• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권3호
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• pp.213-221
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• 2022

Wild garlic (Allium victorialis var. platyphyllum, AVVP) is a nontimber forest product used as an edible and medicinal vegetable. AVVP is usually propagated form offspring bulbs but it takes a long time to harvest. Using tissue culture technology could overcome this problem. This study investigated the optimal conditions for shoot multiplication, root growth, and plant growth by scooping AVVP bulbs. AVVP bulbs harvested from Ulleung Island, Korea, the main producer of AVVP, were surface-sterilized and used for in vitro propagation. Shoot multiplication was performed by the scooping method. More than five multiple shoots were induced from scooped tissue in Quoirin and Lepoivre (QL) medium containing plant growth regulators (PGRs); the maximum number of multiple shoots were induced from scooped tissue in QL medium containing 0.45 μM thidiazuron (TDZ) after 16 weeks of culture. Roots were induced directly at the base of the shoots in all treatments. In vitro rooting depended on the type of PGRs, and the best root-inducing treatment was QL medium containing 9.84 μM indole-3-butyric acid (IBA). Plants with in vitro roots were transferred to pots containing artificial soil and successfully acclimatized for 4 weeks. The acclimatized plants showed a survival rate of 80% after 20 weeks and gradually promoted growth depending on the acclimatization period. The results of this study will be of great help to AVVP dissemination through sustainable mass propagation.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권4호
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• pp.310-317
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• 2019

사과 '후지'의 잎 절편체로부터 신초 기관형성을 통한 효율적인 식물체 재생 시스템을 확립하기 위하여 배지조성 중 식물생장조절제, 기본배지와 당의 종류 및 농도를 달리하여 실험을 실시하였다. 식물생장조절제 NAA가 첨가된 상태에서 기본배지 중 N6와 LS, cytokinin 중 BA와 TDZ를 비교하였을 때, N6 배지에 BA 5.0 mg/L를 사용하는 것이 신초 형성율과 절편체당 재생 신초수에서 효과적이었다. BA보다 신초 형성에 효과적인 것으로 알려진 TDZ는 본 실험에서는 전반적으로 신초 형성율이 낮았다. 탄소 공급원과 식물생장조절제의 조합 처리에서는 sorbitol 40 g/L의 처리가 신초 형성율 67.3%, 절편체당 신초수 4.3개로 가장 좋았고, 식물생장조절제는 BA 5.0 mg/L와 NAA 0.1 mg/L의 혼합처리가 가장 효과적이었다. 암조건에서 3주간 배양한 후 명조건으로 옮겨 총 8주간 배양하여 재생된 신초는 1/4MS에 IBA 0.2 mg/L가 첨가된 배지에서 발근을 유도한 후 활착시켜 온실에서 재배하였을 때 정상적인 표현형을 보여주었다.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제2권2호
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• pp.163-169
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• 2008

Roots of Ophiorrhiza prostrata D. Don serve as a rich source of camptothecin (CPT), an anticancer drug. Because of the large-scale collection of its roots, the plant has become a threatened species. The present study accomplishes the induction of adventitious roots as a means for the production of CPT as well as for the large-scale propagation of this anticancer drug plant using leaf and internode explants. The biomass yield and CPT content of adventitious roots induced from different explants were compared to roots developed on ex vitro rooted stem cuttings. Adventitious roots were produced on half-strength Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with $10.74{\mu}M$ ${\alpha}-naphthaleneacetic$ acid and $2.32{\mu}M$ kinetin at mean fresh weights of 0.753, 0.739 and 0.748 g roots from leaf, internode and shoot, respectively. CPT yield from in vitro derived roots after 50, 80 and 120 days of incubation (0.028, 0.06 and 0.1% dry weight, respectively) was not significantly different from those harvested at the same age from ex vitro rooted (0.03, 0.06 and 0.13%, respectively) stem cuttings. CPT from subcultured roots derived from solid (0.08%) medium was lower than from suspension culture medium (0.12%). Subsequent cultures of the adventitious roots showed a stable production of CPT (0.16%). The yield of CPT from 360-day-old plant-derived roots was 0.19%. Elicitation using methyl jasmonate and acetyl salicylic acid exhibited no enhancement in CPT yield. In vitro propagation through direct shoot regeneration was achieved from the adventitious roots upon transfer to MS medium with $8.87{\mu}M$ $N^6-benzyladenine$ (BA) and $2.46{\mu}M$ indole-3-butyric acid (IBA) with a mean of 21.2 shoots per culture in 50 days. The shoots upon subculture on medium having the same level of BA and IBA underwent rapid proliferation. The shoots transferred to field conditions after in vitro rooting exhibited 95% survival. Adventitious root induction, from leaf and internode explants, enables the feasible production of CPT as well as the large-scale rapid propagation of this species which can safeguard it from extinction.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권1호
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• pp.104-109
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• 2016

Rosa rugosa is a medicinal, ornamental, and edible plant native to Eastern Asian countries, including Korea, Japan, and China. The aim of this study was to establish a system for biomass production and secondary metabolite accumulation during in vitro culture and acclimatization of Rosa rugosa. The highest rate of multiple shoot proliferation was achieved with $8.8{\mu}M$ benzyladenine (BA) (83.3%). However, the number of shoots (14.4 per explant) at $4.4{\mu}M$ BA was higher than that at $8.8{\mu}M$ BA. Compared to BA, a combination of thidiazuron (TDZ) and indole butyric acid (IBA) exhibited significantly lower shoot induction, with only 50.0~79.2% and 4.2~16.7% relative shoot formation, respectively. During acclimatization, shoots were sampled every week and their total phenolic contents were analyzed. Among various growth factors, fresh weight showed the most dramatic increase from the 3rd week (88.0 mg/plant) to 4th week (132.7 mg/plant). Total phenolics and flavonoids contents were the highest at $1^{st}$ week of acclimatization. Depending on developmental stages, total phenolics and flavonoids contents were higher in 1-yr-old shoots grown ex vitro than in those of older field-grown or in vitro-grown plants. Amongst different ages of field grown plants, 6-year-old plants, the oldest in this study, showed the lowest content in total phenolics.

• 생물환경조절학회지
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• 제20권4호
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• pp.346-351
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• 2011

본 실험은 자생식물인 서향의 실내 분화로의 도입을 위해 대량 번식 및 광, 토양 조건 구명 실험을 수행하였다. 서향의 대량 번식을 위해 적합한 삽목 상토, 발근촉진제의 농도, 삽목 시기를 찾는 실험을 하였고, 실내로 도입하기 위해 인공광 처리(100, 1000, 2500lux)와 분화상토처리(원예용 혼합상토(바로커), 펄라이트 + 원예상토(1 : 1), 송이 + 원예상토(1 : 1), 마사토 + 원예상토(1 : 1), 모래 + 원예상토(1 : 1))를하였다. 삽목 상토 선발하기 위해 펄라이트, 버미큘라이트, 펄라이트와 버미큘라이트 혼용(1 : 1), 원예용상토 처리를 한 결과에서는 펄라이트와 버미큘라이트 혼용(1 : 1)처리 구에서 발근율이 93.3% 가장 우수하였다. 발근촉진제를 농도별로는 루톤과 IBA 100ppm 처리에서 뿌리 생육이 가장 양호하였다. 녹지삽 시기는 7월에 하는 것이 발근율이 96.7%로 우수하였다. 화분 이식 후 1000lux 이상의 광 조건에서 생육이 가장 좋았으며, 분화용 상토로는 제주 송이와 원예용 상토를 혼합한 토양에서 생육이 가장 좋았다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권4호
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• pp.379-387
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• 2017

Apple scar skin viroid (ASSVd), Apple chlorotic leaf spot virus(ACLSV), Apple stem pitting virus (ASPV), Apple stem grooving virus (ASGV)는 사과를 감염시키는 대표적인 바이러스로, 이러한 4종 바이러스에 복합 감염된 사과 '홍로'의 동절기 가지의 휴면아(측아)로부터 다양한 크기 (0.4 mm ~ 1.2 mm)와 발달단계 (이하 Stage 1, Stage 2, Stage 3라 칭함)의 경정 및 측부 분열조직을 절취하여 BA 3.0 mg/L 와 IBA 0.1 mg/L가 혼합된 배지에 배양하여 캘러스를 형성시킨 후, 감염 바이러스바이러스의 제거유무를 조사하였다. 직경 10 mm이상 증식된 캘러스 31 계통을 RT-PCR 분석으로 제거효율을 알아 본 결과, ACLSV는 100%, ASSVd와 ASPV는 93.5%의 높은 제거 효율을 보인 반면, ASGV는 25.8%로 상대적으로 제거효율이 낮았다. 4종 바이러스가 동시에 모두 제거되는 경우는 Stage 1의 휴면아의 분열조직을 배양하였을 때만 가능하였는데, 그 이유는 ASGV가 이 시기의 배양에서 주로 제거되었기 때문으로, ASGV는 다른 바이러스와는 달리 분열조직의 발달단계가 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 휴면아의 분열조직을 배양하여 바이러스를 제거한 예는 세계적으로 보고된 바가 없는 것으로서, 본 연구결과는 향 후 사과의 무병묘 생산에 매우 유용한 자료로 활용될 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권1호
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• pp.42-48
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• 2017

본 연구는 윤판나물의 효과적인 기내 증식을 위한 배양 최적 조건을 구명하기 위해 수행되었다. 신초 유도 및 생장에 영향하는 배지(MS, B5 및 WPM) 및 절편체 종류에 따른 실험에서 줄기 유도는 액아 절편을 식물생장조절물질 무첨가 MS 배지에 배양 시 절편 당 2.5개로 가장 좋았고, 줄기 신장은 정아 절편을 식물생장조절물질 무첨가 MS 배지 배양 시 7.2 cm로 가장 효과적이었다. BA 침지 처리 시 신초 유도 효과는 액아배양 유래 신초를 BA 침지 무처리구에서 신초 유도(2.29개/절편) 및 신초 신장(7.28 cm)이 가장 효과적이었으며, BA 침지 시간이 길어짐에 따라 신초 유도 및 길이 생장은 감소하였다. 발근에 영향하는 IBA 농도 효과는 정아유래 신초를 1.0 mg/L 처리구에서 배양 시 최대 발근율(100%) 및 뿌리 유도수(21.3개/절편)를 보였으며, 정아 혹은 액아 유래 신초지 종류에 따른 발근율의 차이는 크지 않은 것으로 관찰되었다. 발근된 식물체는 상토로 이식하여 형태적인 변이 없이 정상적인 생장을 보였다.

• 식물조직배양학회지
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• 제27권4호
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• pp.309-315
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• 2000

Panax ginseng is an important medicinal plant that has been used worldwide for geriatric, tonic, stomachic, and aphrodisiac treatments. Ginsenosides contained in the ginseng root are the main substances having active functions for human body. The price of ginseng is very expensive due to a complex process of cultivation, and the yield of ginseng is limited, which cannot meet the demand of the increasing market. Researchers have applied plant biotechnology to solve the problems but there are still things to be determined towards ginsenoside production by large-scale adventitious root culture. In this experiment, 5 to 20 liter bioreactors were employed to determine optimal conditions for adventitious root culture and ginsenoside production of Panax gineng. Callus was induced from the ginseng root on MS agar medium containing 1.0 mg. $L^{-1}$ 2,4-D and 0.1 mg. $L^{-1}$ kinetin. Then the callus was cultured on MS agar medium supplemented with 2.0 mg. $L^{-1}$ IBA, 0.1 mg. $L^{-1}$ kinetin, and 30 g. $L^{-1}$ to induce adventitious roots. The maximum root growth and ginsenoside production were obtained in 1/2 MS medium. 2.0 mg. $L^{-1}$ naphthalene acetic acid resulted in greater root growth than 2.0 mg $L^{-1}$ indole-3-butyric acid. Ginsenoside content increased with 2.0 mg. $L^{-1}$ benzyl adenin or kinetin. High concentrations of benzyl adenin (above 3.0 mg. $L^{-1}$ ) decreased the adventitious root growth and ginsenoside productivity. N $H_{4}$$^{+}$ inhibited the ginsenoside accumulation, while high concentrations of $K^{+}$, $Mg_{2}$$^{+}$, and $Ca_{2}$$^{+}$ increased it. N $H_{4}$$^{+}$ at 0.5 and 1.0 times of the normal amount in 3/4 SH medium resulted in the greatest biomass increase, but the highest ginsenoside productivity was obtained when N $O_{3}$$^{-}$ was used as the sole nitrogen source in the medium. Most microelements at high concentrations in the medium inhibited the root growth, but high concentrations of MnS $O_4$enhanced the root growth. Root dry weight increased with increasing sucrose concentrations up to 50 g. $L^{-1}$ , but decreased from 70 g $L^{-1}$ Ginsenoside productivity was maximized at the range of 20 to 30 g. $L^{-1}$ sucrose. In the experiment on bioreactor types, cone and balloon types were determined to be favorable for both adventitious root growth and ginsenoside production. Jasmonic acid was effective for increasing ginsenoside contents and Rb group ginsenosides mainly increased. These results could be employed in commercial scale bioreactor cultures of Panax ginseng.x ginseng.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권4호
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• pp.303-309
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• 2019

본 연구에서는 편백의 다신초 유도를 통한 기내 식물체 재분화기술을 개발하고자 본 연구를 수행하였다. 이를 위해 먼저 다신초 유도를 위한 적정 싸이토키닌의 종류 및 농도별 처리에서 1/2LM배지에 0.2 mg/L zeatin의 처리구에서 가장 높은 73%였으며, 절편체 당 평균 3.9개 다신초가 유도되었다. 그리고 싸이토키닌의 고농도→저농도의 순차적 처리의 경우 5.0 mg/L→0.5 mg/L zeatin 처리구에서 100%의 신초 유도율과 절편체 당 17.1개의 가장 많은 다신초가 유도되어 다신초 유도를 위한 최적 조건으로 확인되었다. 신초의 길이신장을 위한 배지는 LM배지에서 배양할 경우 2.62 cm로 가장 좋은 길이생장의 결과를 얻었다. 신초정단부의 갈변화 현상을 억제하기 위해 항산화제 처리 결과 0.5% MES처리구에서 37.5%의 갈변화증상만이 보여 무처구에 비해 2.5배 이상 갈변화 억제 효과가 있었으며, 그에 따른 줄기 길이 신장 또한 1.3 cm로 가장 좋게 나타났다. 신초의 발근은 0.2 mg/L IBA처리구에서 65% 발근율과 3.9개 뿌리가 유도되어 가장 효과적인 처리구였으며, 이렇게 재분화된 기내식물체는 순화를 거쳐 현재 생육포지에서 활발히 생육 중에 있다.

• 한국자원식물학회지
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• 제35권4호
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• pp.435-444
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• 2022

황근(Hibiscus hamabo Sieb. et Zucc., 노랑무궁화)은 주로 제주도 전역과 전남 남부지역에 자생하는 우리나라 유일의 야생 무궁화속의 낙엽성 반관목식물이다. 최근 무분별한 자생지 파괴에 따른 개체수 감소로 환경부 지정 한국적색목록 내 멸종위기야생생물 2급으로 지정되어 있다. 선행연구에서는 황근의 종자발아, 생태 및 유전적 특성, 내염성 등이 보고되었다. 따라서 본 연구에서는 생물반응기를 이용하여 황근 부정근의 대량증식, 항산화 및 미백효과를 조사하여 기능성 원료 활용 평가를 실시하였다. 황근 종자 및 식물체는 사전 환경부 채취 허가를 받은 제주시 구좌읍 관내지역에서 채집하였으며, 표면살균 후 MS 등 배지 조성을 조절하여 기내 세포주로 도입하였다. 그 결과, 종자의 전반적인 반응율이 지상부 신초 발생 및 지하부 뿌리 발근 측면에서 51.17~51.83%로 가장 효율적인 것으로 나타났다. 5,000 mL 생물반응기에서 황근 부정근의 증식에 유리한 배지 조건의 경우, 1/2 MS (Murashige and Skoog, 1962), 30 g/L 자당(sucrose), 2 mg/L IBA (indole-3-butyric acid)에서 8주 동안 배양한 것임을 확인하였다. 또한 총페놀 화합물 함량, 총플라보노이드 함량, DPPH 자유 라디칼 소거능 및 멜라닌 함량 분석을 통해 바이오매스 및 2차대사산물 축적의 연관관계를 비교하였다. 본 연구를 통해 황근 부정근의 대량증식, 항산화 및 미백 효능은 고부가가치 향장품 산업의 고품질 소재개발과 연계하여 추가적인 생리활성물질 연구의 가능성을 시사한다.