9. 작물의 품종과 유전, 육종

 

 

재배학 공부 편입니다. 이번 포스팅은 '작물의 품종과 유전, 육종' 입니다.

 

<<목차>>

 

---

작물의 품종과 유전과 육종

작물의 품종과 유전과 육종

작물의 품종과 유전과 육종에 대해 알아보겠습니다.

 

---

 

작물의 품종과 유전과 육종에 대한 개요

재배 기술은 주어진 재배환경(2022년 현재, 기후변화와 같이 불확실한 재배환경을 제어하고 관리하는 스마트팜이 확산되고 있다)에서 작물의 품종이 최대한 능력을 발휘하도록 관리하는 것이다. 그동안 작물의 생산성은 큰 발전을 이룩하였다. FAO(유엔 식량농업기구)에 의하면 현재 옥수수, 밀, 벼(세계 3대 식량작물)의 단위면적 당 세계 평균 생산량은 1948년~1952년에 비해 각각 1.6배, 2.3배, 2.8배씩 증가한 것으로 나타났다. (이전에 비해 생산량이 크게 증가했다는 정도로만 이해하면 될 것 같다. 어떤 기준에 의한 배수인지 정확하게 확인하지 못했다) 우리나라의 벼는 1910년대 120kg/10a(a는 아르 단위이다, 1아르는 약 30평, 10아르는 약 300평)에서 현재 500kg/10a(2021년 기준, 530kg/10a) 수준으로 4배 이상 증가하였다. 이러한 작물의 생산성 향상에는 작물 육종(생물이 가진 유전적 성질을 이용하여 새로운 품종을 만들어 내거나 기존 품종을 개량하는 일)에 의하여 육성된 우량품종이 크게 기여하였고, 재배 기술의 발전과 환경개선이 중요한 역할을 하였다.

작물의 생산성 향상에 미치는 품종의 기여도를 보면 미국의 옥수수는 57~63%, 영국의 보리와 밀은 각각 50%와 67%로 추정되었으며, 동남아시아 지역의 쌀은 미얀마 35%, 필리핀, 인도, 인도네시아, 스리랑카 23~26%로 조사되었다. 우리나라에서 벼의 평균수량을 결정하는 요인은 품종 50.8%, 재배요인 26%, 기상요인 23.2%로 분석되었다. (몇 년도 기준인지 확인하지 못하였다. 품종의 기여도가 세계적으로 대략 이러하다 정도만 이해해도 충분할 듯하다)

이제까지 작물육종은 작물의 생산성, 품질, 저항성, 적응성 등 재배, 이용상 중요한 형질의 유전능력을 개량한 우량품종을 육성함으로써 식량 증산은 물론 농업의 안정화와 경영합리화, 그리고 농업 관련 산업발전에 큰 몫을 담당하였다. 예컨대, 1970년대의 ‘녹색혁명(개발 도상국의 식량 생산력의 급속한 증대 또는 이를 위한 농업상의 모든 개혁을 이르는 말)’은 다수성 품종에 의하여 이루어졌다.

한편, 소수의 우량품종을 여러 지역에 확대 재배함으로써 유전적 다양성이 풍부한 재래품종들이 사라지는 ‘유전적 침식’을 초래하였고, 또한 병해충이나 기상재해 등으로부터 한 번에 큰 피해를 보는 유전적 취약성을 가지게 되었다. 더욱이 토양침식, CO2(이산화탄소) 농도 증가(이 부분은 2022년 기준, 매우 심각한 위기에 처해있다), 기상변동 등 재배환경의 변화와 물, 비료, 농약 등의 제한으로 인하여 식량 생산이 정체되었다.

앞으로 작물육종은 이러한 문제를 해결하기 위해 보다 많은 유전자원을 수집, 보존하고, 전통적인 교배육종을 개선하면서 잡종강세(잡종 제1대가 양친보다 형태, 내성, 다산성 따위에서 뛰어난 현상)를 이용하는 ‘1대 잡종 육종’이 활발해질 것이다. 또한, 다른 생물종의 유전자를 도입하는 생물 공학적 작물육종이 발전하여 형질 전환품종이 육성되고 유전자변형농산물(GMO)이 많이 생산될 것이다. 이미 미국에서 생산되는 콩과 옥수수는 유전자변형농산물이 큰 비중을 차지하고 있다.

 

---

 

식물학적 종과 작물

1. 종과 작물

식물분류학에서 식물의 종류를 나누는 기본단위는 ‘종’이고, 종 바로 위의 분류단위는 ‘속’이다. 벼속(Oryza)에는 24종이 있고, 그중 재배종은 사티바(O. sativa, 아시아 벼)와 글라베리마(O. glaberrima, 아프리카 벼)이다.

식물학적 종은 개체 간에 교배가 자유롭게 이루어지는 자연집단이며, ‘2명 법’으로 이름을 붙인다. 2명 법은 속명과 종소명을 함께 표시한 것으로서, 이렇게 붙여진 이름을 ‘학명’이라고 한다. 학명은 라틴어로 명명하고 이탤릭체로 쓴다. 아시아 벼의 학명은 ‘Oryza sativa L.(오리자 사티바)’로 쓰며, L은 명명자인 린네(Linnaeus)를 가리킨다.

식물의 학명은 세계 공통이지만 재배식물인 작물의 이름은 언어, 지역 등에 따라 다르다. ‘Oryza sativa L.’은 벼(한국어), rice(영어), 이네(일본어) 등으로 불린다.

작물의 종류와 식물학적 종은 벼(Oryza sativa L.)나 밀(Triticum aestivum L.)처럼 서로 일치하는 것이 대부분이다. 그러나 유채(Brassica campestris, B. napus)와 같이 한 가지 작물에 두 가지 이상의 종이 포함되기도 하고, Beta vulgras(사탕무, 사료용 사탕무, 꽃근대, 근대)처럼 한 가지 종에 여러 가지 작물이 있을 수도 있다.

 

2. 생태종과 생태형

하나의 종 내에서 형질의 특성이 차이 나는 개체군을 ‘아종’ 또는 ‘변종’으로 취급하며, 이들은 특정 지역(환경)에 적응해서 생긴 것으로 작물학에서는 ‘생태종’이라고 부른다.

아시아 벼의 생태종은 인티카, 열대 자포니카, 온대 자포니카로 나누어진다. 생태종 사이에는 교잡친화성(타식성 작물에서 암수를 바꾸어 교배하여도 수분과 수정이 서로 잘 이루어지는 현상. 과수 재배에서 수분수를 선택할 때 이 현상을 이용하는 것이 바람직하다)이 낮아 유전자교환이 어렵기 때문에 형태적 차이가 생기게 된다.

생태종 내에서 재배유형이 다른 것은 ‘생태형’으로 구분한다. 인디카 벼를 재배하는 인도, 파키스탄, 미얀마, 방글라데시 등지에서는 1년에 2~3작의 벼농사가 이루어져 재배양식이 복잡한데, 이에 따라 겨울 벼, 여름 벼, 가을 벼 등의 생태형이 분화하였다. 보리와 밀에는 춘파형과 추파형의 생태형이 있다. 생태형끼리는 교잡친화성이 높아 유전자교환이 잘 일어난다.

 

---