웅성불임성과 핵외유전

핵심 정리

웅성불임성은 식물에서 꽃가루가 형성되지 않거나 기능하지 못해 수정이 이루어지지 않는 현상이다. 웅성불임 계통을 쓰면 자가수분을 막고 다른 계통의 꽃가루를 받아 1대잡종 종자를 얻을 수 있다. 1대잡종의 수량 우세는 잡종강세에서 비롯되므로, 웅성불임성은 손으로 제웅하지 않고 잡종 종자를 얻도록 돕는 장치이다. 육종 현장에서는 잡종 종자 생산 비용을 낮추는 수단으로 쓰인다. 이 단원에서는 웅성불임성이 어떤 유전 체계로 전달되는지, 임성이 어떤 조건에서 회복되는지를 구분해야 한다.

웅성불임성의 유전은 핵외유전이 관여하는 경우와 핵 유전자가 지배하는 경우로 나뉜다. 핵외유전에는 멘델의 법칙이 적용되지 않고, 정역교배의 결과도 일치하지 않는다. 난세포 쪽의 세포질을 통해 유전자가 자손에게 전달되므로 교배 방향에 따라 결과가 달라진다. 따라서 정역교배를 해야 핵외유전 여부를 확인할 수 있다. 핵외유전의 실체는 세포질 유전체다.

세포질 웅성불임의 세포질(S)을 가져도 임성회복 유전자 Rf가 있으면 웅성가임이 된다.세포질 웅성불임의 세포질(S)이라도 임성회복 유전자 Rf가 있으면 웅성가임이 된다. 세포질웅성불임성과 유전자웅성불임성은 모두 화분친의 임성회복유전자에 의해 임성이 회복된다. 반대로 임성회복 유전자가 없는 세포질 웅성불임계를 모계로 쓰면 어떤 가임 계통으로 수분해도 불임 개체만 나온다. 모계와 부계의 역할을 혼동하면 F1의 가임 여부를 잘못 예측할 수 있다.

감온성 유전자적 웅성불임성(TGMS)은 유지친 없이도 웅성불임 개체를 유지할 수 있다. 이는 세포질 웅성불임성을 유지 계통으로 증식하는 방식과 다르다. 감온성·감광성 웅성불임은 온도나 일장에 따라 임성이 달라지는 계통이다. 이 성질에 따라 웅성불임 계통을 유지하는 방식도 달라진다.

자세히

세포질 웅성불임계의 이용과 채종

세포질웅성불임성은 양파와 당근 등에서 1대잡종 종자를 생산하는 데 이용된다. 이 방식에서는 웅성불임 세포질을 가진 계통을 모계로 두고, 임성을 회복시키는 계통을 부계로 교잡해 F1 종자를 얻는다. 모계는 꽃가루를 만들지 못하므로 자가수분이 일어나지 않고, 부계의 꽃가루만으로 종자가 맺힌다. 모계와 부계의 역할을 바꾸면 F1의 가임 여부가 달라지므로 두 계통의 역할을 혼동하지 않아야 한다. 교잡을 설계할 때는 모계의 세포질 종류와 부계의 임성회복 유전자 유무를 함께 확인해야 한다.

세포질-유전자 웅성불임성은 여교배를 활용해 도입할 수 있다. 목표 계통에 웅성불임성을 옮기려면 한 번 교잡하는 것만으로는 부족하다. 여교배를 반복해 목표 계통의 유전적 배경을 되돌려 놓아야 한다.

세포질-유전자적 웅성불임성(CGMS)을 이용한 F1 종자 생산에서 웅성불임친은 완전불임으로 조합능력이 크고 채종량이 많아야 한다. 완전불임이어야 자가 꽃가루가 섞이지 않는다. 조합능력이 커야 잡종의 수량성을 기대할 수 있고, 채종량이 많아야 종자 생산이 경제적이다. 완전불임·조합능력·채종량은 이 쟁점의 세 기준이다.