야생 흰 제비꽃 (viola patrinii DC.)의 callus로부터 분열 활성이 높고 균일한 세포주의 생산성 향상을 위한 현탁배양 방법이 세포의 생장에 미치는 영향에 관하여 조사한 결과는 다음과 같다. Compact callus의 세포생장을 위해서 배지의 종류를 MS, B5, R2, White배지로 나누어서 실험한 결과 MS배지와 R2 배지의 callus 생육이 양호하였으며, White배지를 사용시에는 횐 callus에 붉은 색소 (시코닌계 색소)가 생산되었다. 무기염의 농도에서는 생체중은 MS 기본배지에서 건물중은 1/2 NH$_4$NO$_3$, 1/2 KNO$_3$가 가장 좋았다. 배지중의 NH$_{4}$$^{+}$ 와 HO$_{3}$$^{-}$ 농도비를 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100로 한 결과 25:75의 비에서 생육이 가장 양호하였으며, NH$_{4}$$^{+}$ 의 농도가 낮아질수록 세포에 붉은 색소가 생성되는 경향을 보였다. Casein Hydrolysate (CH)의 농도가 세포의 생장에 미치는 영향은 5 g/L 첨가시 생체중, 건물중 모두 높았다. 조직학적 관찰에 있어서는 2~4주간 된 callus는 대부분의 세포의 크기가 작고 세포질이 농후한 상태로 비교적 균일한 세포로 구성되어 있고 액포화가 거의 이루어지지 않은 상태로 세포의 분열이 왕성하게 이루어지고 있음을 관찰할 수 있었고, 6주간 배양된 callus는 신장되고 액포화된 세포들이 많이 관찰되었다.

벼 약배양에서 식물체 재분화 능력의 품종간 차이와 유전 양식에 대해 연구한 결과는 다음과 같다. ‘일미벼’ 외 46품종의 녹색체 재분화율은 자포니카형이 통일형이나 인디카형보다 높게 나타났고, 동일 품종 생태형간에도 배양 효율은 다양한 변이폭을 나타내었다. 자포니카 품종중에서 ‘일미벼’와 ‘향남벼’는 각각 19.4%와 18.1%의 높은 재분화 능력을 나타내었다. ‘밀양 23호’와 ‘추청벼’가 교배된 F$_2$집단의 녹색체 재분화율은 평균 6.6%로 나타났고 0~33.3%까지 넓은 변이폭을 가지는 연속적인 빈도 분포양상을 나타내었다. 캘러스 형성률과 식물체 재분화 능력에 대해 추정된 광의의 유전력은 각각 72.8%와 82.7%로 추정되었다.

Amaranthus hypochondriacus의 저장 단백질을 encoding 하는 AmA1 유전자를 RT-PCR 방법을 이용하여 분리하고 특성화하였다. AmAl 유전자를 담배에 형질전환 시키기 위해 CaMV 35S promoter와 3'NOS를 가지고 있는 식물 발현 vector에 subcloning 하고 이 재조합 vector를 이용하여 Agrobacterium-mediated형질전환 방법을 이용하여 담배에 도입시켰다 신초는 0.1 mg/L NAA, 1.0 mg/L BA, 100 mg/L kanamycin 그리고 250 mg/L cefotaxime이 첨가된 MS 선발 배지에서 선발했고, 선발된 신초는 식물 생장 조절제를 첨가 하지 않고 200 mg/L kanamycin과 250 mg/L cefotaxime이 첨가된 MS배지에서 뿌리를 유도하였다. 선발된 담배의 게놈내의 AmA1 유전자의 존재는 PCR 방법과 hybridization을 이용하여 확인되었고, AmA1 유전자의 발현은 RT-PCR방법과 Southern blot hybridization을 사용하여 확인되었다.

발아를 위한 MS 액체배지에서 체세포배를 1주일간 배양하다가 고형배지로 옮겨 배양하면 92%가 발아하지만 액체배지 배양기간이 길어지면 발아율이 낮아져서 4주간 배양 후 고체 배지로 옮기면 26％ 밖에 발아하지 않았다. 액체배지에서 발아처리된 체세포배는 배축과 유근의 생장은 충실하게 일어나데 일부에서는 배축에 2차배가 발생되거나 배축과 유근 기부에서 캘러스가 형성된 경우도 있었다. 주사전자현미경에 의한 관찰 결과 경정분열조직을 이루고 있는 세포는 엉성하게 배열되어 있고 제1엽원기가 발생된 경우 그 구조가 충실하지 못하여 생장이 중단되어 있으며 엽원기의 발생이 않된 경우도 있었다. 그러므로 액체배지에서 체세포배의 발아가 억제된 원인은 경정분열조직의 구조적 결함으로 경엽부 형성이 일어나지 못하기 때문으로 사료된다.

Friable callus와 compact callus를 배양 단계별로 단백질을 정량한 결과 friable callus가 가장 낮았고 배양 0주째부터 단백질 함량이 서서히 증가하여 배양 3주째 최대함량이 되었으며, 4주째부터는 감소하기 시작했다. 전기영동법으로 단백질의 패턴을 조사한 결과 compact callus와 friable callus간에 특징적인 차이를 보이는 단백질 밴드가 관찰되었다. Friable callus는 약 28 KD, 31 KD과 35 KD에서 특이적으로 나타났으며. compact callus에서는 30 KD부근의 밴드에서 많은 변화가 일어났다. 전체 단백질의 구성 아미노산은 배앙 2∼3주에 가장 높은 함량을 보였고, friable callus에서 그 함량이 가장 낮았다.

카사바 (Manihot esculenta Crantz, cv. MCol 22)의 마디 절편을 MS 기본배지에 3종류의 사이토키닌을 여러 농도로 첨가한 조건에서 2주동안 현탁배양한 결과, 고체배지에서 3주 배양된 것보다 훨씬 생장이 효과적이었다. 현탁배양된 유식물에서는 과수화현상이 나타났으나, 이들을 세사 (마사토 + 1/2농도의 크놉씨액)를 담은 유리배양병에 이식하여 생육시킨 결과, 유경에서 새 잎이 신장되면서 과수화를 벗어나 4주후에는 4~6개의 마디를 가진 유경길이 3~5 cm의 정상 유묘로 생장됨으로서, 목본식물인 카사바의 경우 마디절편의 현탁배양에 의한 대량증식의 가능성을 확인했다. 현탁배양시 저농도의 제아틴 (0.01-0.05 mg 1$^{-1}$) 처리는 BAP 최적조건에서 보다 2배나 길게 부정아 길이를 신장시켰다. 사이토키닌 처리로 부정아가 잘 발생된 유식물은 토양이식 작업을 간편하게 했으며, 토양 이식 후 부정근을 활발히 발생시켜 one step culture시스템 배양이 가능하게 했다. 과수화된 유식물은 기외에서 순화가 어려웠으나 유기물이 혼입되지 않은 세사를 담은 유리배양병에서는 비무균조건일지라도 95% 이상 순화될 수 있었다.

사과나무 교배잡종 (P.16 $\times$ M. prunifolia)의 자엽과 배축 조직을 배양하여 신초의 재분화에 미치는 2,4-D, NAA 키네틴, BA, thidiazuron의 처리효과를 조사하였다. 자엽조직은 1.0 mg/L＋ NAA +2.0 mg/L BA 처리구에서, 배축조직은 0.5 mg/L NAA+0.5mg/L BA처리구에서 가장 많은 수의 신초가 분화하였으며, BA 무첨가구에서는 신초의 재분화가 전혀 이루어지지 않았다. 자엽조직보다는 배축조직을 배양하는 것이 더 효과적이었으며 특히, 배축의 상위부분을 치상하였을때 신초 재분화가 더 양호하였다. 재분화된 신초를 1/2 MS에 1.0mg/L NAA를 첨가한 발근배지에 계대배양한 결과 발근이 양호하였으며 정상적인 식물체로 생장하였다.

조직배양을 이용한 처녀치마 대량증식을 위한 적정배지, 생장조절제 및 농도구명을 위해 본 연구를 수행하였다. Shootb 및 roots분화의 경우 zeatin 3.0 mgι$^{-1}$을 첨가한 MS 배지에서 shoots및 roots 형성률이 각각 20, 30%로서 가장 양호한 것으로 나타났다. 1/2 MS배지의 경우 zeatin 1.0mgι$^{-1}$에서 shoots 형성률이 67 %, B5 배지에 있어서 zeatin 3.0 mgι$^{-1}$ 처리에서 33 %로 가장 양호한 것으로 나타났다. 배지에 따른 식물 생장조절제 처리에 따른 식물체 분화율은 MS 배지에서는 2,4-D 0.5 mgι$^{-1}$, 1/2 MS 배지에서 zeatin 1.0 mgι$^{-1}$ 및 B5 배지에서 reatin 3.0 mgι$^{-1}$에서 자장 가장 많은 100, 193, 280 및 310%의 분화된 식물체를 얻을 수 있었다. 전반적으로 야생화인 처녀치마의 잎 조직으로부터 multiple shoots을 유도하여 대량증식을 위한 목적으로는 B5 배지에 생장조절제인 zeatin 3.0 mgι$^{-1}$을 첨가시키는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

흰독말풀의 tumor조직에서 유도한 tumor callus로부터 scopolamine의 생산을 극대화하기 위한 연구를 수행하였다. Tumor callus의 생장률을 증가시키기 위해서는 초기접종량을 배지의 2%로 하고 배양기간은 4주가 효과적이다. 그래서 만일 이단계배양을 추진하려면 배지교체의 시기는 3주가 가장 적당한 것으로 확인되었다. Scopolamine의 생성을 위한 광의 효과를 알아본 결과, 암상태보다 광상태가 callus생장 및 scopolamine 함량 증가에 효과적이었다. Scopolamine 함량 증가의 최적 광량은 16$\mu$mo1 m$^{-2}$ s$^{-1}$, 광질은 적색파장 그리고 연속광보다 장일조건 (16/8)의 광주기에서 tropane alkaoid인 scopolamine합성이 현저히 촉진되었다. 질소원으로는 산화형 질소인 NO$_{3}$$^{-}$ 를 4 g/L로 증가시키는 것이 가장 효과적인 것으로 확인되었다. Scopolamine의 함량을 증가시키기 위한 elicitor 공급은 10 mg/L chitosan과 15 mg/L yeast추출물이 가장 효과적이었으며, 전구물질로는 0.2 mM tropine과 0.3 mM tropic acid가 가장 우수한 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 종합해 보면, 흰독말풀 tumor callus에서 scopolamine 대량생산을 추진할 경우 3주 동안 광상태와 무기이온 조성을 균형 있게 조절하여 생장을 최대로 증가시킨 후, 1주 동안 scopolamine생산을 위해 elicitor, precursors 등이 조합된 배지에서 biotransformation 시키는 것이 가장 효과적일 것으로 판단된다. 또한 tumor callus에 $^{60}$Co${\gamma}$-ray을 조사하여 3K, 4K및 6k tumorcallus를 확보하였으며, 이들로부터 유도한 teratoma는 형태적 변이를 나타내었다. Teratoma로부터 또 다시 새로운 teratoma-callus 세포주를 유도하여 현탁배양을 수행하였던 바, MS 기본 배지에서 1.0 mg/L 2.4-D과 0.5 mg/L kinetin을 조합하여 처리한 callus 의 액체배양에서 cell aggregation이 일어나지 않고 세포가 유리화 되면서 왕성한 생장을 보였다.

기내에서 무균적으로 생장시킨 오이 유묘의 경단조직과 하배축을 배양하여 캘러스 분화 및 생장에 대해 조사했다. 오이 경단조직을 생장조절물질이 첨가하지 않은 배지에서는 유식 물체로 분화하였으나 2,4-D가 0.5∼2 mg/L 첨가된 MS배지에서는 비배발생캘러스와 점액성캘러스가 유도되었고 배발생 캘러스는 분화되지 않았다. 그러나 유묘 육성시 암조건에서 발아 후 5∼7일 된 개체의 하배축을 5∼10mm크기로 절단하여 2,4-D가 1.0 mg/L이 첨가된 MS배지에 50일간 광조건에서 배양했을 때에는 배발생캘러스와 배상체가 분화되었다. 아울러 하배축 유래 비배발생캘러스 중 백색캘러스는 45.1％가 발근된 반면에, 노랑색캘러스는 불과 0.6%만 발근되었으며. 조단백질의 함량은 백색캘러스보다 노랑색캘러스가 월등히 많았다. 배발생캘러스와 배상체에서 발달된 소식물체는 순화과정을 거쳐 비닐하우스 내의 고형배지경에서 양액재배로 정상적인 과실을 수확하였다.

야생종 토마토의 자가불화합성에 관여하는 S RNase 유전자를 자가화합성인 재배종 토마토에 도입하여 형질전환 식물체를 만들었다. 재조합 Ti-plasmid pBI-S$_{11}$을 제작하여 Agrobacteria를 이용한 leaf disc transformation방법으로 재배종 토마토에 형질전환시켰으며, Southern분석을 통해 형질전환 식물체의 염색체 내에 자가불화합성 유전자가 안정된 구조로 도입되었는지 확인하였다. 형질전환 식물체의 화주 단백질을 이용하여 RNase활성 염색을 하여 화주 내 5단백질의 활성을 확인하였다. 또한 형질전환 식물체의 화주 단백질을 이용하여 western분석을 수행한 결과, 야생종 토마토 유래의 자가불화합성 유전자에 의해 5단백질을 정확하게 발현하는 식물체를 확인, 선발하였다. 선발된 형질전환 식물체의 화분, 화주, 화변, 잎, 줄기 등 5개의 조직을 western분석하여 5 RNase 유전자가 야생종 토마토에서와 유사한 형태로 화주조직에서만 높게 발현되며 형질전환된 재배종 토마토에서도 조직 특이적으로 발현한다는 것을 확인하였다. 위의 결과로 야생종 토마토에서 자가불화합성에 결정적인 영향을 미치는 S RNase를 재배종 토마토에 발현시켰을 때 자가불화합성을 나타내는 재배종 토마토의 표현형은 변화가 없다는 것과 어떠한 형태적인 변화도 없다는 사실을 확인하였다. 그리고 배우자체 자가불화합성 기작에는 화주쪽의 S RNase 이외에 화분쪽의 또 다른 기구가 있다는 것을 추측할 수 있었다.

당근 유식물체의 자엽을 절편으로 유도된 배형성능 세포를 여러가지 농도의 카드뮴 (0, 50. 100, 200. 500, 1000 $\mu$M)이 첨가된 MS 액체배지에 배양한 다음 MS 기본배지에 옮겨서 체세포배 발생을 유도했고 한편 카드뮴 처리구와 카드뮴이 처리되지 않은 대조구에서 체세포배를 얻었다. 현탁배양에서 정상적인 2개의 자엽을 갖는 체세포배 발생은 카드뮴 첨가 배지에서 감소하였으나 비정상적인 3개의 자엽을 갖는 체세포배가 많이 관찰되었다. 또한 비정상적인 1개, 3개 및 4개의 자엽을 갖는 체세포배보다 정상적인 2개의 자엽을 갖는 체세포배의 식물체 재생률이 가장 높았다. 카드뮴 처리구에서 발생된 체세포배의 발아율은 자엽수에 관계없이 대조구에서 발생된 체세포배의 발아율에 비해 감소하였다.

야생 흰제비꽃의 엽병 유래 callus를 장기 계대배양하는 과정 중에 발생하는 순화된 friable callus와 분화능이 높은 compact callus를 비교 관찰한 바, friable callus는 연초록색으로 부서지기 쉬운 부드러운 callus이고, compact callus는 진녹색으로 단단한 callus였다. 동결처리 한 시료를 주사전자 현미경에서 동일하게 200배로 관찰하여 보면, friable callus 는 작은 세포집단으로 이루어진 세포군의 주변부에 고도로 액포화된 세포가 광범위하게 분포되어 있는 반면, compact callus는 거의 균일한 세포들로 구성되어 세포구성이 치밀한 것으로 관찰되었다. 또한 friable callus와 compact callus로 부터의 체세포배형성은 배양세포에서 배가 발생하여 배양기간이 지남에 따라 식물체로 분화하였다. 이와 같은 과정은 배양세포의 세포질이 보다 충만한 부위에서 배유사체 (embryo like body)의 발생이 이루어지는 것으로 관찰되었다.

위염과 위궤양을 일으키는 Helicobacter pylori는 그 감염 환자에서 강한 항체형성을 유도하는 urease를 생산한다. 식물체를 이용하여 H. pylori에 대한 식용백신 모델을 제조하기 위하여 H. pylori의 urease 유전자를 지니고 있는 pH808 plasmid로부터 750bp의 ureA DNA를 PCR에 의해서 증폭한 후 이를 담배식물에서 발현이 되도록 조작하였다. 재분화된 형질전환 식물체로부터 ureA 유전자의 도입과 mRNA발현 및 단백질합성을 분석하였다. CaMV 35S promoter에 의한 ureA 유전자의 발현은 SDS polyacrylamide 전기영동 및 immunoblot실험에서 박테리아로부터의 재조합 단백질과 같은 크기의 30 kDA UreA 단백질이 생산되었음을 확인할 수 있었다.