Q 꿀벌의 근친교배 문제와 짝짓기 거리(모셔온 글입니다.)

[한결]

Q 꿀벌의 근친교배 문제와 짝짓기 거리|초보양봉 문답

화이(구례) | 조회 188 | 2013.09.09. 19:41 http://cafe.daum.net/beelove/8D2A/9806

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꿀벌의 근친교배 문제

근친교배가 심화되면 동형접합인 유전자좌들이 증가하여 유전적 다양성이 결여되어 다양한 질병에 대한 저항성이 떨어질 수 있고 변화하는 환경에 적응하지 못하고 도태될 위험성이 증가한다. 꿀벌의 경우 근친교배의 이러한 문제점 외에 중요한 문제가 하나 더 있는데 이에 대해 알아보기로 한다.

서양종꿀벌은 염색체 2n이 32개며 그 중 한 쌍은 성염색체다. 서양종꿀벌의 성염색체에 존재하는 성 결정 유전자좌에 가능한 대립유전자는 대략 19 종류가 있다고 한다.

처녀여왕벌은 여러 마리의 수벌과 짝짓기하여 그 정자들을 정자저장낭에 저장해둔다. 여왕벌이 알을 낳을 때 저장낭에 저장된 정자가 흘러나와 수정이 되면 수정란이 되고 정자가 나오지 않아 수정되지 않으면 무정란이 된다. 수벌은 여왕벌이 낳은 알이 수정되지 않고 발생하는 반수체이며 일벌과 여왕벌은 여왕벌이 낳은 알이 정자와 수정되어 발생하는 2배체다. 2배체의 성결정 대립유전자좌가 이형접합이면 여왕벌이나 일벌이 되지만 동협접합이면 동형배수체이며 꿀벌의 경우 배수체 수벌이라고 한다. 배수체 수벌은 생김새는 일반 수벌과 비슷하지만 몸집이 일반 수벌 보다 크고 활동성이 떨어지며 시구(翅鉤)가 작아 비행능력이 떨어지고 생산하는 정자수가 적고 배수체 정자를 생산하므로 혹시라도 여왕벌과 짝짓기하면 3배체 일벌이나 3배체 수벌을 생산하게 되는데 그것들은 서로 능력과 습성이 다르고 염색체 가닥수가 달라서 꿀벌의 세계가 무질서하게 된다. 한마디로, 배수체 수벌은 쓸모가 없어서 일찍이 일벌이 제거할 수 있도록 진화해온 것이다. 일반 수벌 애벌레에 비해 배수체 수벌 애벌레가 표피탄화수소를 더 적게 생산하는데 부화후 3일 정도까지는 그 차이가 커서 이를 일벌이 쉽게 감지하고 제거하는 것으로 보인다고 한다.

배수체 수벌의 대부분은 애벌레 초기에 일벌에 의해 제거되고 3% 정도는 살아남아서 수벌이 되는데 근친교배가 심화될수록 그 비율은 높아진다. 이렇듯 벌새끼가 죽은 벌방에는 뒤늦게 다시 알을 낳아 키우거나 다른 용도로 사용하게 되므로 그 비율이 높아짐에 따라 곰보봉판이 되며 세력도 약해진다. 아래는 이에 관한 내용이다.

성 결정 각 대립유전자를 Xa, Xb, Xc, Xd, Xe 등으로 표기하기로 한다. 여왕벌은 2배체이므로 이 19 종류의 대립유전자 중 2 개를 가지고 있게 된다. 수벌은 반수체이므로 이 19 종류의 대립유전자 중 1 개를 가지고 있게 된다. 한편, 대립유전자가 서로 같은 2배체(XaXa, XbXb, XcXc 등)를 동형배수체라고 하며 꿀벌의 경우 배수체 수벌이라고 한다.

XaXb인 여왕벌이 4 마리의 수벌(Xc, Xd, Xe, Xf)과 짝짓기하여 낳은 수정란은

 XaXc, XaXd, XaXe, XaXf, XbXc, XbXd, XbXe, XbXf로서 동형배수체가 없다.

XaXb인 여왕벌이 4 마리의 수벌(Xa, Xc, Xd, Xe)과 짝짓기하여 낳은 수정란은
XaXa, XaXc, XaXd, XaXf, XbXa, XbXc, XbXd, XbXe로서 동형배수체가 1개 있는데 이는 8개 중 1개의 비율다.

짝짓기 가능한 거리 내의 봉군들에 성결정 대립유전자가 3 개 밖에 없다고 하면,
XaXb 인 여왕벌이 3 마리의 수벌(Xa, Xb, Xc)과 짝짓기하여 낳은 수정란은
XaXa, XaXb, XaXc, XbXa, XbXb, XbXc로서 동형배수체가 2 개 있고 6 개 중 2 개의 비율이다.
최악의 경우 XaXb인 여왕벌이 Xa 또는 Xb인 수벌과만 짝짓기하게 되면 수정란 2 개 중 1개는 동형배수체가 되고 부화 직후 죽으므로 세력이 많이 약해진다. 설령 살아남는다고 해도 수벌이므로 오히려 더 문제다.
짝짓기 가능한 거리 내의 성결정 대립유전자 수와 애벌레의 평균 생존율은 아래와 같다.
- 2 개 : 50%
- 3 개 : 67%
- 4 개 : 75%
- 5 개 : 80%
- 7 개 : 86%
- 10 개 : 90%
10 개 이상 있어야 생존률이 90% 이상 된다.

근친교배 문제를 해결하는 데는, 정기적으로 외지에서 봉군을 상당수 들여와서 섞거나 외지 봉군의 왕대로 분봉시키거나 처녀여왕벌을 외지에서 짝짓기시키는 방법 등이 있을 수 있다. '외지'란 직선거리로 6킬로미터 이상 떨어진 곳을 말한다. 육종하는 경우에는 서로 근친이 아닌 두 개 이상의 우수한 계통을 육종한 후 이들 간에 교잡을 시키면 근친교배문제를 피할 수 있다. 물론, 이 경우 교잡 결과 우수한 형질이 보존되는 계통을 찾아야 할 것이다.

참고문헌:
1. 양봉/농촌진흥청[편], 2003년
2. 꿀벌 유전자원의 수집 및 선발, 이명렬,이만영,김영수,
   (농업생물연구/농촌진흥청 농업과학기술원, 2005년, 408쪽~)

3. http://honeybee.drawwing.org/book/diploid-drones

꿀벌의 짝짓기 거리

아래 참고문헌1을 보면,

- 처녀왕은 평균 17 마리의 수벌과 짝짓기 했다.

- 짝짓기 거리는 처녀왕 벌통과 수벌 벌통 간의 거리로 측정했는데,

   7.5 km 안에서 90%가 행해졌고,

   2.5 km 안에서 50%가 행해졌다.

   가장 먼 거리는 15 km였다.

참고문헌:

1. Quantifying honey bee mating range and isolation in semi-isolated valleys by DNA microsatellite paternity analysis

[권중규]

허락도 없이 퍼 갑니다. 근친 교배에 대한 관심이 있어서 자료 감사합니다.