개념 한 쪽
인위 동질 배수체를 만들면 세포와 핵의 크기 증가, 영양기관의 생육 증진, 감수분열 과정의 이상 등이 자주 관찰된다. 임성은 오히려 저하되는 경우가 많으므로 임성 증대는 일반적 특성에 포함되지 않는다. 배수체의 형태적 변화가 육종적 응용과 한계를 동시에 제공한다는 점을 기억한다.
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출제기준 단원 「인위동질배수체의 일반적특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 배수체의 형태적·생리적 특징 판별 | 1 | 배수체의 핵·세포 증대와 임성 변화 중 일반적 특성을 가리기 한다 |
| 3배체의 감수분열·불임성 이해 | 1 | 3배체가 보이는 감수분열 이상과 그것의 결과를 설명하는 능력을 묻는다 한다 |
| 이질배수체 작성 절차 판단 | 1 | 서로 다른 게놈을 안정적 이질배수체로 만드는 적절한 절차를 고르는 능력을 평가한다 |
인위 동질 배수체는 염색체 세트 수가 증대된 식물을 의미하며, 염색체 수 증가에 따라 핵과 세포의 크기가 커지는 현상이 뚜렷하게 나타난다. 이런 핵과 세포의 증대는 세포 용적의 증가를 초래하고, 결과적으로 잎·꽃·과일 등 영양기관의 생육이 촉진되는 형태적 거대화를 만든다.
또한, 배수체화는 감수분열 과정에서 염색체의 정상적 분리가 어려워지는 '감수분열의 이상'을 동반할 수 있다. 이로 인해 생식세포 형성이 방해되어 임성이 저하되는 경우가 흔히 관찰된다. 따라서 배수체는 형태적 이득과 번식 능력 저하라는 상반된 특징을 동시에 가질 수 있다.
일부 배수성 육종에서는 고배수체의 적용이 생육이나 임성 저하로 이어져 비효율적일 수 있으므로, 저배수체를 출발점으로 삼아 적정 수준의 배수화 전략을 취하는 경우가 많다. 반수체를 활용하면 염색체 배가를 통해 순계화를 빠르게 얻어 육종 기간을 단축할 수 있는 육종적 이점이 발생한다.
이질배수체를 안정적으로 작성하려면 서로 다른 게놈을 각각 동질 배수체로 증대시켜 교배해야 감수분열 안정성을 확보할 수 있다. 단일 처리로는 불임을 초래할 수 있으므로 각 단계의 목적과 한계를 고려해 처리 과정을 설계해야 한다.
인위 동질 배수체와 관련된 기출 문항들은 주로 세 가지 핵심 특성을 묻는다. 첫째는 세포·핵의 증대와 그로 인한 기관의 거대화이다. 둘째는 감수분열 이상으로 인한 임성 저하이며, 셋째는 육종적 적용과 한계(예: 반수체의 순계화 이점, 고배수체의 비효율성)이다.
문제 유형 예시로는 다음과 같은 판단이 요구된다. 세포와 핵의 크기 증대를 배수체의 대표적 특성으로 인식하고, 임성 증대는 일반적 특성이 아님을 구별해야 한다. 또한 이질배수체를 만들 때는 AA와 BB를 단순 교배하는 것이 아니라 각 게놈을 동질 4배체로 만든 뒤 교배해야 안정적인 AABB를 얻는다는 절차적 이해를 적용해야 한다.
구체적 사례로 3배체의 특성 문제는 감수분열의 불균등 분배와 그 결과로 나타나는 불임성을 핵심으로 파악하게 한다. 반면 반수체 이용 문제는 염색체 배가를 통해 즉시 순계화가 이루어져 육종 기간을 단축할 수 있다는 점을 중심으로 풀이해야 한다.
3배체 식물이 높은 붙임성을 나타내는 이유는?
정답 ④ · 문항은 3배체 식물이 높은 붙임성(번식 불능 또는 부적합성 관련 특성)을 보이는 이유를 묻고 있다. 3배체는 염색체 수가 홀수여서 감수분열 시 염색체가 균등하게 분배되지 않아 배우자 형성이 불안정하고 불임성이 나타나며, 이로 인해 붙임성(정자·배우자 형성의 이상 등)이 높아진다.
3배체 식물은 감수분열 시 염색체 불균등 분배로 불임성이 높지만, 체세포 분열 시 유전물질 증가로 생장력이 왕성해 붙임성이 강하게 나타난다.
AA와 BB 게놈을 가지고 있는 2배체를 가지고 AABB와 같은 이질배수체를 만드는 방법으로 옳은 것은?
정답 ③ · AA와 BB 게놈을 가지는 이질배수체 AABB(복수성 이배체)를 만들기 위해서는 두 친본을 직접 교배하여 불임성 AB를 만든 후 배수화시키는 방법이 있으나, 가장 일반적이고 안정적인 방법은 AA와 BB를 각각 콜히친으로 처리하여 동질 4배체(AAAA, BBBB)로 만든 다음 이를 교배하는 것입니다. 이때 감수분열 시 A-A, B-B 동원 염색체가 짝을 이루어 정상적인 수정이 가능해집니다.
이질배수체(AABB)는 각 게놈을 4배체로 만든 후 교배해야 정상 감수분열이 가능하다.
다음 배수성 육종법에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ① · 배수성 육종법은 동질배수체의 경우 염색체 수가 너무 많으면 배수체의 생육 저하, 임성(결실성) 저하 등의 문제가 발생할 수 있어 주로 염색체 수가 적은 저배수체 식물에서 효과적입니다. 동질배수체는 영양기관을 이용하는 작물(과채류, 사료 등)에 유리하며, 복 2배체는 동질배수체 대비 임성이 높습니다.
배수성 육종은 염색체 수 증가에 따른 생육 저하를 피하기 위해 주로 염색체 수가 적은 저배수체에서 효과적이며, 고배수체는 오히려 불리하다.
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