본 연구는 박과 식물의 염색체 조성에 대한 연구로, 오이, 수박, 참외, 수세미 4종류의 작물로 재배되고 있는 박과 식물의 염색체 수와 구성을 밝히고, 그 기초 자료를 제공하고자 한다. 염색체 분석은 적합한 감마 방사성 염색제(Giemsa)를 사용하여 실험하였고, 염색체는 동원체를 중심으로 염색체 완의 비(arm-ratio, \( \mathrm { L } / \mathrm { S } \))를 비교, 중부동원체 염색체(M, metacentric), 1.68~3.00일 경우 차중부동원체 염색체(SM, submctacentric), 3.01~7.00일 경우 차단부동원체 염색체(T, telecentric)로 구분하여 분석하였다.
<h1>서 론</h1> <p>열대와 난, 온대에 약 100속 860종이 분포하고 있으며 우리나라에는 6속 6종이 보고되어 있는 박과 식물(Cucurbitaceae Juss.)은 오이, 호박, 수박, 참외, 수세미 등 주요 작물을 포함하여 채소, 의약품 및 화장품의 재료로 그 개발의 가치가 주목되는 식물 분류군이다.</p> <p>염색체 연구를 기반으로 하는 세포유전학적 연구는 종의 유전적 특성 및 종간 유연관계를 밝혀 작물 육종에 유용하게 활용되어 왔다. 최근 식물 유전자원의 보존 및 효율적인 활용을 위한 기초 연구의 필요성이 증대되고 형질전환식물 연구가 활발히 진행되면서 삽입 유전자의 염색체 내 위치 확인과 식물의 물리적 유전자지도 작성 등, 분자세포유전학적 연구로서 염색체 관련 연구가 다시 활기를 띄고 있다.</p> <p>전 세계적으로 박과 식물의 염색체 조성에 대한 연구는 오래 전부터 이루어져 기본 염색체 수가 \( x = 7,8,9,10,11,12,13,14 \)이며 종에 따라 염색체 수가 \( 2 \mathrm { n } = 14,16,18,20,22,24,26,28,32,36,40,42,48,64,72 \)로 이배체 혹은 팔배체를 이루고 있는 것으로 보고되어 있으나 이들 연구들은 염색체 수와 대체적인 조성을 밝혔을 뿐 자세한 핵형분석은 이루어지지 않았다. 국내에서 박과 식물에 대한 연구는 병해충 억제, 발아율 비교 등, 주로 생산성 증대를 위한 기초 연구가 대부분이다. 염색체 관련 연구는 최근 Koo 등이 오이(Cucumis satious L.)에 대해 핵형분석 및 특정 DNA서열에 내한 염색체 내 물리적 위치를 보고한 바 있으나 기타 종에 대해서는 작물로서의 중요성에도 불구하고 염색체 연구가 보고되어 있지 않은 실정이다. 이는 박과 식물의 염색체가 매우 작고 기존 방법의 염색법으로는 염색이 잘 되지 않아 분석에 어려움이 있었기 때문인 것으로 보인다.</p> <p>본 연구는 염색체 분석법을 개선 적용하여 국내에서 주요 작물로 재배되고 있는 4종류의 박과 식물의 염색체 수와 구성을 밝혀 각 종의 세포유전학적 게놈 조성에 기반한 육종의 기초 자료를 제공하고자 한다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <p>본 연구의 실험 재료인 오이(Cucumis sativus L. IT번호 110878), 수박(Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. et Nakai, IT번호 104713), 참외(Cucumis melo L., IT번호 173156), 수세미(Luffa cylindrica (L.) Roemer, IT번호 173156)의 종자는 농촌진흥청 농업생명공학연구원 유전자원센터에서 분양을 받았으며 삼육대학교 온실에서 발아 뒤 근단을 본 실험의 공시 재료로 이용하였다.</p> <p>새로 발근된 \( 1 \sim 1.5 \mathrm { ~cm } \)의 근단을 \( 2 \mathrm { mM } \) 8-hydroxyquino-line 용액에서 \( 18 ^ {\circ } \mathrm { C } \)를 유지하면서 암 상태로 4~5시간 전처리 후 aceto-ethanol (acetic acid, glacial: \(95 \% \) ethanol = 1:3 \( \mathrm { v } / \mathrm { v } ) \)에서 2시간 이상 고정하였다. 고정된 식물 재료는 \( 70 \% \) ethanol에서 냉장 저장한 후 표본 제작의 재료로 이용하였다. 저장된 재료를 기존의 전통적인 염색체 표본 제작방법에 의해 \( 60 ^ {\circ } \mathrm { C } \)의 \( 1 \mathrm { N } \) \( \mathrm { HCl } \)에서 15초간 해리하여 \( 45 \% \) acetic acid 하에서 압착표본을 제작한 후 \( 1 \% \) aceto-orcein으로 1분간 염색하여 표본을 제작하였다. 일부의 식물 재료는 고정 후 citric acid-sodium citrate buffer (CA-SC buffer, \( \mathrm { pH } 4.69 \))로 충분히 수세 후 CA-SC buffer로 제조한 효소액( \(2 \% \) Cellulase 'Onozuka' R-10, \(1 \% \) pectinase, Sigma)에서 \( 37 ^ {\circ } \mathrm { C } \)를 유지하며 1.5시간 처리한 다음 충분히 수세하였다. \( 1 \sim 2 \mathrm { ml } \)의 고정액에서 Pasteur pipette을 이용하여 세포 현탁액을 만들어 flame spreading 방법에 의해 표본을 제작하여 \( 3 \% \) Giemsa액으로 염색하여 분석의 자료로 삼았다.</p> <p>뚜렷한 중기상은 Olympus BX51 현미경 하에서 배율 \( \times 1,000 \)으로 관찰하였고, 이에 장착된 ER-3339 CCD 카메라를 이용하여 촬영 후 APPLIED IMAGING사(USA)의 핵형 분석 시스템 GENUS Version 3.1 프로그램을 이용하여 분석하였다.</p> <p>염색체의 형태는 Levan 등의 기준에 따라 염색체의 동원체를 중심으로 하여, 단완(short arm, \( \mathrm { S } \))과 장완(long arm, \( \mathrm { L } \))의 길이를 이용한 염색체 완의 비(arm-ratio, \( \mathrm { L } / \mathrm { S } \))를 비교하여, 그 비가 1.00~1.67일 경우 중부동원체 염색체(M, metacentric), 1.68~3.00일 경우 차중부동원체 염색체(SM, submctacentric), 3.01~7.00일 경우 차단부동원체 염색체(T, telecentric)로 구분하여 분석하였고, 염색체의 배열은 긴 것부터 짧은 순으로 고유번호를 부여하였다. 부수체는 전체 길이에는 포함시켰으나 완의 비 산출 시에는 그 길이를 포함시키지 않았다.</p>