재배학원론 (작물 품종과 유전육종 3)

1. 생식방법
   1. 아포믹시스는 유성생식기관 또는 거기에 부수되는 조직세포가 수정과정을 거치지 않고 배를 만들어 종자를 형성하는 생식방법이다. 아포믹시스는 배를 만드는 세포에 따라 부정배형성, 무포자생식, 복상포자생식 등으로 나뉜다. 부정배형성은 배낭을 만들지 않고 주심 또는 주피 등 포자체의 조직세포가 직접 배를 형성한다. 무포자 생식은 배낭을 만들지만 배낭의 조직세포가 배를 형성하며 부추나 파 등에서 발견된다. 복상포자 생식은 배낭모세포가 감수분열을 못하거나 비정상적인 분열을 하여 배를 형성하는 것이다.
   아포믹시스에 의한 종자는 수정을 거친 것이 아니므로 종자의 형태를 가진 영향체라 할 수 있다. 이러한 아포믹시스 종자는 이형접합체라도 다음세대에 유전분리가 일어나지 않기 때문에 유전자형을 유지할 수 있다.
   
   
2.  무성생식 작물의 무성생식은 생식기관이 아닌 식물체로부터 새로운 개체가 발생하는 영양번식을 말한다. 영양번식에서는 잎, 줄기, 뿌리 등의 일부가 여러가지 방법으로 번식한다. 같은 개체에서 영양번식으로 증식한 개체군을 영양계라 한다. 영양계는 유전적으로 동일한 특성을 갖기 떄문에 특성이 우수한 개체나 환경에 잘 적응한 식물을 계속 증식하여 사용할 수 있다.
   
   
3. 배우자 형성
   1. 세포주기 유사분열이 진행되는 기간을 M기간(meiotic phase)이라고 한다. 유사분열의 각 단계에 소요되는 시간은 생물의 종류 및 생육시기에 따라 다른데, 일반적으로 전기가 가장 길고 중기가 가장 짧다. DNA 복제는 유사분열이 사작되기 전에 일어나며, 이 기간을 S기간(synthesis phase)이라고 부른다. DNA 합성은 각 염색체 상의 여러부위에서 동시에 시작된다. 따라서 염색분체가 복제되는데 요구되는 시간도 비교적 짧다.
   유사분열에 의해 새로 생겨난 딸세포는 세포주기를 반복하면서 증식하고 필요에 따라 분화한다. 세포주기는 G1기 → S기 → G2기 → M기의 순으로 진행되며, G1기는 세포가 분화되고 성장하는 시기이고, S기는 DNA 합성이 이뤄지는 떄이며, G2기는 DNA 합성 후 유사분열을 준비하는 성장기이고, M기는 염색체가 분열하여 딸세포를 형성하는 유사분열기 이다.세포주기에서 분열과 분열 사이의 기간을 간기(interphase)라고 한다. 간기에서는 유사분열에 앞서 DNA 복제가 일어나 각 염색체마다 2개의 염색분체가 생기며, 이것을 자매 염색분체라고 한다. 자매 염색분체는 같은 동원체에 붙어 있다가 유사분열 동안 동원체가 분열되어 딸세포로 하나씩 분리된다.

    체세포 분열 과정은 전기-중기-후기-말기 등 4기로 나뉘는데, 각 시기는 상동염색체 쌍의 형태와 세포 내 위치에 따라 구분된다.
    
    - 간기 : DNA 복제가 일어나서 똑같은 DNA 가닥이 2개 생기며, 이것이 자매 염색분체로 된다. 각 염색체의 자매염색분체는 동원체를 통해 접합하며, 간기의 염색체는 염색질 형태로 존재한다. 
    
    - 전기 : 염색사가 꼬이고 압축 및 포장되어 막대기 모양의 염색체 구조로 되며, 각 염색체에는 2개의 자매 염색분체가 보인다. 전기가 끝나 갈 무렵 인과 핵막이 소실된다. 
    
    - 중기 : 세포의 양극에서 형성된 방추사가 동원체에 부착하며, 각 염색체는 적도판으로 이동한다. 
    
    - 후기 : 동원체의 분리와 방추사의 수축에 의해 자매 염색분체는 서로 반대 방향의 극으로 이동한다. 
    
    - 말기 : 세포의 양극에 한 세트씩의 염색체들이 모이면 방추사는 소실되며 염색체들은 다시 풀려서 염색질로 된다. 그리고 핵막이 형성되고 인이 다시 생기며, 세포질 분열이 일어나 2개의 딸세포가 생긴다. 
    
    체세포 분열은 여러 개의 염색체에 분산되어 있는 유전물질을 복제하여 딸세포들에게 균등히 분배하는 과정으로, 체세포 분열로 증식한 세포들은 모두 동일한 유전물질을 가진다. 
    2. 감수분열
    감수분열은 반수체인 배우자를 만드는 특수한 세포분열로, 생식모세포가 연속적으로 2회분열함으로써 완성된다. 제1감수분열은 염색체 수가 반으로 줄어드는 감수분열이고, 제2감수분열은 염색분체가 분열하는 동형분열이다. 따라서 1개의 생식모세포로부터 4개의 딸세포가 생긴다. 
    
    - 제1감수분열 전기 : 감수분열 과정에서 가장 복잡한 시기이다. 세사기 - 태합기 - 태사기 - 이중기 - 이동기의 순서로 진행된다. 세사기에 염색사가 압축을 시작하며, 대합기에 상동염색체가 짝을 지어 2가 염색체를 형성한다. 태사기는 2가 염색체가 굵고 짧아지는 떄이며, 이중기가 되면 짝지은 상동염색체의 2중구조가 뚜렷이 드러나고 염색체 교차로 생긴 키아스마(chiasma)도 보인다. 교차는 태사기에 시작된다. 이동기는 염색체가 최고로 굵고 짧아지는 시기로, 이떄부터 키아스마가 풀리기 시작하며 2가 염색체는 적도판을 향하여 이동한다.
    
    - 제1감수분열 중기 : 방추사에 연결된 2가염색체들은 적도판에 무작위로 배열한다. 
    
    - 제1감수분열 후기 : 2가염색체의 두 상동염색체는 분리되어서 자매염색분체를 가진 채 서로 반대 극을 향해 이동하며, 양쪽 극에는 염색체 한 세트씩이 모인다. 
    
    - 제1감수분열 말기 : 상동염색체(2n)가 한 세트씩 양극에 모이고 나면 반수체(n)인 2개의 딸세포가 형성된다. 제1감수분열이 끝나면 극히 짧은 간기를 거쳐서 곧바로 제2감수분열을 시작한다. 이 간기에는 DNA 합성이 일어나지 않는다. 
    
    - 제2감수분열 : 제2감수분열은 반수체인 딸세포의 각 염색체에 있는 자매염색 분체가 분열하는 동형분열 과정으로 체세포 분열과 똑같이 진행된다.

4. 세포주기에서 염색체는 여러 형태로 나타나는데, 간긴에서는 염색질(chromatin)의 형태로 있는데, 염색질은 DNA와 히스톤(histone) 단백질로 구성된 기다란 염색(chromatin fiber)가 뭉쳐진 것이며, DNA는 이러한 상태에서 복제된다.
   
   
5.  체세포분열과 감수분열 체세포분열(유사분열(mitosis)은 1개 세포가 자신을 증식시키고 다세포 생물이 성장하는 과정이며, 감수분열(meiosis)은 반수체인 배우자를 형성하는 세포분열이며, 감수분열과정에서 유전변이가 생긴다.
   
   
6. 체세포분열 체세포분열은 복제된 염색분체가 분열하여 하나의 세포가 2개의 딸세포로 되는 것으로, 체세포는 일정한 세포주기를 가지고 정확하게 체세포분열을 반복한다.
   
   
7. 세포주기에 소요되는 시간은 생명체와 세포의 종류 및 환경조건에 따라 변이가 크다.