분자육종

분자육종이란 기존의 전통 육종기술에 분자생물학을 접목시킨 최신 기술이며, 이를 활용하여 원하는 품종을 빠르게 효율적으로 육성할 수 있다.¹⁾

목차

육종이란 농작물이나 가축을 개량하여 실용 가치가 더 높은 새로운 품종을 육성, 증식, 보급하는 농업 기술을 총칭하는 말로, 육종 기술은 식량, 섬유, 사료 등에 사용되는 작물들의 양과 질을 개선하여 급격히 늘어난 인류의 생활을 뒷받침해 왔다.

육종은 크게 분리육종, 교잡육종, 돌연변이육종, 분자육종 등의 방식으로 나뉜다. 과거에 주로 이용되던 분리육종은 농사를 지어 유용한 표현형을 보이는 개체의 씨만 골라서 다음 해 농사에 사용하는 방식으로 이루어졌다. 최근에는 우수한 형질을 가진 개체들을 서로 교배하여 자손 세대의 식물을 얻고, 그들을 재배하여 우수한 형질을 가진 개체를 선발하는 교잡육종을 통해 작물의 형질을 개량한다. 돌연변이육종의 경우에는 방사선, 화학 약품 등을 처리하여 인위적으로 식물에 돌연변이를 일으킨 후 무작위적 돌연변이에 의해 좋은 형질을 가진 개체가 나오면 그것을 새로운 품종을 만드는 데 사용하는 육종 방식을 말한다.

이와 같은 전통 방식의 육종은 직접 식물을 교배하고, 재배하여 선별하고, 선별한 개체를 다시 재배하여 확인을 거치고 품종화시키는 과정이 필요하다. 이 때문에 적게는 7년에서 많게는 20년 이상의 기간이 소요되며, 겉으로 보이는 형태적 특징을 기준으로 판단하기 때문에 실제로 유용한 형질인지 아닌지에 대한 판단이 객관적이지 않을 수 있다는 한계를 가지고 있다.

분자육종은 전통 육종기술에 분자마커(molecular marker)를 활용한 분자생물학 기술을 접목시킨 육종기술이다. 즉, 분자마커를 통해 각 개체의 유전적 특성을 확인하여, 효율적으로 우수한 개체를 판별하는 육종 기술이다. 즉, 유용한 형질을 가진 식물을 찾고 교배하는 단계 까지는 전통적 육종 방식과 큰 차이가 없다. 하지만 교배한 식물의 자손 세대를 다시 재배하여 우수한 형질을 보이는 개체를 직접 찾는 것이 아니라, 분자마커를 이용하여 재배하지 않고도 원하는 개체를 찾을 수 있는 육종 기술을 말한다. 이때 이용하는 분자마커는 특정 유전자 혹은 DNA의 일부 서열을 포함하는 조각이다. 이들은 해당 식물 종의 유전체 내에서 그 염색체 상의 위치가 명확히 밝혀져 있으며 이를 분자표지를 이용하여 개체의 특성을 구별할 수 있다.

필리핀의 국제 벼연구소(IRRI)에서 분자육종 기술을 이용하여 새로운 벼를 개발하는 과정(출처: GettyimagesKorea)

분자육종 방식의 가장 큰 장점은 눈으로 확인할 수 없거나 확인하기 힘든 형질을 가진 개체를 선별하는 데 큰 도움을 준다는 점이다. 예를 들어 병충해에 강한 품종을 개발하고자 할 때, 눈으로 확인하기 힘든 식물의 병저항성을 분자 표지를 통한 유전적 정보로 찾을 수 있는 것이다. 분자육종 방식을 통해 직접 식물을 심어서 유용 형질을 확인하지 않고도 우수한 개체를 판별할 수 있기 때문에 시간과 노동력을 크게 절감할 수 있고, 전통적 육종 방식보다 객관적인 판별과 분석이 가능하다.

전통적인 육종방식(왼쪽)과 분자육종(오른쪽) 방식의 비교. 분자육종은 분자표지를 분석하여 이를 갖는 개체를 선발함(그림에서 둥근 원으로 표시). (출처: 한국식물학회)

1. NEWBURY, H. John. (2009) Plant Molecular Breeding. Wiley-Blackwell,