씨 없는 수박은 일반 수박과 달리 어떻게 씨가 생기지 않도록 만드는 것인가요?

Question

안녕하세요. 씨 없는 수박은 일반 수박과 달리 어떻게 씨가 생기지 않도록 만드는 것인가요? 또한 씨가 없는데도 열매가 정상적으로 자라는 이유는 무엇이며, 염색체 수와 번식 과정이 씨 없는 수박의 생산에 어떤 영향을 주는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 씨 없는 수박은 유전자 조작으로 만드는 것이 아니라 염색체 수를 인위적으로 조절하는 육종 기술을 이용해 생산합니다. 일반적인 수박은 염색체가 2세트인 2배체인데요, 씨 없는 수박을 만들기 위해서는 먼저 어린 수박에 콜히친이라는 물질을 처리하여 염색체 수를 두 배로 늘린 4배체 수박을 만듭니다. 그 다음 4배체 수박과 일반 2배체 수박을 교배하면 자손은 염색체를 3세트 가진 3배체가 됩니다.

이 과정은 감수분열과 관련이 있는데요, 3배체 수박은 감수분열 과정에서 염색체를 균등하게 나누기 어렵습니다. 염색체가 홀수 세트이기 때문에 짝을 맞추어 분리하는 과정이 제대로 진행되지 못하며, 정상적인 생식세포인 꽃가루와 난세포를 거의 만들지 못하기 때문에, 결과적으로 씨가 형성되지 않습니다.

그렇다면 씨가 없는데도 수박이 자라는 것은 수박 열매의 성장은 수정과 관련된 호르몬 신호에 의해 시작되기 때문입니다. 씨 없는 수박도 꽃가루 자극은 필요하므로 실제 농장에서는 3배체 수박만 심지 않고, 옆에 일반 2배체 수박을 함께 심어 수분용 꽃가루를 공급합니다. 이후 꽃가루가 암꽃에 도달하면 수정 과정이 일부 진행되거나 수정 자극이 발생하여 옥신과 지베렐린 같은 식물 호르몬이 분비되고 이 호르몬들이 과실의 성장을 유도하므로 열매는 정상적으로 커집니다. 하지만 배와 종자가 정상적으로 발달하지 못하므로 단단한 검은 씨 대신 하얗고 부드러운 씨 껍질 흔적만 남게 됩니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요, 원숭이님. 이중철 전문가입니다.

씨 없는 수박은 그냥 씨를 없애는 게 아니라, 처음부터 씨가 정상적으로 만들어지지 않게 유전학적으로 조절해서 만드는 것이랍니다. 핵심은 염색체 수를 바꿔서 수정은 일어나더라도 씨앗이 완전하게 발달하지 못하게 하는 데 있어요.

1. 어떻게 씨가 안 생기게 하나요?

보통 수박은 2배체, 즉 염색체가 22개인데요.

여기에 '콜히친' 같은 물질을 처리해 염색체가 두 배로 늘어난 4배체 수박을 만든 다음, 이것을 일반 2배체 수박과 교배하면 3배체 수박이 생긴답니다.

이 3배체 수박은 감수분열이 정상적으로 잘 안 되기 때문에 씨앗이 제대로 만들어지지 않아요. 그래서 겉으로는 우리가 맛있게 먹는 열매가 열리지만, 속에는 씨가 거의 없거나 아주 작은 흔적으로 남게 된답니다.

2. 씨가 없어도 왜 열매는 자라나요?

수박의 열매 자체는 씨앗이 만들어져야만 커지는 것은 아니에요. 수정 자극이 어느 정도 들어가면 과육은 정상적으로 자라기 때문에, 씨앗은 제대로 못 만들어도 열매는 자랄 수 있답니다. 즉, 씨 없는 수박은 열매 형성은 되지만, 씨앗 발달만 막힌 상태라고 이해하면 되어요. 그래서 우리가 수박을 먹을 때 씨를 뱉는 번거로움이 줄어들게 되는 것이지요.

3. 염색체 수와 번식..

씨 없는 수박 생산에서 중요한 것은 염색체 수의 조합인데요. 2배체와 4배체를 교배해 3배체를 만들면, 그 3배체가 씨를 제대로 만들지 못하는 성질을 우리가 이용하는 것이랍니다. 다만, 씨 없는 수박 그 자체는 스스로 씨를 남겨 번식하기는 어렵습니다. 그래서 농가에서는 매번 4배체와 2배체의 교배 과정을 통해 씨 없는 수박 종자를 만들어 재배하고 있어요.

4. 자, 그러면 GMO와는 과연 다른가요?

많이들 헷갈리시겠지만, 씨 없는 수박은 일반적으로 유전자 자체를 외래 유전자로 바꾸거나 조작하는 GMO와는 다른 개념으로 설명이 되어요. 핵심은 유전자 삽입보다 염색체 배수성과 교배 이론을 농가에서 실전으로 이용한 육종에 가깝답니다.

정리하자면,

씨 없는 수박은 콜히친으로 4배체를 만든 뒤 2배체와 교배해 3배체를 얻고, 이 3배체가 씨를 제대로 만들지 못하는 원리를 이용한답니다. 그래서 씨는 없지만 열매는 자라는 것이지요.

※ 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.😉

Answer 3

결론부터 말씀드리면 염색체 수를 조절하여 3배체(3n)로 만들어 식물의 정상적인 생식기능을 차단하는 것입니다.

일반 2배체(2n ) 수박에 화학물질을 처리해 염색체가 2배로 늘어난 4배체(4n) 수박을 만든 뒤, 이를 다시 일반 수박 (2n)과 교배하면 염색체가 3세트인 3배체 씨앗이 만들어집니다.

이 3배체 수박은 생식세포를 만들 때 염색체가 홀수 세트라 균등하게 나누어지지 못하는 감수 분열 오류가 발생하고 그 결과 정상적인 수정이 불가능해 단단한 씨앗이 만들어지지 않는 것입니다.

그리고 씨가 없는데도 잘 자라는 이유는 암꽃에 일반 수박의 꽃가루를 묻혀주는 수분 과정 덕분입니다.

식물은 수정이 되었다고 착각해 과일 발달 호르몬을 분비하고 이 자극 덕분에 씨앗은 없지만 과육은 정상적으로 자라게 되는 것이죠.