고구마 바이러스 무병묘의 기내급속증식을 위한 적정 생장 조절물질 및 sucrose 농도, 최소생장 기내보존(15℃)에 미치는 광의 영향과 생존율 및 기내생장 특성 등을 조사하였다. 고구마 무병묘의 마디배양은 0.2 mg·L-1 BA 첨가배지에서 줄기신장, 줄기직경, 잎수, 뿌리수, 생체중 및 건물중 등이 가장 양호하였다. 배양부위 및 배지물리성에 따른 적정 sucrose 농도는 마디배양은 5% sucrose를 첨가한 고체배지에서, 정단배양은 3% sucrose를 첨가한 액체배지에서 줄기두께, 잎수, 뿌리수, 뿌리길이, 생체중 및 건물중 등의 생육에 가장 효과적이었다. 15℃ 저온항온기에서 고구마 무병묘의 최소생장 기내보존은 암상태에서는 3개월 내에 모두 고사하였으나, 적색:청색(7:3) 혼합 LED (150±5 μmol·m-2·s-1 PPFD)에서는 5개월까지 100% 생존하였다. 따라서 고구마 무병묘의 최소생장 기내보존에는 광이 필요하며, 샬레에 밀식(10 개체/샬레)할 경우, 좁은 공간에서 대량보존이 가능하였다.
기공이 잎의 앞뒤 양면에 존재하는 생리ㆍ형태적 특징을 가지고 있는 외래 교잡종인 Peace (Populus koreana ${\times}$ P. trichocarpa)포플러의 효율적인 기내증식법을 개발하고자 액아와 엽육 절편을 이용하여 기내배양을 실시하였다. 몇 종류의 배지 시험을 통해 1/2MS배지를 적정배지로 선정할 수 있었고, 이 배지에 TDZ를 처리하여 multiple shoot 및 adventitious shoot유도 효과를 조사하였다. 절간액아 및 엽육을 절편으로 TDZ의 농도별 처리로 배양 2주 후부터 multiple shoot 및 adventitious shoot가 유도되었으며 절편 및 TDZ처리 농도에 따라 차이를 나타냈다. 액아로부터는 TDZ 처리로 절편당 5-7개의 multiple shoot가 유도된 반면 엽육 절편에서는 2-5개의 adventitious shoot가 유도되었다. 한편 부정아로부터 정상적 인 줄기의 성장에 있어서도 절편에 따른 차이를 나타냈다. 이상의 결과는 저농도의 TDZ의 처리로 peace포플러의 액아 혹은 엽육 절편의 기내배양을 통해 대량증식이 가능함을 보여주는 결과이다.
네리네의 인편 배양에 의한 기내 증식을 위하여, 쌍인편으로부터 자구형성에 미치는 NAA와 BA 및 sucrose 농도의 영향을 조사하였다. 네리네의 쌍인편으로부터 기내 자구형성에 가장 적합한 배지는 1.0mg/L NAA와 2.0mg/L BA를 첨가한 MS배지였다. 적정 sucrose 농도는 30 g/L에서 가장 양호하였으며, 90g/L 이상의 sucrose 첨가배지에서의 자구형성은 심하게 억제되었다. 비대된 인편을 단축경과 함께 5mm크기로 잘라 60일 간격으로 1, 2, 3차 계대 배양한 결과, 절편당 자구수는 6.5, 7.3, 8.2개로 다수의 기내자구를 지속적으로 생산할 수 있었다. 기내 형성된 3mm 이상의 자구는 생장조절제를 첨가하지 않은 MS배지에 옮겨 60일간 생육시킨 후, 초장 50mm이상 자란 식물체를 버미큐라이트와 펄라이트를 1:1 혼합한 배양토에 순화시켰을 때, 생존율은 95% 이상으로 높았다.
지구온난화에 따라 농업부문 신재생에너지의 중요성이 증대되고 있으며, 화본과 식물은 바이오에너지작물의 중요한 소재를 제공하고 있다. 화본과 식물의 기내대량증식연구의 일환으로 홍띠식물의 기내 재생 식물체의 유전적 안정성에 대한 기초자료를 제공할 목적으로 기내배양으로 재분화시킨 홍띠(Imperata cylindrica 'Rubra') 재분화 식물체 중 녹색체 재생식물체를 대상으로 ISSR 표지를 사용하여 유전적 안정성을 조사하였다. 재분화식물체는 MS (Murashige and Skoog, 1962)배지에 생장조절제를 첨가한 배지에서 배양하였다. 생장점 부위를 적출하여 캘러스를 유도하고(0.1 mg/L 2,4-D와 2 mg/L BA), 캘러스 증식(0.1 mg/L 2,4-D와 0.05 mg/L BA), 신초 재분화( 0.01 mg/L NAA와 2 mg/L BA) 후 MS배지에서 식물체를 양성하고 순화시켰다. 배양은 26±2℃, 25 µmol/m2/s, 14h/10h (day/night) 광조건 하에서 실시하였다. 재분화식물체는 홍띠 및 녹색 재분화식물체 2 종류로 나타났는데, 이는 생장점에서는 홍띠가 분화되었음에도 불구하고 생장점 주변조직에서 유래한 녹새체가 분화된 후 우세하게 자라서 녹색재생체가 우점하는 것으로 추정된다. ISSR 분석은 대조구로 모식물체 홍띠를(8개체), 재분화식물체는 녹색체 중, 1년간 노지포장에서 재배중인 녹색체(10개체)와 실험실내 화분에서 재배중인 시료를(10개체) 사용하였다. ISSR 밴드패턴을 비교한 결과, 재분화체는 실내포트 재배식물체 10.3%, 노지1년 재배식물체 8.3%로 대조구의 4.1%보다 유전적 다형성 비율이 2배 이상 높게 나타났다. 또한 재분화식물체들의 유전적 유사도를 평가하고 군집분석을 실시하였다.
본 실험은 자생나리인 땅나리의 기내 대량생산 체계를 확립하기 위한 기초 연구로서 배양환경중 광환경 및 배양 절편체의 분화 능력 조건을 유도하여 자구의 생장을 촉진시킬 수 있는 방법을 모색하기 위하여 실시하였다. 광조건은 24시간 지속적인 일장처리와 2,500~5,000 Lux 정도의 광도가 자구의 발달에 효과적이었다. 계대배양시 번무한 지상부를 자구의 연접부위까지 완전히 절단해 줌으로써 전반적인 식물체 생육을 촉진시킬 수 있었고, 절편체의 크기가 클수록 자구수가 많았으나, 자구의 비대는 모인편의 크기가 작은 처리구에서 약간 우수하였다. 광을 많이 필요로 하는 땅나리는 기내 인편 배양시 치상방법을 배지면 위에 노출시켜 치상하는 것이 자구생산면에 있어서 효율적이었다.
인삼의 기내 개화가 결정되는 시점을 조사하기 위하여 접합자배, 유식물체, 자엽마디 절편을 BA와 GA$_3$가 각각 5 $\mu$M 첨가된 MS 배지(화아유도 배지)에 배양하였다. 재료를 화아유도 배지에 다양한 기간 동안 배양하였다가 각각 생장조절제가 첨가되지 않은 기본배지로 옮기게 되면 화아유도가 결정된 재료에서만 개화가 가능하게 된다. 인삼의 기내 개화가 결정되는 데에는 10일간의 배양을 필요로 하였다. 조직학적 관찰 결과, 화아유도 배지에서 배양 10일째의 액아에 존재한 분열조직은 화아로 발달되도록 운명되었음에도 불구하고 형태적으로는 엽아의 상태로 남아있었다. 이러한 분열조직은 배양 15일 경과한 후에야 비로소 전형적인화아의 외형을 갖추었다. 이러한 결과는 식물체에서 영양생장으로부터 생식생장으로의 전환시 일어나는 생화학적 혹은 분자생물학적 연구에 이용될 수 있을 것이다.
히아신스 Pink Pearl 품종의 인편배양에서 자구의 재생과 생장은 1.0 mg/l와 3.0 mg/l의 농도에서 IAA보다 IBA가 더 효과적이었으며, 절편체의 기부가 배지에 삽식되는 정상적인 치상 방향이 역방향의 치상 방법에 비해 자구의 재생과 뿌리의 생장에 더 효율적인 것으로 나타났다. 계대배양에서 재생된 자구와 뿌리의 생장은 한천배지보다 펄라이트가 첨가된 액체배지에서 증가되었다. 이와 같은 히아신스 Pink Pearl 품종의 기내배양의 경우 자구 재생을 위한 초대배양은 한천 고체배지를, 재생 된 자구의 생장은 펄라이트의 액체배지를 사용하는 2 단계의 교대배양 시스템이 더 유용함을 시사한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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