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밀의 게놈조성을 통한 작물의 분화발달과정, 재배학

by tekjiro02 2023. 6. 19.
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밀의 게놈조성을 통한 작물의 분화발달과정

농경의 시작은 인류에게 있어서 문명을 촉발시킨 혁명적 사건이라 할 수 있다. 그 시작은 야생식물을 그대로 기르는 것에서 출발했음이 분명하나 이용성과 경제적 부가가치를 높이는 쪽으로 발전해 왔고 그러기 위해서는 재배식물의 우연한 혹은 인위적인 육종과 품종개발이 이루어져야 했고 이렇게 경제성을 가지는 재배식물을 우리는 작물이라 표현한다. 

바빌로프의 원산지 연구에 따르면 어떠한 작물의 원산지에는 해당 작물의 유전적 변이가 매우 다양한 것이 특징이다. 이렇게 다양한 유전형질을 가진 작물이 인류의 필요에 의해 높은 이용성과 경제성을 가지는 쪽으로 선택 및 육종 되어 널리 퍼져나가게 되는데 조상 식물로부터 다양한 형태로 품종이 갈라지게 되는 현상을 작물의 분화라고 하며 작물의 분화는 유전적 변이, 도태와 적응, 순화, 고립, 품종화의 단계로 나타나게 된다. 

밀은 세계적으로 가장 널리 재배되고 가장 많은 인구가 주식으로 이용하는 주요한 식량작물이다. 재배밀의 게놈조성에 대해 밝혀진 것을 살펴보면, 야생 밀에 가까운 1립계 밀의 게놈 조성은 AA, BB, DD 등으로 나타나며 염색체 수는 14개이고 2배체이다. AA와 BB의 게놈 조성을 가진 밀이 교잡되어 4배체의 2립계로 발현한 밀이 엠머밀, 듀럼밀, 마카로니 밀이며 게놈 조성은 AABB형으로 나타난다. 이 2립계 밀이 DD 게놈 조성을 가진 밀과 교잡되어 육종된 것이 세계적으로 널리 재배되는 품종인 빵 밀이며 AABBDD의 게놈 조성을 갖는다. 이렇게 밀의 게놈조성을 살펴보면 조상 밀에서 현재의 품종에 이르기까지 어떻게 육종 되어 온 것인지 추적해 볼 수 있다. 


토양수분의 종류와 퍼텐셜과 관계

 농업에서 작물이 이용할 수 있는 수분을 파악하기 위해서는 토양 수분의 에너지와 퍼텐셜에 대한 이해가 필요하다. 토양이 함유한 수분을 에너지로 표현하면 운동에너지는 0에 수렴하여 위치 에너지만을 갖고 있는 것으로 표현할 수 있다. 수분은 에너지의 상대적 차이에 의해 이동하게 되는데 즉 위치에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질을 갖게 된다. 이것을 단위량에 대해 나타낸 것이 토양수분 퍼텐셜이다. 토양수분 퍼텐셜은 다시 중력퍼텐셜과 압력퍼텐셜, 삼투퍼텐셜로 구분할 수 있으며 삼투퍼텐셜은 식물의 뿌리 부분에서 수분 이동이나 염류 토양에서의 수분 이동에 대한 해석을 제외하고는 무시할 수 있다. 중력퍼텐셜은 상대적인 위치에 따라 표현할 수 있는데 항상 양의 값을 갖도록 기준점을 잡아 해석한다. 압력퍼텐셜은 자유수면을 기준으로 삼아 자유수면 아래인 경우는 양의 값을 갖게 되며 자유수면 위에서는 음의 값을 가져 매트릭퍼텐셜이라는 용어로 표현한다. 이렇게 표현된 토양의 수분퍼텐셜과 작물의 뿌리의 수분퍼텐셜을 비교하면 수분의 이동방향을 파악할 수 있게 된다. 즉 토양의 수분퍼텐셜이 뿌리의 수분퍼텐셜보다 낮다면 뿌리의 수분이 토양으로 이동하게 된다. 다시 말하면 단순히 토양 내 수분함량이 아니라 수분퍼텐셜 차이에 의해 수분의 이동 방향이 결정된다는 것이고 특히 작물이 뿌리와 토양의 수분퍼텐셜 값을 파악하는 것이 중요하게 된다 

토양의 수분 함량과 그때의 수분퍼텐셜에수분퍼텐셜에 대한 상관관계는 토양 수분특성곡선으로 알 수 있다. 식토는 양토와 사토와 비교할 때, 같은 수분퍼텐셜 상태에서 훨씬 많은 수분함량을 보이며, 즉 절대 수분함량이 높다고 해서 수분퍼텐셜도 높다는 의미가 아니라는 것을 알 수 있다. 토양의 특정 수분퍼텐셜 값이 어떤 의미와 특성을 가지는지 정리한 것이 수분상수이다. 수분퍼텐셜이 0 bar인 경우는 포화수분 상태이며 최대용수량 값을 갖는다. 포장용수 량은 -0.33 bar이며 이 값 이하의 수분퍼텐셜부터 식물이 이용 가능한 유효수분 구간이 시작된다. 일시위조점은 -10 bar로써 식물이 일시적으로 시드는 상태에 접어드는 수분퍼텐셜 값이 되며, 영구위조점은 식물이 영구적으로 시드는 수분퍼텐셜 값으로 -15 bar가 된다. 여기까지는 식물이 이용 가능한 유효 수분에 해당하는 수분퍼텐셜 값이다. 여기서 식물 생육에 가장 적합한 수분퍼텐셜은 포장용수량이 -0.33 bar가 된다. 이를 바탕으로 토성에 따라 유효 수분 함량이 가장 높은 토양을 산출하면 점토 함량이 20~30%에 해당하는 미사질 양토 혹은 미사질 식양토가 해당된다고 할 수 있다. 

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