26. 타식성 작물의 육종과 영양번식작물의 육종

- 타식성 작물의 육종과 영양번식작물의 육종

 

- 타식성 작물의 육종은 다음과 같다.

 

- 타식성 작물 집단의 유전적 특성

타식성 작물은 타가수분(서로 다른 유전자를 가진 꽃의 꽃가루가 곤충이나 바람, 물 따위의 매개에 의하여 열매나 씨를 맺는 일)을 하므로 대부분 이형접합체이다. 이러한 타식성 작물을 인위적으로 자식 시키거나 ‘근친교배(혈연이 매우 가까운 것 사이의 교배. 가축이나 가금의 혈통을 보존하거나 품종을 개량하기 위하여 행한다)’를 하면 작물체의 생육이 불량해지고 생산성이 떨어지는데, 이를 ‘근교약세’ 또는 ‘자식약세’라고 한다. 근교(or자식)약세의 원인은 자식이나 근친교배에 의하여 이형접합체가 동형접합체로 되고, 이형접합체의 열성유전자가 분리되기 때문이다.

 

한편, 타식성 작물의 근친교배로 약세화한 작물체 또는 빈약한 자식계통끼리 교배하면 그 F1은 양친보다 왕성한 생육을 나타내는데, 이를 ‘잡종강세’라고 한다. 잡종강세는 근교약세의 반대 현상이라고 할 수 있다. 자식성 작물도 잡종강세가 있지만 타식성 작물에서 월등히 크게 나타난다.

 

잡종강세의 원인은 ‘우성설’과 ‘초우성설’로 설명된다. 우성설은 F1에 집적된 우성유전자들의 상호작용에 의하여 잡종강세가 나타난다는 것이고, 초우성설은 잡종강세 유전자가 이형접합체(F1)로 되면 공우성이나 유전자 연관 등에 의하여 잡종강세가 발현한다는 것이다.

 

타식성 작물은 자식이나 근친교배를 하여 동형접합체 비율이 높아지면 집단의 적응도가 떨어지므로 타가수분을 통해 적응에 유리한 이형접합체를 확보한다고 할 수 있다. 따라서, 타식성 작물의 육종은 근교약세를 일으키지 않고 잡종강세를 유지하는 우량집단(품종)을 육성하는 것이다.

 

- 타식성 작물의 육종방법

1. 집단선발

타식성 작물의 분리육종은 순계선발을 하지 않고 ‘집단선발’이나 ‘계통집단선발’을 하는데, 이는 근교약세를 방지하고 잡종강세를 유지하기 위해서이다. 타식성 작물의 품종은 타가수분에 의하여 불량 개체나 이형 개체가 분리되므로 반복적인 선발이 필요하다.

 

타식성 작물의 집단선발은 기본집단(자연적, 인위적으로 작성한 최초의 변이집단)에서 우량 개체를 선발, 혼합 채종하여 집단재배하고, 집단 내의 우량 개체 간에 타가수분을 유도함으로써 품종을 개량한다. 이때 다른 품종의 화분이 수분 되는 것을 방지하기 위해 ‘격리’가 필요하다.

 

타식성 작물의 계통집단선발은 기본집단에서 선발한 우량 개체를 계통재배하고, 거기서 선발한 우량계통을 혼합 채종하여 집단을 개량하는 방법이다. 이 방법은 선발한 우량 개체의 우수성을 확인하므로 단순한 집단선발보다 육종효과가 확실하다.

 

2. 순환선발

‘순환선발’은 우량 개체를 선발하고 그들 간에 상호교배를 함으로써 집단 내에 우량유전자의 빈도를 높여가는 육종방법이며, 이에는 ‘단순순환선발’과 ‘상호순환선발’이 있다.

 

ㄱ. 단순순환선발

단순순환선발은 기본집단에서 선발한 우량 개체를 자가수분하고, 동시에 검정친과 교배한다. 검정교배 F1 중에서 잡종강세가 높은 조합의 자식계통으로 개량집단을 만들고, 개체간에 상호교배를 하여 집단(품종)을 개량한다. 단순순환선발은 일반조합능력을 개량하는 데 효과적이며, 3년 주기로 반복하여 실시한다.

 

ㄴ. 상호순환선발

상호순환선발은 두 집단 A, B를 동시에 개량하는 방법이며, 3년 주기로 반복한다. 집단 A의 개량에는 집단 B를 검정친으로 사용하고, 집단 B의 개량에는 집단 A를 검정친으로 사용한다. 이 방법은 두 집단에 서로 다른 대립유전자가 많을 때 효과적이며, 일반조합능력과 특정조합능력을 함께 개량할 수 있다.

 

3. 합성품종

‘합성품종’이란 여러 개의 우량계통(보통 5~6개의 자식계통을 사용함)을 격리포장(타가 수정을 원칙으로 하는 작물의 종자를 생산할 때, 풍매나 충매에 의한 혼종 생산을 방지하기 위하여 일정 거리를 두고 작물을 재배하는 포장)에서 자연수분 또는 인공수분으로 ‘다계교배’ 시켜 육성한 품종을 말한다. 합성품종은 여러 계통이 관여된 것이기 때문에 세대가 진전되어도 비교적 높은 잡종강세가 나타나고, 유전적 폭이 넓어 환경변동에 대한 안정성이 높으며, 자연수분에 의하여 유지되므로 채종노력과 경비가 절감된다. 합성품종은 영양번식이 가능한 타식성 사료작물에서 널리 이용된다.

 

- 영양번식작물의 육종은 다음과 같다.

 

- 영양번식작물의 유전적 특성

영양번식작물은 고구마(6x), 감자(4x), 바나나(2x, 3x)처럼 배수체(염색체 수가 배수성인 개체. 일반적으로 원종보다 몸의 크기와 종자의 크기가 크므로 작물의 품종 개량에 이용된다)가 많으며, 이들은 감수분열 때 다가염색체를 형성하므로 불임률이 높아 종자를 얻기 어렵고, 종자로부터 발생한 작물체는 비정상적인 것이 많다.

 

영양번식작물은 영양번식과 동시에 유성생식도 하며, 영양계는 이형접합성이 높다. 따라서, 자가수정에 의하여 얻은 ‘실생묘(씨가 싹이 터서 난 묘목 모)’는 유전자형이 분리된다. 또한 영양계끼리 교배한 F1은 다양한 유전자형이 생기며, 이 F1에서 선발된 영양계는 1대 잡종(F1)의 유전자형을 유지한 채 영양번식에 의하여 증식되므로 잡종강세를 나타낸다.

 

- 영양번식작물의 육종방법

영양번식작물은 동형접합체는 물론 이형접합체도 영양번식에 의하여 영양계의 유전자형을 그대로 유지할 수 있다. 따라서, 영양번식작물은 영양계선발을 통해 신품종을 육성한다.

 

‘영양계선발’은 교배나 돌연변이에 의한 유전변이 또는 실생묘 중에서 우량한 것을 선발하고, 삽목(식물의 가지, 줄기, 잎 따위를 자르거나 꺾어 흙 속에 꽂아 뿌리 내리게 하는 일)이나 접목(모체의 눈과 가지를 따서 다른 나무에 붙여 번식하는 방법) 등으로 증식하여 신품종을 육성한다. 이때 바이러스에 감염되지 않은 영양계의 선발 및 증식과정에서 바이러스 감염을 방지하는 것이 중요하다. 바이러스무병 개체를 얻기 위해 생장점을 무균 배양한다.