<제5주>

제3장 임목육종의 기술

제1절 변이의 수집과 육성의 기술

1. 도입

(1) 도입의 필요성

(2) 변이의 수집

2. 인공교배

3. 형질전환과 형질도입

(1) 형질전환

(2) 형질도입

4. 염색체의 증가와 감소

제2절 조직배양과 번식기술

1. 조직배양

2.번식법

3. 세대단축법

제3절 선발의 기술

1. 선발법

2. 돌연변이체의 선발기술

3. 내병충성의 검정

4. 생리.생태적 특성의 검정

제4절 육종법

1. 1대잡종육종법

2. 여교잡종육종법

3. 도입육종법

4. 집단육종법

5. 집단선발법

6. 순환선발법

7. 배수체육종법

8. 돌연변이육종법

050407

제3장 임목육종의 기술

제1절 변이의 수집과 육성의 기술

1. 도입

* Introduction-> 어떤 지역에 자생하지 않는 수종이나 품종을 국내 또는 국외의 다른 지역으로부터 가져와 그 적응력을 조사, 유전자원이나 육종소재로 이용

* 식용작물이나 가축->대부분이 외국에서 도입. 장소에 따라서는 90%이상,

* 온대나 아열대의 관상수, 환경수 도입중이 많다.

* 아열대지방-> 자생종이 매우 풍부한 지역에서도 외래종에 의존하는 경우가 많다.

남아프리카, 칠레, 하와이, 대만, 호주, 뉴질랜드-> Pinus radiata

* 재래수종 오랫동안 자연도태 되어 그 지역에 적응력이 높아 중요시 됨.

* 수목의 도입역사->식용작물이나 가축에 비해 짧아 유럽 100-200년 , 개발도상국 수 십년

* 해양개척자, 식물학자 등에 의해 도입됨.

(1) 도입의 필요성

* 재래종의 자연도태로 적응성이 높지만 도입의 필요성은

① 천연림은 환경에 대한 자연도태된 것으로 경제적 특성보다는 생존(survival)쪽 이여서 인간의 유효적절하게 이용하는데 부족하다.

(하와이 천연림 생장율 저조 수간이 만곡 용재가치가 낮고, 미국너도밤나무는 극성상이지만 벌채 후 그대로 버려지고 있으며 우리나라 소나무는 용재가치가 높으나 생장이 느리다)

② 재래수종이 새로운 환경에 적응 속도가 늦어질 수있지만 도입수종은 잘 적응하며 자랄 수 있다. (캘리포니아 Pinus torreyana, Picea breweriana, 뉴질랜드 Kauri, 중국의 낙엽송(golden larch)->환경변화에 적응하지 못하고 멸종위기에 처함)

③ 인위적인 활동으로 산림지대 환경이 심각하게 변해 재래종 산림이 적응력이 떨어짐(독일, 미국 채광으로 나지화, 알르헨티나 배수시설, 열대지방의 이동경작에 의한 침식, 개벌과 화재로 급격한 환경변화.)-> 외국수종의 도입이 필요

④ 진화 가능성은 식물의 과, 속, 종 내에서 일정한 제한이 있고 진화가 시작되면 한 집단 중에서 한정된 몇 개의 방향으로 진행.  병해충의 내성은 같은 종내 보다는 다른 종에서 찾아내야 한다.

⑤ 외국에서 침입한 병충해에 대해 재래종의 저항성이 매우 낮아 도입수종(개량종)으로 대체해야한다.

⑥ 재래수종은 경제적인 가치가 적은 경우 도입수종이 유리

⑦ 생장 인자 외에 어떤 원인으로 자연분포에 제한을 받는 경우

(2) 변이의 수집

* gene pool(유전자급원)->새로운 우량 우성유전자의 도입, 신품종 도입->교환, 증여, 휴대운반, 탐색 등의 방법을 거친다. 

* 문헌조사(예비조사)-> 원산지에서의 생육상황조사

* Crop Ecology and Genetic Research에서 세계 각국의 식물재료의 보유상황에 관한 정보를 수집, IUFRO(국제임업연구기구연합회)->종자산지 시험계획의해 각국간의 종자교환가능 (생리적 조건이나 기후조건이 유사한 지역간에서 성공률이 높다)

* 도입 시 주의사항->병해충도입방지(식물검역철저), 수송방법, 종묘소독법등에 유의

* 도입수종->특성, 조림적지, 조림후의 무육방법 등에 유념

2. 인공교배

* 교잡육종(hybridization): 양친수종이 가지고 있는 유전적 특성, 즉 유용형질을 결합하여 신품종을 육성하는 동시에 잡종강세(hybrid vigor 또는 heterosis)를 이용하는 방법

* Johann Klotzsch(1845): 송백류, 참나무 류, 오리나무, 느릅나무의 인공교배 처음실시.(3배 빠른 생장 잡종을 육성함.)

* 유럽잎갈나무 (L. decidua) x 일본잎갈나무(L. leptolepis)->생장왕성

* 미국 목재업자 Eddy가 1925년 Placerville에 Eddy Tree Breeding Station을 설립->1936년에 미국정부로 이관 The Institute of Forest Genetics (소나무종간잡종, 60여종간)

* Pinus radiata(생장이 빠르지만 내한성이 약함) x P. attenuata(한해와 건조에 강함) = x P. attenuradiata을 얻음

* Pinus ponderosa x P. latifolia = 생장이 왕성하고 한해(旱害) 강한 수종 선발

* FAO 안에 International Poplar Commission 구성 (Oxford제지회사의 지원으로 포플러 교잡육종실시, 독일, 캐나다, 이탈리아에서 포플러 육종실시)

* P. elliottii(내습성) x Pinus caribaea(내서성) = Pinus elliottii x P. caribaea var. hondurensis

* 1953년 서울대 임목육종연구실 인공교배실시

* 1956년 임목육종연구소 소나무류 약 40여 조합 종간 및 품종간교잡

* xP. rigitaeda 개발

* 포플러(속성수)개발사업-> 220여 조합 인공교배실시-> 81개조합의 절간교잡종과 90조합의 종간잡종 및 20조합의 종내 잡종을 얻었고, 포장시험 후 10개의 유망조합선발

* Populus alba x P. glandulosa ->산지용 개량포플러 조성

*; 침엽수 우량교잡종의 연도별 인공교배조합 결과

Pinus rigida x P.taeda(1956~1970) 화분산지 광주 Tex. Ga,, N.C., Calif, 광양; (건전종자 11~67)

Pinus rigida x P. rigitaeda(1956~1970) 화분산지 Calif., 수원;(건전종자 52~80) 

Pinus rigitaeda x P. rigida (1959~1970) 화분산지 수원, 오산, 광양;(건전종자 23~82)

Pinus rigitaeda x P. rigitaeda (1961~1970) 화분산지 수원, Calif. 광양:(건전종자 32~87)

3. 형질전환과 형질도입

(1) 형질전환(transformation)

* 형질전환(transformation); 살아있는 세포가 외부 DNA를 흡수하여 유전자형이 바뀌는 것

* 폐렴쌍구균--> II-R(비병원성) + III-S(병원성: 열처리로 살균)-->II-R 병원성으로 전환

* 형질전환 효율를 좌우하는 인자-->DNA단편크기(4x10⁵), DNA농도, 세포수용능력(박테리아세포 표면에 수용부위가(receptor site)가 형성될 때에 외부 DNA가 쉽게 결합)

* 박테리아의 형질전환

① 수용체 박테리아의 세포 표면에 외부 DNA가 결합되고

② 외부 DNA가 수용체 내부로 흡수 되면서 DNase에 두 가닥 중 한 가닥은 분해 되고 나머지 한 가닥 만 들어가며,

③ 흡수된 한 가닥 DNA가 수용체세포의 염색체 DNA중에 상보적 부위에서 재조합 되 거나 삽입

④ 외래 DNA기능이 발휘되는 과정을 거친다.

(2) 형질도입(transduction)

* 박테리아에 기생하는 박테리오파지(bacteriophage, phage)가 한 박테리아의 유전물질을 다른 박테리아로 옮겨 유전자 재조합이 이루어지는 현상

① 일반형질도입: 파지가 기주 박테리아의 파괴된 DNA 단편 중 어느 것이나 수용체 세포에 전달(독성파지; 용균성)

② 특수형질도입: 잠재성파지 염색체가 기주세포 염색체의 특수 부위에 부착, 두 DNA사이에 재조합이 일어난 후 방출을 위하여 파지 DNA가 절단될 때 이우사한 기주 DNA일부가 함께 잘려 나오고 이파지가 다른 기주에 다시 감염하여 유전자를 전달하는 경우(용원성)

4. 염색체의 증가와 감소

① 물리적 방법, ② 화학적 방법, ③ 쌍자법, ④ 교잡에 의한 방법, ⑤ 절두법(截끓을절), 

⑥ 박테리아접종법

* 전좌, 중복, 결실, 역위, 절단

* colchicine 사용

* 염색체 배가약품->acenaphthene, p-dichlorobenzene, veratrine sulphate

* 이질배수성->염색체배가에 의한 잡종 유기->농업상가치가 있는 복이배체육성

* 반수체-> 염색체배가에 의해 완전 순수한 2배체 형성(육종기간의 단축)

* 반수체 자연발생빈도->0.002 - 0.02%로 매우 낮다.

* 반수체육성->종간교잡, 화분매개체이용, 지연수정, 핵 치환, 방사선 조사 등 ->약 배양

* genome->기본염색체형, 2X + 1.... ->고수(다염색체식물), 2X-1...->저수

* 2x+1 삼염색체, 2X+2 사염색체생물, 2X-1 일염새체생물, 2X-2 영염색체생물(nullisomics)

* 이수체분석->증감한 염색체종류에 따라 형질이 달라짐으로 이것을 이용 유전자 종류를 결정.