씨 없는 수박을 만드는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 요즘에는 씨가 없는 수박도 자주 볼 수 있는데 어떻게 하면 씨 없는 수박을 만들 수 있는 것인지, 씨 없는 수박은 어떻게 심어서 만들어지는 것인지 궁금합니다.
안녕하세요.
씨 없는 수박은 자연적으로 우연히 생긴 변종이 아니라, 유전학과 식물생리학 원리를 이용해 인위적으로 만들어낸 품종인데요, 종자의 염색체 수 조절을 통해 만들어진 것입니다. 염색체 수를 인위적으로 바꾸는 것이 그 원리인데요, 수박은 원래 이배체(2n), 즉 염색체가 2세트인 상태로 씨가 생기지만 씨 없는 수박은 삼배체(3n) 상태로 만들어집니다. 삼배체 식물은 염색체가 3세트라서, 감수분열이 정상적으로 진행되지 않아 정상적인 씨앗(종자)을 만들 수 없으며 씨가 거의 없는 열매가 됩니다. 우선 콜히친 처리로 네배체(4n) 식물을 만드는데요, 콜히친(colchicine)이라는 알칼로이드를 어린 식물의 생장점에 처리하면, 세포 분열 시 염색체 분리가 억제되어 염색체 수가 2배가 됩니다. 이렇게 얻은 수박은 4n(네배체)이 됩니다. 이후 4n 수박 × 2n 수박을 교배하면 3n 수박 종자가 나오며, 이 3n 종자를 심으면 씨 없는 수박 식물이 자랍니다. 이때 삼배체 수박은 자가수분이 불가능하므로, 수정과 착과를 위해 꽃가루(화분)를 공급해줄 2n 수박 품종을 옆에 같이 심는데요, 이 꽃가루는 배 발달을 유도하지만 정상적인 배(씨앗)는 만들지 못해 속이 비어 있거나 아주 작은 씨 흔적만 있는 수박이 됩니다. 농가에서는 이 방식으로 매년 새로 3n 종자를 만들어 판매하고, 농민은 이를 사서 재배합니다.
1명 평가씨 없는 수박은 염색체 수가 홀수인 3배체 수박으로, 정상적인 수박의 2배체 염색체를 인위적으로 4배체로 만든 후 일반 수박과 교배하여 생산합니다. 이 3배체 수박은 씨앗을 만들 수 없는 불임 상태가 되며, 씨가 없거나 미성숙한 씨만 존재하게 됩니다. 이러한 씨 없는 수박은 스스로 씨앗을 생산하지 못하므로, 씨 없는 수박을 심기 위해서는 매년 일반 수박과 4배체 수박을 교배하여 얻은 씨앗을 사용해야 합니다.
일반적인 수박은 염색체가 두 세트(2n)인 2배체 식물입니다.
하지만 씨 없는 수박은 염색체 수가 세 세트(3n)인 3배체입니다. 식물은 생식 세포를 만들 때 염색체 수가 절반으로 줄어들어야 정상적으로 종자를 형성할 수 있는데, 염색체 수가 홀수인 3배체는 염색체가 제대로 짝을 이루지 못해 씨앗이 성숙하지 못하고 결국 씨 없는 수박이 되는 것입니다.
씨없는 수박을 만들기 위해 먼저 일반적인 2배체 수박에 콜히친이라는 화학 물질을 처리합니다. 콜히친은 세포 분열 과정에서 염색체가 분리되는 것을 방해하여, 염색체 수가 두 배로 늘어난 4배체(4n) 수박을 만듭니다.
그리고 이 4배체 수박의 암꽃에 일반 2배체 수박의 꽃가루를 수분시킵니다.
이렇게 이 둘을 교배하면 2n+n=3n의 염색체를 가진 씨앗이 만들어지게 됩니다. 이 씨앗이 바로 씨 없는 수박을 키울 수 있는 씨앗입니다.