균류의 세포벽은 복합 다당류의 매우 견고한 막으로 되어있기 때문에 균체의 이용이나 세포막 관련성 효소연구등에 직접적으로 방해가 되어왔기 때문에 이의 제거를 위해 본 실험에서는 Trichoderma viride $TO_4$ 균주에서 얻은 섬유소 가수분해효소와 토양에서 직접 분리한 Streptomyces sp. 115-5균주에서 얻은 chitinase를 혼용하여 각종 균사체에 작용시켜 세포벽의 제거정도에 따른 원형질체 생성을 균체별로 측정하여 그 결과를 얻었다. (1) Ascomycetes 류에서는 반응 3시간후 $3{\times}10^{7}$개의 원형질체가 생성되었다. (2) Zygomycetes류에서는 반응 3시간후 $9{\times}10^7$개의 원형질체가 생성 되었다. (3) 효모류는 이 혼합효소작용에 대하여 별다른 반응을 나타내지 않았다.
현사시나무의 조직 배양 세포에서의 anthocyanin 생산성이 높은 세포계를 얻기 위한 목적으로 실험을 수행한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. Anthocyanin 생산력이 높은 세포계의 선발은 sucrose 3%, 2, 4-D 0.5 mg/l, BAP 0.1 mg/l가 첨가된 MS 기본배치에서 실시하여 15 개 cell line중에 생성력이 80%에 달한 ACL 11 세포계를 선발하였다. Anthocyanin 생성에는 배지 환경요소가 중요한 인자로 작용함을 밝혀 냈다.
핵전이 기술을 이용하여 Aspergillus nidulans에서의 종내잡종들을 얻어내고 이들의 섬유질 분해효소계 활성 및 핵형분석을 통하여 이 방법에 의한 균주개량의 가능성을 조사하였다. A. nidulans 야생균주와 영양요구성 돌연변이주 FGSC 475로부터 추출한 핵을 FGSC 514의 원형질체에 각각 전이시킨 결과 4.8% 및 10.1%의 잡종형성율을 나타냄으로써, 0.6%의 융합빈도를 보인 원형질체 융합법보다 핵전이법이 잡종형성에 더 효과적임을 알 수 있었다. 또한 형성된 잡종들에서 cellulase및 xylanase system과 mannanase 중 일부분의 효소성분의 활성이 향상된 균주가 분리되어 이 방법에 의한 우수 섬유질분해 균주개발의 가능성을 확인할 수 있었으며, 형성된 잡종의 핵형은 이배체 또는 이수체로 분석되었다.
버섯의 오랜 역사에도 불구하고 버섯의 유전적 기능과 분자유전학을 응용한 신품종 개발에 대한 연구는 크게 부족한 상황이다. 그러나 최근 유전자 가위인 CRISPR/Cas를 이용한 새로운 유전자 교정 기술이 개발됨에 따라 버섯 연구에서 이 기술을 이용한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 특히 선택의 용이성을 위해 외래 유전자 삽입 없이도 고효율로 유전자 편집이 가능한 RNPs를 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 RNPs는 원형질체의 세포막을 통과하기에 Cas9이 너무 거대하고 guide RNA가 쉽게 파괴된다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 세포막 통과에 용이한 미네랄 성분인 CaP와 PAA를 조합하여 Nanoparticle을 형성함으로써 극복하고자 했다. 표고버섯 단핵 균주인 산조705-13을 이용하여 원형질체 분리에 적합한 Osmotic buffer를 찾기 위하여 0.6M과 1.2M의 Sucrose, Sorbitol, Mannitol, KCl을 처리하였고 그 결과 0.6M Sucrose가 가장 적합한 osmotic buffer임을 확인하였다. 또한 CaP으로 RNPs와 Nanoparticle 복합체를 형성하고 이 복합체가 RNase A로부터 RNPs의 기능을 온전히 보호하는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 배추 원형질체 배양에 있어 다양한 처리의 효과를 구명함으로써 배추 원형질체 배양을 통한 재분화 체계를 확립하고자 하였다. 배추 원형질체 분리 수율은 효소액, 사용된 조직 및 효소액 처리 시간에 따라 달리 나타났는데, 효소액 처리 약 7시간 이후부터는 분리되는 원형질체의 수가 크게 증가하지 않았다. 따라서 효소 자체에 의한 부정적 영향을 고려하였을 때 최장 7시간 동안 효소처리를 하는 것이 적정한 것으로 판단하였다. 떡잎유래 원형질체를 2,4-D 1.0 mg/L, NAA 0.5 mg/L 및 BA 1.0 mg/L 첨가 액체배지에서 배양하였을 때 초기 세포분열과 이어지는 micro-callus 생장이 가장 양호하였다. 다양한 배추 인자형에 대한 검토 결과 본 연구의 배양조건 하에서는 초기 세포분열과micro-callus 생장이 배추 인자형에 따라 뚜렷하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 노랑봄 품종의 떡잎에서 분리한 원형질체로부터 생장한 micro-callus 현탁액을 zeatin 0.2 mg/L외 spermidine 0.1 mM이 첨가된 반고체 MS 배지에 plating하였을 때 가장 왕성하게 callus colony가 형성 및 생장하였다. 이들 callus colony는 BA 5.0 mg 및 NAA 1.0 mg/L가 첨가된 배지에서 4.3%의 빈도로 재분화 신초가 유도되었다 얻어진 신초는 PGR 무첨가 MS배지에서 손쉽게 발근하였고 발근된 식군체는 기외에서 정상 식물체로 생장하였다. 본 연구의 결과는 배추 단독 원형질체 배양을 통한 고빈도 식물체 재분화 연구에 중요한 정보를 제공함으로써 유용하게 활용될 것으로 사료된다.
It is possible ot prepare protoplasts of the zygomycete fungus, Phycomyces blakesleeanus, by digesting the cell wall of spore germlings with commercially available chitinase and chitosanase. However, the cells without any cell walls immediately form large aggregates, and thus, it is difficult to isolate the individually separated protoplasts. Inherent problem with the formation of aggregates in preparing protoplasts could be solved by the use of bovine serum albumin (BSA). As a result, we were able to prepare a large number of single protoplsts quickly and easily. We took time-lapse photomicrographs of the formation of protoplasts, and found that there were certain regions of the cell wall of spore germlings that were sensitive to chitinase and chitosanase, although the cell wall of the original spores is known to be insensitive to these enzymes. There are two kinds of cell walls on a spore germling; one with a bound wheat germ agglutinin (WGA), and the other a bound concanavalin A (ConA). Furthermore, only cells with walls which had bound WGA were able to regenerate, while those with walls with bound ConA were not able to regenerate.
한국식물학회 1987년도 식물생명공학 심포지움 논문집 Proceedings of Symposia on Plant Biotechnology
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pp.157-167
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1987
The have been many reports that phenoloxidase are correlated with development in many fungi. C. congregatus, one of nushroom-forming basidiomycetes, which requires light for its development also has phenoloxidases. In C. congragatus, there are two sets of membrane-associated phenoloxidase (PHO I and PHO II) which are differentiated by their isozyme patterns, and each enzyme set consists of two different subtrate specific enzyme protein; o-tolidine reacting enzyme, and DOPA reacting enzyme. PHO I which is localized by a protoplast-concanavalin A technique by using a new solidifying agent, Pluronic Polyol F 127, instead of agar appears in the vegetative hyphae, and PHO II appears at the early primordial stage on agar and at the sclerotial stage of liquid shake cultures. Inhibition of PHO I with the enzyme inhibitors inhibits mushroom formation as well as melanization of the vegetative hyphae at concentrations which do not inhibit the vegetative growth. PHO I deficient mutants do not form mushrooms or melanins, and the mutants show abnormal nuclear migration patterns. PHO II has roles; possibly cementing the adjacent hyphae during the actual three dimensonal structure formation, and melanizing mushrooms and sclerotia. The possible roles of PHO I in the light reception complex and in melanin formation, the function of malanin, and possible roles of postulated post translational modifying enzymes which regulate the phenoloxidases, nuclear migration pattern, and self-nonself recognition mechanism are discussed.
감귤에 있어서 원형질체 융합에 의한 체세포잡종체 생산을 위해서는 우선 캘러스 원형질체로부터의 식물체 재분화가 가능하여야 하기 때문에 온주밀감의 캘러스 원형질체로 부터 배형성과정을 통한 식물체 재분화에 관한 실험을 수행하였다. 흥진조생의 어린 미성숙 배주의 주심조직으로부터 유기된 배형성 캘러스를 사용하여 건강한 원형질체를 분리하고 0.6 M $BH_3$ 배지를 배양배지로 사용하여 배양방법에 따른 plating efficiency를 비교해 본 결과 liquid over solid 배양시 원형질체로부터의 미소괴 형성율이 더 높음을 알 수 있었으며, 적정 배형성 배지 선발에서는 1500 mg/L malt extract 첨가 배지에서 배형성율이 높았다. 자엽형 배로부터의 신초유기를 위한 배지비교에서는 1.0 mg/L GAB 첨가배지에서 발근과 함께 정상적으로 재분화된 신초를 얻을 수 있었다. 원형질체 배양으로부터 재분화된 식물체들은 순화과정을 거쳐 온실 육묘중에 있으며, 생장상이나 형태적인 특성에 있어서 모본 식물체와 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 본 실험으로 얻어진 원형질체 배양에 의한 식물체 재분화 체계를 바탕으로 이종속간 감귤의 원형질체 융합 기술을 이용하여 교배육종이 불가능한 품종들로부터 우수한 형질을 지닌 감귤 품종 및 대목용 품종 생산에 활용하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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