네오게레리아의 대량번식을 위해 미숙화기와 액아를 배양하였으며, 배양에 적합한 재료 채취시기, 생장조절제 종류와 농도 및 배양방법이 부정아 형성 및 생장에 미치는 영향을 조사한 결과, 미숙화기는 화아분화 4주후에, 액아는 화아 분화 7주후에서 절취하여 배양하는 것이 부정아 형성률이 가장 높았다. 부정아 형성에 적합한 생장조절제 종류와 농도는 MS + BA 1 mg/L + BA 0.5 mg/L이었다. 고체배지가 액체배지보다 부정아 형성 및 생장에 더 효과적이었다. 발근에 적합한 생장조절제 종류와 농도는 NAA 1 mg/L이었다. 액체배지가 고체배지보다 신초의 발근 및 생장에 더 효과적이었다.
지황(Rehmannja glutjnosa)에서 종근 저장시 나타나는 병원균의 오염을 배제하면서 종묘를 대량 증식시키는 방법을 개발하기 위하여 액체 배양을 통해 직접 체세포배를 형성하고자 할 때 요구되는 배지, 질소원, 탄소원 및 pH와 배양 기간 중 배지의 성분 변화를 조사하였다. 줄기나 엽병을 접종조직으로 할 경우, 배지내 질소원인 $NH_4NO_3$ 와 $KNO_3$의 적정비율은 825 mg/1 : 1900 mg/l 이었고, 탄소원으로는 자당이 적합하였으며, 적정 농도는 3% 이었다. 배지로는 1X MS 배지가 적합하였고, 적정 BA 농도는 2.0 mg/l 였는데, NAA와 조합하였을 경우에는 BA 1 mg/l에 NAA를 0.5 mg/l 를 조합한 배지 와 BA 2.0 mg/l 에 NAA를 0.1 mg/l로 첨가한 배지가 체세포배 발생에 효과적이었다. 멸균 전에 pH를 5.7로 조정한 경우에 직접 체세포배의 형성에 효과적이었다. 배양기간 중 배지 내 $Ca^{++}$와 $Mg^{++}$이온은 거의 변화가 없었으나, $K^{+}$이온은 많이 흡수되었다. 배양 3주 째에 자당은 거의 고갈되었고, 과당과 포도당은 3주 째부터 흡수되기 시작하였다.
영지버섯, 장수버섯, 상황버섯을 곡물에서 배양하는 고체재료 발효방법을 개발하였으며, 발효된 곡물을 이용하여 즙장을 제조하고 관능검사를 실시함으로써 기능성식품으로서의 이용 가능성을 검토하였다. 담자균의 고체재료 배양을 위하여 사용된 곡물의 특성을 조사한 결과, 냉침시간에 따른 곡물의 수분함량 변화는 메주콩이 10시간, 보리는 6시간, 율무가 4시간, 밀이 12시간만에 최대수화 시간에 도달하였으나 최종 수분함량이 $30{\sim}48\;%$로서 버섯 균사체가 생장하기에는 부족한 수분함량을 보였다. 담자균사체의 대량배양 조건실험을 실시한 결과, 냉침에 의해 최대수화에 도달한 곡물을 배양용기에 담고, 액체배양 후 균질화한 담자 균사체를 곡물에 접종함으로써 접종초기 짧은 시간에 균사가 완전히 활착되도록 할 수 있었다. 또한 균사 배양중기에 멸균 증류수를 첨가함으로써 균사의 활력을 유지시킬 수 있었다. 곡물에 배양된 담자균의 균사체량을 나타내는 glucosamine의 함량은 장수버섯과 상황버섯이 배양된 율무에서 특히 높은 함량을 나타내었고 영지버섯이 배양된 곡물의 경우는 밀에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 담자균사체에 의해 발효된 곡물을 이용하여 즙장을 제조하고 관능검사를 실시한 결과, 영지버섯 균사체가 배양된 곡물이 가장 우수하였는데, 그 중 콩에 율무를 혼합한 시료가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 숙성기간이 길어짐에 따라 전반적으로 기호도가 약간씩 상승하였다.
식물조직배양기술을 이용하여 게르마늄 함유 인삼 부정근을 생산하고자 식물생장조절물질로 유도된 인삼 부정근을 사용하여 게르마늄 함유 인삼 부정근의 생장을 증가시킬 수 있는 최적액체배양조건을 RSM으로 조사하였다. 최적 액체배양조건을 $GeO_2$의 농도, $GeO_2$의 첨가시기, 배지의 초기 pH, phosphoric acid ($H_3PO_4$)의 농도 3 level-4 factor의 fractional factorial block에 의하여 조사한 결과, 인삼 부정근의 생체중량은 최저 1.55g에서 최고 2.45g까지 나타났다. 다중회귀분석으로 구한 model식을 가지고 등고 분석과 3차원 분석을 수행한 후, 독립변수의 최저 또는 최고수준에서 종속변수가 최대치를 나타내지 않는 '배지의 초기 pH'와 'phosphoric acid의 농도' 변수에 대하여 model식을 편미분한 결과, 인삼부정근의 생체중량이 최고치를 나타내는 액체배양조건은 $GeO_2$ 10 ppm, pH 4.7, phosphoric acid 6.0mM로 예측되었다. 이렇게 결정된 조건값들을 model식에 대입하여 얻은 예상치는 2.47g이었다.
잣버섯에 적합한 액체종균용 주배지 재료는 대두분, 배양 기간은 12일, 통기량은 0.9 vvm이 적합하였다. 또한, 잣버섯 재배용 톱밥종균용 배지는 미송과 옥분을 부피비로 95 : 5로 혼합하는 것이 적합하였다. 액체종균 및 톱밥종균을 사용하였을 경우 잣버섯 생산성을 비교한 결과 액체종균으로 재배한 경우 재배일수 43일로 톱밥종균으로 재배할 때보다 재배기간 보다 2일 단축되었고, 유효경수 11.3개, 수량 111.9 g로 우수하였다.
본 연구에서는 병 재배 버섯 안정생산을 위한 우량종균확보 방법으로서 액체종균을 활용하고자 하였으며 액체종균을 버섯재배에 효율적으로 사용할 수 있는 접종방식 및 접종장치를 개발하였다. 느타리 및 팽나무버섯의 대량 액체배양의 조건은 팽나무버섯은 접종량 $5{\sim}6%$, 배양기간 4일 일 때, 그리고 느타리버섯은 접종량 $5{\sim}6%$, 배양기간 5일에서 최대 균사생장을 확인 할 수가 있었다. 자동접종시스템을 이용하여 균사생장 및 자실체 생산에 대한 조사를 실시한 결과, 느타리버섯의 경우 자실체 생산에서는 접종량 6%, 즉 15ml 에서 수량이 높게 나타났다. 팽나무버섯은 접종량 $4{\sim}6%$, 즉 $10{\sim}15ml$에서 자실체 수량이 다른 조건에 비해 우수하게 나타났다. 액체종균 자동접종시스템을 이용하는 것이 고체종균 접종시스템보다 느타리버섯은 33.7%, 팽나무버섯은 32.8% 증수효과를 확인할 수 가 있었다. 작업성능의 평가를 위해 $4{\times}4$배열의 병 재배용 tray 75개를 이용하여 병의 뚜껑을 제대로 열고 닫지 못하는 경우, 분사가 안되는 경우 등의 오동작은 없었고 작업시간은 26분으로 단축되었다.
지황 (Rehmannia glutinosa) 에서 종근 저장시 나타나는 병원균의 오염율을 없애면서 종묘를 대량 증식시키기 위한 방법의 하나로 조직을 액체 배양하여 직접 체세포배를 형성하고자 할 때 효과적인 생장조절제의 종류와 농도 및 이들의 혼용 효과와 직접 체세포배 형성 효율이 높온 최적 치상 조직을 찾고자 실험 한 결과는 다음과 같다. 1. MS고체배지에 잎 절편을 치상한 결과 BA를 1.0 mg/l 이상처리 한 경우에는 직접적으로 체세포배가 형성되었으나 BA 1.0 mg/1에 NNA를 혼용한 경우에는 캘러스만 형성되었고, BA 2.0 mg/l에 NAA를 혼용한 경우에는 캘러스 과정을 거쳐 체세포배가 형성되었다. 2. MS 액체배지에 잎 절편을 배양한 결과 IAA와 NAA를 각각 0.5 mg/l로 처리하거나, IAA와 IBA를 각각 2.0 mg/l로 처리한 경우 직접 체세포배가 형성 되었다. 3. 잎 절편을 MS 액체배지에 치상하였을 때 BA, zeatin 및 kinetin을 각각 2.0 mg/l로 처리한 경우 직접체세포배가 효과적으로 형성되 었다. 4. IAA 1.0 mg/l에 BA, zeatin및 kinetin을 혼용처리한 MS 액체배지에 잎 절편을 배양한 결과, zeatin 2.0mg/l을 혼용 처리한 구에서 직접 체세포배 형성율이 가장 높았고 다음이 kinetin 2.0 mg/l 와 zeatin 5.0mg/l을 조합한 경우이었다. 5. 치상 6주 후부터 줄기, 엽병 및 잎 절편에서 직접 체세포배가 형성되었으나, 8주 후 치상 조직별 체세포배 형성율은 잎 절편에서 가장 높았다.
미나리의 체세포 배발생 조건 및 기작을 구명하고자 배발생 캘러스의 획득에 적합한 시료와 배지를 구명하고 배발달의 과정을 관찰하여 본 결과, 기내 식물체 확보를 위한 미나리의 경정배양은 발생한 줄기 수와 생육상태로 보아 BA가 0.1 - 0.5 mg/L 첨가된 MS배지가 적합하였으며 배발생 캘러스의 발생은 배유와 함께 채취ㆍ배양한 유배를 2,4- D가 1 mg/L 첨가된 배지에서 2 개월간 배양하였을 때 발생하였다. 기내에서 생장한 줄기와 엽병을 배양하였을 경우는 치상후 2과에 엽병의 절단 부위에서 발생한 캘러스는 모두 배발생 캘러스가 아니였으나 치상 후 6 - 8주에 줄기와 엽병의 표피부위에서 발생한 캘러스는 배발생 캘러스이었다. 배발생 캘러스는 계대배양에 의하여 대양 증식이 가능하며 이들은 배발생 캘러스와 비배발생 캘러스를 동시에 형성하였다. 비배발생 캘러스는 다양한 생장조절제를 첨가한 액체 및 고체배지에 반복 및 지체배양하여도 배발생 캘러스로의 분화는 일어나지 않았다. 비배발생 캘러스는 고체배지에 배양하면 쉽게 증식되어 뿌리를 분화하며, 액체배지 에 현탁배양할 경우에는 단세포로 단리되고, 다시 이들은 작은 원형세포괴를 형성한 후 단지 뿌리만을 발생하였다.
원형질체는 현탁배양된 세포괴로부터 1% cellulase R-10, 0.25% pectolyase Y-23, 그리고 0.5% driselase가 포함된 CPD 효소용액에서 4시간의 진탕 (40 rpm)조건에서 쉽게 분리되었다. 분리된 원형질체는 1 mg/L 2,4-D, 0.5 mg/L kinetin , 200 rng/L spermidine 그리고 68 g/L glucose가 포함된 KM 액체배지에서 배양되었으며, 또한 현탁배양중인 동종의 feeder cell이 있는 CP배지 위에 액체배양배지를 1 mL균일하게 퍼트린 후,$25^{\circ}C$, 암조건으로 4주간 양육배양하였다. 원형질체 유래 SF 캘러스는 0.05 mg/L IAA, 7 mg/L 2lip와 30mg/L sucrose가 첨가된 MS 재분화 배지에서 광조건으로 4주동안 배양되었을 때, 60% 이상의 shoot를 형성하였다. 이후, 식물의생장조절물질이 첨가되지 않은 MS 배지로 옮겨 뿌리를 유도하였으며, 재분화된 식물체는 토양으로 옮겨 배양 8주후에 종자를 형성하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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