<제3주>

 제3절 유 전

1. 유전의 일반적 법칙

Mendel 유전법칙

(1) 1쌍의 대립유전자에 의한 유전양식

* 우성의법칙(지배의 법칙) low of dominance

* 불완전우성(incomplete dominance)->중간잡종 (적x백 ->홍색)

* 분리의 법칙(law of segregation)

* 누교잡(back cross)또는 검정교잡(test cross)

(2) 2쌍의 대립유전자에 의한 유전양식

* 꽃의 색->단일유전자; 대부분의 형질은 다수의 유전자에 의해지배

* 독립의 법칙(law of independence): 두쌍의 대립유전자가 독립적으로 유전

* 상위성(epistasis)->비대립유전자간에 우열관계가 작용

(3) 다수유전자에 의한 양적형질의 유전양식

* 양적형질9quantitative character)-> 임목형질(수고, 직경, 엽장등)이 연속적 변이을 나타낸다.

* 양적형질변이->유전변이 + 환경변이

* 표현형에 대한 빈도분포는 좌우대칭인 정규분포(normal distribution)에 가깝다.

2. 비Mendel 성유전

(1) 색소체유전->모성유전(엽록체내 DNA)

(2) 세포질 유전자(plasmon)

(3) 모성유전->모친의 유전자형에 의해 지식의 표현형이 결정되는 현상

웅성불임(옥수수)

3. 유전자의 상호작용

(1) 대립유전자내에서 작용

* 완전우성, 불완전우성, 부분우성, 초우성(양친의 형질범위을 넘어설 경우)

* 복대립유전자->같은 유전자좌에 있으면서 형질발현에 대한 작용을 조금씩 다르게 하는 일군의 유전자

* 위대립유전자(pseudoallele): 가까운 거리에 존재하는 다른 대립유전자간에 서로 닮은 작용을 하여 단일대립자와같이 작용하는 몇 개의 대립유전자

(2) 비대립유전자 간에 작용할 경우

* 1)보족유전자->9:7

* 2) 중복유전자->15:1

* 3) 복수유전자->9:6:1

* 4) 억제유전자->13:3

* 5) 상위유전자와 하위유전자(상위유전자에 피복당하는 유전자 하위유전자)

* 6) 변경유전자->단독으로는 아무런 영향을 하지못하나 주동유전자의 형질을 변경 9:3:4

(3) 그 밖의 특수 유전자의 작용

* 1) 치사유전자(lethal gene)->배우자나 개체를 죽개하는 유전자로 대부분 열성유전자.

     반성치사유전자(성염색체에 있는 치사유전자)

* 2) 다면적 발현(pleiotropy) 하나의 유전자가 두개이상의 형질에 관여하는 유전자

* 3) 위치효과(position effect)->염색체내에서 상대적 위치에 따라 유전효과가 달라진다.

(4) 유전자와 환경과의 상호작용

* 형태적특성=유전특성 x 환경특성 의 상호작용의 결과

4. 양적유전

* 양적유전학(quantitative genetics): 생장이나 수확량과 같은 양에 관한 유전학

->population genetics, 양적특성을 분석하여 통계적분석을 하는 것

* 임의교배집단에서는 돌연변이(mutation), 이주(migration), 도태(selection)등이 없다면 그 집단의 유전자 및 유전자형의 빈도는 세대를 거듭하더라도 변화가없이 항상 일정하다. ->Hardy Weinberg 의 평형법칙

* p²+2pq+q²=(p+q)²=1

* 유전자빈도가 세대간에 차이가 나타난 경우

(1) 유전자형 간에 무작위교배가 일어나지 않거나 (2) 진화요인(돌연변이, 도태, 유전자이동등)이 개입되어있다.

5. 유전자빈도의 변화

(1) 선발(도태)

* 적응력의 차이에 의한 안정적선발(정규분포), 일방적선발(한쪽방향), 파괴적선발(집단분포가 파괴적)

* 적응도=생존율=1-S   선발계수 S(selection coefficient)

* 개량율=선발차 x (상가적유전분산)/(총분산)

(2) 돌연변이

* 유전자형의 돌연한 변화로 유전자빈도를 변화시킨다.

* A(p) u -> v <- a(q)

*△q=up-vq  △q:a 인자빈도의 변화, u:전진돌연변이율, v:후진돌연변이율, p:A인자의 빈도,  q:a인자의 빈도

(3) 유전자표류

* genetic drift는 작은 집단내에서 유전자가 이의로 요동하다가 동일형으로 고정되는 것.

* 집단의 개체수가 작은 경우(N=250이하)는 근친교배가 일어나 유전자형이 변한다.

(4) 이주

* 화분이나 종자의 이동에 의한 유전자의 변화

* △qR=m(qD-qR)  공급집단의 a 빈도=qD, 수령집단의 a의 빈도=qR, 이주율=m

  수령집단의 q 의 변화율=△q

(5) 격리

* 다른집단과 유전자의 교환이 전혀 이루어지지 않는 것

* 격리를 유발하는 효과-> 배수성, 개화시기차이, 교배불능, 수분작용, 지리적격리

6. 저항성의 유전

* 넓은의미의 저항성->외부환경에 대한 적응성/ 좁은의미->극단적환경에 대한 식물체내성

* 1) 지리적 분포가 클수록 유전자의 지리적 변화량도 크다.

  2) 분포지역내 환경이 다양할 수록 유전자의 지리적 변화량이 크며,

  3) 다른 집단과 연결되어 있으면 유전자의 지리적 변이량이 크다.

* 내한성과 산지와 상관관계가 없는 Betula alleghaniensis 는 내한성육종을 할 수가 없다.

* 건조지생장 식물->생장이늦고, 종자가 크며, 심근성뿌리이고 잎이 엷은 녹색

* 형질경사(cline, clinal variation): 유전적인 변이가 영속적인 집단

* 생태형(ecotype): 특수한 환경에 적응된 유전적으로 동일한 집단

* 내한, 내건성->양적유전

* 내병, 내충성 유전자->기후, 토질 및 기타 환경과의 상호작용에 의해 나타나기 때문에 병해충에 대한 내성유전자를 찾아내기가 힘들다.

* 내병성은 수목의 생리적나이에 따라 다르다. 삼나무삽목묘가 실생묘보다 저항성이 강하다.

* Thuja plicata, 스트로브잣나무 역시 나이든 나무에서 얻은 접수가 내병성이 강하다.

* 잣나무털녹병, 낙엽송의 잎떨림병, 삼나무의 적고병, 포플러의 엽녹병이 아시아에서 연구대상

* 밤나무동고병->일본, 중국, 한국재래종은 내병성, 밤나무혹벌에 내충성인 은기가 밤나무동고병에 나병성이여서 문제가 제기되고 있다.

* 미국, 유럽-> 오엽송, 가문비나무의 바구미류, 소나무의 순나방등을 연구

7. 자식약세와 잡종강세

(1) 자식약세(inbreeding depression)

* 자식을 계속하면 생장이 저하되고 염성이 떨어지며, 결함개체가 증가하는 현상

* 식물에 따라 자식약세효과가 다르다. 해바라기, 호밀, orchard grass, 오이, 대마 등 타식성 식물이지만 자식을 계속하여도 약세가 전혀 나타나지 않는다.

* hetero 상태에서 치사 또는 생육유해유전자가 유지되어 자식하면 더욱 나빠짐.

* 제8표: hetero 모수의 차대에서 백자묘 출현빈도(slash pine->0.4-7.6%)

(2) 잡종강세(hybrid vigor)

① 유전작 기초

* 잡종이 그 양친보다 우수한 생육을 하여 강세를 나타냄.

* heterosis(잡종강세): homo인 양친의 평균 또는 편친에 대하여 hetero 인 잡종의 형질이 우수한 것을 의미하고 hybrid vigor는 이보다 넓은 의미로 사용

* 부분우세(partial dominance): 잡종의 기준치가 양친의 평균치보다는 우수하더라도 우수한쪽의 부모에 미치지 못할 경우

* 양친의 유전적 배경의 차이가 클수록 또는 homo화의 정도가 진보 될 수록 심한 강세가 발휘된다.

② 잡종강세를 설명하는 유전적 가설

* 초우성설, 우성유전자연쇄설, 잡종향토가설, 상가적 효과설의 4가지 가설이 있다

* 초우성설(overdominance hybrid)-> 교잡으로 인해 양친의 상이한 대립유전자간의 결합

* 우성유전자연쇄설(dominance of linked genes hypothesis)->열성인자를 homotkdxo로 가지고 있어서 생장이 감퇴되어 있는데, 교잡에 의해 열성유전자가 우성인자로 되어 생장이 우수해진다.

* 잡종향토설(hybrid habitat hypothesis)->양친식물 향토의 중간성향토에서 생장할 때 나타난다.(Q. mohriana는 석회암지대에 나타나고 Q.havardii는 사질토지대에 나타나는데 그 중간지대에 나타난 잡종이 양친수종보다 생장이 훨씬 좋다.) (리기테다소나무는 북쪽에서 생장이 좋지만 테다소나무가 자라는 남쪽에서는 생장이 나쁜 현상).

③ 상가적효과설(additive hypothesis)

* 한형질이 상가적 효과를 나타내는 유전자에 의해 지배 받을 때

8. 동위효소의 유전

* Isoenzyme 또는 isozyme->생체내에서 같은 촉매작용을 하지만 전기부하가 분자적으로 다형을 나타나내는 일단의 효소군

* 1유전자 1동위유전자설

* 단량체, 이량체(동질이량체, 이질이량체),

(1) 대립유전자의 지배

* 구조유전자에서 지배->단백질합성

* 단일형(single band type)->동형유전자 1개가 하나의 밴드만 가지는 것

* 복수형(multiple band type)-> 동형유전자 1개가 수개의 밴드를 지배하는 것

* allozyme->대립동위효소유전자(allelic enzyme)의 의미; 공우성; 영활성(零活性)

① 단일형

* 단량체형효소->F, S->FF,FS, SS

* 이량체형효소->(F+S)²=FF+2FS+SS

* 사량체형효소->(2F+S)⁴=16FFFF+32FFFS+24FFSS+8FSSS+SSSS

* 동위효소수의 일반식->n=_p+s-1C_s-1 = (P+S-1)!/P!(S-1)!

② 복수형

* 4-8개의 밴드가 일단이 되어 유전적 행동ㅇ르 같이하는 경우

(2) 비대립유전자의 지배

* 복합유전->2개의 유전자좌가 같은 염색체상에 있고 아주 인접해 있는 경우

* 연쇄유전->같은 염색체 상에 있는 경우

* 독립유전->서로 다른 염색체 상에 있는 경우

* 표 14: 동위효소의 분석조직 및 유전자좌수(Picea, Pinus, Chamaecyparis, Pseudotsuga, Citrus, Morus, Ulmus, Fagus)