Potato breeding via protoplast fusion
원형질체 융합을 이용한 감자 육종

Kwang-Soo Cho, Tae-Ho Park
2014 Journal of Plant Biotechnology  
Plant cells from which the cell walls have been enzymatically or mechanically removed are called protoplasts. The protoplasts are theoretically totipotent and can be used as sources of somatic cell fusion in practical breeding programs. Wild Solanum species have often been used as sources of important agricultural traits including diverse disease resistance. However, they cannot often be directly applied to breeding programs due to their sexual incompatibility with S. tuberosum. Somatic
more » ... um. Somatic hybridization via protoplast fusion is one of the ideal methods to overcome this limitation and to introgress certain traits into S. tuberosum. This technique has still widely been used in potato since the first fusion was reported in 1970s. Therefore, this review highlights general perspectives of protoplast fusion and discusses the application of protoplast fusion in potato breeding. 서 론 원형질체(protoplast)는 세포벽을 기계적으로 또는 효소에 의해 제거한 식물세포를 말한다. 이론적으로 원형질체는 탈분화할 수 있는 능력을 가지며, 세포주기로 진입하여 반복적인 유사분열을 진행함으로써 증식 또는 다양한 기 관으로 재분화 하는 등의 전형성능을 갖는다. 이러한 성 질은 다양한 식물종을 대상으로 원형질체 융합을 이용한 실용적인 육종방법을 제공하며, 생식세포의 수정을 통해 이루어지는 접합자의 형성 전 또는 형성 후, 정상적인 접 합자를 형성하는데 문제를 발생시키는 근연이종 식물체 간 의 교잡능력 장벽을 피해 서로 다른 동형핵체(homokaryon) 또는 이핵접합체(heterokaryon)와 이형세포질 잡종(alloplasmic hybrids, cybrids)을 창출할 수 있는 기회를 제공한다. 4배체(2n=4x=48)인 재배종 감자(Solanum tuberosum L.) 는 전세계적으로 생산량이 네 번째에 이르는 가장 중요 한 작물 중 하나이다. 재배종 감자는 역병, 풋마름병, 더 뎅이병 등 다양한 병에 대해 감수성을 보이며, 이러한 병 들은 결과적으로 감자의 생산성에 영향을 줄 뿐 만 아니 라 품질에도 큰 영향을 미친다. 따라서 다양한 감자 유전 자원을 이용한 병저항성 감자품종의 육성은 다양한 병에 대해 저항성을 달성할 수 있는 가장 현실적이며 이상적 인 방법으로 고려되고 있다(Jansky 2000). Solanum 속의 야 생종은 이러한 생물학적인 요인 뿐 만 아니라 비생물학 적 요인과 다양한 농업형질에 대한 가치를 지닌 중요한 유전자원으로 가치를 인정받고 있으며(Cardi et al. 1993; Helgeson and Haberlach, 1999), 다양한 야생종들이 실제 감 자의 병저항성을 증대시키기 위한 육종 프로그램에 이용 되고 있다. 하지만 많은 수의 야생종들이 재배종 감자와 생리적으로 불화합성이란 제한된 조건에서 육종에 활용 되고 있다. 이는 교배양친의 배유의 게놈 구성비(endosperm balance number, EBN)에 의해 결정되며, 이에 따른 정상적 인 배와 배유형성의 여부가 이종 및 이배수체 간 교잡의 성공을 결정하는 요인이 되고 있다(Ortiz and Ehlenfeldt 1992; Cho et al. 1997). 감자의 육종에 다양한 야생종을 활용하는데 발생되는 이러한 불화합성을 극복하기 위한 방법으로는 도입 유전 자원의 EBN을 고려하여 교배가 가능한 유전자원들을 선 재적으로 교배하여 재배종 감자와 교배가 가능한 새로운
doi:10.5010/jpb.2014.41.2.65 fatcat:wfxvigk2pbaedlpfv5zo3acsdu