다중형질 육종의 경우 우리가 필요로 하는 유용 유전자를 동시에 형질변경을 진행하여 유전적상충관계를 이해하고 극복해 나가는 과정입니다. 이번에는 다중형질 육종에 사용되는 기술인 분자 표지 보조 육종, 게놈 선택에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
분자 표지 보조 육종(MAS, Marker-Assisted Selection)
분자 표지 보조 육종은 목표 형질을 가진 개체를 유전자 마커를 표기하여 선별하는 방법입니다. 어떠한 육종 방법 중에서도 원하는 유전자에 마커를 표기 하기 때문에 빠르고 정확한 육종을 할수 있습니다. 또한, 이는 다중형질 육종에서도 중요하게 이용되고 있는 기술중에 하나입니다. 분자 표지는 여러 유전자에 서로 다른 형질을 동시에 분석하고, 결과에 따라 최적의 개체를 선발하는데 이용합니다. 전통적인 육종 방식과의 차이점은 절대적인 표현형에 의존해서 개체를 선택해야 되는 한계를 극복하여 표현형뿐만 아니라 유전자를 면밀하 확보하여 다양한 정보를 더욱 정확하게 수용할 수 있어 농업에서 수확량, 질병 저항성, 품질 등을 개선하는데 사용되고 있습니다.
분자 표지 보조 육종의 원리
분자 표지 보조 육종의 원리는 간단합니다. 우리가 필요로 하는 유전자의 특정 부분에 DNA 마커를 이용하여, 그 해당 개체가 특정 목표 형질을 보유하고 있는지를 판단하는 방식으로 이용 됩니다. 이 마커는 연관된 유전자 영역에 위치하고 있어, 유용 유전자의 존재 여부를 빠르고 정확하게 확인할 수 있습니다.
MAS의 작동 원리는 다음과 같습니다
유전자 마커의 식별 및 선택
가장먼저 분자 육종에서 이루어 지는 것은 유전자 마커를 확인하는 것입니다. 이를 통해 연관지도군을 작성하여, 원하는 형질과 연관된 DNA마커를 추출해 내고 있습니다. 예를 들면 생산량과 연관되어 있는 유전적 특징의 유전자를 찾아내고, 그 유전자에 가까운 DNA마커를 선택 하는 것입니다.
선택 압력 없이 유전자 선택
전통적 육종방식에서는 여러세대를 거치며 표현형에 발현을 관찰하고, 그 형질을 후대에 걸쳐 개선해 나가는데 초점을 두기 때문에 그 시간과 노력이 상당히 많이 필요합니다. 하지만, 분자 표지 육종의 경우 순수하게 유전자 수준에 정보에서 추출된 내용 기초로 하여 필요한 형질을 가진 개체를 빠르게 선별할수 있습니다.
유전자 마커와 형질 간의 상관관계 분석
유전자 마커는 항상 목표 형질에 정확하게 표기 할수 없기 때문에, 분자 표지 육종에서는 해당 마커와 유전적 상관관계를 정확하게 분석하는 것이 중요합니다. 이는 유전적 형질 획득에 정확도를 높이는 중요한 과정입니다.
선발 및 교배
마커가 식별된 이후, MAS를 통해 유전자 검사를 수행하여 원하는 마커를 가진 개체를 선발합니다. 선발된 개체들은 다시 교배를 통해 다음 세대에 유전자를 전달하게 됩니다. 이 과정을 반복하여 목표 형질을 가진 품종을 개발합니다.
분자 표지 보조 육종의 유형
단일 유전자 마커
단일 유전자 마커는 하나의 특정 형질을 결정하는 단일 유전자에 대한 마커를 사용하는 방법입니다. 이는 단일 유전자 형질(major gene trait), 예를 들어 병 저항성 또는 특정 색깔 등, 명확하게 정의된 형질에 유용합니다.
다중 유전자 마커
많은 형질은 여러 유전자가 상호작용하여 발현되기 때문에, 다중 유전자 마커를 사용하는 경우도 있습니다. 이 경우 QTL(Quantitative Trait Loci) 분석이 필요합니다. QTL은 형질 발현에 영향을 미치는 여러 유전자 영역을 뜻하며, 이들을 동시에 분석하여 복합적인 형질을 선발하는 방식입니다.
고밀도 SNP(Single Nucleotide Polymorphism) 마커
최근 MAS에서는 SNP 마커가 많이 사용됩니다. SNP는 유전체 내에서 개체 간에 발생하는 단일 염기 차이로, 매우 고밀도의 정보를 제공해 MAS의 정확성을 더욱 높일 수 있습니다.
MAS의 장점
속도와 정확성
MAS는 유전적 형질을 빠르고 정확하게 선발할 수 있어 전통적인 육종 방식보다 속도가 빠릅니다. 또한 형질 발현을 위해 세대가 교배될 때까지 기다리지 않아도 되므로, 시간이 많이 절약됩니다.
어린 개체에서의 조기 선발 가능
전통 육종에서는 성체까지 자라야 형질이 발현되지만, MAS는 어린 개체에서도 유전자 정보를 바탕으로 원하는 형질을 선발할 수 있습니다. 이로 인해 육종 과정이 더욱 효율적이 됩니다.
복합 형질 개선
MAS는 복합적인 형질 개선에도 강점을 보입니다. 다중 유전자나 양적 형질(QTL)을 분석하여 품질, 수량, 저항성 등 여러 형질을 동시에 개선하는 데 유리합니다.