장미 방사선 신품종 육종연구자료

[ 자료출처 : 방사선육종생상자연합회 네이버 벤드]

 

[ 고갑천교수님 장미 방사선육종 ]

 

1. 가시 없는 장미가 인위돌연변이에 의해 잘 안 생겼던 이유

돌연변이 육종은 변이 발생의 방향성이 없다고 하지만 항상 그런 것은 아니다. 장미의 화색변이는 상당히 일정한 방향이 있다. 진한 적색 품종에 감마선을 처리하면 자홍색, 주황색, 분홍색, 백색 계통의 변이가 발생한다. 자홍색 품종을 처리하면 분홍색 계통 들과 흰색, 분홍색은 백색과 연분홍색 등의 발생 형태를 보인다.

 

주황색 계통은 백색 계통외 쉽게 변하지 않는 경향이었다. 장미의 화색변이는 안토시아닌 색소인 시아니딘(자홍색)과 펠라고니딘(주황색)의 합성경로 이상과 관계가 많다. 그리고 안토시아닌 색소 외 다른 색소의 이상, 색소의 함량에 영향을 주는 배수성도 색의 발현에 영향을 미칠 것으로 추정된다.

 

아래 사진의 장미는 품종이 커버넷으로 감마선에 의해 발생한 화색변이 장미인데 온실에 3년동안 심어 놓고 방치하였다. 그런데 올 봄에 점검하는 과정에서 화색이 변한 계통에서 가시가 전혀없는 변이가 있었다. 장미의 품종의 교체주기는 매우 빠르다.

 

여성의 의상과 같이 몇년이면 대부분의 장미 품종이 시장에서 교체된다. 특히 내가 돌연변이 육종을 진행하는 동안에 대부분의 품종이 가시없는 품종으로 변해 내가 만든 돌연변이들이 찬밥신세가 되기도 하였다.

 

문헌 검색에서 딱 한 건 가시가 없는 변이가 발생한다는 언급이 있어 희망을 가지고 보았으나 우리 연구에서는 아직까지 발견하지 못했는데 우연히 발견한 것이다. 원색에 가시만 없으면 더 좋았겟지만 화색이 밝아진 파스텔 변이 계통에 가시없는 변이가 발생한 것이라 시장성은 모르겠다.

가시의 발생을 지배하는 유전자는 단일 우성유전자(single dominant gene)일 가능성이 많다. 이 말은 이 우성유전자 하나만 있어도 가시가 있다는 말이다. 그리고 가시가 없어졌다는 것은 우성유전자가 모두 열성으로 변해 가시의 없어진다는 것이다. 즉 장미에서 가시가 없는 변이를 얻기 위해 복잡한 조건이 있다.

 

장미 품종이 2배체일 경우 이형접합체(Aa)이어야 쉽게 단일우성유전자의 손상에 의해 쉽게 가시없는 것(aa)을 얻을 수 있다. 4배체일 경우 나머지 3개가 열성이고 한개정도만 단일우성유전자(Aaaa)이어야 가능성이 있다.

 

가시없는 변이를 얻기가 어려웠던 것은 지금까지 열성유전자(가시없는 것, a)가 귀해서 모두 우성인것(가시 있는 것, A)끼리 교배해 우성동형접합체(AA)가 만들어졌고 이 경우 인위적돌연변이를 일으켜도 2배체는 두개를 불활성화시켜야 하기때문에 쉽게 나오지 않았다. 그리고 4배체인 경우는 더 어렵다.

 

 
교배 품종 중 가시가 없는 품종이 시장에 갑자기 많이 나온 것은 일단 얻어진 가시없는 품종은 열성동형접합체일 가능성이 많고 이들 끼리 교배에 의해 얻어진 품종은 모두 가시가 없을 가능성이 많아 실제 가시없는 품종의 교배육성은 쉬울 수 있다.

 

사진설명
A:가시없는 화색변이, B: 가시있는 화색변이 C: 가시있는 원색품종

 

 

 

 

2. 생명의 다양성과 영속성의 근원 돌연변이

이 지구위에 생물의 생존 목적은 모두 자신의 종의 정체성과 영속성을 지키고 타 생물과 상생하며 이 지구라는 행성을 지키는 것이라고 나는 생각한다. 그러기 위해 자신의 존재가 영속해야 하는 절대적 과제를 안고 있다. 영속하기 위해 가장 좋은 방법은 무엇일까?

 

그것은 예측할 수 없이 변하는 환경에 생존할 수 있는 후손을 만들어 생존한 개체로 하여금 후손을 이어가는 방법이다. 그래서 자연계는 유성생식을 하여 다양한 후손을 생산하는 방법을 가지고 있다. 유성생식을 통해 다른 개체의 경쟁력있는 유전자를 편하게 가져와 후손을 생산하기도 한다. 그리고 가끔은 자신의 유전자에 변화를 일으켜 이를 활용하기도 한다. 이 현상을 우리는 돌연변이라 할 수 있다.

돌연변이(mutation)는 다양한 방법에 의해 일어난다. 보통 자연계에 생물들은 자연적으로 돌연변이를 일으키는데 빈도는 낮지만 끓임없이 돌연변이를 생산하여 자신의 종내에 변이를 집적한다. 생성한 변이 중 경쟁력 있는 변이는 유성생식과정을 통해 다른 개체와 후손으로 전달된다. 자연적 돌연변이와 함께 인위적으로 돌연변이를 일으키는 방법이 많이 있다. 인위적인 돌연변이는 화학약품이나 감마선 같은 유기원을 적용하여 변이발생을 100-1000배 높이는 방법이다. 이렇게 하므로 변이 발생을 높여 선발 효율을 높인다.

장미 돌연변이 연구를 10년 이상동안 한 결과 수 백개의 돌연변이 계통을 얻었다 . 여기소개하는 돌연변이는 아브라카다브라 라는 품종의 변이계통이다. 이 품종은 두가지 형태의 변이가 존재한다. 앞의 6가지는 감마선 조사에의해 인위적으로 발생한 변이들이다. 한 가지 색(흑장미)에서 흰색, 노란색, 분홍색, 자홍색, 등의 변이를 얻엇다. 다음 4가지 형태의 변이는 이 품종의 특성상 일어나는 자력변이와 인위변이 처리 두가지의 영향에 의해 얻어진 것으로 생각된다.

 

이들은 2가지 바탕색에 2가지 반점색의 조합으로 4가지 모자이크 형태로 나왔다. 정확하게는 알 수 없지만 이동유전자(transposon)의 활성에 의해 일어난 변이로 생각된다. 유전체의 유전자 사이, 염색체 사이를 자유롭게 이동하는 이 기상천외한 이동유전자(transposon)는 장미색을 주는 유전자에 붙어 유색 유전자를 활성화 또는 비활성화시키므로 이러한 모자이크 장미가 나왔다고 볼 수 있다. 어찌하든 이 변이발생에도 우리가 아직 모르는 많은 현상이 풀어질 날을 기다리고 있다.