분자 표지와 DNA 마커 선발

핵심 정리

육종에서 선발은 원하는 형질을 가진 개체를 다음 세대의 번식에 이용하도록 골라내는 과정이다. 표현형은 개체에 실제로 나타난 형질이고, 유전자형은 그 형질과 관련된 유전 정보의 구성이다. 개체가 충분히 자라야 형질을 확인할 수 있거나 환경의 영향 때문에 겉모습만으로 판단하기 어려울 때가 있다. 이때 DNA 정보를 선발에 활용할 수 있다. 이때 쓰는 분자 표지 또는 DNA 마커는 개체 사이의 DNA 서열 차이를 알아보는 표지다. DNA 분자 표지를 이용하면 품종을 유전적으로 구별할 수 있다.DNA 분자 표지를 이용하면 품종을 유전적으로 구별할 수 있다.

마커가 목표 형질을 결정하는 유전자 자체일 수도 있고, 그 유전자와 연관되어 함께 유전되는 DNA 구간일 수도 있다. 따라서 마커를 분석해 형질과 관련된 유전자형을 추정하고, 원하는 형질을 가질 가능성이 있는 개체를 고른다. DNA 마커를 이용하면 목표 형질을 가진 개체를 유전자 수준에서 선발할 수 있다.DNA 마커를 이용하면 목표 형질을 가진 개체를 유전자 수준에서 선발할 수 있다. 직접 형질을 관찰하지 않고 유전자형으로 선발할 수도 있다.

분자 표지는 품종·개체의 유전적 구별뿐 아니라 어린 개체나 종자에서 성 또는 형질을 조기에 판별하는 데도 쓰인다. DNA 서열 차이를 이용하여 품종이나 원산지를 구별할 수 있으며, 식물의 암수도 DNA 수준에서 구분할 수 있다. 핵심은 겉으로 드러난 모양을 보는 것이 아니라 DNA의 차이를 분석한다는 점이다. 분자 표지는 DNA 염기 서열 차이를 이용해 품종이나 개체를 판별한다.

자세히

표현형 선발에서는 개체의 생김새나 생육 상태 등 실제로 관찰되는 형질을 비교한다. 형질을 직접 확인한다는 장점이 있지만, 해당 형질이 나타날 때까지 기다려야 하거나 생육 환경에 따라 관찰 결과가 달라질 수 있다. 반면 분자 표지 선발은 DNA를 분석하여 형질과 관련된 유전자형을 확인하는 방식이다. 형질의 발현을 기다리지 않고 어린 시기에 선발할 수 있고, 눈으로 구별하기 어려운 개체도 유전 정보에 따라 비교할 수 있다. DNA 마커를 이용하면 원하는 형질의 유전자 보유 여부를 표현형 관찰 없이 선발할 수 있다.

마커를 이용한 선발은 다음 순서로 이해한다. 먼저 선발하려는 목표 형질을 정한다. 다음으로 그 형질과 관련된 유전자 또는 DNA 구간을 표지할 마커를 정한다. 개체에서 DNA를 얻어 마커가 있는 구간을 분석하고, 결과를 원하는 유전자형의 기준과 비교한다. 기준에 맞는 개체를 선발한 뒤 육종에 이용한다. 이 과정에서 마커는 형질 자체를 만들어 내는 도구가 아니라, 형질과 관련된 유전 정보를 확인하도록 돕는 기준이다. 따라서 DNA 마커를 이용한 선발은 유전자를 새로 넣거나 DNA를 재조합하는 것과 다르다. 원하는 형질과 연관된 마커가 확인되는지 분석해 개체를 골라내는 과정이다.

마커를 읽는 한 가지 방법은 DNA 조각의 차이를 검출하는 것이다. 개체마다 DNA 서열이 다르면 특정 분석 구간의 조각 크기나 검출 양상이 달라질 수 있다. DNA를 분석해 나타난 차이를 마커의 기준과 대조하면 개체별 유전적 차이를 구별할 수 있다. 이때 결과는 개체가 가진 DNA의 차이에 관한 정보이며, 겉모양을 직접 관찰한 결과가 아니다. DNA 마커와 전기영동을 함께 이용하는 경우에는 DNA 조각을 크기에 따라 분리하여 나타나는 양상을 비교한다. 전기영동은 분자 표지를 읽는 데 쓰이는 분석 방법이지, 그 자체가 품종을 만들어 내거나 개체를 복제하는 방법은 아니다.

마커가 목표 형질과 가까이 연관되어 있을수록 마커의 유무를 목표 형질의 유전자형을 가늠하는 단서로 활용하기 쉽다. 하지만 마커 분석 결과를 형질의 직접 관찰 결과와 혼동해서는 안 된다. 분석 대상은 DNA의 서열 차이이고, 선발의 목적은 그 차이를 근거로 목표 형질과 연관된 개체를 골라내는 것이다. 마커와 목표 형질의 관계를 먼저 정해야 하며, 아무 DNA 차이나 목표 형질의 존재를 뜻하는 것은 아니다. 마커의 판별력은 집단 안에서 비교할 수 있는 DNA 변이가 있는지에 달려 있다. 비교하는 개체 사이에 마커 차이가 없다면 그 마커만으로는 개체를 가려내기 어렵다.