흑미의 자색종자과피 형질을 결정하는 대립유전자와 안토시아닌 생성의 상호관계

Abstract

쌀은 인류가 가장 많이 먹고 있는 주식이다. 최근 백색미, 적색미, 갈색미, 녹색미 그리고 흑색미 등 다양한 품종들이 소비되고 있다. 고농도의 안토시아닌이 함유되어 있는 흑미는 영양가뿐만 아니라 암 발생 예방 효과가 있어 세계적으로 그 소비가 증가되고 있다. 유전학적으로 흑미는 cyanidin-3-O-glucoside (C3G)의 합성경로를 조절하는 두 개의 유전자 Pb와 Pp가 관여하는 Purple Pericarp (Prp) 유전형질에 의하여 종자과피의 색이 결정된다. 1921년 Nagai가 흑미의 유전현상을 일으키는 Prp 형질을 보고한 이 후 Prp 형질에 관여하는 유전자들과 그 기능 분석에 관한 많은 연구가 보고 되었으나 아직도 많은 부분이 밝혀지지 않았다. 그러나 안토시아닌의 함량이 높은 기능성 흑미의 소비는 증가하고 있는 반면 흑미는 일반 재배 벼에 비하여 상대적인 수확량이 매우 적어 농경제적인 문제가 있다. 본 논문에서는 흑미 종자가 성숙하는 과정에서 Prp 유전자의 유전현상의 특성과 안토시아닌 합성 경로 그리고 수확량에 관한 유전학적 관점에서 내용을 정리하였다. Rice (Oryza sativa L.) is one of the major cereal crops for consumption by the world’s population. Recently, various colored rice, such as white, red, brown, green, and black rice, have caught the attention of world consumers. The commercial name ‘black rice’ contains a high amount of anthocyanins in pericarp, which increases nutritional value. Moreover, anthocyanin in black rice possesses biomedical properties, including anti-oxidant, anti-cancer, and anti-inflammatory effects in humans. In genetics, black rice has a dominant PURPLE PERICARP (Prp) trait governed by two genes, Pb and Pp, which are involved in the synthesis of cyanidin-3-O-glucoside (C3G). Since the publication of a report by Nagai at 1921, the genetics and physiological studies of black rice driven by Prp traits are still unable to understand the relevant genes and their roles. However, with the increased demand for anthocyanin-rich black rice as a functional food for human health, it has become urgent to develop highyielding anthocyanin-rich varieties of rice. We explored many years in the genetics of purple pericarp trait, anthocyanin biosynthesis in pericarp during seed development, and, consequently, their products in relation to different physiological and agronomic traits. In this review, we summarized the anthocyanin biosynthesis in pericarp, emphasizing the inheritance pattern of the trait and functions of their products on different physiological and agronomic traits, including the yield of black rice.