27. 1대 잡종 육종

- 1대 잡종 육종

 

- 1대잡종육종은 다음과 같다.

 

- 1대잡종품종의 이점

‘1대잡종육종’은 잡종강세(잡종 제일 대가 양친보다 형태, 내성, 다산성 따위에서 뛰어난 현상)가 큰 교배조합의 1대잡종(F1)을 품종으로 육성하는 육종방법이다. ‘1대잡종품종’은 수량이 높고, 균일한 생산물을 얻을 수 있으며, 우성유전자를 이용하기 유리하다는 이점이 있다. 또한, 매년 새로 만든 F1 종자를 파종하므로 종자산업 발전에 큰 몫을 담당한다.

 

1대잡종품종은 배추, 무, 옥수수 등 타식성 작물에서 이용되기 시작하여 1과당 채종량이 많은 박과나 가지과 채소 등에서 널리 재배되고 있다. 최근에는 벼나 밀 등 자식성 작물에서도 웅성불임성(꽃가루, 꽃밥, 수술의 생식 기관에 결함이 있어 수정이 이루어지지 않는 현상. 주로 꽃가루 결함에 의한 불임으로 화분이 생성되지 않거나 기능을 상실한 화분이 생성된다) 등을 이용하여 1대잡종품종이 육성되고 있다. 중국은 2000년에 쌀 생산량의 60%를 1대잡종품종이 차지하였다.

 

1대잡종육종은 잡종강세가 큰 교배조합 선발과 F1종자를 대량 생산할 수 있는 채종기술이 중요하다. 교배조합의 선발을 위하여 조합능력검정을 하고, 조합능력을 높이기 위해 자식계통(근교 계통의 개체들을 반복적으로 교배하여 얻은, 유전적으로 균일한 계통)을 육성한다. 그리고 F1종자의 경제적 채종을 위해 자가불화합성(암수한그루에서 양성의 생식 기관이 동시에 성숙하였으나 종자가 생기지 아니하는 성질. 사과, 배, 복숭아, 백합 따위가 이러한 성질을 가지고 있다)과 웅성불임성을 이용한다.

 

- 1대잡종품종의 육종

1. 품종 간 교배

1대잡종품종의 육성은 자연수분품종 간 교배 또는 자식계통 간 교배하거나, 여러 개의 자식계통으로 합성품종을 만든다.

자연수분품종끼리 교배한 1대잡종품종은 자식계통을 사용하였을 때보다 생산성은 낮으나, F1 종자의 채종이 유리하고 환경 스트레스에 적응성이 높다는 이점이 있다. 이 방법은 자가불화합성으로 자식(번식하여 불어남)이 곤란하거나 과수처럼 세대가 길어 자식계통의 육성이 어려운 경우에 주로 이용된다.

 

2. 자식계통 간 교배

1대잡종품종의 잡종강세는 이형접합성(염색체의 특정 형질에 대한 유전자좌에 한 쌍의 상이한 대립 인자가 있는 상태)이 높을 때 크게 나타난다. 따라서, 동형접합체인 자식계통을 육성하여 교배친으로 사용한다.

 

자식계통 육성은 우량개체를 선발하여 5~7세대 동안 자가수정 시킨다. 육성한 자식계통은 자식 또는 ‘형매교배(특정 개체를 번식시키기 위하여 같은 부모에게서 난 개체끼리 교배하는 방법)’에 의해 유지되며, 다른 우량한 자식계통과 교배하여 능력을 개량한다.

 

자식계통으로 1대잡종품종을 육성하는 방법에는 ‘단교배’, ‘3원교배’, ‘복교배’ 등이 있다. 잡종강세가 가장 큰 것은 단교배 1대잡종품종이나, 채종량이 적고 종자 가격이 비싸다는 결점이 있다. 사료작물에서는 3원교배 및 복교배 1대잡종품종이 많이 이용된다.

 

단교배 : A X B -> 1대잡종품종

3원교배 : A X B -> F1, F1 X C -> 1대잡종품종

복교배 : A X B -> F1(a), C X D -> F1(b), F1(a) X F1(b) -> 1대잡종품종

 

3. 조합능력

‘조합능력’이란 1대잡종(F1)이 잡종강세를 나타내는 교배친의 상대적 능력이며, ‘일반조합능력(GCA)’과 ‘특정조합능력(SCA)’이 있다.

 

일반조합능력은 어떤 자식계통이 다른 많은 검정계통과 교배되어 나타나는 1대잡종의 평균잡종강세이고, 특정조합능력은 특정한 교배조합의 F1 에서만 나타나는 잡종강세이다. 조합능력은 순환선발에 의하여 개량된다.

조합능력의 검정은 먼저 ‘톱교배(top cross, 특정한 자식계통을 여러 개의 검정친으로 자연수분 하는 것)’로 일반조합능력을 검정하고, 거기서 선발된 자식계통으로 단교배를 하여 특정조합능력을 검정한다.

 

- 1대잡종 종자의 채종

1대잡종(F1) 종자의 채종은 인공교배를 하거나 식물의 웅성불임성 또는 자가불화합성을 이용한다.

 

1) 인공교배 : 피망, 가지, 토마토, 참외, 멜론, 호박, 수박, 오이

2) 웅성불임성 이용 : 벼, 밀, 옥수수, 양파, 파, 쑥갓, 고추, 상추, 당근

3) 자가불화합성 이용 : 순무, 무, 양배추, 배추, 브로콜리

 

웅성불임성(CGMS)을 이용한 F1종자 생산체계는 ‘웅성불임친(male sterile line, A계통)’과 웅성불임을 유지해 주는 ‘웅성불임유지친(maintainer, B계통)’, 그리고 웅성불임친의 임성을 회복시키는 ‘임성회복친(restorer, C계통)’이 갖추어져야 하며, 이를 ‘3계통법(3-parental system)’이라고 한다. A계통은 완전불임으로 조합능력이 높으면서 채종량이 많아야 하고, C계통은 화분량이 많으면서 F1의 임성(식물이 수정 과정을 통하여 싹틀 수 있는 씨를 이루는 일)을 온전히 회복시킬 수 있어야 한다.

 

자가불화합성을 이용하는 F1종자 생산은 S 유전자형이 다른 자식계통을 함께 재배함으로써 자연수분에 의하여 자방친과 화분친 모두 F1 종자를 채종한다. 배추에서는 자가불화합성 유전자만 다른 자식계통 S1S1(A), S2S2(B), S3S3(C), S4S4(D)를 육성하고 A/B/C/D 조합의 복교배 F1 종자를 생산한다. 자식계통의 자가불화합성 타파를 위하여 ‘뇌수분(꽃이 피기 전인 꽃봉오리 때 수분을 하는 일. 자가 불화합성 종자라도 이 작업을 통해 자가 수정 종자를 얻을 수 있어서 육종에 많이 이용한다)’ 또는 3~10%의 이산화탄소를 처리한다.

 

우리나라 최초의 1대잡종품종은 배추의 ‘원예 1호’와 ‘원예 2호’로, 이들 품종은 ‘우장춘 박사’가 1960년에 자가불화합성을 이용하여 육성하였다. 지금은 원예작물의 대부분을 1대잡종품종이 차지하고 있다.