소개글
"재배식물육종학 반수체 유도유전자 및 옥수수 사례 육종응용"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 재배식물 육종학에서 반수체의 중요성
1.2. 옥수수 사례를 통한 육종 응용 현황
2. 반수체 유도유전자
2.1. 반수체의 정의와 자연적 발생 과정
2.2. 반수체 유도 방법: 자성단위생식, 웅성단위생식, 게놈의 배제 등
2.3. 반수체 유도 유전자의 개념과 작용
3. 반수체 육종법의 활용
3.1. 약배양을 통한 반수체 생산
3.2. 종간 교배를 이용한 반수체 육성
3.3. 반수체 육종법의 장점: 동형접합체 생산, 육종연한 단축 등
4. 옥수수 반수체 육종 사례
4.1. 반수체 유도 유전자 활용 현황
4.2. 반수체 선발을 위한 표현형 마커 이용
4.3. 염색체 배가 방법: 콜히친, 제초제 처리
5. 결론
5.1. 반수체 육종법의 중요성과 활용
5.2. 옥수수 품종 개발에서의 기여
5.3. 향후 연구 방향
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 재배식물 육종학에서 반수체의 중요성
재배식물 육종학에서 반수체는 매우 중요한 역할을 한다. 일반적으로 고등식물은 유성생식을 통해 다음 세대로 개체를 형성하는데, 때로는 수정 없이 난핵 또는 웅핵이 단독으로 발육하여 배를 형성하는 경우가 있다. 이러한 식물체는 정상 개체의 반수에 해당하는 염색체만을 가지게 되므로 반수체(haploid)라 불린다.
반수체는 육종 기술로서 널리 이용되고 있는데, 특히 육종적 측면에서 반수체의 가장 큰 장점은 반수체를 생산한 후 인위적으로 염색체를 배가시키면 동형접합 유전자형(homozygous genotype)을 가진 개체를 즉시 얻을 수 있다는 것이다. 즉, 후대에 유전자 분리가 이루어지지 않는 100% 순계(pure line)를 당대에 바로 얻을 수 있으므로 육종 연한을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
또한 반수체는 열성 형질이 쉽게 발현되므로 돌연변이체 선발에 유리하며, 체세포 잡종 생산, 웅성 식물체 육성 등 다양한 육종 기술에 활용될 수 있다. 따라서 현대 육종학에서 반수체는 매우 중요한 기술적 기반이 되고 있다.
1.2. 옥수수 사례를 통한 육종 응용 현황
옥수수는 반수체 유도 유전자를 활용한 대표적인 작물이다. 반수체 유도 계통을 부본으로 하고 육성하고자 하는 옥수수 자원을 모본으로 하여 교배한다. 이때 표현형 마커인 R1-nj 안토시아닌 색소 착색 양상에 따라 반수체를 선발한다.
그러나 안토시아닌 Inhibitor(C1-I, C2-Idf, In1-D)를 보유한 자원은 반수체 선발이 불가능하다. 또한 종실에 안토시아닌을 발현하는 자원들은 종자 상태에서 선별이 어려워 유묘의 초엽 착색으로 반수체를 판단해야 한다. 이처럼 반수체의 효율적인 선발을 위해 새로운 마커 개발이 요구된다.
대안적인 마커로 high oil 기반 마커, 뿌리 착색 마커 등이 활용되고 있다. 반수체 염색체를 배가하는 데에는 colchicine 처리가 활용되는데, 이는 감수분열 시 미세소관 형성을 억제하여 염색체 분열을 저해한다. 콜히친 대신 가격이 저렴하고 독성이 낮은 제초제 처리(pronamid, APM, trifluralin, oryzalin 등)도 염색체 배가에 이용된다.
반수체 유도 기술은 옥수수 육종의 효율을 높이고 육종 기간을 단축시킬 수 있다. 동형접합체를 빠르게 생산할 수 있고, 분자 마커와 결합하여 유용 형질의 도입 및 선발 효율을 높일 수 있다. 또한 다양한 유전자를 집적하기 용이하여 생산성, 스트레스 내성 등이 향상된 우수한 품종 개발이 가능하다.
이처럼 옥수수 반수체 유도 기술은 작물 육종 분야에서 많은 장점을 제공하여 우수 품종 개발에 기여할 수 있다.
2. 반수체 유도유전자
2.1. 반수체의 정의와 자연적 발생 과정
고등식물은 대체로 유성생식을 하여 다음 대의 개체를 형성하게 된다. 그러나 때로는 접합 없이 난핵 또는 웅핵이 단독으로 발육하여 배를 형성하기도 한다. 이러한 경우 식물체는 정상개체의 반수에 해당하는 염색체만을 가지게 된다. 이를 반수체(haploid)라 하며, 이러한 현상을 반수성(haploidy)이라고 한다. 즉, 반수체란 어떤 식물종의 체세포 내에 그들의 배우자가 갖는 염색체의 수와 동일한 수의 염색체를 갖는 개체를 의미한다. 자연 상태에서 발견되는 반수체는 일종의 비정상적인 생식과정에 의해 생성된다.
반수체가 자연적으로 발현되는 주요 경로는 크게 세 가지이다. 첫째는 수정되지 않은 난세포가 발육하여 배를 형성하는 처녀생식(gynogenesis)이다. 둘째는 웅성배우자나 웅핵이 단독으로 발육하여 배를 형성하는 동정생식(androgenesis)이다. 셋째는 배낭 내의 체세포 이외의 조세포(synergid)나 반족세포(antipodal cell)가 배를 형성하는 무배생식(apogamy)이 있다. 일부 식물에서는 웅핵과 난핵으로부터 유래된 염색체가 각각 반감되어 키메라형 반수체를 형성하는 양핵단위생식(semigamy)도 보고되고 있다.
이와 같이 반수체는 자연적으로 다양한 경로를 통해 발생할 수 있지만, 그 빈도는 매우...
참고 자료
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농립식품기술기획평가원(http://www.ipet.re.kr/)
국제옥수수밀연구소(http://www.cimmyt.org)
이미지 사용 출처
(http://repository.cimmyt.org/xmlui/bitstream/handle/10883/1351/97066.pdf)
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