한국연초학회 2001년도 제45회 학술발표회 및 심포지움:담배산업의 환경변화와 최근의 연구동향
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pp.35-43
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2001
일대잡종육종이란 현대의 다양한 육종기술 중 하나로 교배 제1세대의 잡종강세현상을 곧바로 이용하는 것으로 여러 작물에서 실용적으로 이용되고 있다. F$_1$잡종종자를 생산하려면 자가수분을 통제해야 하는데 웅성불임을 이용하면 자친의 화분제거 노력이 생력되어 경제적인 종자생산이 가능하다. 연초는 자식성 작물로 잡종강세는 높지 않으나 종간 교잡에 의한 cms가 만들어진 이후 버어리종 등에서는 60년대부터 직적형질에 가깝게 유전되는 우성 단일유전자의 지배를 받는 N. logniflora의 역병(race 0)저항성을 도입한 웅성불임(cms) F$_1$잡종이 활발하게 이용되어 왔다. 최근에는 cms F$_1$잡종의 이용영역이 넓어져 우리나라의 경우 N. glutinosa에서 유래한 우성 단일인자 TMV저항성을 도입한 황색종 cms F$_1$잡종 KF 114가 주 재배품종이 되었고 버어리종에서는 VAM에서 유래한 열성단일유전자의 지배를 받는 PVY저항성이 도입된 KB 111의 확대재배가 예상되고 있다. 본 글에서는 cms F$_1$잡종의 국내외 이용 사례를 살펴보고 cms F$_1$잡종의 육성과 이용방향, cms F$_1$잡종 종자생산에 관하여 기술하였다. 그리고 병저항성뿐 아니라 알칼로이드함량, 염록소함량, DVT나 챤-abienol 및 SE함량 등 질적형질에 가깝게 유전되고 유전양식이 명확하게 밝혀진 화학성분에 대해서도 F$_1$잡종 육성의 대상 형질로 논의하였다.
무지개송어, Oncorhynchus mykiss 와 산천어, O. masou 간 잡종 및 잡종 3배체가 유도되었다. 잡종 3배체의 3배체 유도율은 92%로 유도된 잡종 3배체의 초기 생존율은 잡종에 비해 높게 나타났다. 잡종의 염색체수는 2n=63 이었으며 잡종 3배체의 염색체수는 3n=93으로 나타났다. 잡종은 적혈구 세포 및 핵 크기에서 잡종유도시 사용된 무지개송어, 산천어의 적혈구 세포 및 핵 크기의 중간치를 나타냈으며 잡종 3배체는 잡종에 비해 배수화에 기인되어 큰 적혈구 세포 및 핵 크기를 나타내었다. 이러한 배수화는 인형성부위 수에서도 나타나 잡종은 1개 혹은 2개의 인형성부위를 보인 반면 잡종 3배체는 1개, 2개 혹은 3개의 인형성부위를 나타내었다.
본 연구는 진도개, 풍산개 및 잡종견의 혈액학 및 혈액화학치의 차이를 비교하고자 본 실험을 수행하였다. 총 80두가 본 조사에 이용되었으며 경기도지방, 제주도, 서울 및 전남지방을 대상으로 실시하였다. 각각 진도개 30두, 풍산개 20두 및 잡종견 30두로 구성되었으며 성비는 각 군간에 차이가 없었다(진도개: 수캐=16, 암캐=14, 풍산개 : 수캐=9, 암캐=11, 잡종견: 수캐=15, 암캐=15). 연령은 진도개, 풍산개 및 잡종견 각각 1.3$\pm$0.9(년), 1.3$\pm$1.0(년), 1.3$\pm$ 1.6(년)이었다. 체종분포는 진도개, 풍산개 및 잡종견은 각각 9.0$\pm$4.5 kg, 9.8$\pm$4.0 kg, 8.4$\pm$4.7 kg이었다. 잡종견의 백혈구와 호중구수가 다른 두품종에 비해 유의성있게 높았다 (p<0.05). 풍산개의 림프구와 호산구수는 진도개와 잡종견의 수보다 높았다(p<0.05). 하지만 풍산개의 단핵구 수는 진도개와 잡종견보다 유의성있게 낮았다(p<0.05). 진도개의 콜레스테롤과 무기인 수준은 풍산개와 잡종개의 수준보다 낮았다. 잡종견의 중성지방(triglyceride)의 수준은 진도개와 풍산개의 수준보다 낮았다. 잡종견의 나트륨 농도는 진도개와 풍산개의 수준보다 낮았으며 진도견의 칼륨농도는 풍산개와 잡종견의 농도와 비교하여 높았다. 바베시아 검사에서 모든 품종에서 음성이었으며 심장사상충 검사결과 양성율은 잡종견, 진도견과 풍산견 각각 20%, 10%, 10%이었다.
암컷 미꾸라지, Misgurnus mizolepis와 수컷 미꾸리, M. anguillicaudatus간 잡종과 잡종 3배체를 생산하였으며, 잡종화 및 잡종 3배체화가 망막, 시개 및 trunk kidney에 미치는 영향을 조직학적으로 조사하였다. 잡종은 일부 조직의 핵과 세포 크기에서 양친과 거의 유사하였다. 잡종 3배체는 잡종에 비해 적혈구 세포 및 핵 크기, 망막 내과립층 horizontal cell 핵 크기, 망막신경절 신경세포 층의 신경세포, 시개과립층의 신경세포 핵 및 trunk kidney 2차 근위뇨세관 세포 및 핵 크기에서 증가한 반면 망막 외과립층 수와 2차 근위뇨세관 핵 수에서는 감소하였다. 본 연구 결과 잡종에 비해 잡종 3배체의 일부 조직에서 세포 및 핵 크기 증가를 동반한 세포 수 감소 특성은, 미꾸리류에서의 잡종 및 잡종 3배체의 판별 및 배수화 수준 평가의 한 방편으로 사용 가능할 것이다.
경제성이 높은 어종인 무지개송어와 은연어를 대상으로 두 종간의 장점을 갖춘 신품종을 개발하기 위하여 종간 잡종 및 잡종 3배체를 유도하였다. 그 결과, 잡종의 부화율은 $51.7\%$로 여타 대조군에 비해 낮았으나 잡종 3배체의 부화율은 $77.6\%$로 무지개송어 3배체와 유사한 부화율을 보였다. 또한 부화 2개월후의 생존율은 잡종인 경우 $1.7\%$로 매우 낮았으나 잡종 3배체는 $54.5\%$로 무지개송어 3배체의 $56.6\%$ 생존율과 유사하였다. 잡종의 세포 및 핵의 평균 크기는 양친으로 사용된 두 종의 중간을 보였으며 잡종 3배체의 세포 및 핵의 크기는 잡종에 비해 크게 나타났다. 잡종의 염색체수는 60개로 나타나 n=30의 염색체수를 가진 무지개송어 난자와 n= 30의 염색체수를 가진 은연어 정자와 교배된 개체만이 생존력을 갖는 것으로 나타났다. 잡종 3배체의 경우 그의 염색 체수는 $90\~93$개로 Robertsonian형의 전좌에 의한 염색체 다형현상을 보여주었다.
발아기에 있어 1대 잡종벼의 종실내성분함량 변화, 발아율 및 생육에 대한 Heterosis현상을 구명하기 위하여 1대잡종벼인 V20A/청청벼, IR62829 A/청청벼와 이들의 양친(유지계통;V20B, IR628 29B, 회복계통:청청벼)및 비교품종으로 삼강벼를 공시하여 시험한 결과는 다음과 같다. 1. 1대잡종벼는 양친(유지계통, 회복계통)이나 비교품종보다 발아율이 높아 발아잡종강세를 나타내었으며 잡종강세 정도는 발아초기가 발아후기 보다 켰고, 1대잡종벼 조합간에는 IR62829 A/ 청청벼가 V20A /청청벼보다도 켰다. 2. 발아 중 현미내 유리아미노 산 함양에 있어 1대잡종벼는 양친이나 비교품종보다 높았으며 또한 치상후 24시간에서 48시간 사이에 감소되는 양도 많았다. 질소함양(Amnonia-N, Nitrate-N, Nitrite-N)에 있어서는 IR62829A/청청벼 조합은 양친이나 비교품종보다 대체로 높으나 V20A/청청벼 조합에서는 뚜렷한 차이가 없었다. 3. 현미중 무기성분함양은 치상전보다 치상후 시간이 지남에 따라 $P_2O_5$함량은 증가하였으나 $K_2$O, MgO함량은 감소되었고 CaO함량은 변화가 없었으며, $P_2O_5$는 치상후,$K_2$O, MgO함량은 치상전후 1대잡종벼가 양친이나 비교품종보다 잡종강세를 보였으나 CaO함량에 있어서는 차이가 없었다. 4. 치상전, 후 전당함양은 1대잡종벼가 양친이나 비교품종보다 높게 나타났으며 치상전에 비하여 치상후 48시간째 증가율에 있어서도 높았는데 V20A/청청벼 보다는 IR62829A/청청벼 조합이 전당 증가율 및 전분 감소율이 월등히 켰다. 5. 치상후 현미중 a-amylase활성에 있어 1대잡종벼가 양친 및 비교품종보다 활성이 커 잡종강세를 나타내었으며 발아율과 a-amylase 활성과는 고도의 정의 유의상관이 있었다. 6. 파종 10일후 묘의 생육에 있어서도 1대잡종벼가 양친이나 비교품종보다 건물중, 초장 등에서 잡종강세를 나타내었으며 묘의 생육과 a-amylase 활성간에는 유의한 정의상관이 있었다.
버들치, 버들개의 공서지역에서 2종 사이의 종문제를 명확히 구명하기 위해 883개체를 채집하여 형태형 질과 유전자분석을 실시하여 생식적 격 리기작 여부를 조사한 결과는 다음과 같다. 2종 사이 에 잡종개체가 약 12%( n = 104) 발견되었다. 형 태분류형 질인 측선상부린수( SAL)의 경우 버들개와 버들치가 각각 SAL = 24.25$\pm$1, 32, 16.93 $\pm$ 0.92로 뚜렷한 차이를 나타내었으나 잡종개체는 평균 SAL = 19.56$\pm$1.80으로 중간값을 나타내었다. 잡종개체 중 F2 이상의 잡종개체 비율은 약 2.7%로 Fl(9"yp)에 비해 현저히 낮고, 잡종개체의 출현률이 기 대치보다 낮은 것으로 보아(P < 0.001) 2종간에 자유교배가 되지 않으며 따라서 Predating isolating mechanism이 작용한다고 보며 또한 잡종개체의 치사율이 높은 점으로 보아 이들사이에는 Postdating isolating mechanism도 동시에 작용한다고 사료되며 따라서 이들 2종은 비교적 최근에 분화된 별종임이 재확인 되었다. 되었다.
지난달 월간양계의 업계정보란에 소개한바 있는 축산시험장 설동섭박사팀의 신종비육우 샤로레 잡종개발에 대한 원고가 입수 되었다. 설박사팀이 64년부터 우리나라의 소고기 자급을 위해 새로운 품종의 비육우 개발에 착수해 오다 70년 4월에 프랑스 샤로레 냉동정액을 들여와 한우 130마리에 인공수정해 여기서 생산된 샤로레 1대 잡종을 지난 18개월간 사육 한우 216kg보다 무거운 636kg의 잡종을 개발 개가를 올린바 있다. 종전 한우의 3배이익을 올릴 수 있는 샤로레 잡종시험은 모든 축산인에 관심사가 아닐 수 없다. 원고를 보내준 설동섭 박사께 감사한다.
수수류 청예용 품종육성에 필요한 기초자료를 얻고자 청예용 수수X단수수, 수수X수단그래스 및 (수수X단수수)X수단그래스 교잡군의 생육 및 건물수량에 대한 잡종강세 정도를 검토한 바 그 결과를 요약하면 아래와 같다. 1. 생육관련형질에 대한 F$_1$의 잡종강세에서 단수 수교잡군에서는 상중과 엽중이, 수단그래스 교잡 군에서는 체중이, 3원교잡군에서는 엽면적의 잡종강세가 크게 나타났으며, 단수수교잡군은 초고 및 간의 직경이 켰고, 수단그래스교잡군은 개체당 분얼수가 많았다. 2. 총건물수량에 대한 F$_1$의 잡종강세에서 단수수 및 수단그래스교잡군에서는 각각 평균 He-terobeltiosis 45.9%와 95.0%의 잡종강세를 보였으나, 3원교잡군에서는 우수친보다 낮았으며, 교잡군별로는 단수수교잡군이 수단그래스교잡군보다 건물수량이 다소 높았다. 3. 건물수량에서 양친과 잡종의 상호관계는 단수수교잡군에서는 잡종강세는 양친의 수량과는 무관하였으나 잡종의 수량은 양친의 수량이 높을수록 높아졌고, 수단그래스교잡군에서는 잡종강세는 양친의 수량과는 부의 상관이었으나 잡종의 수량은 양친과는 무관하였으며, 3원 교잡군에서는 잡종강세 및 잡종수량이 양친의 수량과는 관계가 없었다.
잉어(Cyprinus carpio) 암컷과 붕어(Carassius auratus) 수컷간 유도된 잡종에 대한 세포 유전학적 연구를 수행하였다. 유도된 잡종의 세포 및 핵의 크기는 양친의 중간값을 나타내었고, 염색체의 경우 잉어, 붕어 및 유도된 잡종 모두 2n=100 으로 나타났다. Flow cytometry를 이용, 잡종의 genome size를 분석한 결과, 유도된 잡종은 3.7pg/cell를 갖음으로서 잉어(3.6pg/cell)와 붕어(3.8pg/cell)의 중간치를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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