불임유발, 꽃가루발육장해 출수기 21~30 15 출수지연, 개화지연, 수정불량, 불임유발 등숙기 19~27 14 등숙지연, 등숙불량, 미질저하 44

45 냉해검정기준 - 국립식량과학원인공기상실및춘천출장소 저온발아성검정 : 13, 32 정온기에서치상후 15 일째조사 유묘냉해검정 : 수온 13, 본엽 3 엽기에 10 일간처리 본답포장검정 : 17 냉수처리, 분열기 ~ 등숙기 장해형냉해검정 ( 내냉성검정온실 ) : 기온 / 수온 17 감수분열기및출수기에 10 일간처리 45

46 < 국립식량과학원춘천출장소내냉성연구 > 46

47 (2) 고온해 - 뜻 : 작물이생육한계이상의고온으로받는피해 - 고온감수성이높은생육단계 ( 출수개화기 등숙기 ) 에고온노출 불임 등숙불량 수량감소 품질저하 고온에의한불임기구 1 약의열개불량 2 주두부착화분수감소 3 수정실패 4 불임 ( 쭉정이 ) 발생 47

48 < 그림 > 고온에따른작물의광합성과호흡반응 - 광합성은일정이상의고온에서감소되지만 - 호흡작용은고온에서도감소되지않고계속유지됨 고온장해의증상 48

49 고온장해의감수성기 ( 수잉기, 출수기 ) 고온감수정도 : 개화기가가장크고, 수잉기가다음임 < 그림1> 35 이상에서는불임에의하영화수감소심함 고온처리기간중에출수개화한영화만불임발생 < 그림2> - 개화 1시간이전또는이후에고온처리에서는불임발생하지않음 < 그림 1> 49

50 < 그림 2> 50

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<30305FC7D1B1B9C0B0C1BEC7D0C8B8C1F B1C732C8A35FBCF6C1A4C6EDC1FDBABB E687770> Korean Journal of Breeding Science Korean J. Breed. Sci. 51(2):140-145(2019. 6) Online ISSN: 2287-5174 Print ISSN: 0250-3360 https://doi.org/10.9787/kjbs.2019.51.2.140 원용재 1 정응기 1* 강경호 1 홍하철 2 조영찬 1 정오영