개념 한 쪽
종자기사 종자순도의 검정 — 분자표지 선발과 재현성
분자표지는 DNA 수준에서 형질을 직접 판별하는 도구다. 이 도구가 언제 강하고 언제 약한지, 어떤 검정 방법이 재현성이 낮은지를 가리는 문제가 나온다.
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뜻
분자표지는 식물의 DNA를 분석하여 원하는 형질을 가진 개체를 고르는 기술이다. 가장 큰 장점은 생육 초기 단계에서 목적 형질을 가진 개체를 선별할 수 있다는 점이다. 꽃이나 열매가 맺히는 후기까지 기다릴 필요 없이 씨앗이나 모종 단계에서 유전자를 확인하므로 육종 기간을 크게 단축한다.
분자표지는 특정 유전자좌와 연관된 DNA 마커를 이용하여 형질을 판별한다. 열성 유전자라도 이형접합 또는 동형접합을 분자 수준에서 직접 식별할 수 있어, 후대검정 없이도 목적 개체를 선발할 수 있다. 유전자 자체를 보는 것이므로 표현형 발현 여부와 상관없이 선발이 가능하다.
분자표지는 유전적 거리가 먼 개체 간에 다형성이 높아 구별력이 우수하다. 근연일수록 염기서열 유사도가 높아 다형성이 낮아진다. 또한 분자표지는 유전 정보를 읽는 분석 도구이므로 품종감별, 간접선발, 유전자지도 작성에는 적합하나 인공종자 제작 같은 물리적·생리적 공정에는 직접 적용되지 않는다.
분자표지는 단일 유전자 형질이나 종자 순도, 유전자원 분류에는 정밀하게 활용된다. 그러나 생산성(수량)은 다수 유전자와 환경의 상호작용으로 결정되는 양적 형질이므로, 분자표지만으로 그 값을 직접 검정하거나 예측하는 데는 한계가 있다. 생산성 검정은 주로 실제 수확량 측정 같은 전통적인 방법을 쓴다.
마커 검정 방법 중 재현성은 방법마다 다르다. RAPD는 짧은 임의 프라이머를 사용해 PCR을 수행하므로 실험 조건의 미세한 변화에 매우 민감하고, 반복 실험 간 결과의 일관성인 재현성이 가장 낮다. RFLP와 AFLP는 긴 프라이머나 제한효소 절단을 이용하므로 재현성이 높고, isozyme도 단백질 밴드 패턴으로 비교적 안정적이다. RFLP는 제한효소로 DNA를 자른 뒤 그 패턴을 비교하는 대표적인 분자표지 기술이다.
예제
분자표지 문제는 장점과 한계를 뒤바꾼다. 분석 비용이 높고 전문성이 필요하므로 경비가 들지 않는다거나 누구나 쉽게 할 수 있다고 하면 틀리다. 생산력 검정을 완전히 생략할 수 있다는 설명도 사실이 아니다. 근연일수록 다형성이 높다고 하거나, 질적 형질 감별에 후대검정이 주로 쓰인다고 하는 선지도 원리와 어긋난다. 재현성이 가장 낮은 마커를 묻는 문제에서는 RAPD를, 재현성이 높은 쪽으로는 RFLP와 AFLP를 가려야 한다.
자주 묻는 물음
- 분자표지로 개체를 골라내는 방식이 왜 효율적인가?
- 표현형이 발현되기 전인 생육 초기에 DNA 수준에서 유전형질을 판단할 수 있어 선발 효율을 높이기 때문이다. 다만 분석에는 고가의 장비와 전문 기술이 필요하고, 생산력 검정을 완전히 생략할 수는 없다.
- 분자표지의 활용도가 낮은 육종 분야는 무엇인가?
- 생산성 검정이다. 수량은 다수 유전자와 환경이 함께 작용하는 양적 형질이라 단일 유전자 마커로 직접 예측하기 어렵다. 인공종자 제작도 물리적·생리적 공정이라 분석 도구인 분자표지의 직접 적용 분야가 아니다.
- 재현성이 가장 낮은 마커 검정 방법은 무엇인가?
- RAPD다. 짧은 임의 프라이머를 사용해 실험 조건 변화에 민감하므로 반복 실험 간 결과가 달라지기 쉽다. RFLP와 AFLP, isozyme은 상대적으로 재현성이 높다.
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