임목생물공학 배배양, 배유배양 및 기내수분 2015.05.12..

Presentation on theme: "임목생물공학 배배양, 배유배양 및 기내수분 2015.05.12.."— Presentation transcript:

1 임목생물공학 배배양, 배유배양 및 기내수분

2 배배양, 배유배양 및 기내수분 ❖ 멘델의 유전법칙이 재발견된 1900년대 이래 육종학은 과학화되고 체계 화 .
❖ 멘델의 유전법칙이 재발견된 1900년대 이래 육종학은 과학화되고 체계 화 . ❖ 농작물의 생산성, 안정성, 내병충성, 내환경재해성, 품질향상, 재배용이 성 등 우수한 품종이 다수 보급되어 크게 이바지. ❖ 동일한 종내의 다른 품종 혹은 다른 계통간의 교잡육성에 의하여 이루어 져 왔고 이종속간 교잡은 유전적 변이의 폭을 크게 넓혀 줄 수 있다는 장 점이 있으나 수정된 배가 조기에 퇴화하거나 성적불화합 등과 같은 생물 진화 과정상의 종의 분화를 확실하게 하는 장치인 생식격리장벽(RIB : Reproduction isolation barrier) 을 극복하지 않고는 어렵다는 문제점이 있다. ❖ 수정 전 장벽 : 화분관 신장이 주두나 암술대에서 멈추는 것 주두나 암술대를 제거한 후 수분시키거나 배주를 꺼내 기내에 치상한 후 수분시키는 기내수분방법을 이용함으로 생산 가능 ❖ 수정 후 자연적 장벽 : 조직배양기술의 발달로 원형질테 배양, 반수체 식물의 육성, 형질전환 식물의 생산 등을 배에도 성공적으로 이용

3 생식격리 장벽 ❖ 수정된 배가 조기에 퇴화하거나 성적 불화합 등과 같은 생물 진화 과정상의 종의 분화를 확실하게 하는 장치
❖ 수정 전 장벽 : 접합자가 만들어지기 전에 확실하게 생식적 격리가 일어나게 하는 메커니즘 ① 지리적 장벽 : 잠재적인 교배 대상들을 서로 갈라 놓음(아프리카 사자와 아시아 호랑이는 만날 기회가 없다.) ② 생태적 장벽 : 두 종이 같은 서식처에 살더라도 그 서식처내의 서로(사자는 초원에 호랑이는 밀림에) 즉, 다른 부분에서 살 경우 서로 만날 기회가 드물어 유전자가 거의 섞이지 않음 ③ 행동 장벽 : 동물의 행동 차이 때문에 교배가 이루어지지 않는 경우(서식처의 차이뿐 아니라 사회적 습성도 아주 다르기 때문에 만날 수 없다 가족 집단속에서 생활하는 사자와는 다르게 호랑이는 교배를 제외하고 서로 떨어져 지냄) - 행동 장벽이 생식과 직접 연결된 경우 - 새소리는 임의의 짝을 유혹하는 수단임(들종달새) - 시간적 격리도 포함 (갈색 송어와 무지개 송어는 같은 강에 살지만 각각 봄과 가을에 짝을 짓기 때문에 서로 교배할 수 없음) ④ 기계적 장벽 : 생식기가 서로 맞지 않아서 교배할 수 없음(곤충) - 꽃의 구조를 특후화 시킴으로써 잡종 형성을 방지 - 다른 꽃에는 가지 않는 특별한 꽃가루매개체에 의해서만 교배 ⑤ 배우자 장벽 : 두 종의 개체가 성공적으로 교배하더라도 정자와 난자 사이의 불화합성 때문에 수정이 일어나지 않는 경우 ❖ 수정 후 장벽접합자가 만들어진 후에 작용하여 생식적 격리를 확실하게 해 주는 메커니즘 ① 잡종 형성의 실패 : 유전적 불화합성으로 유전물질이 서로 융합하지 못하기 때문에체세포분열이 불가능 ② 잡종의 생존 실패 : 유전적 불화합성 때문에 감수분열시 심각한 불일치가 생길 것이고 유사분열이 여러 번 거듭 된 후에는 결국 접합자가 죽게 될 수 있다. ③ 잡종의 불임 : 비정상적 감수분열로 인해 불임성 배우자를 만들기 때문에 성공적인생식을 할 수 없다. (당나귀와 말의 잡종 노새) ④ 잡종의 쇠약 : 잡종 F1은 힘도 세고 생식도 할 수 있다 하더라도 F2 세대는약하고 결함이 있어 자손을 낳을 수 없다.

4 생식격리장벽 (RIB : Reproduction isolation barrier)
❖ 자연상태에서 식물의 암술은 무수한 종류의 화분과 접촉하게 되지만 생 식격리장벽에 의하여 오직 같은 종의 화분만이 궁극적으로 배낭에 도착 하여 종자를 형성 ❖ 이종간 교잡에 있어서 이종간의 유전자 교류가 일어나지 못하게 하는 장치 ① 화분의 불발아 (1-3까지를 수정전 장벽) ② 화분관의 주두 침입 실패 ③ 화주내의 화분관 신장정지 혹은 파열 ④ 비정상적 수정 (4-6 잡종약세 혹은치사 ) ⑤ 배 및 배유의 발육정지 및 퇴화 ⑥ 화주내의 화분과 신장정지 혹은 파열 ⑦ 유묘의 생육불량 및 사멸 ⑧ 종속간 F1 식물체의 불임성 잡종불임 ⑨ F2 이후 발육부진 및 사멸 잡종약세, 파손, 붕괴 원칙적으로 교잡하려고 하는 양종간의 진화과정상 유전적 거리가 멀수록 수정 전 장벽에 의해 서 교잡이 이루어지지 않고 그 거리가 가까우면 7,8,9등의 이유로 교잡이 이루어지지 않는다.

5 기내수분 ❖ 고등식물에서 생식은 자성배우체와 화분의 결합으로 시작 : 수분- 수정- 배발생 및 종자형성 으로 이루어진다.
❖ 기내의 잘 조절된 환경하에서 기내수분을 통하여 자연적인 교배에 의해서는 종속간 교잡이 이루 어지지 않는 식물로부터 종속간 잡종식물을 얻을 수 있게 되었고 자가불화합성을 나타내는 식물 에 이 방법을 적용함으로써 그 불화합성을 타파 ❖ 식물재료 자방이 크고 배주를 많이 가지고 있으며 기내에서 화분과 배의 활력이 뛰어나고 종자발달이 잘되 는 종 ❖ 수분 ① 자방내 수분 암술대를 제거한 다음 자방의 상부에 화분을 묻혀 주거나 자방벽을 뚫은 구멍을 통하여 수분시켜 줌으로써 수정된배주를 얻은 것이 최초 : 수정의 장애가 주두나 암술대에 있 을경우 효과적인 방법 ② 기내수분 배주(밑씨)가 씨방안에 붙어 잇는 자리를 태주 - 자가수분 : 태좌에 붙은 배주 또느 배주 자체만을 기내에 치상 한 후 직접 수분으로 수정이 일어나 완전한 식물체를 얻는 방법 - 타가수분 : 자연상태에서 이종속간 교잡이 어려운 식물에 기내수분, 기내에서 타가수분을 하기전 타가수분,수정에 적합한 배주의 조건과 수정 후 더 이상자라지 못하는 잡종배의 생장을 유도하는 조건을 찾는것이 중요. ③ 생식핵과 난핵의 융합 - 동물과달리 식물은 배우체 세포 또는 체세포 조직이 수정현상과 밀접하게 연관 되어 있기 때문에 난핵만 분리해서 생식핵과 융합시키는 일이 결코쉽지 않다. - 옥수수에서 생식핵과 난핵을 전기적으로 융합시켜 기내수정시킴으로 완전한 식물체 획득

6 배배양 ❖ 유연관계가 먼 종속간 교잡에서 배수성의 차이로 인해 배가 도태되거나 발 ❖ 배배양은 십자화과에서 최초로 시도
육정지됨으로 정상적인 배로 발달이 어려울때 heat 단계 전후에서 배가 도 태되기 직전에 배지에배양 ❖ 배배양은 십자화과에서 최초로 시도 ❖ 식물재료 - 동일종에 품종이 다르더라도 배배양에 큰차이 - 원하는 육종재료를 이면교배시켜 유전자형이 가장 좋은 조합, 즉 쪼그라진 종자를 만든는 조합을 찾는다. - 우수한 조합이 발견되면 수분, 수정후 배가 토화하기 직전 단계에서 자방을 추ㅐ취하여 살균하고 배를 적출하여 배양 ❖ 배양과정 - 배의 적출 : 살균된 자방 으로부터 배가 상처를 받지 않고 건조되지 않아야 한다. - 치상 : 배의 발달에 있어서 구형, 심장 단계로의 전환시기-배배양을 가능케하는 시작점. - 배양조건 : 배지는 MS배지에서 배의 생장이 가장 좋음.

7 배배양 ❖ 기내 배발생 - 기내 배발육은 치상시 배의 크기, 배지조건 및 배주속에서 자란 기간에 따라 다르다. - 배의 크기 : 크기가 작은 배들은 배지의 조성에 아주 민감, 어느 정도 자란 heart에서는 생장이 자연상태의 배와 아주 유사하며 배지의 영향도 거의 받지 않는다. ❖ 식물재료 - 동일종에 품종이 다르더라도 배배양에 큰차이 - 원하는 육종재료를 이면교배시켜 유전자형이 가장 좋은 조합, 즉 쪼그라진 종자를 만든는 조합을 찾는다. - 우수한 조합이 발견되면 수분, 수정후 배가 토화하기 직전 단계에서 자방을 추ㅐ취하여 살균하고 배를 적출하여 배양 ❖ 배양과정 - 배의 적출 : 살균된 자방 으로부터 배가 상처를 받지 않고 건조되지 않아야 한다. - 치상 : 배의 발달에 있어서 구형, 심장 단계로의 전환시기-배배양을 가능케하는 시작점. - 배양조건 : 배지는 MS배지에서 배의 생장이 가장 좋음.

8 포도X왕머루 부지화(한라봉) X탱자 감귤 X탱자

9

10 ❖ 배유세포는 거의 분화가 이루어지지 않은 유세포로 구성되어 있기
침엽수종 가운데 우리나라의 소나무가 조직배양에 가장 어려운 수종중 하나입니다. 배양 방법은 여러 가지가 있는데, 종자를 이용한 배배양, 엽속을 이용한 엽속배양, 어린나무의 정아를 이용한 정단배양, 그리고 미숙배를 배양하여 체세포배를 유도하는 방법 등이 있습니다. 가장 손쉬운 방법은 종자를 이용한 배배양이라고 말씀드릴 수 있으나, 증식속도가 느리기 때문에 효율적이지는 못합니다. 최근 발견되고 있는 황금소나무 등 변이종 소나무에 대한 조직배양 문의가 많이 있으나 종자가 달리지 않기 때문에 배배양이 어렵고 따라서 일반 조직, 즉 엽속이나 신초지의 정단배양을 하게 되는데 나무가 이미 늙었기 때문에 배양이 매우 어려운 상태입니다. ❖ 배유배양(endorsperm culture) - 배유(胚乳) : 종자가 발달하고 또 발아하는 기간 중에 배에 양분을 공급하 는 역할을 하며 특히 단자엽식물에서는 배유의 역할이 크다 ⇒배유배양을 통해 캘러스를증식시킨 다음 기관형성을 유도시킬 수 있다. (피자식물은 3배체, 나자식물은 반수체인경우가 많음, 무배유종자는 배유 의 수명이 짧으며 유배유종자는 종자가 성숙할 때까지 큰 비중을 자치함) ❖ 배유세포는 거의 분화가 이루어지지 않은 유세포로 구성되어 있기 때문에 형태형성을 연구하는 실험재료로 많이 이용됨 배유배양시 배유의 채취시기가 중요

11 반수체의 생성기원 - 일반적으로 유성생식을 하는 식물은 생식 생장 과정을 거치면서 다음 대의 개체 ❖ 반수체 발생과정
- 일반적으로 유성생식을 하는 식물은 생식 생장 과정을 거치면서 다음 대의 개체 를 형성하게 되는데, 드물게는 접합 없이 난핵 또는 웅핵이 단독으로 발육하여 배를 형성하는 경우도 있음. - 이러한 식물체는 염색체의 수가 정상개체의 반수에 해당하는 염색체만 가지게 되므로 반수체(haploid)라 하고, 배수적인 측면에서 이러한 현상을 반수성 (haploidy)라고 부름. 즉 반수체란 어떤 식물종의 체세포 내에 그들의 배우자가 갖는 염색체의 수와 동일한 수의 염색체를 갖는 개체. ❖ 반수체 발생과정 - 처녀생식(gynogenesis) : 수정되지 않은 난세포가 발육하여 배를 형성 - 동정생식(androgenesis) : 웅성배우자나 웅핵이 단독으로 발육하여 배를 형성 - 무배생식(apogamy) : 배낭 내의 체세포 이외의 조세포(synergid)나 반족세포 (antipodal cell)가 배를 형성. - 식물에 따라서는 웅핵과 난핵으로부터 유래된 염색체가 각각 반감되어 키메라형 반수체를 형성하는 양핵단위생식(semigamy)도 알려져 있음.

12 고사리의 세대교번

13 반수체의 생성기원 ① 난세포 기원의 반수체 ② 웅핵 기원의 반수체 ③ 무배 생식 ④ 다배현상에 의한 반수체 ⑤ 양핵단위생식
- 정상적인 수정이 이뤄질 경우 염색체 수에 있어서 체세포의 반수에 해당하는 n개만 갖는 웅핵과 역시 반수의 염색체를 가진 난핵의 접합에 의해 2n의 배를 형성하게 되므로 부모와 자손의 배수성은 항상 같아지게 되어 있다. 그러나 드물지만 자연계에 서 배낭 내의 체세포가 웅성배우자를 받아들이지 않고 단독으로 발육하여 반수성의 배를 형성하는 경우가 있는데 이러한 현상을 처녀 생식이라고 함. ② 웅핵 기원의 반수체 - 수분 후에 배낭 속으로 들어가 웅핵이 난핵과 융합하지 못하고 단독으로 발육하여도 반수체가 되는데 이 때 반수체의 핵은 부계에서 유래한 것이고 그 세포질은 모계의 것. ③ 무배 생식 - 배낭 안에 들어있는 체세포 핵 이외의 조세포 핵이나 무족세포 핵이 발달하여 배를 형 성하는 경우로 넓은 의미로는 자성생식에 포함된다. 대부분의 경우 조세포가 단독으로 발육하여 배를 형성하는 것으로 알려져 있음. ④ 다배현상에 의한 반수체 - 식물에 따라서는 하나의 배주 내에 한 개 이상의 배가 형성되는 경우가 있는데 이를 다배현상이라고 하며 이와 같은 과정을 거쳐서도 반수체가 형성. - 다배현상으로 형성된 배는 모두 2배체일 수도 있고(2n-2n), 하나는 2배체 다른 하나는 반수체일 수도 있으며(2n-n), 모든 배가 반수체일 수도 있다(n-n). ⑤ 양핵단위생식 - 웅핵이 난세포 속으로 들어가서 난핵과 융합하지 않고 웅핵과 난핵이 각각 독립적으로 분열하여 반수성세포로 구성된 키메라형 배를 형성하는 경우를 말함.

14 반수체의 생성기원 ❖ 반수체의 육성방법 ① 종속 간 교배에 의한 반수체 생산 ② 지연수분에 의한 반수체 생산
③ 다핵식물을 이용한 반수체 생산 ④ 화분 이용에 의한 반수체 생산 ⑤ 물리적 처리에 의한 반수체 생산 - X선 ⑥ 화학적 처리에 의한 반수체 생산 ❖ 반수체식물 유도의 개요 - 일본인 생물학자 Shimakura(1934)가 꽃가루를 시험관에서 처음 배양한 것은 감수분열에 대한 생리를 연구하기 위한 것. - Guha와 Maheshwari(1964)도 같은 목적으로 독말풀(Datura innoxia)의 완숙 한 꽃가루를 배양. - 초기에는 대부분 종속간 교잡, 지연수분, 방사선처리 등을 이용. - 1964년 기내에서 반수체를 획득한 이후에는 약이나 화분을 배양한 반수체 획득 연구가 활기를 띄게 되었고, 1960년대 후반에는 담배(1967), 벼(1968) 의 약배양에서 반수체를 얻음. - 그 이후 식물조직배양과 함께 지속적으로 발전하여 근년에는 260여종 이상에 서 반수성 캘러스나 식물체를얻는데 성공하여 약배양 또는 소포자배양법은 작물육종의 한 방법으로 정착되었으며, 육종연한 단축에 크게 기여.

15 생체에서 반수체 유도 ❖ 식물의 육종에서는 반수체를 이용하기 위하여 자연 상태에서 자발적으로
일어나는 반수체를 찾거나 인위적으로 이들을 만들려고 많은 노력을 함. 그 중 생체에서 반수체를 생산하는 방법은 다음과 같다. 자성단위생식 자연상태에서는 원연간 교잡 특히 속간교잡에서 나타난다. 인위적인 방법으로는 방사선을 조사에 의하여 불임이 된 화분을 수분시키면 자성 배우체만이 성장하여 반수체가 형성된다. 웅성단위생식 수정 전에 난세포의 핵이 제거되거나 비활성되어 화분의 핵만을 가진 난세포가 발달함으로써 반수체 개체가 생산된다. 게놈의 배제 극히 일부의 종간과 속간 잡종에서 나타나는 현상으로 수정 후에 genome하나가 배제되어 하나의 genome만이 있는 배가 발생하여 반수체가 된다. 예를 들면 보리(Hordeumvulgare)와 보리(H.bulbosum)사이의 종간잡종에서는 반수체가 생산된다. 반결합 (semigamy) 난세포의 핵과 발아된 화분의 핵이 각각 반수체 키메라를 만드는 경우가 있다. 화학물질 처리 화학물질을 처리하여 어느 한 쪽의 배우체 염색체가 배재된다면 인위적으로 반수체의 출현을 유도할 수 있다. 이러한 물질로는 toluen blue, maleic hydrazide, nitrous oxicle, colchicine, chloramphenicol 및 parafliorphenylalanine 등이 있다.

16 기내에서의 반수체 유도 기내에서 자성배우체(female gamete)와 웅성배우체(male gamete)를 자극
해서 반수체를 유도할 수 있음. 생체에서 반수체 생산은 대부분 난세포나 조세포가 자극을 받아 수정되거나 수정되지 않고 자라는 자성단위생식에 의해서 이루어짐. 그러나 기내에서는 반수체의 유도는 주로 반수체 세포로부터 직접 기내에서 반수체를 생산하거나 또는 생체에서와 같이 반수체 생산방법은 유사하나 반수체 생산 과정이 기내에서 이루어짐. ❖ 약배양 - 약(葯)은 화기 중에서 수술대의 끝에 달린 수생기관. - 약배양에 이용되는 부분은 약이지만 실제는 화분 또는 화분의 초기발육 상태인 소포자들 - 약배양은 화분립을 배양하는것보다 식물체로의 재생은 쉽지만 약벽을 구성하고 있는 2n 조직이 재생될 가능성이 있고 캘러스가 형성될 가능성도 높아 순수한 2배체의 획득률이 화분립이나 소포자 배양에서 보다는 낮다. - 미국 가시독말풀(Datura strammonium)의 어린 봉오리로부터 약을 빼내어 배양한 결과 식물체가 형성되는 것을 볼 수 있었음. - 또 이 식물체의 유래를 조사한 결과 약 안에 있는화분(anther)이 분열하여 배발생 (embryogenesis)과 같은 형태변화(morphogenesis)를 거쳐 온전한 식물체가 형성됨을 알 수 있었고, 더욱이 이 식물체의 염색체가 화분과 같이 체세포의 반수밖에 없는 것으로 판명. - 이것이 반수성 부정배형성이라 불리는 현상.

17 약배양에 영향을 미치는 요인 공여식물체의 생장환경 약은 모체의 영향을 많이 받기 때문에 식물체의 연령과 생육환경에 따라 약배양의 성공여부가 결정된다. 연령은 어린 식물체일수록 재생률이 높고 같은 개체 내에서도 일찍 출현된 가지나 나중에 나온 것보다 좋다. 모체는 온도, 광성, 및 습도 등의 환경이 조절되는 곳에서 재배할 떼 재현성있는 결과를 얻을 수 있다. 일장에 따라서는 반응에 차이가 있다. 담배나 유채는 8시간의 단일 빛 조건에서 재배된 식물체에서 재생률이 높다. 또한 질소 시용량에 따라서도 차이가 있는바 담배는 질소질 비료를 충분하게 시용한 것보다 부족하게 준 식물체의 약에서 재생률이 높았다. 인자형의 선택 약배양은 재료의 인자형에 따라 재생률에 차이가 있다. 즉 같은 종 내의 품종은 물론 계통 간에도 반응의 차이가 있다. 밀의 25개 품종을 가지고 실험간 결과에 따르면 겨울밀은 봄밀보다 액배양이 잘되며 변이성도 크고 밀과 호밀의 교잡종이 약배양이 가장 잘 된다고 한다. 꽃양배추의 약배양에서는 품종간에 차이가 있을 뿐만 아니라 재비간에도 유의성 있는 차이가 있음이 보고되었고 하계종보다 동계종의 반응이 더 우수하다고 한다. 약 분리 시기 약배양시 약을 분리하는 시기가 중요하다. 대부분의 연구 결과에서 나타난 분리 시기는 핵이 4분자기(tetrad)기 이후에서부터 제1화분립 유사 분열기사이의 단핵소포자기임이 밝혀졌다. 즉 4분자로부터 방출되는 시기와 제1화분집 유사 분열기 사이게 있는 단핵소포자기의 상태의 약을 분리하였을 때가 약배양의 적기이다. 정확한 발육단계는 현미경을 이용하거나 형태적인 특성을 기준으로 판단할 수 있다. 담배에서 꽃봉오리 채취 시기는 꽃잎이 바로 보일 때가 가장 좋다. 배추에서는 꽃잎이 수술의 1/2 일 때가 적기이다. 전처리 전처리는 화분의 배형성을 촉진시키기 위하여 배양 전에 ㅔ가해지는 자극으로서 저온, 고온, 원심분리, 강압 등의 처리가 있다. 이 중에 가장 효과가 큰 것은 저온처리이다. 저온처리의 온도범위와 기간은 종에 따라 따르다. 중요한 점은 처리시기가 화분이 발육단계와 맞추어 이루어져야 한다는 것이다. 처리방법은 줄기의 기부를 잘라 물병에 꽂거나 꽃봉오리에 식물체의 일부를 붙여 비닐봉지나 foil에 싸서 4~10℃에 둔다. 처리기간은 1~30일 사이이다. 접종 및 배양 일반적으로 꽃봉오리를 sodium hypochlorite 0,5~1%액에 10~15분간 표면살균하고 증류수로 3회 세척한 다음 멸균수로 3회 정도 세척한 다음이로부터 약을 분리한다. 약 분리 할 때 약에 손상이 가지 않도록 조심해야 한다. 약배양은 접종 후 온도나 일장에 영향을 받는데 온도는 30~35℃이고 처리기간은 1일에서부터 30~40일까지 다양하다. 온도처리 이후에는 20~25℃로 낮추어 배양한다. 일장은 식물에 따라 크게 차이가 있으나 배 발생 시에는 조영을 해주어야 한다.

18 - 화분(pollen grain)은 성숙된 약으로부터 분산되기 전후의 상태를 의미.
❖ 화분배양 - 화분(pollen grain)은 성숙된 약으로부터 분산되기 전후의 상태를 의미. - 화분배양시 일반적으로 성숙된 화분보다 화분 발생초기의 소포자(microspore)상태 의 화분을 이용하므로 소포자배양 이라고도 표현. - 어느 정도 성숙된 화분을 이용하는 경우도 있으므로 소포자배양과 화분배양을 구분 하여야 될 것. - 화분배양(pollen culture)은 약 안에 있는 화분을 꺼내어 접종하는 것. - 배양에 이용되는 배지는 고체 또는 액체배지에서 모두 가능. - 당분의 농도는 일반적으로 2∼4%이지만 배추 등에서처럼 10%인 것도 있다. - Mineral의 요구도는 일반적으로 MS배지나 Nitsch의 대량염류배지가 흔히 사용. - 약으로부터 방출되는 독성물질 등을 제거하고자 activated charcoal이 이용되기도 함.

19 반수체의 이용 ❖ 육종연한 단축 - 반수체(haploid)는 한 쌍의 염색체만 갖고 있어서 체세포와 같이 두 쌍의 염색체를 갖는 이배체 (diploid)에서는 표현형으로서 나타나지 않는 열성형질도 표현형으로 나타나기 때문에 유리한 열성 유전자를 검출하는데 유리. - 그러나 약배양이나 화분배양이 현실화되어 반수체를 쉽게 얻게 되었고 육종 연한도 대폭 단축할 수 있는 경우도 나옴. - 반수체 이용의 좋은 예로는 돌연 변이 세포의 생산이며 열성의 치사성 유전자에서는 특히 유효. - 일반적으로 반수체로부터 분리된 원형질체나 반수성세포를 돌연변이원에서 처리 하여 원하는 형질 을 갖는 돌연변이주를 찾아내면 됨. ❖ 동형접합체의 생산 - 반수체를 생산하여 염색체를 배가시키면 가장 빠른 방법으로 동형접합체(homogote)를 유기할 수 있음. - 즉, 이형접합체는 후대에 계속 변이를 하므로 이를 동형 접합체로 만들기 위해서는 5∼7세대동안 자가수분을 계속하여야 함. ❖ 돌연변이체 생산 - 반수성세포를 사용한 돌연변이주 생산은 여러 가지 영역에서 사용되고 있는데 기초 연구뿐만 아니 라 응용으로의 길도 열리고 있음. ex) 돌연변이원에서 처리한 반수성세포를 염 농도가 높은 배지에서 생육시켜 선발하여 내염성 식물 을 육성하려는 시도나 고온 또는 저온 하에서 생육시켜 저온내성 식물을 육성하려는 시도 등. 같은 방법으로 농약이나 병원균이 생산하는 독소에 대한 내성식물도 육성하고 있어 응용가치가 넓어졌다

20 반수체의 이용 ❖ 체세포 잡종을 통한 육종 ❖ 초웅성주의 육성
- 반수성세포나 반수성 부정배에서 육성한 식물은 일반적으로 약간 몸이 가늘어져 정상적으로 생육 하여 꽃을 피움. - 그러나 반수체에서는 화분이 형성되지 않거나 또는 수정능력이 없는 화분만 형성. - 이것은 염색체가 한조밖에 없어서 정상적인 감수분열이 되지 않기때문이며 이 상태로는 어떤 우량 형질을 갖고 있더라도 사용할 수 없음. - 그래서 어린 싹은 콜히친과 같은 염색체를 배화제로 처리하는 방법이 취해지고 있음. - 이 방법으로 배화된 식물체는 완전히 같은 유전조성을 가진 두 쌍의 염색체를 갖고 있어서 열성형질 도 그대로 표현형으로서 나타나고 화분도 정상적으로 만들어지기 때문에 육종에 이용될 수 있음. ❖ 초웅성주의 육성 - 특수한 이용 방법으로서는 초웅성주의 육성을 들 수 있음. - 아스파라거스에는 수주와 암주가 있는데 각각의 포기에는 수꽃, 아니면 암꽃만이 핌. - 이 암수의 결정은 성염색체에 의해 이루어지기 때문에 X염색체를 가진 화분에서 수정하여 형성된 종자에서는 암주가, Y염색체를 가진 화분에서 수정하여 형성된 종자에서는 수주가 출현하는데 그 출 현률은 반반. - 그런데 아스파라거스의 생산성은 수주쪽이 높기 때문에 얻어진 종자가 모두 수주가 된다면 대단히 유리. - 이러한 목적을 달성하기 위해 화분배양에서 반수체를 육성 하여 배화처리. - 그 결과 X염색체를 가진 화분에서 육성한 식물의 성염색체는 XX가 되어 암주가 되었지만 Y염색체 를 가진 화분에서 육성한 식물의 성염색체는 YY가 되어 이 식물의 화분은 모두 Y염색체를 갖는 샘 이 되고 교배하여 된 종자는 모두 수주가 되어 본래 목적은 달성됨. - 여기서 YY의 성염색체 조성을 가진 수주를 초웅성주라 하는데 그의 이용 가치가 대단히 높음. - 한편 체세포를 배양하면서 염색체를 감수시켜 반수성세포를 얻는 방법도 고려되고 있어 미생물에서 쓰이고 있는 파라플루오르페닐알라닌은 배양 중에 자연히 일어나는 염색체 배화를 억제하는 효과가 있어 반수성세포를 반수성 그대로 유지하는데 이용 할 수가 있음.