[재배학] 염색체의 변이 (1/3)

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1. 염색체의 유전적 역할

 

   (1) 핵형

      - 생물 종에 따라 일정하게 가지는 염색체의 수효, 형태 등의 종합적인 모양

 

   (2) 진정 염색질과 이질 염색질

      - 세포 핵의 주요 부분인 염색체는 이름의 유래에서 알수 있듯이 염기성 색소에 잘 염색되는 염색질

      - 염색질은 다시 진정 염색질과 이질 염색질로 구분

      - 이질 염색질은 세포의 정지기에도 잘 염색

 

   (3) 염색체 구성 및 성분

      - 기질로 싸여 있고, 속에는 2본의 방추사(염색사)가 있고, 그 위에 많은 염색소립이 위치

      - DNA와 단백질이 약하게 결합되어 구성된 핵단백질이 염색체의 주성분

 

   (4) 유전자 지도(Genetic map) <= 재조합 빈도를 이용하여 상대적 위치 표시

      - 재조합 빈도를 이용하여 유전자들의 상대적 위치를 표시한 그림

      - 연관된  두 유전자 사이의 재조합 빈도(RF)는 유전자 간 거리에 비례

      - 즉, 재조합 빈도가 높을 수록 유전자 간 거리는 멂

      - 지도 거리 1단위(1cM; 1 centi Morgan) : 재 조합 빈도 1%, 즉 100개의 배우자 중 재 조합형 1개 나올 유전자간 거리

 

   (5) 염색체 지도(Chromosome map) <= 유전자 표지, 3점 검정교배를 이용,  교차 및 조환 현상 관찰

      - 유전자 표지(Gene marker) 이용

      - 3점 검정교배 이용 : 3성 잡종(AaBbCc)와 3중 열성 동형접합체(aabbcc)를 교배하는 것

      - 염색체의 교차와 유전자의 조환 등을 대조 관찰하여 염색체 상의 각 유전자의 위치를 정하여 놓은 것

      - 간섭(Interference) : 한곳에서 교차가 일어나면 그 인접 부위에서 교차 발생이 억제 되는 현상

 

   (6) 분자표지 지도(Molecular map) <= DNA 분자표지 이용

      = 고밀도 연관 유전자지도(High resolution linkage map)

 

   (7) 물리 지도(Physical map) <= 특정 위치의 해당  DNA 단편 순서대로 나열

 

   (8) 염기서열 지도(Base sequencing map) <= 특정 DNA의 염기서열 나열

 

    ※ 유전자 지도의 활용

       - 교배 결과를 예측하여 잡종 후대에서 유전자형과 표현의 분리 예측 가능

       - 새로 발견된 유전자의 연관 분석에 이용

       - 특정 형질 선발에 이용

       - 유전자 조작에 사용할 유전자의 위치 파악에 이용 

 

2. 염색체의 구조적 변화

   - 염색체의 정상적 구조에 변화가 발생하여 부분적 이상이 나타나는 것

 

   (1) 절단

      - 염색체가 절단되어 단편을 만들어서 마치 염색체 수가 증가한 것처럼 되는 것

      - 그로 인해 유전자의 연관군에 변화 발생

 

   (2) 결실

      - 염색체의 일부 단편(중간 또는 끝의 일부분)이 세포 밖으로 망실되는 것

         <1> 삭제

            - 결실이 염색체의 중앙부에서 생겼을 때

         <2> 치사

            - 결실이 호모 상태로 발생 

            - 상동염색체의 상동부분이 완전히 망실되는 것

               => 치사유전자 발생의 원인

         <3> 위우성

            - 결실이 헤테로 상태로 발생 

            - 결실된 부위에 대응하는 상동부분에 있는 유전자는 열성인 것도 우성처럼 발현되는 경우

 

   (3) 중복

      - 염색체의 일부 단편이 정상보다 더 많아지는 것

      - 중복된 부분이 3 염객체적이 되어 유전 현상에 변화 발생

         => 불임 현상

      - 염색체 위치가 변동되어 표현형이 달라짐

         => 위치 효과

 

   (4) 전좌

      - 염색체의 일부 단편이 비상동 염색체로  자리를 옮기는 것

      - 유전자 연관군에 변화 발생

      <1> 단순 전좌

         - 1개의 단편만 전좌하는 것

            => 결실 또는 중복의 원인

      <2> 상호 전좌(부분적 교환)

         - 비상동 염색체 간에 서로 일부를 교환하는 것

         - 반불임성의 원인

 

   (5) 역위

      - 염색체의 일부 단편이 절단되었다가 180도 회전하여 다시 동일한 염색체와 유착되는 것

      - 즉, 유전자의 배열이 중간에 반대로 되는 것

      - 역위가 일어난 부위에서는 교차의 억제 현상이 나타남

 

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반응형

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3. 염색체의 수적 변이

 

   (1) 게놈

      - 생물이 생존하는 데 필요불가결한 최소수의 염색체 1군

      - 게놈에 포함되는 기본 염색체수를  X 로 표시

      - 예를 들어 2배체인 보리는 2n = 14  이므로 염색체 기본수 X = 7

      - 벼 12, 밀 7,초파리 4, 

 

   (2) 이수성

      - 한 게놈을 구성하는 염개체들 중의 1개 또는 몇개의 염색체가 증감하는 현상

      - 이수성을 보이는 개체를 이수체라고 함

      - 염색체의 불분리 현상이 주요 원인 : 감수분열시 상동염색체가 1개씩 양극으로 분리되지 않고 2개 함께 이동하는 현상

      - 특정 염색체의 단수적, 삼중적 변화

   

   (3) 염색체 수의 조성에 따른 명칭

      - 단염색체적(Monosomic) 이수성 : 2n - 1

      - 3염색체적(Trisomic) 이수성 : 2n + 1

      - 4염색체적(Tetrasomic) : 동일한 상동염색체의 2개 증가, 2n +2

      - 2중 3염색체적(Double trisomic) : 다른 상동염색체의 1개씩 증가, 2n +2

 

   (3) 배수성

      - 동일한 게놈이나 다른 게놈을 중복적으로 가진 생물종들의 배수적 관계

      - 한 게놈을 X로 표시할 때 X의 증가배수에 따라서 표현

         => 반수체, 2배체, 다배체(3배체, ...)

      - 동질 배수체 : 다배체 중에서 같은 게놈만 배가 된것

      - 이질 배수체 : 다른 게놈들이 모여서 게놈이 배가 된 것

 

   (4) 게놈 돌연변이(Genome mutation) : 게놈의 수적 변화에 의한 염색체 이상

 

      <1> 정배수체(Euploid) : 게놈 수가 정배수로 증가, 작물의 거의 절반

        ⓐ 동질배수체(Autopolyploid): 정배수체의 10% 미만

           - 증가된 게놈수에 따라 2배체(2x), 3배체(3x), 4배체(4x)

           - 주로 3배체(바나나)와 4배체(감자)가 많이 발견

           - 원인은 체세포분열 때 복제된 자매염색분체가 분리되지 않거나, 감수분열이 안된 배우자끼리 수정되기 때문

           - 결과적으로 유전물질이 증가되었으로 2배체체에 비해 세포와 기관이 커지고 생리적으로 강함

           - 함유 성분이 변화하고 생육이 지연되며, 임성이 떨어져서 영양번식 수단이 발달

        ⓑ 반수체(Haploid) : 게놈이 1개뿐, 동질배수체의 일종(1/2배체, 1x)

           - 식물체가 연약하고 완전 불임

           - 콜히친 처리를 통하여 인위적으로 염색체를 배가시키면 동형접합체가 됨

           - 유전적, 육종적 이용 가치가 높음

        ⓒ 이질배수체(Allopolyploid) : 정배수체의 대부분

           - 같은 게놈을 복수로 가지고 있어 복2배체라고 함

           - 담배 : 이질 4배체(TTSS, 2n = 48)

           - 빵밀 : 이질 6배체(AABBDD, 2n = 42)

           - 교배된 두 종의 중간 형질을 나타내고 적응력이 크며 감수분열시 염색체 대합이 이루어지므로 임성이 높음

           - 트리티게일(AABBDDRR)은 밀(AABBDD) 과 호밀(RR)을 인공교배하여 육성한 이질배수체

      

      <2> 이수체(Aneuploid) : 게놈 내의 염색체 한 두 개가 없어지거나 증가

         - 흔하지 않으며 주로 1염색체(2n-1) 또는 3염색체(2n+1) 생물로 나타남

         - 원인은 염색체의 불분리 현상 때문

         - 2배체 식물이 감수분열을 할 때 1개의 상동염색체쌍이 분리되지 않고 한쪽 극으로 이동

            => n+1 또는 n-1 배우자가 형성되고 이들이 정상인 배우자(n)와 수정

            => 2n+1 또는 2n-1 접합자가 되어 이수체가 발생

         - 이수체는 감수분열을 할 때 염색체의 중복과 결실이 생겨서 식물체가 생존할수 없음

 

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