농업직, 농촌지도사, 농업연구사, 방통대 시험대비 재배식물 육종학 정리 7 여교배육종

7. 여교배 육종

■ 목차 1. 여교배 집단의 유전적 특성 2. 여교배 육종 3. 여교배 육종시 고려사항

 

※ 학습개요
여교배육종은 재배품종에 한, 두 가지의 결점이 있을 때 이를 개량하는데 가장 효과적인 육종방법으로, 우수한 특성을 가진 비실용품종을 1회친으로 하고 한두 가지 결점이 있는 실용품종을 반복친으로 하여 연속적으로 교배 · 선발함으로써 비교적 작은 집단의 크기로 짧은 세대 동안에 품종을 개량하는 방법이다. 여교배육종은 육종환경에 구애받지 않고 육종의 효과를 예측할 수 있으며, 또한 재현성이 높다는 장점이 있으나, 목표형질 이외에 다른 형질은 개량하기 어렵다는 단점이 있다.

※ 학습목표
- 여교배 집단의 유전적 특성을 이해하고 설명할 수 있다.

- 여교배육종 과정을 설명할 수 있다.

- 여교배육종에서 고려해야할 사항을 설명할 수 있다.

※ 주요용어의 정리 
- 1회친(donor parent) : 여교배는 양친 A와 B를 교배한 단교배 F1을 양친 중 어느 하나와 다시 교배하는 것을 말하는데, 여교배를 연속적으로 실시할 때 처음 단교배에 단 한 번만 사용되어지는 교배친을 1회친이라고 한다.

- 반복친(recurrent parent) : 연속적으로 실시되는 여교배에서 반복해서 사용되는 교배친을 반복친이라 한다.

- 멀티라인육종(multiline breeding) : 동질유전자계통을 육성하고 이들을 혼합하여 멀티라인 품종을 만들 수 있는데, 이와 같이 멀티라인 품종을 육성하는 방법을 멀티라인육종이라고 한다.

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1. 여교배 집단의 유전적 특성

1) 유전적 구성의 특징

* 분리육종, 도입육종의 특징
- 자연집단 또는 재래종 집단의 유전변이를 이용한 육종방법

* 교배육종
- 인공교배를 통해 유전변이를 작성하고 우량한 유전자형을 선발 신품종을 육성하는 육종방법
→ 계통육종과 집단육종은 자식성식물의 대표적 육종방법으로 단교배 잡종집단을 대상으로 함

* 여교배육종
- 단교배한 F1을 양친 중 한쪽친과 다시 교배하는 방법
- 동일한 여러 교배를 통해 신품종을 육성하는 교배육종 방법

여교배란?

여교배육종의 정의

2) 유전적 특성

* 여교배육종의 의의
- 자식의 경우보다 분리되는 유전자형의 종류는 적으면서 원하는 유전자형의 출현빈도가 높기 때문에
잡종세대에 양성해야 할 개체수가 그만큼 적어도 되고 따라서 목표형질의 선발이 용이함

* 여교배집단의 특징

1 - 분리하는 유전자형의 종류수가 자식보다 적음
2 - 동형접합체의 비율이 자식과 같음
3 - 자식보다 원하는 유전자형의 출현빈도가 높음
4 - 불량유전자를 제거할 확률이 자식의 경우보다 높음

* 여교배 육종의 장점

목표유전자 A가 불량유전자 b와 연관되었을 경우에도 연속 여교배를 통해 불량유전자 b가
매번 교배되므로 교차가 일어날 기회가 많아져 원하는 재조합을 얻을 기회 증가

* 재조합빈도에 따른 불량유전자 b제거 확률

 

2. 여교배육종

 

1) 여교배육종의 특징

* 여교배 성공을 위한 조건
- 만족할 만한 반복친이 있어야 함
- 이전하고자 하는 형질이 여러 번 여교배하여도 그 특성이 충분히 회복될 수 있어야 함
- 여교배 후대에 반복친의 특성이 충분히 회복될 수 있어야 함

 

* 여교배육종의 적용

- 하나의 주동유전자가 지배하는 형질, 예컨대 재래종의 내병성을 이병성인 장려품종에 도입하는 경우에 가장 효과적임
- 여러 품종에 분산되어 있는 우수한 형질(유전자)들을 점진적으로 한 품종에 모을 때 능률적임
- 잡종강세를 이용하는 하이브리드 육종에서 자식계통의 능력을 개량하는 데 효율적임 
또한 F1종자생산을 이해 세포질 웅성불임계통을 육성할 때 여교배로 핵치환을 함
- 게놈이 다른 종·속의 유용유전자를 재배식물에 도입할 때 유리함

 

* 여교배육종의 장단점

* 장점
연속적으로 교배하면서 이전하려는 특성만을 선발하는 것이기 때문에
목표형질에 대한 육종의 효과가 확실하고 따라서 계통육종이나 집단 육종에서처럼
선발환경을 고려하지 않아도 됨

* 단점
반복친으로 연속교배해 결국 반복친의 유전구성을 그대로 회복하기 때문에 목표형질 이외의 형질들에 대한 새로운
유전자조합을 기대하기 어려움

* 여교배 육종의 방법

- F1은 10~30개체 정도 확보함
- 여교배육종은 연속교배를 함
따라서 반복친은 항상 꽃이 피어 있어야 하므로 일정기간 계속 파종하여 재배함
‐ 벼의 경우 1~2주 간격으로 파종
- 양성된 F1중 자식개체 제거한 후 반복친과 제1회 여교배 실시
‐ 반복친을 자방친으로 하는 것이 후대에 자식여부를 판단하는데 유리
‐ BC1F1을 50~100 개체 얻도록 교배

- 교배 후 수확한 BC1F1 종자를 발아시켜 재배한 후 특성검정을 통해 우성유전자
(Rr)를 가진 20~30 개체를 선발함
- 선발된 BC1F1 개체를 반복친과 제2회 여교배 함
‐ 여교배할 때 BC2F1 종자를 300~400 개체 얻을 수 있도록 교배함

- BC2F1 에서도 전단계와 같은 특성검정 실시 후 여교배함
-여교배 횟수는 목표형질에 관여하는 유전자수와 반복친의 유전적 특성에
따라 다르나 보통 4~6회 정도 실시함

- 최종적으로 여교배한 300~400 개체의 BCnF1을 양성하고 특성검정을 통해
100~200 개체를 선발 이들로부터 F2종자를 채종함
 개체별로 채종된 F2종자는 다음 해 계통으로 포장에 전개함
 전개된 F2는 목표형질에 대한 특성검정을 통해 20~30 계통이
선발되고 계통당 3~6개체를 선발 F3계통재배로 넘김
 이 후는 계통육종과 같음

 F3에서 우량한 계통은 생산성 검정 예비시험에 공시할 수도 있음
 목표형질이 우성인 경우 매번 여교배를 통해 얻은 F1에 대해 특성검정 하는 것이 특징임
 특성검정에서 선발된 개체들을 대상으로 교배할 개체를 선정할 때는 반복친의
특성을 많이 회복한 것을 고르는 것이 효율적임
=> 그래야 반복친의 특성회복이 빠름

 

 목표형질이 열성유전자 a인 경우 BC1F1의 유전자형은 AA, Aa로 표현형상으로 구분이 불가능함
 그러나, BC1F1을 자식하면 F2에서는 AA, Aa, aa로 유전자형 분리가
일어나므로 열성유전자 aa를 식별할 수 있음

 BC2F1에서는 모든 개체가 열성유전자를 가지고 있으므로 특성검정 없이 BC2F1
중에서 반복친과 유사한 개체를 반복친과 바로 제3회 여교배함

 이 때 BC3F1은 300~400개체 얻을 수 있음

 BC3F1세대에서는 BC1F2에서와 같이 BC3F2를 전개하고 열성형질에 대해
동형접합인 계통을 선발 반복친과 유사한 개체를 골라 제4회 여교배함

 이처럼 목표형질이 열성인 경우 BC1F1, BC3F1에서 F2를 전개 특성검정을 하고,
BC2F1, BC4F1에서는 특성검정 없이 직접 여교배함

 필요한 만큼 여교배한 다음 F2를 전개 목표형질을 선발함
 여교배는 4~6회 정도가 보통임
 최종적으로 여교배 한 F1 300~400 개체로부터 개체별로 F2종자를 채종함
 채종한 F2종자는 개체별로 계통재배하고 특성검정을 통해 열성유전자에 대해
동형접합체인 aa계통을 선발함

 선발된 계통에 대한 개체선발과 생산성 검정은 목표형질이 우성인 경우에서와
같이 계통육종 방법을 따름
 열성유전자를 대상으로 하는 여교배 육종에서는 두 세대 마다 F2를
전개해야하는 번잡함이 따름 
 여교배육종은 우성형질을 목표로 할 때 더 효과적임

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3. 여교배 육종 시 고려사항

* 여교배육종을 적용할 때 1회친과 반복친의 선정을 비롯 이전 형질의 특성유지 여부,
교배집단의 크기 그리고 여교배 후대의 계통평가 등을 충분히 고려해야 함
* 1회친과 반복친은 유전구성이 단순한 것이 유리하고 이전형질은 연속교배하더라도
그 특성이 변화하지 않아야 함
* 교배방향은 반복친을 자방친으로 사용하는 것이 교배의 성공여부를 확인하는데 좋고, 또 개화기
조절, 교배종자 확보와 임성회복에 유리함

 잡종의 불임이 심한경우 잡종을 자방친으로 사용하는 편이 더 효율적임
 여교배의 회수는 이전하고자 하는 형질의 유전특성과 반복친의 유전특성에 따라 다르지만 4~6회 정도가 보통임
 경우에따라 여교배중간에 BC2F2 또는 BC3F2를 한 번 전개해서 선발과정을 거치는것이 여교배를
두 세 번 더한것과 같은 효과를 얻을수도 있음

 여교배 집단의 크기는 이전형질의 유전특성이나 교배조합에 따라 다른데 이전
형질의 유전구성이 단순하고 감별이 쉬운 것은 소집단으로도 가능하지만 원연품종간
교배에서는 대집단을 취급하는 것이 좋음 
 여교배 후대에서 계통평가를 하면 특성이 조금씩 다른 동질유전자 계통, 즉 isogenic
line을 얻을 수 있어서 유리함

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※ 정리하기
- 여교배육종은 육종효과가 확실하고 재연성이 높다는 장점이 있다.

- 여교배육종이 성공하기 위해서는 여러 조건을 만족시키는 반복친이 있어야 하고, 일회친의 이전형질이 여교배과정 중에 변화하지 말아야 한다. 또한 여러 번 여교배한 후에도 반복친의 특성이 충분히 회복될 수 있어야 한다.