개념 한 쪽
이질배수체의 육종적 이용은 서로 다른 게놈을 가진 교잡의 불임을 극복하고 결실성을 회복하기 위해 염색체를 인위적으로 배가하는 기술을 다룬다. 콜히친 등 방추사 형성 억제제를 이용한 염색체 배가는 체세포 단계에서 염색체 수를 늘려 다배체를 만드는 핵심 방법으로 이용한다 다배체 식물은 세포와 핵의 크기가 커지고 영양생육이 증진되는 장점을 보이나, 생식 기관 발달 저해로 임성 저하를 보이는 경우가 흔하다.
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출제기준 단원 「이질배수체의 이용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 콜히친의 작용 기전 판별 | 1 | 방추사 억제와 염색체 배가의 인과관계를 묻는 문제를 제시한다 |
| 복2배체 작성 원리 확인 | 1 | 이종 교잡 F1 염색체 배가로 결실성을 회복하는 방법을 묻는다 |
| 4배체 자가수분 표현형 계산 | 1 | AAaa 동질4배체의 자가수분 후 우성:열성 분리비를 계산한다 |
이질배수체 중 복2배체(amphidiploid)는 서로 다른 게놈을 가진 양친을 교배하여 얻은 잡종 F1의 염색체를 인위적으로 배가하여 만든 식물한다 이 과정에서 원래 짝을 이루지 못하던 상동염색체에 짝을 부여하여 감수분열이 정상화되고 결실성이 회복된다.
염색체 배가 방법은 주로 화학적 또는 물리적 처치로 이루어지는 방법을 이용한다 대표적인 화학적 배가제인 콜히친은 세포 분열기에서 방추사 형성을 억제하여 염색체 분리를 막음으로써 체세포 염색체 수를 배가하게 한다 자외선 같은 물리적 요인도 돌연변이 유발이나 염색체 이상을 통해 배가 효과를 낼 수 있다.
배수체 자체가 식물에 미치는 영향은 이중적이다. 세포와 핵의 크기 증대는 잎과 줄기 등 영양기관의 생육을 증진시키고 내병성을 높이는 유리한 특성을 제공한다 반면 감수분열에서 염색체의 정확한 분리가 어려워져 생식세포 형성에 장애가 생기고 임성이 낮아지는 불리한 면도 나타난다.
다배체 유전의 관점에서는 배우자(생식세포)의 유전자 조성 비율이 이배체와 달라진다는 점을 이해해야 한다 예를 들어 동질 4배체에서는 배우자의 조합 비율이 AA:Aa:aa = 1:4:1과 같이 나타나며, 이 비율을 바탕으로 자가수분 후 표현형 분리비를 계산한다
육종 적용 측면에서 복2배체 작성은 잡종의 유리한 형질을 고정시키면서도 불임 문제를 해결하는 목적을 가진다. 콜히친 등의 약제를 이용해 잡종 F1의 염색체를 배가하면 유전적 안정성과 결실성을 확보할 수 있으므로, 이질배수체 이용은 실용적 육종 전략으로 활용된다.
동질 4배체 AAaa가 자가수분할 때 표현형 분리비를 계산하는 대표적 예제를 풀어본다. 먼저 감수분열로 생성되는 배우자 비율이 AA:Aa:aa = 1:4:1임을 이용한다 이때 aa 배우자가 나올 확률은 1/6이므로, 암수 배우자 모두 aa일 경우 열성 동형접합(aaaa)이 나타날 확률은 (1/6)×(1/6)=1/36이다. 따라서 우성 표현형 비율은 1−1/36=35/36이 되어 우성:열성의 표현형 분리비는 35:1이 된다.
콜히친의 작용 기전을 묻는 문제는 방추사 억제와 염색체 분리 방해를 연결하여 설명하면 해결된다. 콜히친은 미세소관 중합을 억제하여 분열기에서 방추사 형성을 막고 그 결과 염색체가 분리되지 못하여 염색체 수가 배가된 체세포가 형성된다는 논리로 정리한다
복2배체 작성 방법을 묻는 문제는 '이종 교잡 F1의 염색체 배가'라는 핵심 문장을 떠올리면 정답을 찾기 쉽다. 같은 게놈을 가진 양친의 교배나 다른 다배체 단계와 혼동하지 않도록 주의한다
콜히친 처리하면 염색체수를 배가할 수 있다. 이 콜히친의 기능을 바르게 설명한 것은?
정답 ④ · 문항은 콜히친의 세포학적 작용을 묻고 있다. 콜히친은 세포 분열 중 방추사 형성을 억제하여 염색체가 분리되지 못하게 함으로써 염색체 수를 배가시키는 효과를 나타낸다.
콜히친은 세포 분열 시 방추사 형성을 억제하여 염색체 분리를 막고, 결과적으로 염색체 수를 배가시킨다.
복 2배체의 작성 방법은?
정답 ② · 복2배체(amphidiploid)는 서로 다른 종(게놈이 다른 양친) 사이의 교잡을 통해 얻어진 잡종 1대(F1)의 염색체를 인위적으로 배가(2배체화)시켜 만든 식물을 말합니다. 염색체를 배가시키게 되면 이종 게놈 간의 감수분열 시 정상적인 짝지음이 가능해져 잡종이 가진 불임성을 극복하고 결실을 볼 수 있게 됩니다.
복2배체는 서로 다른 게놈을 가진 양친의 교잡 F1 염색체를 인위적으로 배가시켜 생성하며, 이는 잡종 불임성을 극복하는 핵심 방법이다.
동질 4배체 간 F1식물체의 유전자형이 AAaa일 때 자가수분 된 F2세대에서의 표현형 분리비는? (단, A가 a에 대하여 완전우성임)
정답 ③ · 어떤 개체나 집단의 형질 변이가 환경의 영향인지 진짜 유전적인 차이인지를 감별하는 가장 확실한 방법은 후대검정(자식 또는 삼교잡 등)을 실시하는 것입니다. 환경 변이는 유전되지 않으므로 후대에서 원래 형질로 돌아가지만, 유전변이는 후대에서도 동일하게 발현되므로 유전적 변이를 감별하기 알맞은 것은 2번입니다.
동질 4배체 AAaa의 배우자 분리비는 1:4:1이므로 자가수분 시 열성 표현형 비율은 1/36로 우성:열성=35:1이 된다.
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