포아풀아과(Pooideae subfamily)의 진화와 육종: 맥류 중심의 고찰 (Evolution and Breeding of Members of Pooideae Subfamily: Focusing on Upland Cereal Crops)

서지정보

· 발행기관 : 한국작물학회
· 수록지 정보 : 한국작물학회지 / 66권 / 3호 / 220 ~ 239페이지
· 저자명 : 성연준, 오희원, 강유나, 김창수

초록

유전체학과 계통분류학이 발전하면서 육종에 이를 적용하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 특히 농경학적으로 가치가 높은 밀, 보리, 귀리, 호밀, 한지형 잔디가 존재하는 화본과의 포아풀아과(Pooideae)에 대한 비교 유전체 분석을 통한 계통학적 연구와 함께, 각 식물들의 기능 유전체분석을 통해 이를 농업적으로 육종에 활용하여 다양한 유전자원을 개발하고 있다.
우리는 주요 진화 요인 중 하나인 전체 유전체 중복(Whole genome duplication)이 다양한 모델 식물의 유전체 분석을통해 계속 밝혀지고 있고, 진화적으로 매우 가치가 있는 화본과 식물들의 현재까지 진행된 분류학적 연구들과 함께화본과에서 가장 많은 종을 보유하고 있으며, 온대 및 한대지역에 넓게 분포하고 있는 포아풀아과의 기원과 진화에대해서 정리하였다. 또한, 포아풀아과의 비교유전체 연구들중 기후변화와 서식지 이동에 초점을 맞춘 한대지역 적응성과 관련된 진화 과정에 대해서도 작성하였다. 그리고 포아풀아과 중 맥류 및 한지형 목초를 중심으로 지질학적, 지층학적 연구로 밝혀진 인류의 농업 발전과 더불어 식물 별순화 과정을 파악하였으며, 전통육종 방법과 과학 발전의조화를 통해 식물별, 특정 형질별로 다양하고 효율성이 높은 식물 육종 방법들이 개발되었는데, 그 중에서 병 저항성을 목적으로 수행된 연구들을 요약하였다.
이처럼 농업적으로 굉장히 중요한 가치를 지닌 포아풀아과의 많은 관심과 유전 및 육종 연구들이 이루어지고 있지만, 화석 자료의 부재와 화본과 식물이 다른 피자식물보다느린 염기서열 변화 속도 등으로 인해 아직까지 정확한 포아풀아과의 기원과 진화계통도(Phylogenetic tree) 조차 확실하게 밝혀져 있지 않다. 또한, 포아풀아과의 중요한 특징중 하나인 내한성의 진화과정은 식물 종의 다양성, 저온 반응성 유전자 기원의 진화론적 연구 부족과 모호성 등으로 인해 아직 정확히 밝혀지지 않았다. 현재 이러한 한계들을극복하기 위해 신생대의 기후변화와 포아풀아과의 분화와의 연관성에 대한 연구들과 비교 전사체 분석 같은 비교 유전체학을 비롯한 다양한 유전체 기술을 통해 더욱 폭넓은연구들이 활발히 진행 중이며, 이러한 결과들을 육종에 활용하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다.

영어초록

Grasses (Poaceae) belong to the biggest plant family among angiosperms and it cover around 20% of the earth’s surface. The members of this family are mostly utilized as food resources by humans and animals but they are also valuable in terms of evolution and ecology. The member of the subfamily Pooideae represents, temperate grasses, and includes a number of economically important crops and belongs to the clade BOP (including the subfamilies Bambooideae, Oryzeae, and Pooideae).
This subfamily is the largest among all grass families. The special features of this subfamily are cold acclimation and vernalization.
The members of Pooideae subfamily with the aforementioned special features are thought to have evolved in the Cenozoic era when the temperature on earth started to cool down, which triggered the diversification of this subfamily through adaptation to cold weather. The agricultural origin of wheat, barley, oat, and rye is attributed to fertile crescent and thereafter they were domesticated through Neolithic evolution. The history of domestication of each Pooideae crop is distinct and is based on their purpose. Recently, breeding of these crops is performed differently due to the development of new technologies such as genomics and genome editing. This review article summarizes the evolutionary history of the members of the subfamily Pooideae and use of pre-existing information for future breeding efforts.

참고자료

· 없음