사람들이 식량자원이나 섬유 약용식물 등의 필요한 자원을 충족하기 위해 오랜 기간동안 발전 시켜온 학문이 바로 식물 육종학입니다. 특히, 이러한 육종 과정중에서 교배육종과 선발 육종은 작물의 유전적 다양성을 찾아내기 위해 품종 개발에 이용되어온 중요한 방법입니다. 이 두 가지 방법은 지금까지 활용되는 육종 기법들이며, 분자 육종과 함께 육종학에서 중요한 이론으로 사용되는 전통적인 육종방법입니다.
1. 교배 육종의 개념과 방법
서로 다른 개체를 교배하여 유적적 특성이 다른 방법을 교배 시키는 방법이 교배 육종입니다. 이러한 교배 육종을 통해 우리는 원하는 형질의 개체를 얻기 위해 사용되며, 인류가 오래전부터 자연적으로 발생하는 돌연변이 중 우수한 형질을 선별하거나, 인위적으로 교배를 추진하여 작물의 필요한 형질을 개선하는데 이용해온 방법입니다.
우리는 교배 육종을 통해 유전적 다양성 뿐만 아니라 생산성을 향상시킴으로써, 작물에 특별한 능력을 부여하도록 합니다. 예를 들면 질병 저항성, 내환경성 둥의 유익한 형질을 개발하는 것입니다.
교배 육종에서 가장 중요한 것은 그 우수한 유전적 형질을 지니고 있는 부모 개체를 선발 하는 것입니다. 부모 개체는 각 개체들 마다 우수한 형질을 지니고 있고 그 우수한 형질들의 교배로 인해 각각의 우수한 형질이 자손세대에 조합하여 만들어 지는 것을 목적으로 합니다.
예를 들어, 질병 저항성 품종과 생산성이 높은 품종을 함께 교배하여, 질병에 대한 저항성도 높고 생산성도 늪은 새로운 자손 개체를 얻게 되고, 자송 중에서도 원하는 형질을 가진 개체를 선별하여 다시 교배를 반복하여, 해당 특정 유전자 재조합을 균일하게 만들어 내는 것이 교배육종의 중요한 과정입니다.
교배육종의 종류는 양성 교배와 음성 교배 두 가지로 나눌 수 있는데, 양성 교배의 경우 동일한 품종 내에서 교배하는 것을 의미하며, 이미 우수한 형질을 가진 개체들을 유전적으로 이관되게 유지하고 견고하게 만들기 위해 양성 교배를 추진합니다. 하지만 음성 교배의 경우, 다른 품종과의 교배를 통해 유전적으로 다양한 교배조합을 만들어 내어 새로운 유전자 조합을 만들어 내도록 추진하는 교배입니다. 다만, 음성 교배는 예측하기 어려운 형질 변화를 만들 수 있기 때문에 많은 자손세대를 거치며 품종을 안정적으로 만들어 나가는 것이 중요합니다.
2. 선발 육종의 개념과 방법
교배육종과 다르게 인위적 또는 자연적으로 발생한 유전적 변이를 이용하여 원하는 형질을 가진 개체를 선택하는 방법이 선발 육종입니다. 선발육종의 말뜻 그대로 특정 유전적 변이를 선발하여 육종하는 방법이라고 이해하는 것이 좋습니다.
우리는 오랜 기간 동안 선발육종을 이용해 왔으며, 특정 환경에서 발견되는 우수한 형질들이나 유전적으로 특수한 변이를 발견하여 돌연변이를 가진 개체를 선발해 오는 방법으로 발전해 왔습니다. 이 같은 선발 육종의 가장 핵심적인 사항은 자연 선택 또는 인공 선택의 원리를 이용해 유리한 형질을 지속적으로 유지하거나 강화하는 것입니다.
선발 육종에서는 순계선발과 군체 선발 이라는 두 가지 유형으로 나뉩니다.
3. 순계선발
주로 자가수분을 하는 작물에서 주로 이용되며, 하나의 개체에서 자손을 생산하여, 우수한 형질을 가진 개체를 반복적으로 선택하는 방식입니다. 정리하면, 지속적으로 유전적으로 유사한 작물을 자가수분 하여 우수한 형질을 가진 개체를 반복적으로 선택하고, 추후 세대가 거듭 될수록 유전적 형질이 고정되며, 우수한 순계 품종을 만드는 것입니다.
4. 군체 선발
군체 선발의 경우에는 다양한 개체를 포함하는 집단 내에서 유전적인 다양성을 유지하면서 그중 원하는 유전적 형질을 가진 개체를 선별하는 방법입니다. 이는 타가 수분 작물에 주로 이용되면서, 개체간 유적적 교류를 폭넓게 활용하여 유전적 변이의 폭이 넓고 타가 수분 과정중에 더욱 훌륭한 유전적 변이 작물을 발견 할수 있는 장점이 있습니다.
이를 통해서, 환경 조건에 우수한 능력을 가지면서, 생산성이 훌륭한 개체를 선발하여 품종을 개량 할 수 있는 장점이 있습니다. 인간은 이를 통해 필요한 형질을 지속적으로 군체에 포함시켜 타가 수분을 통해 원하는 작물의 형질을 획득하도록 개발해 왔습니다.
5. 교배 육종과 선발 육종의 비교
두 전통적인 육종방법의 가장 중요한 차이점은 인위적인 개입을 통한 육종인지 개체내 자의적인 유전적 변화를 이루어 내는 방법인지에 큰 차이점을 두고있습니다.
교배 육종의 경우 유전적 다양성을 임의로 선택하여 두 개체를 교배하여 세대를 만들어 우수한 유전적 형질의 작물을 선별하지만, 선발 육종의 경우 이미 존재하는 자연적 변이나 우수한 형질의 개체들끼리 군체속에서 자율적으로 타가수분을 하기 때문에 그 차이점은 존재합니다.
교배 육종의 장점은 제한적 환경에서 새로운 형질을 도입하기 위해 이용 되는 장점이 있으며, 선발 육종의 경우 자연적 발생하는 형질들을 개선하는데 효과적입니다.
또한, 교배육종은 유전적으로 균일한 세대를 얻기까지 많은 시간이 소요되지만, 선발 육종은 상대적으로 짧은 시간 내에 결과를 얻는 장점이 있습니다.