개념 한 쪽
유전자·세포질 상호작용으로 나타나는 웅성불임성은 일대잡종 종자 생산에서 핵심 역할을 한다고 본다. 세포질에 의한 불임성에 핵의 회복유전자가 결합하는 형태가 대표적이며, 이를 활용하려면 불임계통·유지계통·회복계통의 세트가 필요하다고 정리한다.
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출제기준 단원 「유전자 웅성불임성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 유지친의 유전적 조건 판단 | 1 | 유지친(B line)에 요구되는 핵 유전자 구성을 묻는다 |
| 교배 후 F1 임성 비율 계산 | 1 | 자방의 세포질 고정과 화분의 핵 유전자 분리에 따른 F1의 가임·불임 비율을 구함 |
| 종자생산 계통 구성 요구 확인 | 1 | CMS 이용 시 일대잡종 종자 대량생산에 필요한 계통 세트를 묻음 |
세포질-유전자적 웅성불임성(CMS)은 모계로 전달되는 세포질 요인과 핵 유전자의 상호작용으로 수꽃이 불임이 되는 현상으로 정의한다. 모본은 불임을 유발하는 세포질을 제공하고, 부본의 핵 유전자가 존재하면 불임이 회복되는 경우가 있다. 즉, 핵의 임성회복유전자(R)가 있으면 세포질 불임성이 극복되어 가임 표형이 나타난다고 설명한다.
CMS 시스템을 실무적으로 이용하려면 세 가지 계통을 구분하여 유지해야 한다. 불임계통(A line)은 세포질 불임성을 가진 모본이고, 유지계통(B line)은 불임계통과 핵 유전자가 동일하되 세포질만 정상인 계통으로 불임 특성을 안정적으로 복제하는 역할을 한다. 회복계통(R line)은 임성회복유전자를 보유하여 교배 시 자손의 가임을 회복시키는 역할을 한다고 정리한다.
유전적 분리는 핵 유전자에 의해 멘델 방식으로 일어나므로, 교배에서 화분친의 유전자형이 이형접합이면 생성되는 화분에서 회복 유전자의 존재 여부는 1:1로 분리된다. 세포질은 모본으로부터 일괄적으로 전달되어 자손 전부가 모본의 세포질형을 가지게 된다. 따라서 표현형 비율은 세포질의 고정과 핵 유전자의 분리에 의해 결정된다고 밝힌다.
현장에서 CMS를 이용한 일대잡종 종자 생산은 자가수분을 막아 타가수분만 일어나게 하여 대량의 잡종 종자를 얻는 데 유리하다고 정리한다. 벼 등 화본과 작물에서는 CMS 계통을 모본으로 널리 활용하여 F1 종자 생산의 효율을 높인다고 본다.
자방친이 불임 세포질(S)과 핵 유전자 rf를 가지고 있고, 화분친이 같은 불임 세포질을 가지면서 핵 유전자가 이형접합(Rf)인 경우를 보자. 자손(F1)은 자방친으로부터 세포질 S를 모두 물려받으므로 세포질은 균일하다. 화분친의 화분에서 핵 유전자는 R을 가진 것과 rf를 가진 것이 1:1로 분리된다. 핵에 R이 하나라도 있으면 가임이 되므로 F1에서 가임:불임 비율은 1:1이 된다. 이 계산은 '자방은 세포질만 주고, 화분은 핵 유전자를 1:1로 준다'는 원리를 적용하여 얻는다.
현장에서 일대잡종 종자 생산을 위해서는 A계통(불임), B계통(유지), R계통(회복)의 세 계통을 유지하는 것이 필수적이다. A계통을 모본으로 사용하고 R계통을 부본으로 교배하면 F1에서 가임 종자를 얻을 수 있으며, B계통은 불임 계통을 온전하게 유지하는 역할을 한다고 정리한다.
세포질-유전자적 웅성불임성에 있어서 불임주의 유지친(B line)이 갖추어야 할 유전적 조건을 바르게 설명한 것은?
정답 ① · 세포질-유전자적 웅성불임(CMS)에서 불임주를 유지하기 위한 유지친(B line, Maintainer line)은 세포질 유전자는 정상이되 핵 유전자 조성은 불임주와 완전히 동일(동질유전자)해야 합니다. 이를 통해 불임주와 교배해도 다음 세대에서 웅성불임이 안정적으로 유지됩니다.
세포질-유전자적 웅성불임(CMS)에서 유지친(B line)은 불임주와 핵 유전자 조성이 동일해야 다음 세대 불임 상태가 안정적으로 유지된다.
세포질· 유전자웅성불임성인 개체〔유전자형 : (S)rfrf〕를 자방친으로 하고 임성회복유전자를 가진 개체〔유전자형 : (S)Rfrf〕를 화분친으로 하여 교배하였을 때 1대 잡종(F1)의 임성은?
정답 ③ · 세포질·유전자웅성불임(CMS)에서 자방친은 세포질이 불임(S)이고 회복유전자가 열성(rfrf)인 개체이므로 완전히 불임입니다. 화분친은 세포질이 (S)이며 회복유전자가 이형(Rfrf)인 개체입니다.
자방의 불임성 세포질(S)과 화분의 회복 유전자(R/rf) 분리 비율(1:1)이 결합하여 가임:불임=1:1이 된다.
세포질-유전자적 웅성불임성을 이용하여 옥수수 1대 잡종종자를 대량으로 채종하기 위해서 육종가 또는 육종기관은 어떤 종류의 계통을 유지하고 있어야 하는가?
정답 ④ · 세포질-유전자적 웅성불임성을 이용한 1대잡종 채종에 필요한 계통의 종류를 묻는 문제이다. 3계통 교배법에서는 웅성불임계통(A계통), 웅성불임 유지계통(B계통), 임성회복유전자계통(R계통)의 세 가지가 반드시 필요하다.
세포질-유전자적 웅성불임성 이용 시, 불임 유지, 임성 회복, 다수성 확보를 위한 계통 조합이 필요하다.
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