Plant responses to salinity stress is critical in determining the growth and development. Therefore, adaptability of plant to salinity stress is directly related with agriculture productivity. Salt adaptation is a result of the integrated functioning of numerous determinants that are regulated coordinately through an appropriate responsive signal transduction cascade. The cascade perceives the saline environment and exerts control over the essential mechanisms that are responsible for ion homeostasis and osmotic adjustment. Although little is known about the component elements of salt stress perception and the signaling cascade(s) in plant, the use of Arabidopsis plant as a molecular genetic tool has been provided important molecular nature of salt tolerance effectors and regulatory pathways. In this review, I summarize recent advances in understanding the molecular mechanisms of salt adaptation.

세포 주기의 조절에 있어 중요한 역할을 담당하고 있는 cyclin 유전자들을의 발현 양상을 벼에서 유도한 캘러스와 엽신을 이용하여 관찰하였다. 특히 캘러스를 이용한 분석결과 2,4-D와 kinetin이 조합된 배지 러에 7일 동안 암 배양한 후 이를 cytokinin만이 첨가된 배치로 옮겼을 때 A-, B-, C-type cyclin 유전자들의 발현이 더 증가되었다. 또한 벼실생의 각 기관에서 cyclin 유전자의 발현양을 조사한 결과 다른 기관들에 비해 잎에서 A-, B, C-type cyclin 유전자들이 더 많이 발현하였으나 잎에 cytokinin의 종류와 농도를 다르게 처리하여 24시간동안 배양한 결과에서는 zeatin을 제외하고는 cytokinin의 종류와 양이 cyclin 유전자들의 발현에 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다. 본 실험에서는 벼 cyclin유전자의 발현과 식물생장조절제 처리와의 상관 관계에 대해서 조사하였다.

기내 배양환경을 조절하여 건전한 유식물체를 획득하기 위해 도라지를 무균발아시켜 shoot부분을 NAA $0.1\;\cal{mg/L}$ 가 첨가된 MS 기본배지에 치상한 후 배양용기의 뚜껑위에 membrane filter를 부착하여 환기횟수를 달리하고 광도를 33, 66, 99 ${\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$로 처리하여 생장반응을 조사하였다. Membrane filter 부착구의 환기횟수는 $4.9 h^{-1}$이었으며 미부착구는 $0.1 h^{-1}$이었다. 환기횟수 $4.9 h^{-1}$ 처리구에서 $0.1 h^{-1}$ 처리구에 비해 전반적으로 생장이 양호하였으며 $0.1 h^{-1}$에서는 광도가 증가할수록 생장이 저조한 반면 $4.9 h^{-1}$ 처리구에서는 광도의 증가에 따라 생장이 좋은 경향이었다. 동일한 광도에서 환기횟수 $4.9 h^{-1}$ 처리구는 $0.1 h^{-1}$ 처리구에 비해 생체중은 1.9배, 당 함량은 1.4배 이상 높았으며 환기횟수 $4.9 h^{-1}$ 처리구는 광도의 증가에 따라 생체중과 당 함량이 높아졌으나 $0.1 h^{-1}$ 처리구는 광도에 의한 효과가 인정되지 않았다. 함수율은 환기횟수 $4.9 h^{-1}$ 처리구에서 $0.1 h^{-1}$ 처리구에 비해 $4.2\~5.8\%$가 낮았으나 광도 처리에 의한 차이는 없었다. 동일한 광도에서 총 엽록소 함량은 환기횟수 $4.9 h^{-1}$ 처리구에서 $0.1 h^{-1}$ 처리구에 비해 $ 0.27\~0.79\;\cal{mg/g}$ F.W.가 높았으며 환기횟수 $0.1 h^{-1}$ 처리구는 광도의 증가에 따른 효과가 나타나지 않았으나 환기횟수 $0.1 h^{-1}$ 처리구는 높은 광도에서 감소하였다. 환기횟수 $4.9 h^{-1}$는 $0.1 h^{-1}$에 비해 잎의 공변세포가 크고 주변 부세포가 잘 발달되어 있었다. 특히 PPF $99\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$에서 환기횟수 $0.1 h^{-1}$는 부세포의 발달이 미흡하고 기공이 많이 열려 있는 상태인 반면 환기횟수 $4.9 h^{-1}$는 부세포가 잘 발달된 잎을 지니고 있었다.

양파의 재분화 체계 확립을 위해 성숙된 양파의 종자로부터 성숙배를 적출한 후 2,4-D와 BA의 다양한 농도를 이용하여 체세포배발생 캘러스의 형성율을 조사하였다. 체세포 배발생 캘러스는 쉽게 부서지는 특성을 가지고 있었으며 비체세포배발생 캘러스는 물기를 많이 포함하고 있어 쉽게 구분이 가능하였다. 체세포배발생 캘러스는 picloram $2.5\;\cal{mg/L}$ 또는 $5\;\cal{mg/L}$가 단독으로 포함된 MS배지를 이용하여 $25^{\circ}C$ 암배양 4주 후 가장 높은 유도율을 나타내었다. 그러나 유도된 캘러스를 shoot로 재분화 시킨 결과 2,4-D와 BA $1\;\cal{mg/L}$가 혼합된 처리구에서 가장 높은 shoot 유기율을 나타내었다. 따라서 다른 처리에서 유도된 캘러스를 2,4-D와 BA $1\;\cal{mg/L}$가 포함된 액체배지에 현탁배양을 시도하였다. 현탁배양은 캘러스의 증가뿐만 아니라 캘러스의 cell cycle을 synchronized 함으로서 이후 형질전환이 용이할 것으로 판단되었다. 현탁 배양된 캘러스는 Kinetin $1\;\cal{mg/L}$가 포함된 1/2 MS 배지에서 60일간 광배양 하여 shoot 유기하였으며 유도된 shoot는 NAA $0.5\;\cal{mg/L}$가 포함된 발근배지에서 발근 후 순화하여 완전한 식물체로 재생할 수 있었다.

고추의 나출 소포자로부터 배를 유기하는데 최적인 조건을 확립하기 위하여 micro-blender를 사용하여 소포자들을 나출한 후 NLN 배지에 배양하였으며 $32^{\circ}C$의 고온처리 기간, 전처리 배지내 2-hydroxynicotinic acid의 첨가, 그리고 약과 소포자의 공동전처리가 소포자배의 발생에 미치는 영향을 조사하였다. 나출 소포자들을 기아배지에서 고온처리 한 후 NLN 배지에 배양하였을 때 다수의 배가 발생하였다. 배양 3주 후부터 구형 및 어뢰형배가 관찰되었는데 이때 배의 발생은 비동조적으로 일어났다. 배양4주가 되면 구형과 어뢰형배 이외에 자엽배들이 발생하였다. 발생한 배들 중자엽배늘은 $2\%$ sucrose가 첨가되고 생장조절물질은 첨가되지 않은 B5 고체배지로 옮겼을 때 정상인 유식물들로 발달하였다. 고온처리 기간이 $1\~2$일로 짧은 경우 소포자배의 발생은 높았으나 대부분이 발달초기의 구형 또는 심장형배이었으며 자엽배의 발생은 매우 드물었다. 고온처리 3일 이상에서는 배의 발생은 크게 감소하였으나 자엽배가 다수 발생하였다. Inducer chemical로 알려진 2-hydroxynicotinic acid를 약전처리배지에 첨가하였을 때 배의 발생은 다소 높았으나 발달은 오히려 억제되어 대부분이 구형 또는 심장형이었다. 소포자 전처리시 약을 첨가한 경우 배의 발생이나 발달 모두 억제되었다. 본 연구결과 고추의 나출 소포자로부터 다수의 배를 획득하였고 식물체를 재분화 시키는데 처음으로 성공하였다. 이와 같은 소포자 배양시스템은 앞으로 더 많은 배를 생산할 수 있는 배양조건이 확립되어야 하지만 homozygous한 배가 반수체의 생산 뿐만아니라 형질 전환과 열성 또는 우성의 돌연변이체 선발에 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다. 비해 $ 0.27\~0.79\;\cal{mg/g}$ F.W.가 높았으며 환기횟수 $0.1 h^{-1}$ 처리구는 광도의 증가에 따른 효과가 나타나지 않았으나 환기횟수 $0.1 h^{-1}$ 처리구는 높은 광도에서 감소하였다. 환기횟수 $4.9 h^{-1}$는 $0.1 h^{-1}$에 비해 잎의 공변세포가 크고 주변 부세포가 잘 발달되어 있었다. 특히 PPF $99\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$에서 환기횟수 $0.1 h^{-1}$는 부세포의 발달이 미흡하고 기공이 많이 열려 있는 상태인 반면 환기횟수 $4.9 h^{-1}$는 부세포가 잘 발달된 잎을 지니고 있었다.:PR30, KB50:PR50, PR100:KB0 처리구의 $1m^2$ 당 개체 수는 각각 16,600개, 6,700개, 4,900개, 3,300개, 12,400개였으며 총직립경 수는 각각 33,200개, 22,800개, 18,000개, 15,000개, 62,000개였다. 개체 수는 KB100:PR0처리구가 가장 높았고, 다음은 PR100:KB0처리구였으며 혼합처리구의 경우는 Kentucky bluegrass 혼합비 율이 높을수록 높았다. 총직립경 수는 PR100:KB0 처리구가 KB100:PR0 처리구보다 오히려 높았으며 혼합 처리구의 경우는 개체수와 비슷한 경향을 보였다. 혼합처리구의 경우 초종별 개체수의 비율은 KB80:PR20는 87:13, KB70:PR30는 78:22, KB50:PR50은 48:52의 비율로 나타났다. 조성시기의 기상과 피복율과의 상관관계 2001년 가을과 2002년 봄의 일일평균기온을 비교하여 보면 가을(9월, 10월, 11월) 3개월간의 일일평균기온은

바이러스에 감염된 감귤나무를 생육상에서 주간 $40^{\circ}C$, 야간 $30^{\circ}C$로 열처리한 후 발생한 신초를 $0.3\~0.7\;\cal{mm}$ 로 잘라내어 기내에서 치상한 탱자 (P. trifoliata) 대목에 접목하는 열처리와 경정접목 (shoot-tip grafting)을 병행한 방법으로 무독묘 생산에 성공하였다. 감글 바이러스 즉, citrus tristeza virus (CTV), satsuma dwarf virus (SDV) and citrus tatter leaf virus (CTLV) 에 대한 무독화율은 각각 $75.7\%,\;100.0,\%\;82.6\%$ 였다. 경정접목 시 접수크기는 $0.3\;\cal{mm}$ 이하 일때 바이러스 무독화율이 높았으나 절목 후 활착율은 저하되었다. 열처리 후 경정배양 (shoot-tip culture)을 하여 1 개월 후에 활착율을 조사한 결과 Yuzu (C. junos)는 $74.6\%$, 그리고 early satsuma mandarin (Iwasagi)은 $13.3\%$를 나타내었다. 그러나 항바이러스제인 rivabirin을 첨가한 후 무독효과를 보기 위하여 후대배양 중에 온주밀감의 특성상 갈변되어 고사함으로서 무독묘를 생산하지 못했다.

양초(Leymus chinensis Trin.)의 성숙종자로부터 캘러스 유도조건 및 식물체 재분화 체계를 확립하였다. 성숙종자로부터 $1.5\;\cal{mg/L}$ 2,4-D가 포함된 MS 배지로부터 배양 6주 후, 캘러스가 높은 빈도 (약 $70\%$)로 유도되었다. 배발생 캘러스는 $2.0\;\cal{mg/L}$ kinetin과 $0.5\;\cal{mg/L}$ NAA가 첨가된 M배지에서 배양 3주 후부터 다양한 단계의 체세포배로 발달하였다. 식물 생장조절제가 포함되지 않은 MS 배지에서 배양4주부터 소식물체로 재분화되었다 (재분화율 $36\%$). 재분화된 소식물체를 1/2 MS 배지에서 1주 동안 배양하여 뿌리가 발달한 완전한 식물체로 성장하였으며 토양에 이식하여 온실에서 정상적인 식물체로 재배할 수 있었다. 본 연구를 통하여 확립한 재분화시스템은 분자육종을 통한 복합환경스트레스 양초의 개발에 유용하게 응용되어질 수 있을 것이다.

생물반응기를 이용한 섬오갈피 부정근 배양시 첨가되는 생장조절제의 종류와 농도에 따른 부정근의 생장과 이차대사산물 생산과의 관계를 조사하였다. IBA 농도별 부정근 생장은 IBA $2.0\;\cal{mg/L}$에서 6.7 g DW/L로 가장 높았으나, eleutheroside E 함량은 IBA 농도에 따라 차이가 없었다 TDZ 농도에 따른 부정근 생장은 농도가 증가함에 따라 생장도 증가하여 eleutheroside E 함량은 IBA $3.0\;\cal{mg/L}$에 TDZ $0.1\;\cal{mg/L}$ 처리구에서 $3,327\;{\mu}g/g$ DW로 가장 생산량이 많았다. 이와 달리 eleutheroside B ($153\;{\mu}g/g$ DW)과 chlorogenic acid ($7.7\;\cal{mg/g}$ DW)는 IBA $5.0\;\cal{mg/L}$에 TDZ $0.1\;\cal{mg/L}$ 처리구에서 함량이 가장 높았다. Zeatin은 부정근 생육과 eleutheroside E 함량에는 크게 영향을 미치지 않으나 eleuthe-roside B와 chlorogenic acid 생산을 크게 억제하였다.

강낭콩 현탁 배양세포로부터 얻어진 효소원을 이용한 효소 변환 실험을 통하여 동 세포내에 cholesterol$\to$cholestanol과 6-deoxo-28-norteasterone$\leftrightarrow$ 6-deoxo-28-nor-3-dehydroteasterone $\leftrightarrow$ 6-deoxo-28-nortyphasterol$\to$6-deoxo-28-norcastasterone$\to$28-norcastasterone의 생합성과정이 존재함을 확인하였다. 이 결과는 비록 cholestanol에서 6-deoxo-28-norcathasterone을 경유하여 6-deoxo-28-norteasterone로의 변환은 확인하지 못하였지만 동 세포에는 cholesterol에서부터 6-deoxo-28-nor형 brassinosteroids를 경유하여 28-norcastasterone을 생합성하는 모든 효소들이 포함되어 있음을 시사하는 것으로서, 동 세포에는 상기의 생합성과정, 즉 $C_{27}$ brassinosteroids의 the late C-6 oxidation 과정이 작용하고 있음을 나타내는 결과라 하겠다. 또한 얻어진 효소원은 5-adenosyl-methionine과 NADPH의 존재 하에 28-norcastasterone을 castasterone으로 변환시켜, 강낭콩세포내의 $C_{28}$ 활성형 brassinosteroid인 castasterone의 생합성에 $C_{27}$ brassinosteroids 생합성과정이 중요한 경로중 하나임을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 이미 본 연구실에서 밝힌 토마토에 있어 $C_{27}$ brassinosteroids 생합성과정이 토마토의 활성형 brassinosteroid인 castasterone의 함량조절에 관여한다는 결과와 함께 토마토 이외의 식물들에 있어서도 $C_{27}$ brassinosteroids 생합성에 의한 활성형 $C_{28}$ brassino-steroid(s)의 함량조절에 일어나고 있음을 처음으로 밝힌 중요한 결과라 하겠다.