밀과 보리를 포함하는 밀족(Triticeae)

벼과(Poaceae) 또는 화본과(Gramineae)는 분류학적으로 외떡잎식물강 벼목에 속하는 과(科, Family)로써, 고등식물에서 가장 규모가 큰 과 중 하나이다.

벼, 옥수수, 밀, 보리, 호밀, 기장, 조, 수수, 잔디 등이 모두 여기에 속한다.

벼과의 계통분류도 (출처: 위키피디아)

벼과는 12개의 아과(亞科, Subfamily)로 이루어지며, 아노모클로아아과, 파루스아과, 푸엘리아아과 등의 3개의 아과가 먼저 나뉘며, BOP분지군[대나무아과(Bambusoideae), 벼아과(Oryzoideae), 포아풀아과(Pooideae)]과 PACMAD분지군[기장아과(Panocoideae), 물대아과(Arundioideae), 나도바랭이아과(Chloridoideae), 미크라이라아과(Micrairoideae), 아리스티다아과(Aristidoideae), 단토니아아과(Danthonioideae)]으로 구성된다.

여러가지로 이용되는 작물이 많은데, 먼저 식량작물로 보면 벼는 벼아과, 밀, 보리, 호밀, 귀리 등은 포아풀아과, 옥수수, 기장, 수수 등은 기장아과에 속한다. 식량작물 외에 잔디는 나도바랭이아과, 갈대는 물대아과, 억새는 기장아과, 대나무는 대나무아과, 켄터키블루그래스(왕포아풀)은 포아풀아과에 속한다.

이런 12개의 아과 중에서 BOP분지군에 속하는 포아풀아과를 보면 다음과 같다.

벼과 내의 포아풀아과 계통분류도 (출처: 위키피디아)

포아풀아과는 14개의 하위 족(族, Tribe)로 구성된다. 이 분류군에만 약 3850종정도의 식물이 포함되는 엄청난 집단이다. 그 중에서 필자는 "핵심 포아풀아과(core Pooideae)"에 관심을 갖고 있다. 제일 먼저 분리되는 숲개밀족에서 중요한 식물 Brachypodium distachyon에 대해서는 지난 포스트를 참고하길 바란다.

핵심 포아풀아과의 족들의 영문명과 한글명 (출처: 위키피디아)

출처: Vogel, J. P. (Ed.). (2016). Genetics and genomics of Brachypodium (Vol. 18). Springer.

핵심 포아풀아과에서 숲개밀족을 제외하고는 대부분 기본 염색체 수를 7개 갖는다. 보통밀(Triticum aestivum)의 경우, 기본 염색체 수가 7이며 6배체라서 42개의 염색체를 갖다. 보리(Hordeum vulgare)나 호밀(Secale cereale) 등은 2배체라서 14개의 염색체를 갖는다. 그러면 그 중에서 밀과 보리가 포함되는 밀족에 대해 알아보겠다.

출처: Molnár-Láng, M., Ceoloni, C., & Doležel, J. (2015). Alien Introgression in Wheat. Springer International Publishing.

출처: Molnár-Láng, M., Ceoloni, C., & Doležel, J. (2015). Alien Introgression in Wheat. Springer International Publishing.

학자마다 조금씩 다르지만, 밀족은 크게 밀아족(Triticineae)와 보리아족(Hordeineae)으로 나뉜다. 보리아족에 속하는 개보리속에서부터 밀아족이 분리하여 진화하면서 밀아족을 형성한 것처럼 보인다. 종 혹은 속마다 고유의 유전체(Genome)을 갖고 있으며, 서로 다른 2배체 종들이 잡종을 형성하여 이질배수체(Allopolyploid)를 형성한다. 

보통밀의 경우 6배체인데, 현재 일반적으로 받아들여지는 진화과정은 2배체인 A유전체를 갖는 야생종 Triticum urartu와 현재 S유전체를 갖는 Aegilops speltoides의 조상인 B유전체를 갖는 종이 AB의 유전체를 갖는 4배체 밀들을 형성하고 그들 중에서 D유전체를 갖는 Aegilops tauschii와 잡종을 형성하여 ABD의 유전체를 가지는 현재의 보통밀로 진화했다고 한다. 이미 듀럼밀과 같은 4배체 밀들(AB)와 Aegilops tauschii를 인공적으로 교배해서 D유전체를 넣은 합성밀들을 이용한 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만 아직 B유전체는 Aegilops speltoides의 S유전체와 가장 가깝다고 생각할 뿐, 정확히 그 유전체와 동일하지는 않은 것으로 판단되고 있다.

이런 진화과정이 육종에도 응용되고 있는데, 트리티케일(Triticale)의 경우 밀과 호밀을 교잡 후 배가시켜서 만든 6배체(ABR) 혹은 8배체(ABDR)의 식물이다. 이런 합성계통이나 염색체의 일부가 다른종의 염색체의 일부로 바뀐 전좌계통들을 육종에 많이 이용되고 있다.

출처: http://ongchip.egloos.com/6122171