개념 한 쪽
동질배수체는 동일 게놈이 중복되어 염색체 세트 수가 증가한 상태를 말한다. 육종에서는 콜히친 같은 약제를 이용해 염색체 수를 배가시켜 동질배수체를 작성하며, 이로 인해 세포와 기관이 비대해지고 일부 형질이 강화되지만 생식 관련 문제로 임성이 저하되는 단점이 나타난다.
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출제기준 단원 「동질배수체의 작성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 진화와 배수체 유형 판단 | 1 | 복이배체와 동질배수체의 진화적 역할 구분 |
| 동질배수체의 특성 판별 | 1 | 동질배수체의 생육·성숙·임성 방향 판단 |
| 동질배수체의 육종 단점 식별 | 1 | 동질배수체의 임성 문제를 단점으로 식별 |
동질배수체(autopolyploid)는 같은 종의 게놈이 반복되어 염색체 세트 수가 증가한 배수체를 의미한다. 예를 들어 하나의 게놈 A가 여러 세트로 존재하면 AA 또는 AAAA와 같은 구성이 된다. 핵심은 '같은 게놈의 중복'이라는 점이다.
동질배수체 작성에는 콜히친과 같은 방추사 형성 억제제가 사용된다. 콜히친은 세포 분열 시 방추사 형성을 억제하여 염색체가 분리되지 못하게 하고 그 결과 염색체 수가 배가되도록 유도한다. 처리 과정에서 일부 세포만 배수화되는 키메라 현상이 발생할 수 있고, 분열하지 않는 세포에는 효과가 없다는 점을 유의해야 한다.
동질배수체의 표현형적 특징은 세포와 핵의 크기 증가, 영양기관의 비대와 생육 증진, 착과성 향상 등이다. 또한 종자의 크기가 커지는 경향과 환경 저항성 증가 같은 유리한 효과가 보고되곤 한다. 그러나 성숙기는 오히려 지연되는 경향을 보이며, 감수분열 과정에서 염색체 접합 및 분리에 이상이 생겨 임성(종자 결실률)이 저하되는 것이 가장 큰 단점이다.
동질배수체는 이질배수체와 구분되어야 한다. 이질배수체는 서로 다른 종의 게놈이 결합한 것으로 A와 B 게놈이 함께 존재하는 구조를 말한다. 반대로 동일 종의 염색체를 콜히친으로 배가하면 동질배수체가 되어 게놈 구성은 변하지 않고 수만 증가한다.
육종적 이용 관점에서는 동질배수체의 장단점을 모두 고려하여 적용해야 한다. 생육과 기관의 비대, 종자 크기 증대 등과 같은 장점을 목표 형질 개선에 활용할 수 있으나, 임성 저하로 인한 종자 생산의 어려움이나 성숙지연 등의 불리한 영향은 육종 전략 설계 시 반드시 검토해야 한다.
문제에서는 동질배수체의 장점과 단점을 묻는 문항이 자주 출제된다. 예컨대 '동질배수체는 생육이 왕성하고 종자가 작다'는 서술은 재료 내용과 맞지 않으므로 오답으로 판단해야 한다. 콜히친의 작용과 키메라 발생, 분열하지 않는 세포에 대한 무효성 같은 처리상의 특성도 종종 출제 포인트가 된다. 또한 '동질배수체는 성숙기가 빨라진다'는 설명은 실제 경향과 반대이므로 주의해야 한다.
식물의 진화 과정상 새로운 작물의 형성에 가장 큰 원인이 된 배수체는?
정답 ① · 문제는 새로운 작물 형성에 가장 큰 영향을 준 배수체 유형을 묻고 있다. 서로 다른 두 종의 염색체가 합쳐져 유전적으로 안정된 새로운 종을 형성하는 복이배체(암피디플로이드)는 종간 교잡과 염색체 수의 결합에 의해 새로운 종의 기원을 제공하므로 진화적으로 중요한 역할을 한다.
새로운 작물 형성에 가장 큰 영향을 미치는 배수체는 부모 종의 염색체가 결합한 복이배체이다.
인위적으로 만든 동질배수체의 특성에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 문항은 인위적 동질배수체의 성질 중 틀린 설명을 고르라고 묻고 있다. 동질배수체는 염색체 수 증가로 인해 핵과 세포 크기 증가, 영양생장 증가, 착과성 향상 등 대체로 생육이 왕성해지는 특징을 보이며 그 결과 성숙기는 지연되는 경향이 있다.
동질배수체는 영양생장이 왕성하고 성숙기가 지연되므로 성숙기가 빨라진다는 설명은 옳지 않다.
동질배수체를 육종에 이용할 때 가장 불리한 점은?
정답 ① · 질문은 동질배수체를 육종에 이용할 때 가장 불리한 점을 묻고 있다. 동질배수체는 유전자 중복으로 인해 생육 및 종자 크기가 우수하고 경우에 따라 저항성도 양호하지만 감수분열 과정에서 염색체 분리가 불안정해 임성이 매우 높아 종자 생산이 어렵다.
동질배수체는 생육과 종자 크기는 우수하지만, 감수분열 이상으로 임성이 가장 큰 단점이다.
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