The Korean Journal of Crop Science. 1 December 2024. 273-281
https://doi.org/10.7740/kjcs.2024.69.4.273

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   시험 품종 및 재배방법

  •   생육, 수량구성요소 및 수량 측정

  •   종실 및 밀가루 특성

  •   제빵적성 평가

  •   글루텐 단백질 분석

  •   통계 분석

  • 결과 및 고찰

  •   출수 전후 질소 시비 시기에 따른 생육, 수량 및 품질 변화

  •   출수기 질소 시비량에 따른 생육, 수량구성요소 및 수량 변화

  •   질소 시비량에 따른 품질 및 제빵적성 변화

  •   질소 시비량에 따른 글루텐 단백질 조성 변화

  • 적 요

서 론

밀은 종실내 함유되어 있는 밀 단백질의 함량 및 질적 조성에 따라 빵, 국수, 비스킷 등 다양한 가공 용도가 결정된다. 밀의 품질은 유전자형, 환경, 재배 관리 및 이들의 상호 작용에 의해 영향을 받고 있다(Plessis et al., 2013; Bouacha et al., 2015). 질소 시비는 수량을 늘리고 밀 종실의 단백질 함량과 품질을 조절하는 주요 요인으로 종실내 단백질의 합성과 축적을 촉진한다(Otteson et al., 2008; Wang et al., 2020). 생육 초기의 질소 시비는 면적당 이삭수와 1수립수를 증가시켜 수량성을 향상시키고(Khadka et al., 2020), 분얼기에 질소 시비를 하지 않았을 때 면적당 이삭수 및 1수립수가 감소되고, 등숙기에 질소 시비를 하지 않으면 천립중이 감소된다고 한다(Abedi et al., 2011).

글루텐은 일반적으로 반죽 특성과 제빵 품질 등 질적 특성을 결정하는 가장 중요한 요소로 알려져 있다(MacRitchie, 1987; MacRitchie, 1992; Weegels et al., 1996; Shewry, 2019). 글루텐은 글리아딘과 글루테닌 단백질로 구성되며, 글루테닌 단백질은 Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)에서 이동성에 따라 고분자량 글루테닌(HMW-GS) 과 저분자량 글루테닌(LMW-GS)으로 분리되며 x-type과 y-type 대립유전자로 구성된다(Gianibelli et al., 2001; Shewry et al., 1992; Skeritt, 1998). 밀의 지엽출현기 질소 시비는 종실 수량과 글루텐 단백질 함량을 크게 향상시키며(Zhong et al., 2019), 수잉기 보다 출수기 이후 질소 시비에 의해 단백질 함량이 더 증가된다고 한다(Authority, 2009; Fischer et al., 1993). Savasli et al.(2017)은 빵 밀 출수기 엽면시비가 파종시기나 분얼기의 엽면시비보다 단백질함량이 증가된다고 하였다. 절간 신장기 질소 시비로 글루테닌/글리아딘 및 HMW/LMW-GS의 비율이 증가되었고(García-Molina & Barro, 2017), 드럼밀에서 성장기 질소 시비는 x-형 HMW-GS보다 y-형 HMW-GS의 발현을 강화시킨다고 하였다(Bouacha et al., 2015). Song et al. (2020)은 수잉기 질소 시비가 밀의 글루텐 구조 및 열 특성, 특히 글루텐 하위 단위(Dx2 + Dy12)를 개선하는 데 매우 효과적이라고 하였다. 또한 질소 비율보다 질소 처리 시기가 글루텐 함량 변화에 더 큰 영향을 미친다고 보고되었다(Abedi et al., 2011).

해외에서는 효율적인 질소 시비를 위해 생육시기별로 질소 시비량을 체계적으로 설정하였다. 일본에서는 밀 재배 시 밑거름부터 생육재생기, 절간 신장기, 수잉기, 출수기 등 최대 5–6번 질소를 분시하며, 빵용 밀은 개화기 질소 시비에 의한 단백질 함량 증가와 제빵 적성 향상이 확인되어 개화기에 질소 약 6 kg/10a를 시비할 것을 권장하고 있다(Nakano & Morita, 2009; Mizuta et al., 2017; Mizuta et al., 2019; Watanabe et al., 2016). 미국과 유럽에서는 밀 식물체의 단백질 함량과 생육 상황에 따라 질소 시비량을 조절하고 있으며, 빵용 밀은 단백질 함량을 13% 이상으로 높이기 위해 지엽 출현기 또는 유숙기에 질소 4 kg/10a를 시비하도록 권장하고 있다(Authority, 2009; Herbek & Lee, 2009; Tosti et al., 2016). 유숙기 질소 시비량 12 kg/10a까지 시비량에 따라 단백질 함량이 계속 증가하지만, 질소 6 kg/10a 이상 시비 할 때 시비량 대비 단백질 함량이 적게 증가하므로 유숙기에 질소 6 kg/10a 이상 시비하지 않도록 권장하고 있다(Herbek & Lee, 2009).

국내에서도 질소 시비에 따른 밀 수량과 단백질 함량 변화에 관한 연구가 수행되었다. 국산밀 품종 금강, 백중, 수안, 우리, 고소에서 생육 재생기에 질소 시비 시 수량 및 단백질 함량이 증가하며 (α+β)-글리아딘의 비율이 증가한다고 보고되었다(Cho et al., 2018a). 그리고 백강, 중모2008, 새금강에서는 등숙기에 질소 시비 시 단백질 함량이 증가하며, 오프리에서 신장기와 수잉기에 질소 시비 시 단백질 함량이 증가한다고 보고되었다(Cho et al., 2018b; Kim et al., 2018). 본 연구에서는 국내 빵용밀 백강과 조경의 단백질 함량 증가와 품질 향상을 위해 출수기 전후 질소시비방법이 수량과 품질에 미치는 영향을 분석하였다.

재료 및 방법

시험 품종 및 재배방법

본 연구를 수행하기 위해 국내 빵용 밀 품종 조경과 백강을 국립식량과학원 논조건포장에서 ’18년, ’19년, ’20년 10월 하순경에 광산파로 파종하여 ’19년, ’20년, ’21년 6월 상순경에 수확하였다. 이후 각 ’19년, ’20년, ’21년으로 표기하였다. 조경(Kang et al., 2006)과 백강(Kim et al., 2021)은 각각 ’04년과 ’15년에 육성된 백립계로 숙기가 빠른 빵용 밀 품종이다. 파종은 휴립광산파 방법으로 120 cm × 150 cm (파폭 × 휴폭)으로 파종했으며, 파종량은 10a당 16 kg로 파종하였다. 모든 처리구는 표준시비방법에 준하여 질소를 밑거름 3.6 kg/10a, 생육재생기 웃거름 5.5 kg/10a로 시비하고 출수 전후로 질소 시비 시기 실험과 질소 시비량 실험으로 나누어 수행하였다(Table 1). 출수기 전후 질소 시비 시기 실험은 ’19년, ’20년에 질소 3 kg/10a를 출수 2주 전부터 2후 후까지 7처리로 시비하여 수행했으며(Test Ⅰ), 질소 시비량 실험은 ’20, ’21년에 출수 1주 후에 질소 3, 6, 9 kg/10a로 시비하여 수행하였다(Test Ⅱ). 인산과 칼륨은 각각 7.4 kg/10a, 3.9 kg/10a씩 전량 밑거름으로 시비하였다.

생육, 수량구성요소 및 수량 측정

간장, 수장, 수당립수는 성숙기에 10개씩 3반복으로 측정하였으며 면적당 이삭수는 성숙기에 120 cm × 10 cm 격자 내의 이삭수를 측정하여 m2당 이삭수로 환산하였다. 천립중은 1000립씩 3반복으로 측정하였고, 리터중(Test weight)은 종실을 1 L 비커에 담아 3반복으로 측정하였다. 수량은 면적 6 m × 1.2 m로 3반복씩 수확한 종자를 2.0 mm채로 쳐서 남은 종자의 무게를 10a당 무게로 환산한 후 수분함량을 14%로 보정하였다.

종실 및 밀가루 특성

원맥은 AACCI approved method 26-10.01 (AACCI, 2010)에 준하여 Bühler experimental mill을 이용하여 제분하였다. 밀가루의 단백질 함량, 글루텐 함량과 침전가(SDS-sedimentation)는 AACCI Approved Methods (2010)에 따라 측정하였다.

제빵적성 평가

제빵적성은 AACCI Approved Method 10-10.03 (AACCI, 2010)의 straight-dough bread-making 방법에 따라 식빵을 만들어 평가하였다. 식힌 빵은 rapeseed displacement 방법에 따라 부피를 측정하였고, 속질의 경도는 2.5 cm 직경의 플라스틱 plunger로 빵 두께의 25% strain, 1.0 mm/sec 속도로 측정하였다.

글루텐 단백질 분석

밀 글루테닌과 글리아딘 단백질은 각각 Zhang et al. (2008)Zhou et al. (2013)의 방법에 따라 밀 종실 1립에서 추출하였다. 추출한 글루테닌 단백질과 글리아딘 단백질은 Waters의 Alliance e2695 UPLC system (Alliance e2695, Waters Corp., MA, USA)으로 수행되었으며 ACQUITY UPLC Peptide BEH C18 컬럼(300A, 1.7 μm, 2.1 mm × 50 mm)과 photodiode array detector를 사용하였다. 이동상 용매는 0.1% trifluoroacetic acid가 포함된 H2O (A)와 0.1% trifluoroacetic acid가 포함된 acetonitrile (B)를 사용하였다(Lee et al., 2023).

통계 분석

모든 시험은 최소 3회 이상의 반복을 두어 수행하였으며, 통계프로그램 R (ver 4.3.2)을 활용하여 분산분석을 실시하여 통계적 유의성을 확인한 후 Duncan의 다중범위검정으로 처리 간 유의성을 분석하였다.

결과 및 고찰

출수 전후 질소 시비 시기에 따른 생육, 수량 및 품질 변화

Cho et al. (2018b)은 백강, 중모 2008, 새금강을 대상으로 등숙기에 10a당 질소 1, 2 kg을 시비할 때 단백질함량이 증가된다고 하였는데, 본 연구에서는 질소 3 kg/10a 시비하였을 때의 빵용 밀의 농업형질과 품질변화를 분석하고자 하였다. 2년간(’19, ’20년) 질소 3 kg/10a를 출수 2주 전부터 2주 후까지 7 조건(Table 1, Test Ⅰ)으로 시비한 결과, 조경과 백강의 수량구성요소인 면적당 이삭수, 수당립수, 리터중(Test weight), 조곡중은 출수기 질소 시비 시기에 따른 차이가 나타나지 않았다(Table 2). 이삭수와 1수영화수가 결정된 이후인 출수기 전후 시비는 수량에 미치는 영향이 적었을 것으로 추측된다. 반면, 천립중은 대조구(T0)에 비해 처리구(T1–T6)에서 유의미하게 증가하였는데 T1–T3까지는 계속 증가하다가 T4–T6에서는 T3에 비해 감소하는 경향을 보였다. 출수 2주전과 출수 1주 후에 1.5 kg/10a씩 2회 분시한 처리구(T5)는 출수 1주 후에 3.0 kg/10a 시비한 처리구 (T3)보다 오히려 천립중이 낮았다. 그리고, 질소 시비 시기에 따른 조경과 백강의 밀가루에서 단백질 함량과 글루텐 함량은 질소 처리구(T1–T6)에서 대조구(T0) 보다 높았으며 T3에서 가장 높았다. 따라서 국내 빵용 밀 조경과 백강에서 질소 시비 시기는 출수 전과 후에 1.5 kg/10a씩 나누어 주는 것 보다는 출수 1주 후에 3.0 kg/10a를 한번에 주는 것이 단백질 함량과 글루텐 함량 증가에 가장 효과가 좋은 것으로 나타났다. 이 결과는 일본, 유럽 등 해외 연구결과에서 출수 1주 후인 개화기에 질소 시비에 의해 단백질 함량이 효율적으로 증가한다는 결과와 일치하였다(Authority 2009; Nakano & Morita 2009; Hossain et al., 2021).

Table 1.

The amount and timing of N fertilizer application.

Test Treatment Sowing stage
(kg/10a)
Re-growing
stage (kg/10a)
Heading stage (kg/10a) Total nitrogen
(kg/10a)
14 DBH 7 DBH 0 DAH 7 DAH 14 DAH
T0 3.6 5.5 0 0 0 0 0 9.1
T1 0 3 0 0 0 12.1
T2 0 0 3 0 0
T3 0 0 0 3 0
T4 0 0 0 0 3
T5 1.5 0 0 1.5 0
T6 1.5 0 0 0 1.5
N0 3.6 5.5 0 0 0 0 0 9.1
N1 0 0 0 3 0 12.1
N2 0 0 0 6 0 15.1
N3 0 0 0 9 0 18.1

DAH, days after heading; DBH, days before heading.

Table 2.

Agronomic traits and flour characteristics of Baekkang and Jokyoung by N fertilizer timing at heading stage in 2019 and 2020.

Cultivar Treatment Agronomic traits Flour
characteristics
Culm
length
(cm)
Spike
length
(cm)
Spike
number/m2
Grain
number/
Spike
Thousand
grain weight
(g)
Test
weight
(g)
Yield
(kg/10a)
Protein
(%)
Gluten
(%)
Baekkang T0 67.1 a 8.0 a 639 a 25.8 a 46.9 b 817 a 413 a 11.6 d 9.3 b
T1 65.0 a 8.2 a 629 a 25.4 a 47.9 ab 807 a 408 a 12.1 c 10.2 a
T2 66.8 a 8.0 a 638 a 24.4 a 48.3 ab 809 a 431 a 12.1 bc 10.2 a
T3 67.0 a 8.3 a 631 a 24.3 a 48.9 a 816 a 430 a 12.4 a 10.5 a
T4 65.8 a 8.1 a 628 a 26.4 a 48.2 ab 806 a 426 a 12.3 a 10.2 a
T5 65.4 a 8.3 a 630 a 25.8 a 47.7 ab 806 a 415 a 12.3 ab 10.2 a
T6 65.4 a 8.2 a 659 a 26.8 a 47.2 b 807 a 428 a 12.2 abc 10.2 a
Jokyoung T0 67.6 a 8.1 a 602 a 25.8 a 47.7 ab 803 a 411 a 11.5 c 9.2 c
T1 63.5 a 8.2 a 601 a 26.6 a 47.2 ab 803 a 420 a 11.8 b 9.9 ab
T2 67.2 a 8.2 a 614 a 26.5 a 47.8 ab 813 a 422 a 12.1 a 10.1 a
T3 65.1 a 8.0 a 594 a 26.3 a 48.2 a 812 a 406 a 12.2 a 10.1 a
T4 65.2 a 8.2 a 590 a 26.0 a 47.7 ab 809 a 399 a 12.2 a 9.8 b
T5 64.0 a 8.2 a 615 a 26.4 a 47.2 ab 802 a 410 a 12.1 a 9.9 ab
T6 66.7 a 8.2 a 617 a 26.8 a 46.6 b 803 a 419 a 12.1 a 9.8 b

Values followed by the different letters within the same cultivar are significantly different at p < 0.05.

출수기 질소 시비량에 따른 생육, 수량구성요소 및 수량 변화

다음으로 출수 1주 후에 질소 시비량을 3, 6 그리고 9 kg/10a로 달리하여 2개년간(’20, ’21년) 면적당 이삭수, 수당립수, 리터중, 조곡중, 천립중을 조사하였다(Table 1, Table 3). 두 품종 모두에서 대조구(N0)와 비교하여 면적당 이삭수, 수당립수, 리터중, 조곡중은 출수기 질소 시비량(N1–N3)에 따른 차이가 나타나지 않았다. 그러나 시비량이 증가할수록 천립중은 유의미하게 증가하였다(Table 3).

Table 3.

Agronomic traits of Baekkang and Jokyoung as affected by N fertilizer amount at seven days after heading in 2020 and 2021.

Cultivar Treatment Agronomic traits
Culm length
(cm)
Spike
length (cm)
Spike number
/m2
Grain number
/Spike
Thousand grain
weight (g)
Test weight
(g/L)
Yield
(kg/10a)
Baekkang N0 74.3 a 8.8 a 695 a 25.2 a 49.4 b 829 a 474 a
N1 74.6 a 8.7 a 709 a 23.9 a 51.0 ab 826 a 483 a
N2 71.7 a 9.1 a 726 a 21.9 a 51.5 ab 808 a 471 a
N3 72.8 a 9.0 a 726 a 25.3 a 51.9 a 819 a 479 a
Jokyoung N0 74.8 a 8.9 a 658 a 23.6 a 49.9 b 811 a 482 a
N1 72.4 a 8.9 a 673 a 25.6 a 50.7 ab 820 a 464 a
N2 71.2 a 9.1 a 675 a 23.7 a 51.0 a 799 a 466 a
N3 74.3 a 8.8 a 675 a 24.9 a 51.5 a 810 a 478 a

Values followed by the different letters within the same cultivar are significantly different at p < 0.05.

질소 시비량에 따른 품질 및 제빵적성 변화

출수 1주 후 백강과 조경에서 질소 시비량에 따른 밀가루의 단백질 함량, 글루텐 함량, 침전가(SDS-sedimentation, SDSS), 빵 부피, 반죽 시간, 속질 경도를 측정하였다(Table 4, Fig. 1). 두 품종 모두에서 단백질 함량과 글루텐 함량은 질소 처리구(N1–N3)에서 대조구(T0) 보다 높았으며 처리량이 증가할수록 단백질 함량과 글루텐 함량이 증가하였다. SDSS도 두 품종 모두에서 질소 시비에 의해 증가하였는데 N2에서 가장 높았다. 백강은 질소 시비량이 증가할수록 반죽 시간이 감소하는 경향을 보였다. 조경도 질소 시비량이 증가할수록 반죽 시간이 감소하는 경향을 보였는데, N0와 N1 사이에서는 유의미한 차이를 보이지 않았고 N2부터 유의미하게 감소하였다. 빵 부피는 백강에서는 N2와 N3에서 대조구(N0)와 N1보다 증가하였으나 N2와 N3사이에서는 유의미하지 않았다. 조경의 빵 부피는 N1–N3에서 대조구(N0)보다 모두 높았으며 N1과 N2에서는 질소 시비량에 따라 증가하였고, N2에서 가장 높았으며 N3에서는 오히려N1과 비슷하였다. 질소 시비량이 증가할수록 단백질 함량과 글루텐 함량은 증가하였지만 SDSS와 빵 부피는 질소 6 kg/10a에서 최대 값을 보였고 그 이상의 질소 시비는 시비량 대비 효율이 낮았다. 조경과 백강 모두 질소 시비량이 증가할수록 속질 경도가 감소하였는데, N0와 N1 사이에서는 유의미한 차이가 나타나지 않았고 N2부터 속질 경도가 유의미하게 감소하였다. 따라서 전반적으로 품질 및 제빵 적성은 N2와 N3에서 가장 좋게 나타났다.

Table 4.

Flour characteristics and bread quality in Baekkang and Jokyoung as affected by the amount of N fertilizer seven days after heading in 2020 and 2021.

Cultivar Treatment Flour characteristics and bread quality
Protein
(%)
Gluten
(%)
SDSS
(ml)
Dough development
time (min)
Loaf volume
(ml)
Firmness
(N)
Baekkang N0 12.1 d 10.4 c 51.7 c 3.7 a 681 b 3.3 a
N1 12.9 c 11.0 c 57.3 b 3.3 ab 694 b 3.0 a
N2 13.8 b 12.6 b 60.8 a 3.1 ab 756 a 2.4 b
N3 14.9 a 13.4 a 61.2 a 2.8 b 738 a 2.4 b
Jokyoung N0 11.9 b 10.0 b 49.1 c 3.6 a 675 b 3.4 a
N1 12.6 b 11.4 ab 53.4 bc 3.4 ab 706 ab 3.0 ab
N2 13.9 a 12.3 a 60.2 ab 3.0 b 744 a 2.7 b
N3 14.4 a 12.7 a 60.6 a 2.9 b 713 ab 2.6 b

Values followed by the different letters within the same cultivar are significantly different at p < 0.05. SDSS, SDS-sedimentation.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2024-069-04/N0840690409/images/kjcs_2024_694_273_F1.jpg
Fig. 1.

Wheat flour quality of Baekkang and Jokyoung as affected by N fertilizer treatment amounts applied 7 days after heading. Shown are protein content (A), gluten content (B), SDSS (C), loaf volume (D), dough development time (E), and firmness (F). Values followed by the different letters within the same cultivar are significantly different at p < 0.05. SDSS, SDS-sedimentation.

질소 시비량에 따른 글루텐 단백질 조성 변화

이전 연구에서 국내 밀 품종에서 생육재생기 이후 질소 시비로 단백질 함량이 증가하였을 때 글루테닌 조성의 비율은 품종에 따라 다른 결과를 보였으며 단백질 함량과 상관관계를 보이지 않았다. 그러나 (α+β)-글리아딘의 비율은 증가되고 γ-와 ω-글리아딘의 비율은 감소한다고 보고하였다(Cho et al., 2018a). 본 연구에서는 조경과 백강에서 출수 1주일 후 질소 시비량에 따른 글루테닌과 글리아딘 비율을 UPLC로 분석하고자 하였다. 먼저 질소 시비량에 따른 글루테닌의 HMW-GS의 영역 값(% area)과 LMW-GS의 영역 값을 분석하였다. 백강과 조경 두 품종 모두에서 단백질 함량이 증가하였을 때 대조구에 비해 HMW-GS 비율이 감소하고 LMW-GS의 비율은 증가하였으며, HMW/LMW-GS의 비율은 유의하게 감소하는 경향을 보였다(Fig. 2A, B, Table 5). 다음으로 HMW-GS의 x-type과 y-type 대립유전자 조성의 비율을 분석하였다. 조경과 백강의 HMW-GS의 Glu-A1, -B1, -D1 대립유전자좌의 대립유전자 조성은 동일하게 Glu-1Ax1, Glu-1Bx7 + Glu-1By8, Glu-1Dx5 + Glu-1Dy10이다. x-type인 Glu-1Ax1, Glu-1Bx7, Glu-1Dx5 단백질 비율의 합과 y-type인 Glu-1By8, Glu-1Dy10 단백질 비율의 합, 그리고 x/y-type 비율은 두 품종 모두에서 질소 시비량에 따른 차이를 보이지 않았다. 글리아딘의 분획 값은 백강과 조경 모두에서 질소 시비량에 의해 유의한 차이를 보였다. 조경과 백강에서 단백질 함량이 증가하였을 때 ω-글리아딘과 α+β 글리아딘의 비율이 증가하고, 반대로 γ-글리아딘의 비율은 감소하는 경향을 보였다.

Cho et al.(2018a)에 의하면 질소 시비량에 따른 백강과 조경의 글루테닌 함량 변화는 우리와 백중이 유사한 경향이 나타나고, 금강과 수안에서는 변화가 나타나지 않아서 품종 간에 차이가 있는 것으로 판단된다. 또한 백중, 고소, 금강, 수안, 우리 다섯 품종에서 단백질 함량 증가에 따라 (α+β)-글리아딘의 비율이 증가하고 ω-글리아딘과 γ-글리아딘의 비율은 감소하는 경향을 보였는데, 본 연구에서는 ω-글리아딘의 비율은 증가하는 경향을 보였다. 또한 질소 시비에 따른 단백질 함량과 글루테닌과 글리아딘 비율은 품종 및 생장단계에 따라 다른 결과를 보였다(Abedi et al., 2011; Authority 2009; Bouacha et al., 2015; Cho et al., 2018a; Fischer et al., 1993; García-Molina & Barro, 2017; Song et al., 2020). 따라서 국내 밀의 품종별 및 생장시기별로 질소 시비에 따른 단백질 함량과 글루텐 조성 변화에 대한 체계적인 연구가 더 진행되어야 한다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2024-069-04/N0840690409/images/kjcs_2024_694_273_F2.jpg
Fig. 2.

Gluten profiles of Jokyoung and Baekkang according to nitrogen fertilizer amount applied at 7 DAH in 2021 using ultra -performance liquid chromatography. (A, C) Glutenin profiles in Baekkang and Jokyoung. HMW-GS is indicated by numbers above the corresponding peaks. (B, D) Gliadins profiles in Baekkang and Jokyoung. RT, retention time; AU, arbitrary units; HMW-GS, high-molecular-weight glutenin subunits; LMW-GS, low-molecular-weight glutenin subunits.

Table 5.

Analytical characterization of gluten proteins based on nitrogen fertilizer amount in 2021.

Cultivar Treatment Glutenin Gliadin
Proportion (%) Ratio Proportion (%) Ratio
HMW x-type y-type LMW H/L x/y ω α+β γ (α+β)/γ (α+β)/ω γ/ω
Baekkang N0 44.34 a 73.93 a 26.07 a 55.66 b 0.80 a 2.86 a 13.99 b 42.69 b 43.32 a 0.99 b 3.07 a 3.12 a
N1 40.84 b 75.62 a 24.38 a 59.16 a 0.69 a 2.57 a 15.89 ab 44.02 ab 40.08 ab 1.1 ab 2.79 a 2.52 ab
N2 41.71 b 72.94 a 27.06 a 58.29 a 0.72 a 2.72 a 18.44 a 46.18 a 35.44 b 1.32 a 2.61 a 2.06 b
N3 41.52 b 72.42 a 27.58 a 57.48 a 0.41 a 2.63 a 18.09 ab 45.17 ab 35.75 ab 1.25 ab 2.50 a 2.05 b
Jokyoung N0 44.93 a 71.96 a 28.04 a 55.07 b 0.82 a 2.57 a 12.05 b 41.83 b 46.12 a 0.91 b 3.57 a 3.98 a
N1 43.32 ab 70.50 a 29.50 a 56.68 ab 0.77 ab 2.40 a 12.75 b 43.28 b 43.97 ab 0.99 ab 3.42 ab 2.51 ab
N2 41.82 b 74.39 a 25.61 a 58.18 a 0.72 b 2.52 a 16.87 ab 43.43 ab 39.69 ab 1.10 ab 2.58 bc 2.37 bc
N3 41.50 b 72.24 a 27.76 a 58.50 a 0.71 b 2.63 a 18.86 a 45.22 a 35.92 b 1.30 a 2.46 c 2.02 c

Values followed by the different letters within the same cultivar are significantly different at P < 0.05. HMW (H), high-molecular-weight glutenin; LMW (L), low-molecular-weight glutenin; x-type, Glu-1Ax1 + Glu-1Bx7 + Glu-1Dx5; y-type, Glu-1By8 + Glu-1Dy10.

적 요

국산 빵용밀 조경과 백강의 단백질 함량 증가 및 품질 향상을 위해 출수기 전후 질소 시비 시기와 시비량에 따른 생육, 수량, 수량구성요소 및 품질 변화를 분석하였다.

1.조경과 백강의 수량구성요소 중 면적당 이삭수, 수당립수, 리터중, 조곡중은 출수기 질소 시비 시기에 따른 차이가 나타나지 않았으나, 출수 1주 후에 분할 시비보다는 3.0 kg/10a를 한번에 주는 것이 단백질 함량과 글루텐 함량 증가에 가장 효과가 높았다.

2.출수 1주일 후 질소 시비량에 따른 면적당 이삭수, 수당립수, 리터중, 조곡중은 차이가 나타나지 않았으나 시비량이 증가할수록 천립중, 단백질 함량과 글루텐 함량은 증가하였다.

3.SDS 침전가와 빵 부피는 조경과 백강 모두에서 질소 시비에 의해 증가하였으며 6.0 kg/10a에서 가장 높았다. 반죽 시간과 속질 경도는 시비량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였으며 전반적으로 품질 및 제빵 적성은 6.0 kg/10a와 9.0 kg/10a에서 가장 좋게 나타났다.

4.조경과 백강에서 출수기 1주일 후 질소 시비량 증가에 의해 글루텐 단백질 조성의 비율에 차이를 보였다. 글루테닌 단백질의 HMW-GS 비율은 감소하고 LMW-GS 단백질 비율은 증가하여 HMW/LMW-GS 비율이 감소하는 경향을 보였다. 그리고 글리아딘의 분획 값은 백강과 조경에서 질소 시비량 증가에 의해 (α+β)-글리아딘과 ω-글리아딘의 비율이 증가하고 반대로 γ-글리아딘의 비율이 감소하는 경향을 보였다.

Acknowledgements

본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제명: 고품질 빵용 밀 생산을 위한 온도와 질소시비량에 따른 품질변이 구명(1주관), 과제번호: PJ014285012022)에 의해 이루어진 것임.

References

1

AACCI. 2010. Approved methods of analysis, 11th ed. AACC International, St. Paul, MN, USA. Methods 10-10.03, 26-10.01, 38-10.01, 44-15.02, 46-30.01, 56-70.01.

2

Abedi, T., A. Alemzadeh, and S. A. Kazemeini. 2011. Wheat yield and grain protein response to nitrogen amount and timing. Aust. J. Crop Sci. 5(3) : 330-336.

3

Authority, H. G. C. 2009. Nitrogen for winter wheat: management guidelines. HGCA.

4

Bouacha, O. D., L. Rhazi, T. Aussenac, S. Rezgui, and S. Nouaigui. 2015. Molecular characterizationof storage proteins for selected durum wheat varieties grown in different environments. J. Cereal Sci. 61 : 97-104.

10.1016/j.jcs.2014.09.005
5

Cho, S. W., C. S. Kang, T. G. Kang, K. M. Cho, and C. S. Park. 2018a. Influence of different nitrogen application on flour properties, gluten properties by HPLC and end-use quality of Korean wheat. J. Integr. Agric. 17(5) : 982-993.

10.1016/S2095-3119(18)61920-3
6

Cho, S. W., T. G. Kang, C. S. Park, J. H. Son, C. H. Choi, Y. K. Cheong, Y. M. Yoon, K. H. Kim, and C. S. Kang. 2018b. Influence of different nitrogen fertilizer application levels and application timing on gluten fraction and bread loaf volume during grain filling. Korean J. Crop Sci. 63(3) : 229-238.

7

Fischer, R. A., G. N. Howe, and Z. Ibrahim 1993. Irrigated spring wheat and timing and amount of nitrogen fertilizer. I. Grain yield and protein content. Field Crops Res. 33(1-2) : 37-56.

10.1016/0378-4290(93)90093-3
8

García-Molina, M. D. and F. Barro. 2017. Characterization of changes in gluten proteins in low-gliadin transgenic wheat lines in response to application of different nitrogen regimes. Front. Plant Sci. 8 : 257.

10.3389/fpls.2017.0025728289425PMC5326781
9

Gianibelli, M. C., R. B. Gupta, D. Lafiandra, B. Margiotta, and F. MacRitchie. 2001. Polymorphism of high Mr glutenin subunits in Triticum tauschii: characterisation by chromatography and electrophoretic methods. J. Cereal Sci. 33(1) : 39-52.

10.1006/jcrs.2000.0328
10

Herbek, J. and Lee C. 2009. A comprehensive guide to wheat management in Kentucky. US Department of Agriculture, M Scott Smith, Director, Cooperative Extension Service, University of Kentucky College of Agriculture, Lexington, and Kentucky State University, Frankfort:6-12.

11

Hossain, A., F. Kizilgeci, M. Milon, J. T. da Silva, and D. S. Gaydon. 2021. Evaluation of six elite irrigated spring bread wheat (Triticum aestivum L.) varieties tolerant to heat stress during late sowing. Thai J. Agric. Sci. 54(1) : 22-46.

12

Kang, M. S., C. K. Kee, D. S. Park, B. C. Ku, K. G. Park, J. M. Ko, J. N. Hyun, J. C. Kim, J. H. Nam, D. Y. Suh, S. J. Kim, Y. S. Yun, J. J. Hwang, and J. G. Kim. 2006. A new white wheat cultivar, "Jokyoung" for bread making. Korean J. Breed. Sci. 38 : 139-140.

13

Khadka, K., H. J. Earl, M. N. Raizada, and A. Navabi. 2020. A Physio-Morphological Trait-Based Approach for Breeding Drought Tolerant Wheat. Front. Plant Sci. 11 : 715. doi:10.3389/fpls.2020.00715

10.3389/fpls.2020.0071532582249PMC7286286
14

Kim, K. M, K. H. Kim, C. H. Choi, H. Y. Jeong, J. H. Park, S. M. Yang, J. Y. Shon, T. I. Park, and C. S. Kang. 2021. A wheat cultivar, 'Baekkang' with good bread quality, white grain wheat, large kernel and moderate resistance to fusarium head blight. Korean J. Breed. Sci. 53 : 145-153.

10.9787/KJBS.2021.53.2.145
15

Kim, K. M., K. H. Kim, H. S. Kim, D. J. Shin, Y. J. Kim, M. G. Oh, and J. N. Hyun. 2018. Effect of nitrogen fertilize application levels on yield and quality of Korean wheat cultivars. Korean J. Agric. Sci. 45(1) : 9-18.

10.3390/sci2010009
16

Lee, M. H., C. H. Choi, K. H. Kim, J. H. Son, G. E. Lee, J. Y. Choi, C. S. Kang, J. Y. Shon, J. M. Ko, and K. M. Kim. 2023. Generation of wheat near-isogenic lines overexpressing 1Bx7 glutenin with increased protein contents and SDS-sedimentation values. Plants 12(6) : 1244.

10.3390/plants1206124436986938PMC10051937
17

MacRitchie, F. 1987. Evaluation of contributions from wheat protein fractions to dough mixing and bread making. J. Cereal Sci. 6:59-268.

10.1016/S0733-5210(87)80063-2
18

MacRitchie, F. 1992. Physicochemical properties of wheat proteins in relation to functionality. Adv. Food Nutr. Res. 36:1-87.

10.1016/S1043-4526(08)60104-7
19

Mizuta, K., H. Araki, K. Nakamura, H. Matsunaka, K. Tanno, and T. Takahashi. 2017. Effect of intensive nitrogen fertilization during stem elongation (INFSE) on grain yield and grain protein content in a bread wheat cultivar "Minaminokaori". Jpn. J. Crop Sci. 86(4) : 319-328.

10.1626/jcs.86.319
20

Mizuta, K., H. Araki, and T. Takahashi. 2019. Enhancement of yield and quality of grains through intensive nitrogen fertilization during stem elongation in the high-yield wheat cultivar for bread "Setokirara". Jpn. J. Crop Sci. 88(2) : 98-107.

10.1626/jcs.88.98
21

Nakano, H. and S. Morita. 2009. Effects of seeding rate and nitrogen application rate on grain yield and protein content of the bread wheat cultivar 'Minaminokaori' in Southwestern Japan. Plant Prod. Sci. 12(1) : 109-115.

10.1626/pps.12.109
22

Otteson, B. N., M. Mergoum, and J. K. Ransom. 2008. Seeding rate and nitrogen management on Milling and Baking Quality of Hard Red Spring Wheat Genotypes. Crop Sci. 48 : 749-755.

10.2135/cropsci2007.08.0473
23

Plessis, A., C. Ravel, J. Bordes, F. Balfourier, and P. Martre. 2013. Association study of wheat grain protein composition reveals that gliadin and glutenin composition are trans-regulated by different chromosome regions. J. Exp. Bot. 64 : 3627-3644.

10.1093/jxb/ert18823881399PMC3745720
24

Savasli, E, O. Onder, C. Cekıc, H. M. Kalaycı, R. Dayıoglu, Y. Karaduman, F. Gokmen, N. rsun, and S. Gezgın. 2017. The Effects of foliar nitrogen treatments at heading stage on grain protein contents of bread wheat cultivars. Selcuk J. Agr. Food Sci. 31(1) : 42-47.

10.15316/SJAFS.2017.5
25

Shewry, P. R., B. G. Halford, and A. S. Tatham. 1992. High molecular weight subunits of wheat glutenin. J. Cereal Sci. 15(2) : 105-120.

10.1016/S0733-5210(09)80062-3
26

Shewry, P. 2019. What is gluten-why is it special? Front. Nutr. 6: 469452.

10.3389/fnut.2019.0010131334243PMC6625226
27

Skeritt, J. H. 1998. Gluten proteins: genetics, structure and dough quality-a review. AgBiotech News an Information 10(8) : 247N-270N.

28

Song, L., L. Li, L. Zhao, Z. Liu, T. Xie, and X. Li. 2020. Absence of Dx2 at Glu-D1 locus weakens gluten quality potentially regulated by expression of nitrogen metabolism enzymes and glutenin-related genes in wheat. Int. J. Mol. Sci. 21 : 1383.

10.3390/ijms2104138332085665PMC7073084
29

Tosti, G, M., Farneselli, P. Benincasa, and M. Guiducci. 2016. Nitrogen Fertilization Strategies for Organic Wheat Production: Crop Yield and Nitrate Leaching. Agron. J. 108(2) : 770-781. doi:10.2134/agronj2015.0464

10.2134/agronj2015.0464
30

Wang, J., P. Fu, W. Lu, and D. Lu. 2020. Application of moderate nitrogen levels alleviates yield loss and grain quality deterioration caused by post-silking heat stress in fresh waxy maize. Crop J. 8(6) : 1081-1092.

10.1016/j.cj.2019.11.007
31

Watanabe, K., K. Nakazono, D. Nakamura, T. Nishitani, N. Nishimura, H. Matsushima, M. Tanio, and H. Ehara. 2016. Effects of the higher top to basal nitrogen dressing ratio on growth and yield of wheat. Jpn. J. Crop Sci. 85(4) : 373-384.

10.1626/jcs.85.373
32

Weegels, P., R. J. Hamer, and J. D. Schofield. 1996. Functional properties of wheat glutenin. J. Cereal Sci. 23 : 1-18.

10.1006/jcrs.1996.0001
33

Zhang, Q., Y. M. Dong, X. L. An, A. Wang, Y. Z. Zhang, X. H. Li, L. Y. Gao, X. C. Xia, Z. H. He, and Y. M. Yan. 2008. Characterization of HMW glutenin subunits in common wheat and related species by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). J. Cereal Sci. 47 : 252-261.

10.1016/j.jcs.2007.04.013
34

Zhong, Y., W. Wang, X. Huang, M. Liu, K. H. Hebelstrup, D. Yang, J. Cai, X. Wang, Q. Zhou, W. Cao, T. Dai, and D. Jiang. 2019. Nitrogen topdressing timing modifies the gluten quality and grain hardness related protein levels as revealed by iTRAQ. Food Chem. 277 : 135-144.

10.1016/j.foodchem.2018.10.07130502129
35

Zhou, J. W., C. X. Han, H. Cao, S. M. Zhen, Z. T. Yu, X. H. Li. W. J. Ma, and Y. M. Yan. 2013. Fast identification of wheat 1BL.1RS translocation by reversed-phase ultra-performance liquid chromatography (RP-UPLC). Crop Pasture Sci. 64 : 865-873.

10.1071/CP13246
페이지 상단으로 이동하기