Plant regeneration and soil acclimatization through photoautotrophic culture from leaf explant of a rare species in Sedum tosaense Makino

희귀수종인 주걱비름(Sedum tosaense Makino)의 잎절편으로부터 기내 식물체 재분화 및 광독립배양을 통한 토양순화

The aim of this study was to establish plant regeneration from leaf explants of Sedum tosaense Makino, which is globally rare and endangered species. The leaf explants of S. tosaense were cultured on the MS medium supplemented with different concentration of BA and NAA for callus induction. Callus induction was showed the highest (100%) on MS medium containing $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ BA and $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ NAA. The highest number of shoots were regenerated when callus were cultured on MS medium containing $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ BA and $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ NAA for 5 weeks. The axillary bud were cultured on the MS media supplemented with combination of BA and NAA for in vitro propagation. The highest number of adventitious shoot (7.9 per explants) formed at $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ NAA and $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ BA. For rooting, MS medium supplemented with or without $2.0g{\cdot}L^{-1}$ activated charcoal was tested. The optimal results were observed using MS medium supplemented with $2.0g{\cdot}L^{-1}$ activated charcoal, on which 85.7 (No. of root), 4.6 cm (length of root). 1,200 ppm $CO_2$ and 350 ppm $CO_2$ were supplied for make certain the effects of $CO_2$ on pre-acclimatization by photoautotrophic culture. 1,200 ppm $CO_2$ treatment was established higher than 350 ppm $CO_2$ treatment. Soil acclimatization of in vitro plantlets was the best in mixture soil consisted of peat moss and perlite with 100% survival rate and they showed the maximum growth.

본 연구의 목적은 세계적 희귀 및 멸종위기식물인 주걱비름(Sedum tosaense Makino)의 잎절편으로부터 식물체 재분화 조건의 탐색과 광독립배양을 통한 원활한 토양순화 체계을 확립하고자 하였다. 생장조절제인 BA와 NAA를 조합한 MS배지에 주걱비름 기내발아 식물체의 잎절편을 배양하였다. $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ BA와 $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ NAA를 혼합하여 처리한 배지가 캘러스 형성율이 100%로 가장 높았으며, 캘러스의 무게도 가장 무거웠다. 또한, 캘러스에서 분화된 신초의 수, 신초의 무게, 배양상태의 견고도에서도 $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ BA와 $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ NAA를 혼합하여 처리한 배지가 가장 우수하였다. 주걱비름의 대량증식을 위해 BA와 NAA를 혼합조합한 MS배지에 액아를 포함하는 마디를 배양하였다. 그 결과, $2.0mg{\cdot}L^{-1}$ BA와 $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ NAA 혼합한 배지가 신초의 수 7.9개, 신초무게 66.9 mg으로 신초분화에 가장 효과적이었다. 기내발근을 위해 MS배지에 AC 무첨가배지와 $2.0g{\cdot}L^{-1}$ AC 첨가배지에 배양하였다. 그 결과, 뿌리의 수 85.7개, 뿌리의 길이 4.6cm로 $2.0g{\cdot}L^{-1}$ AC을 첨가한 배지가 더 효과적이었다. 광독립배양에 의한 순화전처리 시 이산화탄소의 영향을 알아보기 위해 1,200 ppm과 350ppm으로 공급하였다. 그 결과, 1,200 ppm의 $CO_2$를 공급해준 처리구가 잎수, 잎폭, 잎두께, 줄기의 길이, 뿌리의 길이, 식물체무게와 엽록소함량이 350 ppm의 $CO_2$를 공급해준 처리구보다 높게 나타났다. 기내에서 재분화된 유식물체의 토양순화는 peat moss와 perlite 혼합배양토에서 생존율이 100%로 가장 높았으며, 가장 양호한 생장을 보였다.