참고로 우리가 먹는 배추가 이중 하나라고 할 수 있다. 물론 그밖에도 많이 있지만, 배추, 무, 겨자, 유채 등 우리 생활에서 뗄래야 뗄수없는 채소들이 속해 있다.

우리가 식생활에 사용하는 종들 외에 이와 유전적으로 가까운 야생종들은 각종 스트레스에 저항성이 있고, 높은 광합성 효율을 보유하며, 새로운 성분들까지 보유하고 있다. 따라서 이와 같은 야생종과 재배종과의 관계를 구명하고 새로운 유전 형질을 도입할 수 있다는 것은 대단히 바람직하다. 이러한 방법 중 어렵지만 종간 교잡을 시도하여 성공하는 사례가 종종 있는제, 인도 Punjab 농과 대학의 Banga 박사팀이 바로 Erucastrum canariense과 Brassica rapa의 종간 교잡을 성공하여 본 연구를 발표하였다.

우리나라에서는 배추의 육종은 종묘 회사에서 독보적으로 도맡아서 수행되어지고 있으며 기초적인 연구는 대학이나 기관에서 수행되어지고 있다. 한 예로 바이오그린21이라는 사업 계획 속에 배추작물이 들어가 있어 structural genomics 와 fuctional genomics가 함께 수행되어지고 있다.

위와 같은 종간 교잡이 성공한 후에는 통상 야생종에서 목적한 형질만을 남기고 나머지 유전 요소는 모두 없애기 위하여 여 교잡(backcrossing)을 통해 몇 세대를 거쳐 제거해 나가는 전략을 사용한다. 또한 이러한 과정이 대게는 5-6세대 정도 되어야 하며 교배수도 많은 노동력이 소요되기 때문에 분자 생물학적 도움을 받아 이 세대를 최소한으로 단축시키고 교배의 수도 줄이는 방법을 도모하고 있다. 이러한 가능한 이점 덕분에 brassica oilseeds의 경우 종간 교잡을 이용하여 allopolyploids나 alloplasmic male-sterile lines들을 만들어 육종에 사용을 한 예들이 있다. 또한 종간 교잡의 어려움을 극복하기 위하여 ovaryovule-embryo culture나 protoplast fusion방법들이 사용되어 종간 잡종을 가능케 하였으며 결과적으로 종간에 유용한 유전자들의 교환이 가능케 하였다.

Erucastrum canariense는 야생 겨자과 식물로 아트란트 Macronessian 지역 중 특히 Canary Island 주변의 바위가 많은 지역, 화산 지역에서 자란다. 비록 과학적으로 이 야생종이 스트레스에 강할 것이라는 연구는 없지만 이러한 염분이 높고 수분의 스트레스가 많은 지역에서 자라난 진화적 측면에서 볼 때는 많은 비생물적 스트레스 저항 유전인자를 포함하고 있을 가능성을 전제로 한 상태에서 교배를 추진하였다. (역자의 주: 대단히 위험한 가정이 될 수도 있다. 큰 근거 없이 이들을 교배하기 위하여 많은 돈을 투자했다는 점을 본다면 과학이 얼마나 운에 의지하는지 알 수 있다. 물론 이 분야에 오랫동안 몸 담아온 연구자들의 직감은 설명할 수 없는 높은 성공률을 보여주곤 한다.)

이와 같은 배경을 두고 인도 Punjab 농과 대학의 Banga 박사팀은 E. canariense와 Brassica rapa 간의 종간 잡종을 ovary culture 방법을 통해 수행하였다. 또한 각 제놈간의 진화론적인 해석을 유전 관계를 분석함으로써 수행하였다.

Erucastrum canariense 의 염색체는 9쌍(2n = 18; ECEC)이며, 재배종인 Brassica rapa는 염색체가 10쌍 (2n = 20; AA)이다. 이들은 casein hydrolysate이 함유된 White뭩 기본 배지 위에서 ovary culture 방법을 이용하여 종간 잡종을 성공시켰다. 이로 인해 형태적, 세포 유전학적, DNA를 기본으로 한 분석 방법들을 이용하여 종간 잡종의 성공과 확인을 가능케 할 수 있었다.

한편 교잡되어 나온 식물은 형태적으로는 두 종의 중간 정도 형태를 보이는데, male이든 female이든 확실히 불임이었다. 세포학적 연구 결과에서 발견된 PMCs중 38%는 19 I 였으며, 1-8 bivalents하고 PMC한 식물들도 발견되었다. 이러한 결과는 바로 두 제놈이 높은 상동성이 있다는 것을 시사한다. 이후 콜히친 처리를 통하여 염색체를 배가하였을 경우 꽃가루의 임성이 회복되었으며 염색체들도 정상적인 분열을 하였다.

이렇게 만들어진 종간 잡종 (intergeneric amphiploid)은 Erucastrum canariense에서 유용한 형질을 도입할 수 있을 것이다. 특히 이러한 종간 잡종을 재배하였을 경우 Alternaria blight나 mustard aphid의 저항성 등이 보여 유용한 형질로 평가를 받게 되었다. (역자의 주: 앞에서는 환경 스트레스에 큰 기대를 거는 것으로 소개를 한 뒤 막상 확인되는 효과는 저항성 형질인 게 예상 밖의 결과이다.)

출처 : KISTI. 농림수산 등 록 일 2002-10-15 원문출판일 2002년 10월 00일

Theor Appl Genet (2002) 105:754?58

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