자가불화합성 (Self-Incompatibility)

한 줄 정의: 자웅동체 식물에서 자기 자신의 화분으로는 정상적인 수정이 이루어지지 않는 유전적 현상으로, 타가수정을 유도하고 F1 종자 채종에 이용된다.

쉽게 풀면

같은 꽃의 꽃가루로는 씨앗이 잘 안 맺히게 하여 다른 개체의 꽃가루를 받도록 하는 성질이다. 예를 들어 배추 꽃에 자기 꽃가루를 묻혀도 씨앗이 잘 맺히지 않지만, 다른 개체의 꽃가루를 묻히면 정상적으로 씨앗이 맺힌다.

왜 중요한가

자가불화합성은 배추과·국화과·장미과 작물에서 F1 채종의 도구로 이용되어, 제웅 없이 잡종 종자를 대량 생산하는 체계의 기반이 됩니다. 과수에서는 배·사과의 수분수 배치를 결정하는 근거이며, 식물 생식생물학에서는 자기와 비자기를 인식하는 분자 기구의 모델로 연구됩니다. 이 성질을 이용하면 사람이 일일이 꽃을 제거하거나 거세하지 않아도 자연스럽게 타가수분된 잡종 종자를 대량으로 얻을 수 있어 채종 비용을 크게 줄여 준다. 자가불화합성 계통을 유지·증식하려면 봉오리 수분이나 고농도 이산화탄소 처리로 자가불화합 반응을 일시적으로 타파하는 별도의 기술이 필요해, 채종 회사는 이 과정을 전담하는 인력과 시설을 따로 운영하기도 한다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

배추 자가불화합성 계통을 모본으로 이용하여 인공수분 없이도 타가수분 F1 종자를 대량 채종할 수 있었다.

자가불화합성을 이용하면 별도의 인공 거세 없이도 자가수정을 막고 타가수정을 유도하여 F1 종자 채종 효율을 높일 수 있음을 보여준다.

배 품종 간 자가불화합성 유전자형을 분석하여 상호 수분이 가능한 수분수 조합을 선정하였다.

과수 재배 현장에서 자가불화합성 유전자형 정보를 이용해 열매를 맺을 수 있는 품종 조합을 결정하는 연구 사례이다.

조금 더 깊게 보면

자가불화합성은 화분이나 배주에 결함이 있어서가 아니라 정상 배우자가 유전적으로 거부되는 것이므로 웅성불임과 구분해야 합니다. 배우체형과 포자체형은 인식 방식이 달라 육종 활용법도 다르며, 봉오리 수분이나 고농도 이산화탄소 처리로 일시 타파할 수 있어 자식계통 유지에는 별도 기술이 필요합니다. 배우체형 자가불화합성은 화분 자체가 가진 유전자형에 따라 발아관 신장이 암술대 안에서 저지되는 반면, 포자체형은 화분을 만든 모체(포자체)의 유전자형에 따라 반응이 결정되므로 같은 화분이라도 유전자형 판정 기준이 다르다.

주의할 점

자가불화합성은 웅성불임과 달리 화분 자체는 정상적으로 형성되지만, 자기 암술과의 생리적 인식 반응에 의해 수정이 저해된다는 점에서 기작이 다르다. 자가불화합성 계통을 유지하려면 꽃이 완전히 벌어지기 전인 봉오리 단계에서 인공수분하는 봉오리 수분처럼 불화합성 반응이 아직 작동하지 않는 시점을 이용해야 한다.