31. 작물 유전자원의 보존과 이용, 환경의 개념

- 작물 유전자원의 보존과 이용, 환경의 개념

 

- 유전자원의 의의

식물 중에서 인류가 이용할 수 있는 유전변이를 ‘유전자원’이라고 한다. 그동안 유전자원을 이용하여 많은 우량품종을 육성하였다. 그 결과 유전적으로 다양한 재래종들이 급속히 사라지게 되었으며, 이를 ‘유전적 침식’이라고 한다. 우리나라에서는 지난 10년간 작물의 재래종 중에서 1/3이 멸종된 것으로 나타났다.

 

그리고 소수의 우량품종을 확대 재배함으로써 병해충이나 냉해 등 재해로부터 일시에 급격한 피해를 받게 되었는데, 이를 ‘유전적 취약성’이라고 한다. 예를 들면, 다수성인 통일형 품종은 1980년에 냉해로 인해 평년작보다 32%가 감수하였다.

 

따라서, 유전자원을 탐색·수집·보존하는 일은 장래 육종은 물론, 인류의 미래를 위해서도 매우 중요하다. 유전자원에는 작물의 재래종·육종품종·근연 야생종은 물로, 세포·캘러스(callus)·DNA 등도 포함된다.

 

- 유전자원의 수집과 이용

작물의 유전자원은 대부분 종자로 수집하지만, 비늘줄기·덩이줄기·접수·식물체·화분·배양조직 등으로 수집하기도 한다. 유전자원을 수집할 때는 수집 지역의 기후, 토양특성, 생육상태 및 특성, 병해충 유무 등 가능한 모든 것을 기록한다. 그리고 수집한 유전자원에 병해충이 묻어 들어올 염려가 있으므로 세심한 주의를 기울여야 한다.

 

수집한 유전자원은 형질의 특성을 평가한 다음, 그 정보를 컴퓨터에 입력하여 데이터베이스로 만들어 이용한다. 유전자원과 그에 관한 정보는 국내외에서 자유롭게 이용되는 것이 바람직하나, 자기 나라의 산업 보호 등을 이유로 국제적 교류가 까다로워져 가는 경향이다.

 

유전자원의 탐색·수집 및 이용을 위한 세계적 조직망으로 ‘국제식물유전자원연구소(IPGRI)’가 설치되어 있다.

 

- 유전자원의 보존

종자번식작물의 유전자원은 주로 종자의 형태로 보존되고, 영양번식작물은 덩이뿌리·덩이줄기·알뿌리·알줄기·비늘줄기·삽수 등 영양체로 보존된다. 종자 수명이 짧은 작물이나 영양번식작물은 조직배양을 하여 ‘기내보존’하면 장기간 보존할 수 있다. 우리나라 농촌진흥청 ‘유전자은행’에 수집·보존되어 있는 유전자원은 2011년에 종자번식식물 1,777종 165,303점과 영양체 996종 27,474점이다.

(2022년 현재, 농촌진흥청 유전자은행은 ‘농촌진흥청 국립농업과학원’의 ‘씨앗은행’으로 구축되어 식물, 미생물, 곤충 농업유전자원을 종합하여 관리하는 것으로 확인되었다. 국립농업과학원 농업유전자원센터는 2014년에 전주로 이전되었고, ‘농업유전자원 서비스시스템’이라는 종합 포털에서 종합적인 정보를 제공하고 있다)

 

(상기 내용까지, 작물의 유전성 관련한 내용은 마무리되었다. 다음 내용부터는 작물의 재배환경에 관한 내용이다. 농업을 준비하는 사람부터 현재 영농을 하는 사람까지 실제 작물 재배에 꼭 알아야 할 가장 기본적인 내용이 아닐까 한다)

 

- 작물 재배환경

 

- 환경의 개념

삼림·호수·바다 등과 같이 태양에너지에만 의존하는 자연생태계의 군집은 극상을 향하여 발전하기 때문에 생물다양성과 더불어 안정된 생태계를 유지하게 된다.

 

그러나 농경지·과수원·초지·방목지·축사 등과 같은 농업생태계는 선택된 생물이 우점상태를 유지하여 그 이용성과 생산성을 높여야 하므로 태양에너지는 물론, 별도로 화석연료·비료·농약·인력과 같은 보조에너지를 인위적으로 투입해야 한다. 따라서, 농업생태계는 자연생태계와는 비교할 수 없을 만큼 전체적으로 불안정하다.

 

농업생산기술은 재배작물의 태양에너지 이용효율을 높이는 기술이고, 농업생태계에서 에너지의 흐름은 사람의 간섭에 따라 달라진다. 생태계의 구조와 기능 면에서 보면, 생물종과 유전자의 다양성 및 안정성은 ‘닫힌 시스템’인 자연생태계에서는 높지만, ‘열린 시스템’인 농업생태계에서는 낮다. 영양물질의 순환과의 상호관계를 보면, 자연생태계는 폐쇄적이고 복잡하지만, 농업생태계는 개방적이고 간단하다. 물질의 생산성은 자연생태계에서는 장기간에 걸쳐 낮은 편이나, 농업생태계에서는 단기간으로 높은 경향이다.

 

농업생태계의 구성요소는 많지만 작물의 생산과정만을 다루는 재배학에서는 작물생육에 직접 관계되는 것이 자연환경이므로, 재배환경을 보통 자연환경으로 보고 있다. 농작물의 유전성은 지배받는 자연환경 조건에 따라 형질의 발현이 다르다. 따라서, 유전성이 우수한 작물이나 품종이라 할지라도 자연환경이 그 형질 발현에 알맞지 않으면 좋은 특성을 발휘할 수 없다.

 

인류가 정착농업을 시작한 후 오랫동안 농업생산기술은 자연환경에 순응하는 방식으로 운영되어 왔으나, 산업혁명 이후 과학기술과 산업이 발달함에 따라 자연환경을 극복하는 기술은 말할 것도 없고, 자연환경을 자원으로 보고 거꾸로 이용하려는 기술을 개발하여 생산성의 극대화를 추구해 온 결과 많은 성공을 거두었다. 하지만 생산성의 극대화를 추구하는 농업생산기술은 자연환경에 나쁜 영향을 끼침으로써 이제는 여러 나라에서 자연환경에 친화적인 생산기술을 개발하려고 노력하고 있다.

 

작물의 일생은 여러 생육단계를 거치게 된다. 벼의 경우를 보면 발아, 모, 모내기 및 활착, 분얼, 유수형성, 절간신장, 화기형성, 배우자형성, 출수, 개화 및 수정, 등숙 등의 여러 발육단계를 거치며, 양적 생장에도 변화를 겪는다.

그런데 작물에 가장 알맞은 환경조건은 발육단계마다 각각 다르기 때문에 발육단계에 따라 알맞은 환경조건을 규명하고, 그 방향으로 환경을 조절해 주는 것이 중요하다.

 

1) 토양 요소 : 토성·함유 무기성분·토양반응·토양수분·토양공기·토양미생물 등

2) 기상요소

a. 수분 : 강수·이슬·안개 등

b. 공기 : 대기·바람·대기습도·공기 조성 등

c. 온도 : 기온·지온·수온 등

d. 광 : 일사량·광 파장·일조시간·일장 등

3) 생물 요소

a. 식물 : 잡초·기생식물 등

b. 동물 : 곤충·조수·소동물 등

c. 미생물 : 병원균·토양미생물 등