1-26. 유전변이

1. 변이의 종류

1) 변이

• 개체들 사이에 형질의 특성이 다른 것
• 유전변이가 크다는 것은 유전자형이 다양하다는 것과 같은 의미
• 자연계에서 발생한 유전변이는 자연진화의 기본요인이 되고, 육종의 기본소재가 됨

• 종류	유전변이	환경변이
  원     인	* 유전적 원인 * 감수분열과정에서 일어나는 유전자 재조합 * 염색체 · 유전자의 돌연변이	* 생육환경 요인
  유전여부	* 유전변이는 다음 세대로 유전됨	* 환경변이는 유전되지 않음
  사    례	* 유전자 돌연변이 * 염색체 돌연변이(염색체 수, 구조 이상) * 교배변이 * 인공돌연변이(방사선, 화학물질 처리)	* 장소변이(소재변이) * 유도변이 * 일시적(비유전적) 변이 * 방황변이

• 방황변이 : 어떤 계급치를 중심으로 하여 양방향으로 비슷하게 변이하는 것, 중앙치(계급치)를 중심으로 정규분포곡선이 나타나는 경우가 많음

2) 유전분석 방법

① 질적형질

• 불연속변이를 하므로 표현형들의 구별이 쉽기 때문에 원하는 유전자형을 쉽게 선발할 수 있음
• 각 표현형에 속하는 개체수나 비율을 조사하여 유전분석을 함

② 양적형질

• 표현형의 구별이 어렵기 때문에 평균 · 분산 · 회귀 · 유전력 등 통계적 방법에 의하여 유전분석을 하고 그 결과를 선발에 이용함

3) 형질의 특성에 따른 구분

• 형태적 변이	키기 큰 것과 작은 것, 모양, 줄기 길이 등
  생리적 변이	내병성, 내냉성, 내한성, 내배성, 내염성, 광합성 능력 등
  생태적 변이	지역적응성, 조만성, 조식재배 적응성 등

4) 변이 양상에 의한 구분

• 폴리진(polygene) : 양적형질을 지배하나 개개의 작용력이 환경변이보다 작지만 그들의 작용력이 누적적이어서 연속변이의 원인이 되는 유전자
• 동의유전자(양적유전자) : 2쌍 이상의 불완전우성 유전자가 동일한 방향으로 작용하는 유전자를 말하며, 2쌍 이상의 복수유전자가 대표적 사례
• 다면발현 : 한 개의 유전자가 여러 가지 표현에 영향을 미치는 것

2. 변이의 작성방법

• 필요성 : 형질 개량을 위해 자연변이를 선택하거나 인위적으로 변이를 작성하고, 그 변이 중에서 원하는 유전자형의 개체를 선발하여 품종으로 육성하기 위함

1) 인공교배

• 특성이 서로 다른 자방친(♀)과 화분친(♂)을 인공교배(AA × aa)하면 양친의 대립유전자들이 새롭게 조합되므로 잡종 후대에 여러 종류의 유전자형이 분리(AA, Aa, aa)하여 유전변이가 나타남
• 인공교배하는 양친의 유전적 차이가 클수록 잡종집단의 유전변이(유전자형의 다양성)도 커짐

2) 염색체 조작

• 염색체의 수와 구조가 변화하면 식물체는 형태적 및 생리적으로 다른 특성을 나타내는데, 염색체를 인위적으로 조작하면 반수체(n) · 배추체(3n, 4n 등) · 이수체(2n±1, 2n±2) 등 유전변이를 만들 수 있음

3) 돌연변이유발

• 자연돌연변이의 발생빈도는 10-6 ~ 10-5으로 매우 낮으므로 방사선(γ선, Χ선 등)이나 화학물질(EMS, NMU 등)을 처리하여 인위적으로 돌연변이를 유발시킴
• 인위돌연변이는 인공교배처럼 여러 대립유전자들이 재조합되는 것이 아니어서 특정한 형질만 개량시킬 수 있는 특징이 있음

4) 유전자 전환

• 세포융합 : 인공교배가 안 되는 원연종 · 속간에 유전자를 교환할 수 있는 방법
• 유전자전환 : 동물, 식물, 미생물 등 생물종과 관계없이 원하는 유전자만을 도입하는 방법
• 인공교배 · 염색체조작 · 인위돌연변이는 주로 같은 종 내에서 유전변이를 작성하는 방법이지만, 세포융합 · 유전자전환기법을 이용하면 다른 종의 우량유전자를 도입하여 다양한 유전변이를 만들 수 있음

3. 변이의 선발

1) 특성검정

• 생리적 특성은 보통 환경에서는 개체 · 집단 간 차이를 식별할 수 없고, 특정 환경에서만 나타나는데, 그 형질이 발현하는 적합한 환경을 만들어주고 그 변이의 정도를 검정함, 즉 작물육종에서 우량한 변이를 선발하기 위해 형질의 특성을 검정함
• 식별이 간단하고 표현형으로 유전자형을 판정하기 쉬운 형질은 특별한 선발기술이 없어도 되지만, 내병성이나 내냉성처럼 특정 환경에서 발현하는 형질은 특성검정이 필요함
• 조직배양을 하는 배지에 돌연변이 유발원이나 스트레스를 가하면 변이세포를 선발 가능
• 특성검정은 자연조건 · 검정포 · 실내 등을 이용하며, 형질의 특성을 검정하는 데는 인력 · 경비 · 시간 등이 많이 소요됨

2) 후대검정

• 후대검정을 통해 선발한 변이체의 유전자형을 알 수 있음
• 후대검정은 변이체의 후대를 전개하여 형질의 분리 여부를 보고 동형접합체(homo) 또는 이형접합체(hotero)를 판단함

3) 상관관계

• 형질간의 상관관계를 이용하면 목표형질을 선발하기 용이함
• 예) 밀은 어린 식물의 잎색깔이 짙은 것일수록 내한성이 강하기 때문에 잎색깔이 짙은 어린 밀을 식별하기 쉬움
• 예) 콩 단백질 함량은 비중과 높은 정상관이 있으므로 콩 비중이 높은 개체를 선발하면 콩 단백질이 높은 개체를 선발 가능함

4) 분자표지 이용선발

• 분자표지이용 선발(MAS, maker-assisted selection)은 목표형질의 유전자와 연관된 분자표지(DNA표지, marker)를 선발하는 것으로 내냉성 검정이나 내병성 검정을 포장 대신 실내에서 할 수 있음