육종학 (育種學)

과학기술

개념

내용 요약

음성 재생

육종학은 육종 기술에 관한 이론이나 실제적 방법을 과학적으로 연구하는 학문이다. 육종이란 농작물이나 가축을 개량하여 실용 가치가 더 높은 새로운 품종을 육성, 증식, 보급하는 농업 기술을 뜻한다. 오늘날 육종은 품종 개량에만 그치지 않고 야생종을 실용화하는 경우와 새로운 생물을 창성하는 경우까지 포함하고 있다. 지금까지 우수한 품종을 개발하여 식량 문제를 해결하고자 노력했지만 세계적으로 기아 인구는 여전히 줄어들지 않았다. 앞으로 식량 위기 극복을 위해 환경친화적인 농업을 구현하고 저항성이 높은 품종을 육종해야만 한다.

정의

육종 기술에 관한 이론이나 실제적 방법을 과학적으로 연구하는 학문.

내용

육종이란 농작물이나 가축을 개량하여 종전의 것보다 실용 가치가 더 높은 새로운 품종을 육성, 증식, 보급하는 농업 기술을 뜻한다.

육종학은 영어로 ‘breeding science’라고 하며, 1888년 랭커스터(Lancaster, R.)가 육종학의 의미로 사용한 ‘thremmatology’라는 용어는 그리스어의 ‘thremma(육성한다)’와 ‘logy(과학)’의 합성어로, 이는 어린 생물을 육성하는 과학이라는 뜻으로 사용되어 왔다.

육종학이 과학으로서 정립된 것은 베일리(Bailey, 1895 · 1906)와 드 브리스( De Vries, 1907)에 의해 『Plant―Breeding』이 발간된 이후의 일이다. 육종학은 크게 식물육종학(Plant Breeding)과 동물육종학(Animal Breeding)으로 나눌 수 있다. 식물육종학은 1895년 베일리 이후 ‘Plant Breeding’이라고 불리게 되었으나 동물육종학은 1901년 헤이즈(Hayes)에 의해 ‘Animal Breeding’이라는 용어로 지칭되기 시작하였다.

오늘날 육종은 품종 개량에만 그치지 않고 야생종을 실용화하는 경우와 아주 새로운 생물을 창성(創成)^주1하는 경우까지도 포함하고 있다. 즉 육종은 새로운 품종을 창조하는 기술이며, 육종학은 이 창조에 관한 학문이다.

육종의 단계는 변이(變異)의 탐구와 창성, 변이체(變異體)의 선발과 고정, 새로운 품종의 증식과 보급의 3단계로 구분할 수 있다. 생물은 같은 어버이에서 나온 것이라도 개체 간에 차이가 나타나는데, 이 차이를 변이(variation)라고 한다.

변이를 탐구하는 방법으로는 외국에서 품종을 도입하거나 국내 재배지에서 새로운 변이체를 찾아내는 방법이 있다. 전자의 방법을 도입육종법(導入育種法)이라고 하는데, 여러 도입종 중에서 우리의 재배 환경에 잘 적응하는 종을 선택하는 것이다. 후자는 분리육종법(分離育種法)이라고 하여, 여러 개체 중 유용하고 우수한 형질을 가진 개체를 선발하는 방법이다.

변이의 창성 방법으로는 인공교잡(人工交雜)^주2으로 분리세대^주3에서 변이체를 얻는 교잡육종법(交雜育種法)^주4이 있는데, 이는 서로 다른 양친을 교배, 양친보다 우수한 변이체를 선발하여 이용하는 것이다. 감마선이나 화학 약품을 생장점^주5 등에 처리하여 인위적으로 돌연변이(突然變異)를 만들어 유전변이(heritable variation)^주22를 유도할 수 있다.

식물은 조직을 배양하면 캘러스^주6 과정을 거쳐 완전한 식물체가 형성되는 전형성능(全形成能)을 가지고 있다. 이 과정에서 새로운 변이체가 발생하기도 하는데, 이를 체세포(體細胞)^주7 변이라고 한다. 서로 다른 세포의 원형질막을 제거한 후 약품이나 전기 자극 또는 기계적 힘을 가해 세포가 서로 합쳐 하나가 되도록 하는 것을 세포융합(細胞融合)^주23이라고 한다. 이러한 방법들의 기법이 계속 개발되면서 변이 창성의 범위는 보다 확대되고 있다.

종래의 인공교배로서는 잡종 식물을 얻을 수 없었던 이종속간교잡(異種屬間交雜)에서 잡종 개체를 얻기 위해 배배양(胚培養)^주8 · 자방배양(子房培養)^주9 · 배주배양(胚珠培養)^주10과 같은 생물공학^주11적 방법을 도입함으로써 변이체를 얻을 수 있게 되었다.

분자유전학(分子遺傳學)^주12과 유전공학^주13의 발달로 생물공학적 기술이 진전됨에 따라 형질전환(形質轉換)^주14 방법으로 생물 변이 창성의 범위가 더욱 확대되고 있다. 그러나 가장 중요한 것은 변이체를 얻는 데 성공했다 하더라도 실제로 이들을 재배하여 유용성과 안정성 내지 안전성 등을 육종 체계에서 검증해야 한다는 것이다.

유용 변이체를 선발하는 방법에는 도입육종법이나 분리육종법이 있으나 본격적으로 변이를 창성, 선발하고 고정시키는 체계적인 육종 방법은 교잡육종법이다. 이 때 자식성(自殖性) 식물^주15인 경우에는 우량 계통을 선발하여 유전분리가 일어나지 않을 세대까지 자식시켜 유전자를 고정시키며, 타식성(他殖性) 식물^주16의 경우는 우수 조합이 나타나는 교배 모본(母本)^주17을 선정하여 항상 이들 간에서 잡종 종자를 생산하도록 한다.

생물통계학^주18의 발전으로 선발 이론에 대한 과학적인 근거가 제시되었다. 분자유전학 · 분자생물학^주19이 발전함에 따라 유전자조환(遺傳子組煥)^주20 · 기내수정(器內受精)^주21 · 세포융합 등과 같은 기술을 육종에 이용하고 있는데, 이들을 총칭하여 기내육종법(器內育種法)이라고 한다. 형질전환 기법을 이용하여 특정 유전자를 이전시키는 것은 분자육종법이라고 할 수 있다.

지금까지 육종 및 육종학의 발달과 함께 우수한 품종을 개발하여 식량 문제를 해결하고자 노력해 왔음에도 불구하고 세계적으로는 아직도 기아인구가 줄어들지 않고 있으며, 21세기에도 이 문제는 쉽게 해결되지 않을 것으로 전망된다. 현재 우리는 식량 위기를 느끼지 못하고 있지만, 지구 환경의 급격한 변화로 장차 식량 생산에 많은 어려움을 겪을 것으로 예견된다.

가장 확실하고 비용이 적게 드는 방법은 내병성(耐病性) · 내충성(耐忠性) · 내한성(耐寒性) · 내한성(耐旱性) · 내열성(耐熱性) 등과 같은 재해저항성(災害抵抗性) 품종을 육성하는 것이다. 이는 환경친화적(環境親和的) 농업을 구현하고, 식량 위기를 극복하고 식량을 자급할 수 있는 지름길이 될 것이다.

주석

• 주1:

  처음으로 이루어짐. 또는 처음으로 이룸. 우리말샘

• 주2:

  동식물의 암수 교배를 인공적으로 행하는 일. 우리말샘

• 주3:

  유전자형이 다른 2엔(n) 개체 간 교잡의 결과 잡종 제1대는 균일한 표현형을 나타내나 잡종 제1대 끼리 교잡의 결과는 열성 유전자를 가진 동형 접합체의 조합을 포함한 여러 표현형이 나타나는데, 이때의 잡종 제2대를 이르는 말. 우리말샘

• 주4:

  품종 개량의 한 방법. 유전적 조성이 다른 두 계통을 교배하여 원하는 변종을 만들어서 새로운 형질을 형성한다. 우리말샘

• 주5:

  식물의 줄기나 뿌리 끝에 있으며 생장을 현저하게 하고 있는 부분. 수정란에서 배를 거쳐 생기는 싹에서는 식물체의 선단부에서 활발히 세포 분열을 하여 식물의 생장을 이룬다. 화본과(禾本科) 식물의 줄기와 같이 마디 사이의 부분에 있는 것도 있다. 우리말샘

• 주6:

  식물체에 상처가 났을 때 상처의 세포가 분열 능력을 회복하여 상처를 막고 비대하여지는 연한 조직. 우리말샘

• 주7:

  다세포 생물에서 생식 세포를 제외한 모든 세포. 우리말샘

• 주8:

  동식물의 배를 무균 상태의 적당한 배지에서 성장시키는 일. 우리말샘

• 주9:

  씨방이 배의 발달에 반드시 필요할 때, 밑씨를 포함한 씨방을 절편체로 이용하여 조직을 배양하는 일. 우리말샘

• 주10:

  주로 종속 간 교잡 시에 자주 발생하는 배의 생육 정지 현상을 피하기 위하여, 수정 직후 배의 퇴화가 일어나기 전에 배주를 분리하여 인공 배지에서 기르는 일. 우리말샘

• 주11:

  생물이 가진 기능을 인공적으로 실현하여 활용하는 것을 연구하는 학문. 우리말샘

• 주12:

  유전자의 구조나 발현 기구를 분자 수준에서 연구하는 학문. 우리말샘

• 주13:

  유전자의 합성, 변형 따위를 연구하는 학문. 응용 유전학의 한 분야로, 병의 치료나 이로운 산물의 대량 생산을 목적으로 한다. 우리말샘

• 주14:

  외부에서 주어진 디엔에이(DNA)에 의하여 개체나 세포의 형질이 유전적으로 변화하는 일. 우리말샘

• 주15:

  암술이 같은 그루 안의 꽃으로부터 꽃가루를 받아 수정이 이루어지는 식물. 일반적으로 자연 교잡율이 4% 이하인 것을 이른다. 토마토, 가지, 고추, 갓, 복숭아, 포도 따위가 있다. 우리말샘

• 주16:

  타가 수정을 주로 하는 식물. 우리말샘

• 주17:

  종자나 묘목 따위를 얻으려고 기르는 나무. 우리말샘

• 주18:

  생명 현상을 수학적, 통계학적 원리에 따라 분석ㆍ연구하는 학문. 영국의 피어슨(Pearson, K.)이 주장하였으며, 주로 유전학과 생태학의 원리를 분석한다. 우리말샘

• 주19:

  생명 현상을 분자 수준으로 연구하는 학문. 우리말샘

• 주20:

  양친에서 유래하는 유전자 사이에 교차가 일어나 다른 새로운 조합으로 새롭게 유전자형을 형성하는 과정. 다른 세포의 디엔에이(DNA)로 그 염색체의 일부가 치환되어 새로운 유전 형질을 가지게 되는 과정이나 새로운 유전자를 염색체에 삽입하는 과정도 유전자 재조합에 포함된다. 우리말샘

• 주21:

  종자친의 암술을 식물체로부터 분리시킨 후 주두, 화주, 자방벽을 완전히 제거한 후 노출된 배주에 직접 꽃가루를 뿌려 수정시키는 방법. 우리말샘

• 주22:

  여러 세대를 걸쳐 유전 소질이나 맞섬 유전자의 빈도가 달라지는 현상. 우리말샘

• 주23:

  세포와 세포가 융합하여 하나로 되는 일. 근섬유의 분화 과정에서 볼 수 있으며, 근래에는 인공적으로 이종 세포(異種細胞)를 융합할 수도 있다. 우리말샘

집필자

채영암(서울대학교, 농학)