옥수수 색이 달라지는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 옥수수를 보면 노란색인 경우가 많지만 보라색일 때도 있고 노란색과 보라색이 섞여 있는 경우로도 나뉘어져 있는데, 어떤 원리로 이렇게 색 발현이 나타나는 것인지 궁금합니다.
안녕하세요.
옥수수 색깔이 달라지는 건 유전적 요인(색소 유전자 조합)과 색소의 화학적 특성 때문인데요, 즉, “품종이 다르기 때문”이 단순한 답이지만, 그 뒤에는 색소 합성을 조절하는 여러 유전자와 대사 경로가 작용한 결과라고 보시면 됩니다. 옥수수의 씨앗(알맹이)에는 크게 두 종류의 색소가 관여하는데요 카로티노이드와 안토시아닌입니다. 노란색 옥수수의 경우에는 카로티노이드가 많이 합성된 것으로 안토시아닌은 거의 없습니다. 반면에 보라색 옥수수의 경우에는 안토시아닌 합성 유전자가 활성화된 경우로, 카로티노이드는 적거나 없습니다. 두 색이 혼합된 경우에는 일부 알맹이는 카로티노이드 우세, 일부는 안토시아닌 우세한 경우입니다. 이러한 옥수수의 씨앗 색은 색소 생합성 경로를 켜거나 끄는 유전자에 따라 결정되는데요, 예를 들어, 안토시아닌 경로의 핵심 유전자 중 하나가 꺼져 있으면 보라색이 나타나지 않습니다. 반대로 카로티노이드 합성 유전자가 비활성화되면 노란색이 줄어듭니다. 씨앗 하나하나가 모계·부계에서 받은 유전자 조합에 따라 다른 색을 띨 수 있으며, 그래서 같은 이삭에 노란 알, 보라 알이 섞여 있는 경우도 생기는 것입니다.
1명 평가옥수수 색이 달라지는 원인은 유전자와 환경 요인에 의해 결정됩니다. 노란색 옥수수는 카로티노이드 색소에 의해, 보라색 옥수수는 안토시아닌 색소에 의해 색이 나타납니다. 옥수수 알갱이의 보라색 반점은 전이인자라는 유전자가 이동하면서 유전자 발현을 방해하여 발생하는데, 전이인자가 특정 색소 유전자의 기능을 억제하면 노란색을 띠게 되고, 이 전이인자가 빠져나가면 다시 색소 유전자가 활성화되어 보라색 반점이 나타나는 원리입니다.
옥수수 알갱이에서 발현되는 다양한 색소 유전자의 영향 때문입니다.
그 중에서도 특히 안토시아닌과 카로티노이드라는 두 가지 주요 색소의 유전자가 색 발현에 가장 크게 관여합니다.
만일 안토시아닌 색소를 합성하는 유전자가 발현되면 옥수수 알갱이가 보라색을 띱니다. 이 유전자는 노란색 유전자에 대해 우성이죠.
반면 카로티노이드 색소를 합성하는 유전자가 발현되면 노란색을 띱니다. 이 유전자는 보라색 유전자에 대해 열성이죠.
따라서, 보라색 유전자와 노란색 유전자를 모두 가진 옥수수의 경우, 우성인 보라색 유전자가 발현되어 옥수수 알갱이는 보라색이 됩니다. 하지만 이 옥수수끼리 교배하면 멘델의 분리 법칙에 따라 보라색과 노란색이 3:1의 비율로 나타나게 됩니다.
그리고 하나의 옥수수에서 보라색과 노란색 알갱이가 섞여 있는 현상은 이동성 유전인자의 작용 때문입니다. 이동성 유전인자는 염색체 위를 자유롭게 옮겨 다니는 DNA 조각으로, '점핑 유전자(jumping gene)'라고도 불립니다.
안녕하세요.
노란색 옥수수는 카로티노이드 색소가 많아서 노란색으로 발현됩니다. 주로, 루테인, 지아잔틴 같은 색소입니다.
보라색 옥수수는 안토시아닌 색소가 많아서 보라색과 자주색으로 발현됩니다. 주로 시아니딘 같은 종류의 색소입니다.
노란색과 보라색이 같이 발현되는 것은 알마다 유전자 발현 정도가 달라서 생기는 현상이빈다.
이를 유전적 모자이크 현상이라고 합니다.
옥수수 1개에서 노란색 알갱이는 카로티노이드 관련 유전자가 활성화(노란색)되고 안토시아닌 색소 관련 유전자가 비활성화(보라색)되었기 때문입니다. 보라색 알갱이는 그 반대이며, 두가지 색이 모두 나타나는 알갱이는 모두 활성화가 되었기 때문입니다.
감사합니다.