수원포플러와 구아디 포플러 원형질체(原形質體) 융합(融合)에 의한 체세포잡종체(體細胞雜種體) 유도(誘導)

Induction of Somatic Hybrid by Protoplast Fusion between Populus koreana × P. nigra var. italica and P. euramericana cv. Guardi

유망(有望) 속성수(速成樹)로 개발중(開發中)인 수원포플러(P. koreana ${\times}$ nigra var. italica)와 포플러 낙엽병(落葉病)에 내성(耐性)을 가진 구아디포플러(P. euramericana cv. Guardi)의 엽육조직(葉肉組織)에서 원형질체(原形質體)를 분리융합(分離融合)하여 잡종식물체(雜種植物體)를 생산(生產)하였다. 실험재료(實驗材料)인 수원포플러는 BA $0.5{\mu}M$, 구아디포플러는 BA $2.0{\mu}M$ 처리(處理)된 MS 배지(培地)에서 대량(大量) 증식(增殖)시킨 후 1/2 MS배지에서 계대배양(繼代培養)하여 전개(展開)된 엽조직(葉組織)을 사용(使用)하였다. 수원포플러는 효소용액(酵素溶液) I (Cellulase 2.0%, Macerozyme 0.4%, Hemicelluase 1.2%, Driselase 2.0%, Pectolyase 0.05%)에서 구아디포플러는 효소용액(酵素溶液) II (Cellulase 1.0%, Macerozyme 0.4%, Hemicellulase 1.2%, Driselase 2.0%, Pectolyase 0.05%)에서 원형질체(原形質體)를 분리(分離)하여 각각 $4.04{\times}10^7$, $2.45{\times}10^7$개의 높은 수율(收率)을 얻었다. 양수종간(兩樹種間)의 원형질체(原形質體) 융합율(融合率)은 PEG 40%가 포함(包含)된 융합용액(融合溶液)에 20분 처리(處理)하고 $Ca^{2+}$ 30mM 첨가(添加)된 희석액(稀釋液)(pH 10.5)을 사용(使用)하였을때 양수종간(兩樹種間) 1:1 융합율(融合率)이 30%정도로 높게 나타났다. 융합(融合)된 원형질체(原形質體)는 0.6M sucrose, $4.5{\mu}M$ 2, 4-D, $0.5{\mu}M$ BA가 첨가(添加)된 8p-KM에서 정치(定置) 혹은 진탕배양(震湯培養)하여 2개월후 캘루스를 얻을 수 있었으며, $5.0{\mu}M$ zeatin 처리구(處理區)에서 평균 4개의 식물체(植物體)가 재분화(再分化)되었다. 융합산물(融合產物)에서 유래(由來)한 식물체(植物體)의 잡종성(雜種性) 여부(與否)를 확인(確認)하기 위해 SDS-PAGE를 실시(實施)하였다. 모수(母樹)인 수원포플러와 구아디포플러간에는 단백질형에 차이(差異)가 있었으며 재분화(再分化) 개체중(個體中) 양친(兩親)의 중간형(中間型)을 나타내는 개체(個體)는 세포융합(細胞融合)에 의한 재분화개체(再分化個體)로 추정(推定)할 수 있었다.

Protoplasts isolated from leaf mesophyll tissues of Populus koreana ${\times}$ P. nigra var. italica were fused with those of P. euramericana cv. Guardi. Well expended healthy leaves of 5 to 7 week-old-plantlet grown in vitro were used as source materials. Leaves from P. koreana ${\times}$ P. nigra var. italica and P. euramericana cv. Guardi were digested in enzyme solution I (2.0% Cellulase, 1.2% Hemicellulase, 0.4% Macrozyme, 2.0% Driselase, 0.05% Pectolyase ; w/v) and enzyme solution II (1.0% Cellulase, 1.2% Hemicellulase, 0.4% Macrozyme, 2.0% Driselase, 0.05% Pectolyase ; w/v), respectively, The highest frequency of fusion among the protoplasts originated from the two source materials was approximately 21% using 40% PEG or 15% dextran. In addition, fusion frequency was enhanced by incorporating 30mM of $Ca^{2+}$ in eluting solution at pH 10.5. Dividing cells and/or mint-calli were obtained by culturing the fusion products in a liquid 8p-KM medium supplemented with 0.6M sucrose, $0.45{\mu}M$ 2, 4-D, and $0.5{\mu}M$ BA. Shoots were regenerated from the fusion product-derived calli after culture on MS medium containing $5.0{\mu}M$ zeatin. To verify the putative hybrid or cybrid, SDS-PAGE was carried out. From the 24 regenerants, just two plants showed intermediate protein band patterns compared with those of the original source plants.