멘델의 유전 법칙- 농업유전학
유전은 자식이 부모의 형질을 닮는 생명현상으로, 부모의 유전자가 배우자세포를 통해 자식에게 전달되는 메커니즘을 유전법칙이라고 한다.
형질chatacter은 모양, 크기, 색깔, 행동 등 생명체가 나타내는 특성을 가리키며, 자손이 어버이의 형질을 닮는 것이 유전이라고 하며, 어버이와 자손간의 형질의 차이를 변이라고 한다.,
유전학은 이러한 유전과 변이를 대상으로 하는 학문을 말한다.
형질은 유전자가 지배하고 유전자는 염색체에 의해 다음 세대로 전달되며, 그 전달 메커니즘을 잘 설명하고 있는 것이 유전학의 창시자라고 할 수 있는 멘델의 완두콩 실험에서 밝혀졌다.
멘델의 법칙은 오스트리아의 카톨릭 수도사인 멘델의 완두 교배실험을 통하여 설명된다.
멘델의 법칙은 유전현상을 설명하는 기본원리로서 그 골자는 배우자 형성과정에서
첫째 대립유전자쌍은 분리하며, 둘째 서로 다른 염색체에 있는 대립유전자쌍들은 독립적으로 행동한다는 것이다.
이러한 멘델의 유전법칙은 세포학적으로 염색체의 행동을 관찰하여 그 타당성이 입증되었다.
멘델은 완두의 인공교배를 통하여 유전법칙을 설명하였다.
멘델의 실험에서 완두를 선택한 이유는 생장기간이 짧고 재배하기 쉬우며 결실이 잘 되어 실험재료로 적합했던 아유다.
자가수정을 하는 대표적인 식물인 완두는 순계를 얻을 수 있으며, 인공교배가 쉬었던 것이다. ` 순계는 고정이라고도 하는데 유전적으로 더 이상 분리하지 않는 것을 말한다.
녹색 콩의 암술 머리인 화분친에 자방친인 꽃가루를 묻혀 인공교배를 한 것이다.
콩깍지의 색깔, 콩깍지의 모양, 콩의 색깔, 콩의 모양, 꽃색깔, 꽃의 위치, 줄기의 길이 등
7가지 형질을 대상으로 28,000포기의 완두를 사용한 실험을 시행하였다.
뚜렷이 구별되는 순계를 가지고 인위적으로 교배 실험한 것이다.
형질이 뚜렷한 7가지 대립형질의 교배로 얻어진 세대를 F1으로 하여 잡종 1세대(이형 접합체)를 만들어, 이후 동형접합체인 F2에서 우성과 열성의 비율이 3:1로 나타나는 것을 알아냈다.
멘델은 F1에서 나타나는 형질은 우성이라고 하였고, 나타나지 않는 형질은 열성으로 보았다.
이 실험을 통하여 멘델은 단위인자 즉 유전자가 형질을 지배한다고 생각하였으며, 유전자의 존재를 확인하기 위하여 정역교배를 실시하여 이를 검증하였다.
멘델의 제 1 법칙 : 단성잡종 F1 실험에서의 F2의 유전분리
F2에서는 F1에서 나타났던 형질(우성,황색콩)과 나타나지 않았던 형질(열성,녹색콩)이 3:1로 분리되었다.
한 개체속에는 형질을 결정하는 단위인자가 한 개가 아니라 두 개씩 들어있다는 것을 알아냈다.
F3에서 나타나는 형질을 보고 부모세대인 F2의 유전자형이 순계인지, 잡종인지를 알아낸 것이다.
이것을 후대검정이라고 한다.
` 후대검정 : 자손의 유전형질을 검사하여 윗 세대의 유전적능력(유전자형)을 판단하는 것.
멘델의 실험을 이어가기 위해 다음과 같은 가설을 세웠다.
“ 유전자가 형질을 지배하는데, 형질은 유전자가 지배하고, 유전자는 쌍으로 존재하며, 이들은 서로 분리되어 배우자로 분배된다.”
가설1. 유전자는 개체속에 두 개씩 있다.
가설2. 배우자는 유전자를 하나씩만 갖는다.
상동염색체가 분리되어(감수분열) 반수체가 된다.
가설3. 이형접합일 경우 우성형질만 나타난다.
F2의 표현형은 GG, Gg, Gg, gg의 황색 3 : 녹색 1의 비율이 나온다는 것이다.
` 검정교배 : F1 잡종(이형접합체)를 열성친과 교배하는 것. 표현형과 유전자형이 같이 나타나는 것을 검증.
< 배우자 형성과정에서 상동염색체에 있는 대립유전자들이 분리한다.>
멘델의 제 2법칙 : 양성잡종 F1 실험에서 F2의 독립적으로 분리
둥근 황색종자 완두콩과 주름진 녹색종자 완두콩을 인공교배한 실험에서 제 2법칙을 설명하고 있다.
` 양성잡종교배 : 두 쌍의 대립형질이 서로 다른 개체를 인공교배하는 것.
양성잡종F1이 자가수정하여 생산한 F2에서는 네 가지 종류의 표현형이 뚜렷하게 분리되었다.
F2 표현형의 분리비는 둥근황색9 : 둥근녹색3 : 주름진황색3 : 주름진녹색1 의 비율이 나온다는 것이다.
서로 다른 형질을 지배하는 대립유전자들이 서로 어떤 영향을 주고 받음이 없이 독립적으로 분리한다.
< 배우자 형성 과정에서 서로 다른 형질을 지배하는 대립유전자들은 독립적으로 분리한다.>
멘델의 유전 법칙은
첫째, 형질은 유전자가 지배하며, 둘째, 유전자는 염색체상에 있으며, 셋째, 염색체는 배우자 세포를 통해 다음세대로 전달된다는 것이다.
이러한 획기적인 유전법칙의 발견에도 유전학이 발전하면서 몇가지 멘델의 법칙에 틀린 부분이 확인되었다.
멘델은 형질이 유전되며, 하나의 형질은 하나의 유전자가 지배한다고 하였으나,
유전되는 것은 형질 자체가 아니라 유전자이며, 유전자 산물에 의해 형질이 나타난다.
그리고 하나의 형질이 나타나는데에는 많은 경우 여러 유전자가 관여하고, 또한 유전자와 환경의 상호작용이 있다는 사실이 밝혀졌다.
또한 멘델이 실험했던 7쌍의 대립유전자에는 완전한 우성이 존재한다하여 멘델은 우성을 유전자의 성질이라고 보았으나, 이후 많은 연구에서 우성의 법칙은 모든 대립유전자의 기본적 성질이 될 수 없다는 것을 확인하였다.
멘델의 우성의 법칙은 맞지 않다는 결론이다.
* 멘델의 유전 법칙 자료(7p/hwp유료):농업유전학 과제물
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