Establishment of Callus Induction and Plant Regeneration System from Mature Seeds of Miscanthus sinensis

This study was conducted to establish the tissue culture system for Korean domestic Miscanthus sinensis, which is used in various purposes such as forage, and bio-energy resources. With the mature seed of Miscanthus, optimum concentrations of plant growth regulators were identified for an efficient callus induction and regeneration. Among the treatments of 1~10 $mg{\cdot}L^{-1}$ 2,4-D, IBA, or NAA, callus induction rate was highest (85.3%) on MS medium containing 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ 2,4-D. Under the condition, the callus were efficiently induced and proliferated with comparably lower frequencies of callus browning. In shoot regeneration, the treatment of NAA combined with BAP seemed to contribute more efficient conditions to shoot regeneration than those of NAA with Kinetin or 2-iP. Especially, regeneration efficiency and number of regenerated plants were 83.7% and 5.5 in 3 $mg{\cdot}L^{-1}$ NAA with 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ BAP, respectively, which were higher frequencies than those in NAA with Kinetin or 2-iP. In results, 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ 2,4-D and 3 $mg{\cdot}L^{-1}$ NAA combined with 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ BAP were efficient for embryogenic callus induction and regeneration of Miscanthus. This system would be useful for mass-propagation and developing new cultivars via tissue culture of Miscanthus sinensis.

억새(Miscanthus sinensis) 성숙 종자로부터의 캘러스 유도 및 식물체 재분화 체계 확립

본 연구는 최근 한방자원, 사료자원, 바이오에너지 자원 등 다양하게 이용되는 국내 자생 억새(Miscanthus sinensis)의 대량생산 및 신품종 개발을 위한 조직배양체계 확립을 위해 수행되었다. 이를 위해 억새 완숙종자로부터의 캘러스 유도와 재분화를 위한 식물생장조절제의 적정농도를 규명하였다. 억새의 성숙종자유래 배발생 캘러스 유도를 위해 2,4-D, IBA, NAA를 1~10 $mg{\cdot}L^{-1}$의 농도로 단용 처리한 결과, 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ 2,4-D 처리에서 가장 높은 85.3%의 캘러스 유도율과 캘러스의 증식을 보였으며 조직배양 과정 중 갈변화율도 가장 낮았다. 또한, 캘러스의 재분화를 위해 옥신인 NAA와 Kinetin, 2-iP, 또는 BAP 등의 사이토키닌을 혼용 처리한 결과, 각각 19.0%~59.0%, 23.0%~67.3%, 14.7%~83.7%의 재분화율을 보여 NAA와 BAP의 혼용 처리구가 NAA와 Kinetin 또는 2-iP와 혼용 처리구보다 식물체 재분화에 효과적이었다. 특히 3 $mg{\cdot}L^{-1}$ NAA와 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ BAP 혼용 처리된 배지에서의 재분화율이 83.7%로 가장 높게 나타났으며, 캘러스 당 재분화 식물체 개수도 5.5개로 동일농도의 2-iP 또는 Kinetin 혼용 처리 시 2.1 및 2.0개보다 많았다. 본 연구결과 억새 성숙 종자로부터의 배발생 캘러스 유도에는 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ 2,4-D가 그리고 캘러스의 재분화에는 3 $mg{\cdot}L^{-1}$ NAA와 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ BAP 혼용 처리가 가장 효율적이었다. 본 연구를 통해 확립된 조직배양체계는 억새의 대량생산 및 신품종 개발에 유용할 것으로 판단된다.