다른 식물 종의 유용한 특성을 이용하여 잡종 식물체를 육성하는 방법을 고려하였다. 세포질웅성불임성(CMS) 특성은 영양기관 수확 대상인 작물에 있어 육종, 채종 및 품종보호를 위한 중요한 특성으로 간주되었다. 특히, 배추의 원형질체 배양을 통해 기내 재분화 체계를 확립하고, 이를 다양한 배추과 작물의 Ogura CMS cytoplast와 비대칭 융합하는 방식을 제안하였다. 이를 통해 효율적으로 일대잡종 품종의 웅성불임 친을 육성할 수 있음을 제시하였다.
<h1>서 론</h1> <p>다른 식물 종이 보유하고 있는 유용한 특성을 전통육종 프로그램에서 활용하기 위해서는 종간 교배 후 배배양을 수행함으로써 잡종 식물체를 얻거나 두 종의 원형질체를 융합하여 체세포잡종 식물체를 획득한 후 육종 소재로 활용하는 방안을 고려할 수 있다. 원형질체 융합을 통해 얻어진 식물체는 교배를 통해 얻어진 종간잡종 식물체와는 달리 양 종의 핵 내 유전자분 아니라 미토콘드리아나 엽록체 게놈이 가지고 있는 유용 유전자를 함께 가질 기회가 있다는 장점이 있다 (Ren et al. 2000). 미토콘드리아와 같은 세포소기관 게놈에 의해 유전되는 세포질웅성불임성 (CMS)은 영양기관이 수확 대상인 작목에 있어 육종, 채종 및 품종보호를 위한 매력적인 특성으로 인식되어 왔으며 이를 활용코자 많은 노력이 이루어져 왔다. 특히, 야생 무 (Raphanus sativus)에서 발견된 Ogura CMS (Ogura 1968)는 배추과에서 발견된 다른 CMS에 비해 상대적으로 환경에 안정적이며, Brassica의 세포질로 이입되었을 때 웅성불임성을 회복시킬 수 있는 Brassica 의 핵 내 회복유전자가 아직까지 발견되고 있지 않아 육종프로그램을 단순화시키는 것도 가능하다. Ogura CMS는 Bannerot 등 (1974)에 의해 Ogura 세포질을 갖는 무 (Ogu RR)와 가임 유채 (AC AACC)간의 교배를 통한 반수체 (Ogu RR) 획득, 염색체 배가 (Ogu RRAACC) 및 가임 유채를 반복친으로 한 연속적 여교배 과정을 거쳐 Ogura 세포질을 갖는 Brassica napus (Ogu AACC)가 육성되었으며, 그 후 이를 일회친으로 활용하여 가임 B. rapa (A AA)를 역시 반복적으로 여교배함으로써 Ogura 세포질을 갖는 B. rapa (Ogu AA)가 육성되었다 (Heyn 1978; Williams and Heyn 1981). 이렇게 얻어진 Ogura CMS 배추는 웅성불임은 발현하지만 불행하게도 밀선발달이 불량하거나 황화현상이 나타난다 (Fig. 3A). 교배를 통해 육성된 Ogura CMS 배추의 이러한 불량 표현형은 육종가의 부단한 종내 교배 및 선발 노력에도 불구하고 도태되지 않아 Brassica속에서는 무의 Ougra CMS를 실용화 하는 것이 불가능한 것으로 받아들여져 왔다. 그러나 최근에서야 원형질체 융합을 통해 세포소기관 게놈을 재구성 할 수 있게 됨으로써 그 원인이 무의 세포질 소기관과 배추 핵의 분자생리적 불화합에 기인한다는 것이 밝혀졌다.</p> <p>언급한 고전적 육종프로그램에 답을 제공하고 Brassica 핵과 친화성을 갖도록 Ogura 세포질의 소기관 게놈을 재구성할 수 있는 아직까지의 유일한 방법은 원형질체 융합 기술의 적용일 것이다. Pelletier 등 (1983) 이 후 원형질체 융합을 통해 웅성불임성을 발현하는 미토콘드리아 유전자와 제초제 triazine에 저항성을 나타내는 엽록체 유전자를 동시에 갖는 체세포잡종 B. napus가 합성 (Jourdan et al. 1989)된 이후 배추과 작물에 있어 새로운 육종 및 채종 체계의 수립이 가능하게 되었으며 현재 직접 상업적 품종개발로 이어지고 있다 (In et al. 2008). 그러나 배추과 작물의 성공적 원형질체 배양과 융합에 관한 다양한 보고 중 A 게놈을 갖는 배추 (B. rapa)의 단독 원형질체 배양 및 원형질체 유래 식물체 재분화에 관한 보고는 찾아보기 어렵다 (Han and Kim 1990). 대부분의 Brassica 원형질체 배양 및 융합에 관한 연구에서는 A 게놈에 비해 상대적으로 기내 재분화능이 우수한 것으로 알려진 B. oleracea (C 게놈)를 한 쪽 융합친으로 사용하여 합성 napus를 우선 획득하고 이를 교배모본 (bridge)으로 활용하여 핵치환 하는 방법을 선택하고 있다. 이 같은 방법을 사용할 경우 C 게놈을 제거하는 데 상당한 시간과 노력이 필요하며 C 게놈을 완전히 제거하는 것도 어렵다. 또한 이미 원형질체 융합 후 여교배를 통해 얻어진 유용 CMS 배추를 일회친으로 활용하여 여교배 함으로써 상업적 일대잡종 품종의 한 쪽 친을 웅성불임성화 하는 것도 역시 상당한 시간이 소요된다. 따라서 A 게놈인 배추의 원형질체 (intact protoplast) 배양을 통한 기내 재분화 체계를 확립하고 다양한 배추과 작물의 Ogura CMS cytoplast와의 비대칭 융합 (Sakai and Imamura 1990)에 이 체계를 적용할 수 있다면 효율적으로 일대잡종 품종의 웅성불임 친을 육성할 수 있을 것이다.</p>