4. 종자재배 및 검사>육종과 채종작업하기 [종자기사 실기 기출문제(19~25년)] 해설 페이지

[정답] 교배 후 잡종 초기 세대에서는 개체 선발을 하지 않고 집단으로 재배하며 세대를 진전시키고, 집단 내 개체 대부분이 유전적으로 고정되었을 때 우량 개체를 선발하는 육종 방법이다.

[해설] 집단육종법(Bulk Method)은 자가수정 작물의 대표적인 육종 방법입니다. F2와 같은 초기 분리 세대에서 인위적 선발을 최소화하고 자연선발을 유도하여 유전적 다양성을 유지합니다. 후기 세대에 도달하여 대부분의 유전자형이 동형접합(순종) 상태가 되었을 때 집중적으로 우량 계통을 선발하므로, 초기 세대의 노동력을 절감할 수 있는 장점이 있습니다.

[정답] 식물체의 화분이나 약을 채취 및 배양하여 반수체나 반수성 배를 생산하는 방법이다. 이 반수체를 염색체 배가시키면 모든 유전자가 동형접합인 순계가 유전적으로 고정되므로, 육종연한을 단축시킬 수 있다.

[해설] 약배양(Anther culture)은 꽃밥(약)을 배양하여 반수체(n) 식물체를 얻는 조직배양 기술입니다. 반수체는 염색체 배가 과정을 거쳐 유전적으로 완전 고정된 순계(2n)가 되므로, 전통 육종 방식에 비해 신품종 개발 기간을 획기적으로 단축시키는 장점이 있습니다.

[정답] 교배 후 잡종 초기 세대(F2)부터 우량 개체를 선발하고, 선발된 개체별로 계통을 전개하여 매 세대 선발을 반복한다. 이를 통해 우량한 유전자를 고정하여 최종적으로 우수 순계를 육성하는 자가수정작물의 대표적 육종 방법이다.

[해설] 계통육종법(Pedigree Method)은 육종가가 명확한 육종 목표를 가지고 각 세대의 계보를 기록하며 선발을 진행하는 체계적인 육종 방법입니다. 잡종 집단에서 유전적 특성을 정확히 파악하고 우수 계통을 선발할 수 있지만, 많은 포장 면적과 시간, 노력이 요구됩니다.

[정답] 우량 품종(반복친)의 특정 결점을 개량하기 위해, 그 결점을 보완할 수 있는 품종(1회친)과 교배한 후, 그 잡종 1대(F1)를 다시 우량 품종(반복친)과 반복적으로 교배하여 목표 형질만 도입하는 육종 방법이다.

[해설] 여교배(역교배) 육종법은 특정 병 저항성 유전자와 같이 질적 형질을 도입하는 데 매우 효율적입니다. 반복친과 계속 교배하므로 우량 품종의 유전적 특성을 대부분 유지하면서 원하는 유전자만 선발적으로 도입할 수 있어 육종의 시간과 노력을 절약할 수 있습니다.

[정답] ① 인공종자: 조직배양으로 생산한 체세포배 등을 인공 배유 및 종피 역할을 하는 물질로 감싸 실제 종자처럼 만든 것이다.

② 여교배: 우량 품종(반복친)의 특정 결점을 개량하기 위해, 결점을 보완할 수 있는 품종(1회친)과 교배한 후, 그 잡종을 다시 반복친과 반복적으로 교배하는 방법이다.

[해설] 인공종자는 F1 잡종이나 영양번식 작물의 클론을 대량으로 증식하고 보급하는 데 유용한 기술입니다. 여교배(역교배) 육종법은 특정 유전자를 목표 품종에 효율적으로 도입할 수 있는 방법입니다.

[정답] ① 변이 생성 (또는 변이 작성)

② 지역적응성 검정

[해설] 신품종 육성 과정은 육종목표 설정으로 시작하여, 목표에 맞는 변이를 만들고(교배, 돌연변이 등) 그중에서 우량한 개체를 선발합니다. 선발된 계통은 생산성 검정과 여러 지역에서의 지역적응성 검정을 거쳐 최종적으로 우수한 품종으로 등록됩니다.

[정답] ① 원원종포: 50%

② 원종포: 80%

③ 채종포: 100%

[해설] 종자 증식체계는 기본식물에서 보급종까지 단계적으로 이루어집니다. 각 단계의 포장은 다음 단계에 필요한 종자를 생산하는 것을 목표로 합니다. 상위 단계일수록 품종의 순도를 높이기 위해 보다 엄격한 관리가 이루어지며, 목표 채종량도 달라집니다.

[정답] ① 순환선발법: 집단 내에서 우수한 개체들을 선발하고 이들 간의 상호 교배를 반복함으로써, 집단 내 우수 유전자의 빈도를 점진적으로 높여나가는 집단 개량 방법이다.

② 돌연변이육종법: 식물의 종자나 조직에 방사선, 화학물질 등 돌연변이원을 인위적으로 처리하여 유전적 변이를 유발하고, 그중에서 유용한 변이체를 선발하여 신품종을 개발하는 방법이다.

[해설] 순환선발법은 집단 전체의 평균 능력을 점진적으로 향상시키는 데 목적이 있습니다. 돌연변이육종법은 자연적으로 발생하기 어려운 유용한 변이를 인위적으로 만들어 기존 품종을 개량하는 데 효과적입니다.

[정답] ① 방사선 (X선, 감마선, 중성자 등)

② 자외선(UV)

[해설] 물리적 돌연변이원은 높은 에너지를 이용하여 DNA 구조에 직접적인 손상을 주어 유전적 변이를 유발합니다. 방사선이나 자외선 조사는 전통적인 돌연변이 육종에 널리 사용되는 방법입니다.

[정답] ① 약배양

② 배배양

③ 세포융합 (형질전환 등)

[해설] 원예작물 품종개발에는 다양한 생명공학 기술이 이용됩니다. 약배양은 육종연한을 단축하고, 배배양은 교배가 어려운 원연종 간 잡종을 얻는 데 사용됩니다. 세포융합은 교배가 불가능한 종 간의 잡종을 만드는 데 활용되는 등 전통적인 육종 방법의 한계를 극복하는 데 기여합니다.

[정답] ① 1개체 1계통 육종법: 초기 세대에는 각 개체에서 1립씩만 채종하여 집단으로 세대를 진전시키고, 후기 세대에 가서 계통 선발을 하는 방법이다.

② 여교배 육종법: 우량 품종(반복친)의 특정 결점을 개량하기 위해, 그 결점을 보완할 수 있는 품종(1회친)과 교배한 후, 그 잡종을 다시 반복친과 반복적으로 교배하는 방법이다.

[해설] 1개체 1계통 육종법(단립종자법, SSD)은 계통육종과 집단육종의 장점을 결합한 방법입니다. 여교배 육종법은 특정 유전자를 목표 품종에 도입하는 데 매우 효율적인 방법입니다.

[정답] ① 개화 전날 암꽃과 수꽃에 각각 봉지를 씌운다.

② 개화 당일 아침에 봉지를 벗기고, 수꽃의 꽃가루를 암꽃의 암술머리에 골고루 묻혀준다.

③ 수분이 끝난 암꽃에 다시 봉지를 씌우고, 교배 날짜와 교배 조합을 기입한 표찰을 단다.

[해설] 수박은 암꽃과 수꽃이 따로 피는 단성화 작물이므로 제웅은 필요 없지만, 원치 않는 교잡을 막고 정확한 교배를 위해 봉지를 씌워 격리하는 과정이 중요합니다. 수정은 주로 오전 중에 활발히 이루어지므로 아침 일찍 실시하는 것이 효과적입니다.

[정답] ① 약을 채취할 식물의 양성

② 식물의 전처리

③ 식물의 유전자형에 따른 차이 확인

④ 꽃가루 세포의 발육단계 확인

⑤ 배지의 선정

⑥ 소독과 배양

[해설] 약배양육종법은 ① 건강한 식물체에서 ② 적절한 발육 단계의 꽃밥(약)을 채취하여, ③ 엄격한 소독 과정을 거친 후, ④ 식물 호르몬 등이 첨가된 배지에 옮겨 배양하는 절차로 진행됩니다. 이 과정을 통해 ⑤ 반수체를 얻고, ⑥ 염색체 배가를 통해 육종 연한을 단축시킵니다.

[정답] ① 정의: 세포의 유전체 내에서 한 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있는 DNA 염기서열 단위이다. (이동성 유전인자)

② 이용 가치: 전이 과정에서 돌연변이를 유발하거나 유전자 발현에 영향을 줄 수 있어, 유전자 기능 연구나 형질전환, 품종개량 등에 활용된다.

[해설] 트랜스포존은 '점핑 유전자'라고도 불립니다. 이들의 이동은 유전자 파괴나 재배열을 일으켜 새로운 유전적 변이를 만들 수 있으므로, 분자육종에서 유용한 도구로 사용됩니다.

[정답] 하나의 형질을 결정하는 데 3개 이상의 대립유전자가 관여하는 유전 현상으로, 이 유전자들은 상동염색체의 동일한 위치에 존재한다.

[해설] 하나의 개체는 한 쌍의 대립유전자만 가질 수 있지만, 개체군 전체로 보면 3개 이상의 다양한 대립유전자가 존재할 수 있습니다. 사람의 ABO식 혈액형이 대표적인 복대립유전의 예입니다.

[정답] 결실, 중복, 역위, 전좌

[해설] 염색체 구조 이상은 염색체의 일부가 변형된 것입니다. 종류에는 염색체 일부가 없어지는 '결실', 특정 부위가 반복되는 '중복', 염색체 일부의 순서가 거꾸로 바뀌는 '역위', 그리고 다른 염색체와 일부가 교환되는 '전좌'가 있습니다.

[정답] ① 결실로 인한 열성유전자 발현 현상: 위우성(Pseudodominance)

② 위치 변화로 인한 표현형 변화 현상: 위치효과(Position effect)

[해설] 위우성은 염색체의 일부가 없어지는 결실로 인해, 본래 열성이어야 할 대립유전자가 우성처럼 표현형으로 나타나는 현상입니다. 위치효과는 유전자의 기능이 염색체 상에서의 위치에 따라 다르게 나타나는 현상으로, 유전자의 위치가 바뀌었을 때 발생할 수 있습니다.

[정답] ① 분형법

② 집단도태법

③ 모본선발법

[해설] 웅성불임 계통은 스스로 종자를 맺지 못하므로 유전적으로 동일한 개체를 유지, 증식하기 위해 영양번식 방법을 사용해야 합니다. 포기를 나누는 분주법을 이용하거나, 조직배양을 통해 대량으로 증식할 수 있습니다.

[정답] 망실 내에는 바람이나 곤충의 유입이 제한되므로, 수분을 돕기 위해 벌과 같은 화분매개곤충을 넣어주거나 인공수분을 실시해야 한다.

[해설] 망실은 외부의 꽃가루나 해충을 차단하기 위한 그물망 시설입니다. 이로 인해 자연적인 수분 매개체의 활동이 어려워지므로, 타가수정 작물의 원활한 결실을 위해서는 인위적인 수분 조치가 필요합니다.

[정답] ① 파생계통육종법: 초기 세대에서 질적 형질 등을 선발하여 계통을 만든 후, 그 후대들을 집단으로 재배하며 양적 형질을 개량하는 방법이다.

② 1개체 1계통 육종법: 초기 세대에는 각 개체에서 종자를 1립씩만 채종하여 집단으로 세대를 진전시키고, 후기 세대에서 계통 선발을 하는 방법이다.

[해설] 파생계통육종은 계통육종과 집단육종을 절충한 방법입니다. 1개체 1계통 육종법은 초기 세대의 포장 면적과 노력을 줄일 수 있는 장점이 있습니다.

[정답] ① 개체집단선발법: 품종의 특성을 잘 나타내는 개체들을 선발하여 그 종자를 집단으로 채종하고 다음 세대의 재료로 삼는 방법이다.

② 계통집단선발법: 개체집단선발법으로 선발한 개체들을 각각의 계통으로 재배하고, 계통 간 비교를 통해 우수한 계통의 종자만을 집단으로 채종하는 방법이다.

[해설] 두 방법 모두 품종의 특성을 유지하고 순도를 높이기 위한 선발법입니다. 계통집단선발법은 개체집단선발법보다 한 단계 더 나아가 계통 단위의 평가를 통해 보다 정확한 선발이 가능합니다.

[정답] ① 정의: 자가불화합성 억제물질이 생성되기 전인 개화 2~3일 전의 어린 꽃봉오리(뇌)에 인공적으로 수분하는 것이다.

② 이용 분야: 배추, 무 등 십자화과 작물의 1대 잡종(F1) 종자 생산에 널리 이용된다.

[해설] 뇌수분(Bud pollination)은 자가불화합성을 보이는 식물의 순계를 유지하거나 F1 종자를 생산하기 위해 사용하는 중요한 기술입니다.

[정답] 세포융합

[해설] 세포융합(Cell fusion)은 식물세포의 단단한 세포벽을 효소로 제거하여 원형질체(protoplast)를 만든 후, 두 개 이상의 서로 다른 원형질체를 융합시켜 하나의 잡종 세포를 만드는 생명공학 기술입니다. 이 기술은 자연적인 교배가 불가능한 원연종 간의 장벽을 극복하여 새로운 잡종 식물체를 육성하는 데 이용됩니다.

[정답] 형질전환

[해설] 형질전환(Transformation)은 특정 유전자를 식물체에 인위적으로 도입하여 새로운 형질을 부여하는 유전공학 기술입니다. 아그로박테리움법, 유전자총법 등의 방법을 통해 유용한 유전자(예: 제초제 저항성, 해충 저항성 유전자)를 식물 세포에 삽입하고, 이 세포를 조직배양하여 완전한 형질전환 식물체를 만듭니다.

[정답] ① 세포융합: 효소 등으로 서로 다른 식물세포의 세포벽을 제거한 후 원형질체를 하나의 세포로 융합하여, 자연 교배가 불가능한 원연교잡종을 만드는 기술이다.

② 약배양: 식물체의 화분이나 약을 채취 및 배양하여 반수체를 생산하고, 이를 염색체 배가시켜 유전적으로 고정된 순계를 단기간에 육성하는 기술이다.

[해설] 세포융합은 서로 다른 식물의 세포를 합쳐 새로운 잡종 식물을 만드는 기술로, 자연 교배의 한계를 극복할 수 있습니다. 약배양은 꽃밥을 배양해 반수체를 만들고, 이를 배가시켜 순계를 단기간에 육성함으로써 육종 연한을 획기적으로 단축시키는 기술입니다.

[정답] 육종가에 의해 육성된 기본식물에서 증식된 1세대 종자로, 다음 단계인 원종을 생산하기 위한 종자이다. 품종 고유의 특성을 보유하고 있으며 주로 각 도 농업기술원에서 생산·관리한다.

[해설] 종자 증식체계는 기본식물 → 원원종 → 원종 → 보급종 순으로 이루어집니다. 원원종은 품종 고유의 특성을 완벽하게 유지해야 하는 매우 중요한 단계의 종자입니다.

[정답] 기본식물 → 원원종 → 원종 → 보급종

[해설] 우수한 신품종의 종자를 농가에 보급하기 위한 종자 증식체계는 육성기관의 '기본식물'에서 시작하여, '원원종', '원종' 단계를 거쳐 최종적으로 농가에 보급되는 '보급종'으로 증식됩니다. 각 단계마다 엄격한 관리를 통해 품종의 순도와 품질을 유지합니다.

[정답] ① 이유: 다른 품종의 화분이 날아와 섞이는 자연교잡을 막아 품종의 유전적 순수성을 유지하기 위함이다.

② 영향 요인: 작물의 수분 양식(자가/타가), 화분의 비산 거리, 바람의 방향과 세기, 화분매개곤충의 종류와 활동 범위, 채종포의 면적 등

[해설] 채종포에서 격리는 품종의 순도를 유지하기 위해 필수적입니다. 필요한 격리거리는 작물의 화분 비산 거리, 바람, 매개곤충, 채종포 면적 등 다양한 요인에 따라 달라지므로, 이를 종합적으로 고려하여 설정해야 합니다.

[정답] ① 작물: 고추

② 이유: 고추는 한 꽃 안에 암술과 수술이 모두 있는 양성화이므로, 원치 않는 자가수정을 막고 목적하는 교배를 하기 위해 제웅이 필요하다.

[해설] 제웅은 자가수분을 막기 위해 인공교배 전에 수술을 제거하는 작업입니다. 시금치, 아스파라거스 등은 암수딴그루(자웅이주)이고, 수박은 암꽃과 수꽃이 따로 피는 단성화이므로 제웅이 필요 없습니다.

[정답] ① 증가

② 감소

[해설] 타가수정 작물 집단에서는 유전자의 자유로운 교환이 일어나므로, 하디-바인베르크 평형 상태에 가까워지면서 다양한 유전자 조합을 가진 이형접합체의 비율이 유지되거나 증가하는 경향을 보입니다.

[정답] 기본집단에서 표현형에 따라 우량 개체를 선발하고, 선발된 개체들끼리 교배하여 얻은 종자로 다음 세대 집단을 조성한 후, 다시 선발하는 과정을 반복하는 육종 방법이다.

[해설] 단순순환선발(Simple Recurrent Selection)은 집단 개량을 위한 육종 방법 중 하나입니다. 집단에서 우수한 개체를 선발하고, 이들끼리 자유롭게 교배시켜 다음 세대를 만듭니다. 이 과정을 반복하면서 집단 내 우수 유전자의 빈도를 점진적으로 높여나가는 방법입니다.

[정답] ① 개화 전날 제웅(수술 제거)한다.

② 다른 꽃가루의 유입을 막기 위해 봉지를 씌운다.

③ 개화 당일, 원하는 부계의 꽃가루를 암술머리에 수분시킨다.

④ 교배 후 다시 봉지를 씌우고 교배조합과 날짜 등을 적은 표찰을 부착한다.

[해설] 양성화 작물을 인공교배할 때는 원치 않는 자가수분을 막기 위해 개화 전에 제웅(수술 제거)을 하는 것이 가장 중요합니다. 제웅 후, 다른 꽃가루가 날아드는 것을 막기 위해 봉지를 씌우고, 원하는 부계의 꽃가루를 암술머리에 묻혀준 뒤 다시 봉지를 씌워 교배를 완료합니다.