학문
식물의 유전자변이에 대해 알고싶습니다
나뭇잎들의 여러가지 색 나타남
도 품종개발자들이 만든건가요?
한 나무에서 두가지 색으로 함께 피어서 궁금합니다
이런과학자를 뭐라고 부르는지요.
4개의 답변이 있어요!
반갑습니다, 포근한김치찌개님. 이중철 과학기술전문가입니다.
뜨억.. 우리나라 사람이라면.. 대부분 좋아할.. 김치찌개.. 그런데.. 포근하다니.. 흑.. 시간이 시간인만큼 무척 배고픈 닉네임을 가지셨군요.
자, 궁금증에 대해 답변 드리겠습니다. 식물의 잎·꽃 색이 여러 가지로 나타나는 건 자연에서 일어나는 유전자 변이(돌연변이)가 큰 원인이고, 그걸 이용해서 품종개발자들이 '인위적으로 선택·조작'하는 방식이 핵심입니다.
1. 색이 다양한 이유: 유전자 변이에서 시작!
1) 식물도 사람처럼, 유전자의 염기서열(배열) 차이 때문에 색이 달라집니다. 이런 차이를 '유전자 변이'라고 부릅니다.
2) 색소를 만드는 유전자(예: 안토시아닌·카로티노이드 관여 유전자)에 돌연변이가 생기면, 색소량이 줄어들어 노란색·흰색으로 색소 종류가 바뀌게 되어서 붉은색·보라색 등으로 잎이나 꽃 색이 달라지게 되는 것이랍니다.
2. 그러면, '한 나무에서 두 가지 색'이 나오는 경우는요?
이런 현상은 보통 다음 세 가지 중 하나로 볼 수 있습니다.
1) 키메라(Chimera)
한 나무 안에 두 가지 다른 유전자를 가진 세포층이 섞여 있는 상태.
예를 들어, 잎의 일부는 초록, 일부는 노란/하얀 줄이처럼 보이는 잡색이 키메라 덕분인 경우가 많습니다.
2) 다양한 유전자형 가지가 섞인 가지치기/접목
접목해서 만든 나무라서, 아래 부분, 위 부분의 유전자형이 다르면 색이 달라져 보입니다.
3) 자연 돌연변이 후 선택
한 그루에서 우연히 색이 다른 가지가 나왔고, 그걸 잘라서 복제(가지·분주) 해서 색이 다른 품종을 만들기도 합니다.
3. 이런 색을 '만든' 품종개발자들
질문하신 것처럼, 사람들이 만든 것도 있고, 자연에서 나온 것을 선택한 것도 있습니다.
1) 자연 돌연변이 + 선택
한 나무에서 색이 다른 가지가 나왔는데, 그걸 잘라서 번식해서 품종으로 만드는 방식.
예를 들어, 한 나무에서 여러 색 꽃이 피는 무궁화 품종은, 방사선이 유도한 돌연변이를 선택·육성해서 만든 신품종입니다.
2) 유전자 조작(GM)
특정 색소 유전자를 넣거나 조절해서, 처음에는 존재하지 않던 색(예: 파란 장미 등)을 만드는 기술도 사용됩니다.
4. 이런 일을 하는 과학자들을 무어라 부르나요?
식물의 색을 다루는 과학자들은 보통 이렇게 부르고 있습니다.
1) 식물 유전학자 / 식물 분자생물학자
유전자 변이가 어떻게 생기고, 색소를 어떻게 만드는지를 DNA·유전자 단위에서 연구하는 사람.
2) 식물육종학자 / 식물품종육종가
자연 돌연변이·교배를 이용해서 색·크기·형태가 다른 신품종을 만드는 사람.
3) 유전자조작식물(GM) 연구자
유전자를 직접 조작해서 색·형태·내병성 등을 바꾸는 생명공학 전문가.
정리하자면,
나뭇잎·꽃 색이 여러 가지인 건, 유전자 변이(돌연변이)가 기본이고, 한 나무에서 두 가지 색이 보이는 것은 키메라·접목·선택 육종 중 하나로 생기며, 이걸 품종으로 만드는 사람들을 식물유전학자, 식물육종학자, GM 연구자라고 부른답니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
나뭇잎의 다양한 색깔은 자연에서 살아남기 위한 생존 전략이기도 하지만, 육종가들이 발전시킨 결과이기도 합니다.
기본적으로 식물은 계절 변화에 따라 엽록소가 파괴되며 숨겨진 카로티노이드나 안토시아닌 같은 색소가 드러나 단풍이 듭니다. 하지만, 관상용으로 화려한 색을 띠는 나무들은 자연적인 유전적 변이를 고정해 품종화한 경우가 많습니다.
또한 한 나무에서 두 가지 색이 함께 나타나는 현상은 특정 가지에서 일어난 '지변이'이거나, 서로 다른 색을 가진 나무를 하나로 붙이는 '접붙이기' 기술을 활용한 결과일 가능성이 큽니다.
그리고 이렇게 식물의 형질을 연구하고 우수한 품종을 만드는 학자들을 '육종가'라 합니다.
또 이 외에 식물의 재배와 개량을 과학적으로 연구하는 '원예학자'나 나무의 생태를 전문적으로 다루는 '수목학자'들도 있습니다.
안녕하세요. 김민구 전문가입니다.
식물의 잎이나 꽃에 다양한 색이 나타나는 것은 꼭 사람이 모두 만든 것만은 아니에요. 자연에서도 유전자변이나 색소 변화 때문에 여러 색과 무늬가 나타날 수 있어요. 다만 사람들이 그런 특징을 발견한 뒤 계속 번식시키고 개량하면서 지금처럼 다양한 품종들이 많아진 경우가 많아요.
예를 들어 잎에 흰색이나 노란색 무늬가 들어가거나, 꽃 한 송이에 두 가지 색이 섞여 나타나는 현상은 식물 세포 안의 색소 생성 방식이나 유전자 변화와 관련이 있어요. 특히 한 나무에서 서로 다른 색의 꽃이 함께 피는 경우는 가지 일부에서 유전자 변화가 생긴 가지 돌연변이 때문인 경우도 있어요. 즉 같은 나무라도 특정 가지의 유전자가 달라져 다른 색 꽃이 피는 거예요.
또 원예에서는 서로 다른 품종을 한 나무에 접목하기도 해요. 이런 경우에도 한 나무처럼 보이지만 서로 다른 특징의 꽃이 함께 나타날 수 있어요.
꽃과 잎의 색은 주로 색소 물질에 의해 결정돼요. 대표적으로 안토시아닌이라는 색소는 빨강·보라·파랑 계열 색을 만들고, 엽록소는 초록색을 만들어요. 유전자 상태나 빛, 온도 같은 환경 조건에 따라 색이 조금 달라지기도 해요.
이런 새로운 품종을 만들고 연구하는 사람들은 보통 육종학자, 원예학자, 식물유전학자라고 불러요.
육종학자는 원하는 특징을 가진 식물을 교배하고 선별해서 새로운 품종을 만드는 일을 해요. 예를 들어 꽃 색을 바꾸거나 병충해에 강한 식물을 개발하기도 해요.
식물유전학자는 식물의 유전자와 변이 원리를 연구하는 과학자예요. 왜 특정 색이 나타나는지, 어떤 유전자가 영향을 주는지를 연구해요.
리가 보는 아름다운 꽃 색과 무늬들은 자연에서 발생한 변이와 인간의 오랜 품종 개량이 함께 만들어낸 결과라고 볼 수 있습니다.
감사합니다.
안녕하세요.
식물의 잎 색이나 꽃 색이 다양하게 나타나는 이유는 유전자 변이, 돌연변이, 자연선택, 품종 개량 등이 복합적으로 작용한 결과인데요, 이때 모든 독특한 색이 사람이 만든 것은 아니고, 자연에서 우연히 생긴 변이를 사람이 발견해 증식 및 선발한 경우도 많습니다.
예를 들어 잎이 초록색이 아니라 흰색, 노란색, 분홍색 무늬가 섞여 있는 식물은 엽록소 생성 관련 유전자 변이 때문에 생기는 경우가 많은데요, 엽록소가 적거나 특정 부위에서 만들어지지 않으면 흰색이나 노란색 무늬가 나타나며 이를 무늬종이라고 부릅니다.
질문처럼 한 나무에서 두 가지 색 잎이나 꽃이 함께 피는 현상은 몇 가지 이유가 있는데요, 가지 일부에서만 돌연변이가 생겨 다른 색이 나타나는 아조변이일 수 있고, 서로 다른 유전형 세포가 한 개체 안에 공존하는 키메라 현상일 수도 있는데요, 따라서 같은 나무인데 특정 가지에서만 다른 색 꽃이 피거나 잎 무늬가 달라지기도 합니다.
품종 개발자들은 이런 자연 변이를 발견한 뒤, 삽목이나 접목, 교배 등을 통해 특징을 안정적으로 유지하며 새로운 품종으로 만들며, 의도적인 교배를 통해 색이나 크기, 병충해 저항성을 강화하기도 합니다. 감사합니다.