종자기능사(작물의 육종)

1. 육종의 정의

 육종이란 현재 재배되고 있는 작물의 유전적인 자원을 개량하여 우수하고 생산성이 높은 품종, 또한 수익성과 이용가치가 높은 새로운 품종을 만들어내는 기술을 말하며 이를 품종개량이라고도 한다. 식물의 유전자원은 변이를 말하며 변이는 오랜 세월 동안 돌연변이와 교배, 자연적 또는 인위적 선발과정을 거치면서 형성되고 축적되었다. 또한 변이는 육종의 기본 소재가 되며 이러한 유전자원의 확보는 추후 육종의 가능범위를 결정하게 된다. 유전자원의 생명은 유한하다. 그렇기 때문에 보존할 때 일정한 간격으로 증식해야 한다. 이 경우 소수의 개체를 증식함으로써 후대의 유전자구성이 원래의 집단과 달라지는 것에 유의하여야 한다. 작물의 육종은 작물의 적응성과 특성인식하고 특성의 검정방법을 개발하여, 유전자를 탐색하고, 유전자를 기존의 품종에 도입하는 과정을 통해 진행된다. 작물의 품종 개량은 과학적 육종방법의 도입으로 작물의 생산성과 품질이 향상되어 농업 생산의 안정성에 기여하고 있다.  다양한 특성을 가진 품종의 육성을 통해 소비자의 기호를 충족하고 작물의 생태적 특성에 따라 작부체계를 유리하게 하여 농업 경영을 합리화한다. 육종기술은 변이의 탐구와 창성, 변이의 선택과 고정, 신품종의 증식과 보급의 3단계로 구성된다.

 

2. 변이와 선발

  동일한 종 내에서 유전 조성의 변화에 따라 개체들 간에서 나타나는 차이를 말한다. 형질의 종류에 따라 변이의 종류도 달라진다. 형태적 변이는 형태적 형질에서, 생리적 변이는 생리적 형질에서 나타난다. 육종은 유전하는 변이를 작성하고 그중에서 유리한 변이를 선발을 통해 그 특성을 후대로 유지시키는 것이다.  선발은 집단에서 우량한 개체를 골라내는 것을 말한다.  또한 순도유지를 위해 우량한 개체들 중에서 우량한 것을 골라내는 것을 도태라고 한다. 

 

3. 작물육종의 목표

  수확량을 늘리고 병해충에 대한 저항성을 높이며 품질 향상과 재배의 용이성 및 소비자의 기호를 증진하는 것을 목표로 한다. 또한 이를 통해 경영의 합리화를 도출하여 식량의 얀정적 공급을 도모한다.

 

4. 작물육종의 성과

  가. 신품종의 육성 보급: 병의 경우 신품종의 육성 보급은 벼농사의 획기적인 발전을 가져왔다.

  나. 경제적 이익 증대: 다수성 품종의 보급에 의한 단위면적당 수량 증대 및 저항성 품종의 보급에 의한 생산비 절감 등 신품종의 보급으로 얻어지는 경제적 이익은 매우 높은 편이다.

 다.  품질의 개선

 라. 재배한계의 확대: 지리적 계절적 한계 확대되었다

마. 재배안정성의 증대: 병충해, 냉해 등에 대한 저항성의 향상된 품종 보급으로 작황의 안정을 높인다.

바. 경영의 합리화: 윤작체계를 합리화시킬 수 있고 기계를 도입하여 수확을 할 수 있다. 이를 통해 생산비가 절감된다.

사. 식물의 특성 계량

 

5. 육종의 방법 및 과정

 육종방법은 육종의 소재가 되는 변이의 작성, 선발방법 및 작물의 번식방법에 따라 달라진다. 육종목표와 육종의 재료 및 목표 형질의 유전 양식에 따라 육종의 규모가 결정된다. 육종은 재료집단(변이)→ 선발 및 고정→생산력검정→지역적응시험→품종결정→종자증식→농가보급의 과정으로 이루어진다.  우리나라 벼의 육종방법은 분리육종→도입육종→교배육종 으로 변화되고 있다. 각각의 육종방법에 대해 간략히 알아보고자 한다.

 

가. 도입육종법

  농작물을 다른 지방이나 나라에서 도입하여 작물의 특성 또는 유전물질을 새로운 육종재료로서 이용하거나 그 품종 그대로 실용 재배에 제공하는 경우 사용되는 방법이다. 비용이 적게 들고 단기간에 신품종을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 식물방역에 유의해야 하고 적응성을 위해 생태환경이 비슷한 곳에서 도입하는 것이 유리하다. 만약 생태조건이 다른 곳에서 도입한 경우 이를 순화시키는데 힘을 기울여야 한다.

 

나. 분리육종법(선발육종법)

   지방종이나 재래품종을 대상으로 하여 서로 다른 개체나 개체군을 분리하고 그중 우량한 형질을 가진 것을 골라 새 품종으로 고정하는 육종방법이다.  지방종이나 재래품종의 경우 오랫동안 재배해 오는 과정에서 자연교잡, 자연돌연변이, 기계적 혼입 등으로 인해 많은 유전자형이 혼합되어 있기 때문에 분리육종의 좋은 재료집단이 될 수 있다.  분리육종법은 순계분리법, 계통분리법, 영양계분리법으로 나눌 수 있다. 자가수정작물의 분리육종법은 순계분리법이고 타가수정작물의 분리육종법은 계통분리법이다. 또한 영년생과 영양번식 작물의 분리육종법은 영양계분리법이다.

 **순계: 완전히 자가수정하는 작물의 한 개체에서 나온 자손을 통틀어 말한다. 유전적으로 순계는 동형접합체이다. 

 

다. 교배육종법(교잡육종법)

  육종의 소재인 변이를 교잡을 통해 얻는 방법이다. 교잡에 의해 변이를 작성하고 그중에서 우량한 계통을 선발하여 신품종으로 육성하는 방법이다. 이는 우수한 유전자를 교배를 통해 재조합함으로써 기존 품종보다 우량한 특성을 가진 신품종을 만드는 방법이다. 교배육종은 멘델의 유전법칙을 근거로 성립하여 가장 널리 사용되고 있는 육종법이다. 교배육종에는 계통육종, 집단육종, 여교잡육종, 파생계통육종법 등이 있다.

 

라. 잡종강세육종법

  잡종강세란 계통 간 또는 다른 품종 간에 교배한 1대 잡종이 양친보다 우수한 형질을 나타내는 경우를 말한다. 이렇게 잡종강세가 우수하게 나타나는 1대 잡종 자체를 품종으로 이용하는 것을 잡종강세육종법이라고 한다. 잡종강세라고 하면 생장발육의 증대, 개화 및 성숙의 촉진, 좋지 않은 환경에 대한 저항성 향상 등을 나타낸다. 이러한 잡종강세는 1대 잡종에서만 나타나고 자식 대로 가면서 약해지는 근교약세가 나타난다. 

 

마. 배수성육종법

  염색체 수를 증감하여 생겨나는 변이를 육종에 이용하는 방법이다. 동질배수체를 이용하는 방법과 이질배수체를 이용하는 방법, 반수체를 이용하는 방법이 있다.

 

바. 돌연변이육종법

  교잡이 아닌 다른 원인에 의해 변이가 나타는 경우를 돌연변이라고 한다. 돌연변이는 변이의 대상이 되는 유전질에 따라 유전자돌연변이, 염색체돌연변이, 세포질돌연변이 등으로 나눈다. 또한 돌연변이는 식물에 없던 형질이 유전자나 염색체 수의 변화에 의해 생겨난 것으로 자연적 돌연변이와 인위적 돌연변이가 있디. 이 육종법으로는 새로운 유전자를 만들 수 있고 단일유전자를 용이하게 치환할 수 있으며 임성을 향상해 육종의 효과를 높일 수 있다. 

 

사. 약배양육종법

  1대 잡종 식물체에서 형성되는 꽃가루나 자방의 유전자 형은 반수체이다. 이를 염색체 배가시키면 순계가 유전적으로 고정되어 품정으로 분리할 수 있다. 이와 같이 식물체의 꽃가루나 약을 채취하여 반수체를 생산하는 방법을 약배양 또는 화분배양이라고 한다. 육종연한을 최대한 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.

 

각 육종법의 구체적인 방법은 다음 글에서 알아보도록 하겠다.