제1부 유전의 원리와 패턴
Chapter 7 염색체 변화와 유전
농업유전학
(Agriculture Genetics)
교본 : 한국방송통신대학교출판부 [농업유전학]
1. 세포질 유전의 특징
2. cpDNA에 의한 세포질 유전 3. mtDNA에 의한 세포질 유전
4. 모계영향과 세포질 유전의 차이 점
5. 감염성 유전과 세포질 유전의 차이 점
지난 강의내용
1. 염색체돌연변이와 게놈돌연변이의 의미와 차이 2. 역위에 의한 교차억제 현상
3. 동질 배수체와 이질 배수체의 의미와 특징 4. 1염색체 생물과 3염색체 생물의 특징
5. 염색체 수를 나타내는 x와 n의 의미
이번 강의내용
7.1 염색체 변화의 유형
• Genome(유전체) : gene + chromosome
- 생물 생존에 필수적인 염색체 세트
- 각 생물종의 염색체 수와 각 염색체의 유전자 배열은 그 생물종의 모든 세포에서 동일,
단, 개체에 따라 유전자구성(유전자형)은 다름
- 기본수(basic number) x : genome을 구성하는 기본 염색체 수
예) 6배체 빵밀 2n = 42 n = ?
x = ?
7.1 염색체 변화의 유형
• 염색체 이상(chromosome aberration)
- 영향 : 개체의 생존, 유전, 종 분화 등 - 종류
① 염색체 돌연변이(chromosome mutation) : 염색체가 재배치되는 구조적변화
- 결실, 중복, 역위, 전좌
② 지놈 돌연변이(genome mutation) : 염색체의 수적 변화
- 정배수성, 이수성
그림 7-1
염색체 돌연변이와
지놈 돌연변이
7.1 염색체 변화의 유형
• 염색체 이상(chromosome aberration) - 영향 : 개체의 생존, 유전, 종 분화 등 - 종류
① 염색체 돌연변이(chromosome mutation) : 염색체가 재배치되는 구조적변화
- 결실, 중복, 역위, 전좌
② 지놈 돌연변이(genome mutation) : 염색체의 수적 변화
- 정배수성, 이수정
그림 7-2 초파리 x염색체의 결실에 의한 위우성
위우성(pseudodominance)
7.2 염색체 구조의 변화와 유전
• 결실(deficiency, deletion)
: 염색체 단편이 절단되어 소실되는 현 상
- 위우성(pseudodominance)
- 결실 동형접합체(deficiency homozygote)
: 상동염색체의 같은 부위가 결실, 대부분 치사
- 결실 이형접합체(deficiency heterozygote)
: 상동염색체의 한쪽부분만 결실, 대부분 생존
그림 7-3 중간결실 이형접합체의 결실고리
※ 결실고리
(deficiency loop)
• 중복(duplication)
: 염색체 단편이 첨가되어 특정부위의 염색체를 여분으로 가 지게 되는 현상
- 비대칭 교차(unequal crossing over)
예) 초파리의 이중막대기눈(
BB)
7.2 염색체 구조의 변화와 유전
그림 7-4 초파리에서 x염색체 16A 부위의 중복과 막대기눈 크기
※위치효과
(position effect)
• 역위(inversion)
: 염색체의 두 곳에서 절단이 일어나서 절단된 단편이 180도 회전해 다시 결합하는 현상
- 유전자 순서가 바뀌지만 유전물질의 양은 변동이 없음 - 생명에 지장 없음
- 역위부위의 동원체 포함 여부
① 편동원체 역위(paracentric inversion) ② 협동원체 역위(pericentric invesion)
7.2 염색체 구조의 변화와 유전
그림 7-5 편동원체 역위와 협동원체 역위
편동원체 역위
협동원체 역위
역위고리
※ 교차의 억제현상
그림 7-6 역위 이형접합체의 역위고리 내에서 교차가 일어났을 때 중 복 또는 결실을 갖는 염색체가 형성되는 과정
• 전좌(translocation)
: 염색체가 절단되어 단편이 비상동염색체의 절단부위에 재결합 되는 현상
- 상호전좌(reciprocal translocation)가 대부분
- 상호전좌 동형접합체 - 상호전좌 이형접합체
: 식물에서 흔한 현상
그림 7-7 상호전좌 동형접합체와 상호전좌 이형접합체
7.2 염색체 구조의 변화와 유전
그림 7-8 상호전좌 이형접합체의 감수분열 및 배우자 형성
※ 염색체 고리 (chromosome chain)
- 교호분리 - 인접분리
교호분리
인접분리1
인접분리2
그림 7-9 상호전좌 이형접합체의 자가수정 결과
※ 반불임
(semisterility)
그림 7-10 상호전좌 이형접합체의 표현형
옥수수의 상호전좌 이형접합체 에서 배주의 이상으로 알갱이가 생기지 못하여 반불임이 된 이삭
7.3 염색체 수의 변화와 유전
- 대부분의 생물종은 2배체
- 염색체 세트에 이상
가. 정배수체(euploid) : 염색체 세트가 증감 된 경우 - 현화식물의 30~35% (벼과식물의 75%)
- 자연계 정배수성 식물 : 대부분 이질배수체
나. 이수체(aneuploid) : 염색체 세트 + 1, 혹은 -1개 염색체
배수로~ ⅴ
7.3 염색체 수의 변화와 유전
• 정배수성(euploid)
- 정배수체의 염색체 기본수 : x
- 반수체(haploid) : 체세포염색체가 반으로 줄어든 것 : 2배체의 반수체 – 1배체(monohaploid)
4배체의 반수체 – 2배성반수체(dihaploid)
※ 콜히친(colchicine)
7.3 염색체 수의 변화와 유전
• 동질배수체
: 같은 종류의 염색체가 배가 된 것 예) 2x, 3x, 4x …..
- 배수체(polyploid) : 3배체 이상 자연상태 3x, 4x가 많이 발견
- 동질배수체 특징
: 유전물질의 양이 증가 됨에 따라 2배체에 비해 잎, 꽃, 과일 등의 크기가 거대하고, 스트레스에 강함
- 인위적 동질배수체 : 불임율 높고, 생육지연, 배수체 특징이 불균일
그림 7-11 3배체의 형성과 유전
예) 자연 3배체 : 바나나
2n=3x=27 x=9
Triploid formation
in nature
Sterility of Triploid
그림 7-12 4배체의 형성과 유전
예) 재배종 감자
2n=4x=48 x=12
7.3 염색체 수의 변화와 유전
• 인위적 배수체 유도
- 인위적 배수체 육성 방법
① 배수성 세포로부터 식물체 재분화 ② 4배체와 2배체 인공교배(3배체)
③ 2배체 생장점에 콜히친 처리(4배체)
※ 씨 없는 수박
※ 콜히친(colchicine)
Artificial formation of triploid & tetraploid
콜히친(colchicine)이란?
백합과 식물
콜히쿰(Colchicum
autumnale)에서 얻어지는
알칼로이드류로 식물의
염색체배가에 주로 사용
7.3 염색체 수의 변화와 유전
•
이질배수체
: 서로 다른 종류의 염색체 쌍이 배가 된 것
= 복2배체(amphidiploid)
- 특징
① 두 종의 중간 형질과 복수유전자의 특징을 나타냄 ② 적응력이 커짐
③ 새로운 형질이 도입 ④ 임성이 있음
⑤ 진화에 촉진적
그림 7-13 복이배체의 형성
7.3 염색체 수의 변화와 유전
- 복2배체의 인위적 유도
① 서로 다른 염색체를 가진 2배체를 교배 한 후 F1의 염색체 배가
② 이종의 두 2배체를 4배체로 만든 후 4배체 간 교배
※ 트리티케일(Triticale, AABBDDRR) 밀(AABBDD) x 호밀(RR)
7.3 염색체 수의 변화와 유전
• 이수성(aneuploid)
: 감수분열기에 2배체의 상동염색체가 불분리로 인해 한 개의 상동염색체 쌍이 한쪽으로 끌려가 n+1, n-1의 배우자를 형성 하고 이들이 정상배우자와 수정하여 2n+1, 2n-1을 형성하는 현상
- 이수체의 종류
① 3염색체생물(trisomic) : 2n+1 ② 1염색체생물(monosomic) : 2n-1
※ 영염색체생물(nullisomic) : monosoic의 자가수정에 의해 만들어진 2n-2 개체
2n-1
2n+1
그림 7-14 감수분열시 상동염색체의 불분리
Down syndrome
- 1866, Langdon Down
47, XX, +21, 2n+1
Turner syndrome
- 1938, Henry Turner
45, X, 2n-1, Female
