개념 한 쪽
배수체 조작과 반수체 이용은 육종에서 신품종 개발 기간을 단축하고 목적 형질을 확보하는 핵심 기술이다. 콜히친 등 약제를 이용해 염색체를 배가하거나 반수체를 활용하여 즉시 순계통을 확보하는 방법이 실무에서 활용된다.
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출제기준 단원 「특수배수체의 이용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 배수체에 따른 열성 발현 비교 | 1 | 다배체와 2배체의 열성 발현 확률을 비교하는 원리 파악 |
| 반수체 염색체 수 판단 | 1 | 반수체의 상동염색체 존재 여부를 판단하는 개념 이해 |
| 육종 방법의 기간 단축 수단 판단 | 1 | 자가수정 작물에서 단기간 육성 가능한 방법을 고르는 응용 능력 평가 |
반수체(haploid)는 게놈 1세트(n)로 구성된 개체로, 상동염색체 쌍이 존재하지 않아 상동 염색체 수는 0개인 상태로 본다. 반수체는 단기간에 순계통을 얻기 위한 육종 자원으로 이용할 수 있다.
배수체의 수가 많아질수록 열성 형질의 발현 확률은 감소하는 경향이 있다. 예를 들어 이형접합인 2배체(Aa)를 자가수분하면 열성 동형접합(aa)이 1/4의 비율로 나타나지만, 4배체에서는 모든 염색체에 열성 대립유전자가 존재해야 발현하므로 열성 표현형의 출현 비율이 현저히 낮아진다.
염색체 배가는 콜히친 처리가 가장 효과적이고 일반적으로 이용되는 방법이다. 콜히친은 세포 분열 시 방추사 형성을 억제하여 염색체가 분리되지 못하게 하므로 염색체 수가 두 배가 되는 배수체 유도가 가능하다.
씨 없는 수박과 같이 3배체 열매를 얻는 육종 과정은 4배체(암본)와 2배체(수본)를 교배하여 3배체 종자를 얻는 절차를 따른다. 이렇게 얻어진 3배체는 감수분열에서 염색체 불균형으로 인해 종자 형성이 저해되어 씨 없는 특성을 보인다.
4배체(Aaaa) 식물을 자가수분했을 때 열성 표현형이 나타날 확률은 2배체 자가수분의 열성 동형접합 비율보다 훨씬 낮아진다는 원리를 문제로 다루는 유형이 출제된다. 반수체의 경우 상동염색체 쌍이 없으므로 상동염색체 수를 묻는 문제에서는 0개를 정답으로 선택해야 한다.
자가수분을 하는 작물에서 새 품종을 가장 빠르게 개발하는 방법으로는 반수체를 이용한 육종을 고르는 것이 옳다고 한다. 반수체를 염색체 배가하여 순계통을 단 한 세대 만에 획득할 수 있으므로 육종 기간을 획기적으로 단축하는 방법으로 본다.
염색체 배가와 씨 없는 수박 육종 절차 관련 문제는 콜히친의 역할과 4배체 암본×2배체 수본 교배로 3배체 종자를 얻는 점을 묻는 패턴으로 출제된다고 판단한다.
이형접합인 동질 4배체 식물을 자가수분했을 때 이형접합인 한 2배체를 자가수분시킨 자손보다 열성(劣性) 표현형 개체의 출현 비율은 어떻게 나타나는가?
정답 ① · 이형접합자(Aa)의 자가수정 시 열성 동형접합자(aa)의 이론적 비율은 2배체인 경우 1/4입니다. 하지만 4배체(Aaaa 등)의 경우 염색체 분리가 복잡하여 열성 형질이 발현되려면 4개의 염색체 모두가 열성 유전자를 가져야 하므로 그 확률이 훨씬 낮아집니다.
4배체 자가수분 시 열성 형질 발현을 위해서는 모든 염색체가 열성이어야 하므로 2배체보다 출현 비율이 적어진다.
게놈(genome)이란 생물이 생존하는데 필요한 최소한의 염색체의 집단이다. 1 게놈으로 되어 있는 반수체 작물은 상동 염색체를 몇 개나 가지고 있는가?
정답 ③ · 게놈(genome)은 생물이 정상적인 생활환을 유지하는 데 필요한 최소한의 1세트 염색체를 의미합니다. 단배체(haploid) 식물은 이 게놈 1세트(n)로만 구성되어 있으므로, 감수분열 시 짝을 이루지 못하는 상동 염색체가 아예 존재하지 않게 됩니다.
반수체는 게놈 1세트(n)로 구성되므로 상동 염색체 쌍이 존재하지 않아 상동 염색체는 0개이다.
자가수정 작물에서 가장 단기간에 신품종을 육성할 수 있는 방법은?
정답 ① · 문제는 자가수정 작물에서 가장 단기간에 신품종을 육성할 수 있는 방법을 묻고 있다. 반수체 이용 육종은 반수체에서 염색체 배가 또는 다른 처리로 단기간에 순계통(동일 유전형)을 확보할 수 있어 육종 기간을 크게 단축시킨다.
자가수정 작물에서 반수체 이용 육종은 단기간에 순계통을 획득할 수 있어 가장 단기간에 신품종 육성이 가능하다.
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