개념 한 쪽
이형화주형 자가불화합성은 자가수분을 억제하는 식물의 생리적 기작을 말한다. 채소 육종과 종자생산에서 이 성질을 이해하고 극복하는 방법이 중요하다.
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출제기준 단원 「이형화주형 자가불화합성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 자식종자 얻는 방법 판정 | 1 | 자가불화합성 작물에서 자식종자 생산에 적절한 방법을 가리기 |
| 불화합성 타파법 구별 | 1 | 불화합성 타파에 해당하지 않는 기술을 가리기 |
| 배우자 불화합성 판단 | 1 | 꽃가루와 암술대 S유전자 일치 여부로 불화합성 판정하기 |
자가불화합성은 식물이 자신의 꽃가루로 수정되는 것을 막는 현상으로, 배우자(꽃가루)나 암술대(암배우자 조직)의 반응에 의해 수정이 방해되는 기작을 말한다. 배우자에 의한 불화합성은 꽃가루의 S유전자가 암술대의 S유전자와 하나라도 같으면 수정이 일어나지 않는 규칙으로 설명된다.
자가불화합성의 결정 기작은 포체 반응과 아포체 반응으로 구분된다. 일부 작물은 아포체 반응에 의해 불화합성이 결정되고, 다른 작물은 포체 반응에 의해 결정된다. 예를 들어 코스모스·사탕무·해바라기는 아포체 반응으로 결정되는 반면, 담배는 포체 반응으로 결정되는 대표적인 작물이다.
종자생산에서는 자가불화합성이라는 장벽을 극복해야 자식종자를 얻을 수 있다. 자가불화합성 작물은 개화 후에는 수정이 억제되므로, 꽃봉오리 단계에서 인위적으로 수분하는 뇌수분과 같은 방법이 가장 효과적이다. 또한 노화수분이나 탄산가스 처리 등 꽃가루의 생리적 활성을 높여 불화합성을 타파하는 방법이 알려져 있다.
자가불화합성을 육종에 이용하는 경우도 있다. 배추와 같은 채소에서는 자가불화합성 계통을 이용하여 일대교잡종(F1) 채종을 수행하므로, 이 성질을 이용해 100% 교잡종 종자를 얻을 수 있다. 반면 자가불화합성이 약하거나 결여된 작물(예: 양파)은 자가수분 성향이 강해 자가불화합성에 기초한 육종 방법이 적용되지 않는다.
배우자 불화합성 문제는 꽃가루의 S유전자와 암술대의 S유전자를 비교하여 공통되는 유전자가 있는지를 확인하면 해결한다. 예컨대 꽃가루가 S1S2이고 암술대가 S2S2이면 꽃가루의 S2가 암술대의 S2와 일치하여 불화합으로 수정이 일어나지 않는다.
자가불화합성 작물에서 자식종자를 얻는 실무적 방법은 뇌수분이다. 개화 전에 꽃봉오리 상태에서 수분을 수행하면 암술머리에서 불화합 반응이 발현되기 전에 수정이 완료되어 자식종자를 얻을 수 있다. 봉지씌우기만으로는 자가불화합성을 해결하지 못하므로 적절하지 않다.
배추의 자가불화합성 개체에서 자식 종자를 얻을 수 있는 가장 효과적인 방법은?
정답 ③ · 배추와 같은 십자화과 작물에서 자가불화합성을 극복하고 자식 종자를 얻기 위해 가장 널리 사용되는 효과적인 방법은 뇌수분(배수분, bud pollination)입니다. 이는 꽃봉오리 상태일 때 자가화분을 암술머리에 인위적으로 수분시키는 기법으로, 암술머리에서 불화합성 물질이 충분히 형성되기 전에 수정을 유도함으로써 자가불화합성을 일시적으로 타파할 수 있습니다.
자가불화합성을 극복하기 위해 꽃봉오리 상태에서 인위적으로 수분시키는 뇌수분이 가장 효과적이다.
자가불화합성을 지닌 작물에 있어서 불화합성을 타파하여 자식 종자를 생산할 수 있는 방법에 속하지 않는 것은?
정답 ② · 문항은 자가불화합성 작물에서 불화합성을 타파해 자식 종자를 얻을 수 있는 방법이 아닌 것을 찾으라는 취지이다. 불화합성을 타파하는 방법은 주로 꽃가루의 발아력이나 수명을 증가시켜 수정이 일어나게 하는 물리·화학적 처치(예: 뇌수분, 노화수분, CO2나 에틸렌 처리 등)이다.
자가불화합성 타파법은 뇌수분, 노화수분, 환경 처리(탄산가스 등)가 있으나 일장처리는 개화 조절용이다.
자가불화합성 중 배우자에 의한 불화합성인 경우 다음 교배조합 중 불화합이 되는 것은?
정답 ② · 문항은 배우자 불화합성에서 어떤 교배조합이 불화합이 되는지를 판단하는 문제이다. 배우자 불화합성은 꽃가루의 S대립유전자가 암술의 S대립유전자와 동일하면 수정이 일어나지 않는 원리이다.
배우자 불화합성은 배우자(꽃가루)의 S유전자가 암술대의 S유전자와 같으면 불화합이 된다.
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