품종개량

3. 작물의 육종

농작물의 수확량과 품질을 향상시키기 위해 품종을 개량하는 것을 육종이라 한다. 농작물의 수량은 생리적, 생화학적 상호작용의 결과물이다. 높은 수확량을 얻기 위한 개량에는 식물생리학, 유전학, 재배학의 지식이 동원된다.^[65] 농작물 수확량 개선을 위해 사용되는 방법은 다음과 같다.^[65]

• 광합성 효율 개량: 수광 효율을 늘릴 수 있는 직립성 잎과 각도를 갖는 품종을 개량한다.
• 광둔감성 작물: 벼, 옥수수와 같은 주요 곡물의 경우 장일 조건이나 단일 조건 모두에서 개화할 수 있도록 개량된 광둔감성 작물이 세계적으로 확산되었다.
• 유한신육성 작물: 마디가 적고 착엽이 빠르며 생육기간이 짧은 작물 품종을 개량하여 농업 일수를 단축하고 기계화 도입을 용이하게 한다.
• 단간성 작물: 키가 작은 왜성 작물의 육종은 농업 혁명에 크게 기여하였다. 왜성 작물은 뿌리가 깊어 수분 흡수량이 높고 비료를 많이 주어도 잘 자라며 수확지수가 높다.
• 조숙성 육종: 생육기간이 짧은 조숙성 품종은 이모작을 가능하게 하였다.
• 수확지수 개량: 벼, 밀, 보리, 옥수수와 같은 곡물은 높은 수확지수를 띄는 형질이 낮은 수확지수를 띄는 형질에 비해 우성이기 때문에 여러 대에 걸친 육종의 결과 수확률이 개선되었다.
• 수량 안정성 육종: 환경 변화가 크더라도 수확량이 일정하게 유지되는 형질을 갖춘 작물을 육종한다.
• 수량 육종: 보다 많은 열매를 맺게 하는 형질은 유전력이 매우 낮아 육종하기 어렵다.
• 품질 개량 육종: 맛이나 향과 같은 품질을 향상시키는 육종이다. 최근에는 기능성 품질을 향상시키는 육종이 주목받고 있다.
• 내병성 육종: 병원균에 대한 내성을 지니는 품종을 육종한다.
• 기타: 가뭄이나 병충해에 강한 작물을 키우기 위한 육종 등이 있다.

3. 1. 벼 육종

4. 동물의 개량

개와 같은 애완동물의 품종개량은 매우 오래전부터 있어왔다. 진돗개처럼 한 지역 안에서 고립되어 자연적으로 품종이 생겨난 경우도 있지만, 아키타견이나 차우차우처럼 인위적으로 개발된 종도 있다.^[66]

선사 시대부터 실행되어 온 선택적 육종은 영국 농업 혁명 시기 로버트 베이커웰에 의해 과학적 관행으로 확립되었다. 베이커웰은 토종 가축을 이용하여 크지만 뼈가 가늘고 윤기 있는 긴 털을 가진 양을 빠르게 선택할 수 있었다. 그가 개량한 링컨 롱울은 뉴(또는 디슐리) 레스터라고 불리는 품종을 개발하는 데 사용되었다. 이 양은 무각 가축이었으며 사각형의 살집이 많고 곧은 윗선이 있었다.^[9] 이 양들은 오스트레일리아와 북아메리카를 포함하여 널리 수출되었으며, 수많은 현대 품종에 기여했다.

베이커웰은 소를 주로 쇠고기용으로 사육한 최초의 사람이기도 하다. 이전에는 소가 무엇보다 먼저 쟁기를 끄는 황소로 사용되었지만,^[10] 그는 긴 뿔을 가진 암소와 웨스트모어랜드 수소를 교배하여 디슐리 롱혼을 만들었다. 더 많은 농부들이 그의 선례를 따르면서 농장 동물의 크기와 품질이 극적으로 증가했다. 1700년, 도살용으로 판매된 수소의 평균 무게는 168kg였으나, 1786년에는 381kg로 두 배 이상 증가했다. 그러나 그의 사후, 디슐리 롱혼은 쇼트혼 버전으로 대체되었다. 그는 또한 개선된 블랙 카트 말을 사육했는데, 이 말은 나중에 샤이어 말이 되었다.

찰스 다윈은 '선택적 육종'이라는 용어를 만들었으며, 자연 선택 과정의 예시로서 이 과정에 관심이 있었다. 다윈은 많은 가축과 식물이 바람직한 특성을 보이는 개체로부터 의도적인 축산업과 식물 육종을 통해 개발된 특별한 특성을 가지고 있으며, 덜 바람직한 특성을 가진 개체의 번식을 억제한다고 언급했다.

외모, 행동 및 기타 특성이 동질적인 동물은 특정 품종 또는 순종으로 알려져 있으며, 특정 특성을 가진 동물을 도태시키고 다른 특성을 가진 동물을 선택하여 번식시킴으로써 번식된다. 순종 동물은 단일하고 인식 가능한 품종을 가지고 있으며, 기록된 계보를 가진 순종은 혈통이라고 한다. 교배종은 두 순종의 혼합인 반면, 잡종은 여러 품종의 혼합이며, 종종 알려지지 않았다. 순종 번식은 동물이 다음 세대에 전달할 안정적인 특성을 확립하고 유지하는 것을 목표로 한다. "최고 중 최고를 번식"시키고, 일정 수준의 근친 교배, 상당한 도태, "우수한" 품질 선택을 통해 원래 기본 축보다 특정 측면에서 우수한 혈통을 개발할 수 있다. 그러나 단일 특성 번식, 즉 다른 모든 특성에 비해 단 하나의 특성만을 위해 번식하는 것은 문제가 될 수 있다.^[13]

잡종 강세의 관찰 가능한 현상은 품종 순수성의 개념과 대조를 이룬다. 그러나 반면에, 교배종 또는 잡종 동물의 무차별적인 번식은 품질 저하를 초래할 수도 있다.

러시아의 신경세포학자 류드밀라 니콜라예브나 트루트와 러시아 과학 아카데미의 유전학자 드미트리 벨랴예프는 여우의 인위 선택에 의한 길들이기 실험을 했다.^[58][59] 100마리 정도의 여우를 교배하여 인간에게 가장 잘 따르는 개체를 선택하여 배합하는 것을 반복함으로써, 불과 40세대 만에 개처럼 꼬리를 흔들고 인간에게 따르는 개체를 만들어 내는 데 성공했다. 동시에, 귀가 둥글게 되는 등 애완견과 같은 형질이 발현되는 것도 관찰되었다.^[60][61][62]

5. 수산 양식에서의 품종개량

수산 양식은 육상 가축에 비해 품종개량의 역사가 짧지만, 높은 성장 잠재력을 가지고 있다. 성장률, 생존율, 육질, 질병 저항성 등을 개선하기 위한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다.^[24][23]

연어는 노르웨이 AKVAFORSK 유전학 센터에서 성장률, 사료 섭취량, 단백질 및 에너지 보유율, 사료 효율 등을 개선한 품종을 개발했다. 야생 대서양 연어에 비해 성장률이 2배 높고, 사료 효율이 20% 향상되었다.^[26] 전염성 췌장 괴사 바이러스(IPNV) 저항성 품종은 야생 종보다 사망률이 낮았다.^[27] 무지개 송어는 7~10세대에 걸친 품종개량으로 성장률이 향상되었으며,^[28] 일본에서는 IPNV 저항성이 높은 품종이 개발되었다.^[31] 코호 연어는 4세대 품종개량 후 체중이 60% 이상 증가했고,^[32] 산란 시기가 앞당겨졌다.^[33]

잉어는 성장, 형태, 질병 저항성 등을 개선하기 위한 품종개량이 이루어졌다. 소련에서는 성장 속도가 빠르고 추위에 강한 Ropsha 잉어가 개발되었고,^[34] 베트남에서도 잉어 성장률을 높이는 연구가 진행되었다.^[35] 점박이메기는 품종개량으로 성장이 12~20% 증가했다.^[37]

이처럼 다양한 어종에 대한 품종개량이 이루어지고 있으며, 이는 수산 양식 산업의 생산성 향상에 크게 기여하고 있다.

5. 1. 한국의 수산 양식 품종개량

6. 인위 선택의 예시

인류는 오랫동안 식량 효율(영양, 내한성, 내병성 등)을 높이기 위해 가축과 농작물을 인위적으로 선택해왔다. 야생 벼는 결실량이나 맛 모두 현재의 벼에 비해 훨씬 못 미치며, 야생 양배추는 쓴맛이 강하고 먹을 수 있는 부분이 거의 없었다. 이러한 작물들이 현재와 같이 식용으로 널리 사용될 수 있게 된 것은 품종 개량, 즉 인위 선택의 결과이다.^[58][59]

다양한 종류의 개가 존재하는 것 역시 인위 선택의 대표적인 예시이다. 개는 약 1만 5천 년 전 늑대에서 분화된 것으로 추정되지만, 치와와에서 세인트 버나드에 이르기까지 다양한 품종이 만들어진 것은 불과 수천 년에 불과하다. 이처럼 짧은 기간에 다양한 형태를 가지게 된 것은 인위 선택에 의한 강력한 선택 압력 때문이다. 고등 생물 중에서 개만큼 짧은 기간에 다양한 분화에 성공한 종은 없다.

7. 품종개량의 윤리적 문제와 한계

품종개량은 유전적 다양성 감소와 예상치 못한 부작용을 초래할 수 있다. 레나페 감자처럼 독성 물질 함량이 높아지는 경우가 발생하거나,^[55] 1970년대 미국에서 남부 옥수수 잎마름병이 유행하여 옥수수 작물의 15%가 파괴된 사례처럼,^[56][57] 유전적 다양성 부족은 특정 질병, 환경 변화에 취약하게 만들 수 있다.

선택적 육종은 동물의 복지를 저해할 수 있다는 비판도 받는다.^[54] 자연적인 번식이 어렵거나, 멸종 위기에 처할 수도 있다. 이러한 문제 해결을 위해 원종 교배 등 유전적 다양성 확보 연구가 진행 중이다.

7. 1. 유전자변형작물(GMO) 논란

참조

_[1] 웹사이트 Noun definition 1 https://www.merriam-[...]
_[2] 서적 On the Origin of Species By Means of Natural Selection or The Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life Bantam Books
_[3] 서적 The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe Without Design W. W. Norton & Company
_[4] 서적 Moral Origins: The Evolution of Virtue, Altruism, and Shame Basic Books
_[5] 논문 The nature of selection during plant domestication
_[6] 서적 Arid Agriculture; A Hand-Book for the Western Farmer and Stockman https://books.google[...] Read Books 2008
_[7] 서적 Animal Breeding Plans https://books.google[...] Orchard Press 2008
_[8] 논문 On the Presumed Darwinism of Alberuni Eight Hundred Years before Darwin
_[9] 웹사이트 Robert Bakewell (1725–1795) https://www.bbc.co.u[...] BBC History 2012-07-20
_[10] 서적 Trail of the Viking Finger Troubador Publishing
_[11] 문서 Darwin http://darwin-online[...]
_[12] 문서 Darwin http://darwin-online[...]
_[13] 서적 Animals in Translation https://archive.org/[...] Scribner
_[14] 웹사이트 Жили-были крысы http://www.znanie-si[...] 2014-08-09
_[15] 논문 Selection experiments as a tool in evolutionary and comparative physiology: insights into complex traits—an introduction to the symposium http://biology.ucr.e[...]
_[16] 문서 Vertebrate Biomechanics and Evolution http://www.biology.u[...]
_[17] 문서 Experimental Evolution: Concepts, Methods, and Applications of Selection Experiments University of California Press
_[18] 웹사이트 The Development of Agriculture https://education.na[...] 2024-02-14
_[19] 웹사이트 Human History Gets a Rewrite https://www.theatlan[...] 2021-10-18
_[20] 웹사이트 Hunter-Gatherer Culture https://education.na[...] 2024-02-14
_[21] 서적 The botany of desire: a plant's-eye view of the world Random House 2002
_[22] 서적 Plant breeding – Mendelian to molecular approaches. Kluwer Academic Publishers 2004
_[23] 논문 Improvement of productivity through breeding schemes
_[24] 논문 Genetic variation in quantitative traits and selective breeding in fish and shellfish
_[25] 논문 Maternal, dominance and additive genetic effects in Nile tilapia; influence on growth, fillet yield and body size traits 2018-01
_[26] 논문 Feed intake, growth and feed utilization of offspring from wild and selected Atlantic salmon (''Salmo salar'')
_[27] 논문 Response to selection for resistance against infectious pancreatic necrosis in Atlantic salmon (''Salmo salar'' L.)
_[28] 논문 Development of Rainbow Trout Brood Stock by Selective Breeding
_[29] 논문 Three Generations of Selection for Growth Rate in Fall-Spawning Rainbow Trout
_[30] 논문 Genetic trends in growth, sexual maturity and skeletal deformations, and rate of inbreeding in a breeding programme for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)
_[31] 논문 Resistance of a rainbow trout strain to infectious pancreatic necrosis
_[32] 논문 Genetic changes in the growth of coho salmon (''Oncorhynchus kisutch'') in marine net-pens, produced by ten years of selection
_[33] 논문 Genetic improvement in coho salmon (''Oncorhynchus kisutch''). II: Selection response for early spawning date http://www.captura.u[...] 2015-09-04
_[34] 서적 Genetics in Aquaculture
_[35] 논문 Selection of common carp (''Cyprinus carpio'' L.) in Vietnam
_[36] 논문 Two-way selection for growth rate in the common carp (''Cyprinus carpio'' L.)
_[37] 논문 Response to bidirectional selection for body weight in channel catfish
_[38] 논문 Yields of cultured Pacific oysters Crassostrea gigas Thunberg improved after one generation of selection
_[39] 논문 Progress in a Sydney rock oyster, Saccostrea commercialis (Iredale and Roughley), breeding program
_[40] 논문 Third generation evaluation of Sydney rock oyster Saccostrea commercialis (Iredale and Roughley) breeding lines
_[41] 논문 An investigation into the relative resistance of Irish flat oysters ''Ostrea edulis'' L. to the parasite ''Bonamia ostreae''
_[42] 논문 Potential resistance of a number of populations of the oyster ''Ostrea edulis'' to the parasite ''Bonamia ostreae''
_[43] 논문 Dual disease resistance in a selectively bred eastern oyster, ''Crassostrea virginica'', strain tested in Chesapeake Bay
_[44] 논문 IFREMER's shrimp genetics program
_[45] 논문 Response to selection and heritability for growth in the Kuruma prawn, ''Penaeus japonicus''
_[46] 논문 Selective breeding of Pacific white shrimp (''Litopenaeus vannamei'') for growth and resistance to Taura Syndrome Virus
_[47] 논문 Breeding for disease resistance of Penaeid shrimps
_[48] 논문 Postlarvae and juveniles of a selected line of ''Penaeus stylirostris'' are resistant to infectious hypodermal and hematopoietic necrosis virus infection
_[49] 웹사이트 What Is the Main Idea of Overproduction in Natural Selection? https://sciencing.co[...] 2024-01-28
_[50] 서적 Selective breeding in Aquaculture: An Introduction Springer 2009
_[51] 논문 Selective Breeding in Fish and Conservation of Genetic Resources for Aquaculture https://onlinelibrar[...] 2012-08
_[52] 웹사이트 Prevent farmed fish escapes https://www.seafoodw[...] 2024-02-27
_[53] 논문 Artificial Selection: A Powerful Tool for Ecologists
_[54] 웹사이트 Dogs That Changed The World ~ Selective Breeding Problems https://www.pbs.org/[...] 2024-01-29
_[55] 간행물 Unintended Effects from Breeding https://www.ncbi.nlm[...] National Academies Press (US) 2024-01-29
_[56] 서적 Marijuana Botany And/Or Pr 1981
_[57] 논문 Southern Corn Leaf Blight: A Story Worth Retelling 2017-08
_[58] 웹사이트 動物好きな研究者の夢 -- 40年の研究からペットギツネが誕生 http://siberiandream[...]
_[59] 웹사이트 実験飼育場で遊ぶキツネ http://jp.rbth.com/a[...]
_[60] 웹사이트 地球ドラマチック「不自然な“進化”～今 動物に何が！？～」 http://www4.nhk.or.j[...]
_[61] 웹사이트 特集：野生動物 ペットへの道 http://nationalgeogr[...]
_[62] 웹사이트 ロシア科学アカデミーシベリア支部　細胞学・遺伝学研究所の「キツネの家畜化研究」 http://www.tokyoprog[...]
_[63] 서적 The Origin of Species CRW Publishing Limited 2004
_[64] 서적 현대 과학 기술과 법 동국대학교출판부 2007
_[65] 서적 인간과 식량 고려대학교출판부 2007
_[66] 서적 애견번식학 한진 2005
_[67] 서적 하늘을 나는 달팽이 지성사 1999