The purpose of this study was to investigate the release of p-hydroxybenzoic acid and other compounds from cell wall materials(CWM) and their cellulose fraction from carrot with chemical and enzymatic hydrolysis. To investigate this effect on cell wall chemistry of carrot, alcohol insoluble residue(AIR) of CWM were prepared and were extracted sequentially with water, imidazole, CDTA(-1, -2), Na$_2$CO$_3$(-1, -2), KOH(0.5, 1.0 and 4M), to leave a residue. These were analysed for their carbohydrate and phenolic acids composition. Arabinose and galactose were the main noncellulosic sugars. Phenolics esterified to cell walls in carrot were found to consist primarily of p-hydroxybenzoic acid with minor contribution from vanillin, ferulic acid and p-hydroxybenzaldehyde. p-Hydroxybenzoic acid was quite strongly bound to the cell wall. The contents of p-hydroxybenzoic acid in 0.5M KOH, Na$_2$CO$_3$-2, IM KOH, and ${\alpha}$-cellulose were 2,097, 1,360, 1,140, and 717 $\mu\textrm{g}$/g AIR from CWM, respectively. Alkali labile unknown aromatic compound(C$\sub$7/H$\sub$10/O$_2$) was found in ${\alpha}$ -cellulose hydrolyzate digested with driselase and cellulase. This compound was also found in hydrolyzate of 2 M trifluoroacetic acid at 120$^{\circ}C$ for 2 hours. Driselase treatment solubilized only 46.6 $\mu\textrm{g}$/g of the p-hydroxybenzoic acid from carrot AIR. These results indicate that p-hydroxybenzoic acid was associated with neutral polysaccharides, long chain galactose and branched arabinan from graded alcohol precipitation.
2-deoxy-D-glucose가 첨가된(25 pg/ml) 최소액체 배지에 8.5시간 전 배양하여 swelling 시킨 conidiospore에 2% driselase와 2% ${\beta}-glucuronidase$를 동량 혼합한 효소용액을 처리하여 반응시킨 결과 protoplast형성 시간 2시간이내로 단축 시킬 수 있었다. 5% Ficoll(m.w. 400,000)용액을 사용하여 conidial protoplast를 보다 순수하게 분리 벙제할 수 있었으며, protoplast를 Giemsa로 핵 염색한 결과, 대부분의 protoplast는 하나의 핵을 갖고 있었다. 또한 전자현미경으로 관찰한 결과 conidiospore에서 유래된 protoplast는 세포벽 성분이 남아 있지 아니한 완전한 protoplast인 것으로 판명되었다. 영양요구성 돌연변이주에서 유래된 conidial protoplast의 융합률은 $3.4{\times}10^{-1}$에서 $4.9{\times}10^{-1}$수준으로 이는 mycelial protoplast의 경우보다 5-28배 가량 높은 수준의 것이었다.
The optimum conditions of protoplasts formation from Pyricularia oryzae were investigated with lytic enzymes and osmotic stabilizers. The mycelia were begun to refease the protoplasts in response to the complex enzyme solution after 30-60 minutes and reached to maximum after 2-3hrs. Among the lytic enzymes tested, the mixture solution containing ${\beta}-Glucuronidase$(0.01 ml/ml), Cellulase ONOZUKA-RS(20mg/ml), Driselase (10mg/ml), and Macerozyme R-10 (10mg/ml) resulted in the highest rate of protoplasts releasing of Pyricularia oryzae. The best stabilizer was 0.6M KCl at pH 7.0. Shen the mycelia were digested with enzyme mixture, the stationary culture was better than shaking culture for higher protoplast formation.
In order to develop the protoplast fusion method of the strains of Fusarium, the interspecific protoplast fusion was attempted between Fusarium poae and F. sporotrichioides. Various auxotrophic mutants were isolated by the treatment of N-Methyl-N'-Nitro-N-Nitrosoguanidine. The optimal conditions for the formation and regeneration of protoplasts were examined and the characteristics of a fusant were studied. As a results, protoplasts were readily obtained from 18 hours cultured mycelia by the treatment of driselase for 3 hours and 0.6 M KCl as a best osmotic stabilizer at pH 6.0 for the formation of protoplast. Sucrose was the most suitable for the regeneration. Polyetylene glycol (M.W. 8,000) in $CaCl_{2}$-glycine solution was used to induce the protoplast fusion. The interspecific fusion frequency between protoplasts among the auxotrophic mutants of the two strains ranged from $2.7*10^{-2}$ to $5.7*10^{-3}$ . DNA content and cellulase activity were rather increased in the interspecific fusant. The lag phase of growth curve was slightly elongated in the fusant.
레드 클로버의 葉肉細胞로 부터 原形質體의 裸出에 影響을 미치는 要因들을 調査하여 다음과 같은 結果를 얻었다. 原形質體의 裸出에 使用된 酵素는 Cellulase, Macerozyme, Driselase 및 Pectolyase였으며 그 中 1%의 Cellulase ONOZUKA R-10과 0.5%의 Macerozyme R-10의 組合에서 가장 좋은 結果를 얻었다. 裸出된 原形質體의 適正 膨壓을 維持하기 爲하여 Mannitol의 濃度를 0.3~O.8M의 범위에서 6단계로 조정하였을 때, 0.7M에서 가장 높은 收率을 얻을 수 있었다. 原形質體 裸出을 爲한 酵素溶液의 pH는 5.6에서 가장 좋은 結果를 나타내었으며, 材料로 쓰인 레드 클로버 일을 4가지 크기로 區分하여 裸出實驗한 結果, 작은 잎보다 큰 잎에서 收率이 높은 傾向이었다. 酵素處理 後 裸出된 原形質體의 정제에는 0.8M의 Sucrose가 가장 適當하였다.
본 실험은 Aspergillus niger의 원형질체 형성, 환원 및 융합 조건을 조사하였으며 아울러 융합 빈도를 높이기 위한 방법을 모색하였다. A. niger에 자외선 $(9.9\;erg/mm^2)$을 13분간 조사하여 영양요구성 변이주 및 형태 변이주를 유도, 분리하였다. 균사체 배양 시간에 따른 원형질체 형성량은 21시간 배양한 균사체에서 최대치를 나타내었다. 세포벽 분해효소인 driselase는 1%농도로 3시간 처리했을 때 가장 효과적이였으며 osmotic stabilizer로는 0.6M KCI과 0.6M $NH_4Cl$이 가장 좋았다. 효소 반응 시간에 따라 형성된 원형질체는 크기와 액포 함유량에 있어 불균일성을 나타내었다. 원형질체의 환원률은 0.6M KCI이 침가된 pH 5.0의 배지에서 가장 높았다. 세포벽 분해효소의 반응시간에 따라 형성된 원형질체의 환원률은, 3시간 반응시켜 형성된 원형질체에서 8.0%, 1시간 반응시킨 것에서 15.3%였다. 영양요구성 변이주간의 원형질체 융합에 필요한 PEG (M.W. 6,000)의 최적 농도는30%였으며 $CaCl_2$의 농도는 $1{\sim}50\;mM$에서 비슷한 최대 효과를 나타내었다. 융합 반응의 최적 pH는 8.0, 최적 반응 시간은 10분이었다. 효소 반응 시간에 따라 형성된 원형질체간 융합률은 차이를 보여, 3시간 반응시켜 형성된 원형질체를 사용했을 때 $0.06{\sim}0.42%$, 1시간 반응시킨 것을 사용했을 때 $0.09{\sim}0.54%$였다.
Nicotiana tabaccum 'Xanti', Petunia hybrida 'Blue Star' 그리고 Chrysanthemum morifolium 'Baeckwang'을 공시하여 엽조직 유래의 mesophyII protoplast(MP)와 paraveinal mesophyII protoplast (PVMP) 간의 세포 활성을 조사하기 위하여 urea 투과성을 측정하였다. 아울러 엽육 조직에서 원형질체 나출을 위한 각종 효소제를 처리하고 경과 시간별로 관찰했으며, 나출 원형질체로부터 식물체 재생을 위한 NAA와 thidiazuron의 효과를 조사하였다. Vibratome을 이용한 엽육조직 절단방법은 엽조직의 상해를 최소화하고 조직절편도 최소 50 $\mu\textrm{m}$까지 절단할 수 있기 때문에 urea 투과성 검정과 원형질체 나출을 위한 필수적인 기술이다. 세포활성에 대한 urea투과성 측정은 공시한 3종 식물의 PVMP에서 모두 Ks=2.Ox$10^{-5}$cm/sec 정도가 MP보다 높았다. 효소혼합 용액(1.5% Cellulase R-10, l% Driselase, 0.5% Macerozyme R-10, 0.05% Pectolyase)을 4-8 시간 처리하는 것이 PVMP 나출에 유효하였다. 나출 원형체로부터의 캘러스 유기와 식물체 재생에는 2 mg/L NAA + 0.01 mg/L thidiazuron 처리구에서 가장 양호하였으며 조직별로는 PVMP에서 월등한 결과를 나타내었다. 따라서 엽조직을 대상으로한 원형질체 배양에 있어서 엽록소의 함량이 많은 MP보다는 재생력이나 세포 활성이 강한 paraveinal 엽육조직 유래의 세포를 집약적으로 나출시켜 실험재료로 이용한다면 더 높은 식물체 재생률을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
인삼의 대량증식 방법과 원형질체배양기술을 개발하기 위한 연구의 일환으로써 인삼의 자엽 callus 조직에서 많은 유식물체를 생산하는데에 미치는 식물생장조절물질의 영향을 구명하고, 또한 일반 식물과는 전혀 다른 인삼의 생존력이 있는 원형질체를 나출하여 배양할 수 있는 방법을 확립하고저 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) Murashige & Skoog(MS) 배양기조성 성분의 반량($\frac{1}{2}MS$)에 2, 4 - D 0.5mg/$\ell$ Kinetin 0.5mg/$\ell$를 첨가한 배양기에서 가장 많은 양의 배상체가 유기되었다. (2) 유기한 배상체를 동일배기에서 계속 배양할 경우에는 다시 탈분화되는 경향을 보였으나 $\frac{1}{2}MS$ 배양기에 BA와 GA를 같은 농도(BA : GA=1 : 1)로 첨가한 배양기에 옮겨서 배양하였던 바 배상체의 발육이 진전되어 유식물체로 발달하였다. (3) 인삼은 1년근 세포에서 원형질체를 나출할 경우의 최적요건은 효소로서 cellulase $2\%$, macerozy-me $0.5\%$ 였으며, osmoticum으로서는 mannitol 0.9M, pH 5.2였고, 처리기간은 $28{\pm}1^{\circ}C$에서 $7\~8$시간이었다. (4) 인삼 callus조직세포에서 원형질체 나출할 시에는 cellulase $2\%$, macerozyme $2\%$, driselase $1\%$씩 첨가한 효소용액으로 28{\pm}1^{\circ}$에서 25시간 이상 처리하는 것이 나출원형질체의 수와 생존율면에서 볼 때 가장 적합한 것으로 사료되었다.
현사시 (Populus alla${\times}$P. glandulosa)의 기내배양(器內培養) 엽육조직(葉肉組織)으로부터 원형질체(原形質體)의 분리(分離) 및 배양(培養)을 시험하였다. 무균(無菌)의 엽육조직(葉肉組織)을 육성(育成)하기 위한 shoot의 대량증식에는 MS기본배지에 BAP 0.4 mg/l을 첨가하였을 때 가장 증식효과가 높았으며, 원형질체(原形質體)의 분리(分離)를 위한 효소농도는 Cellulase 2%, Macerozyme 0.8%, Hemicellulase 1.2%, Driselase 2%, Pectolyase Y-23 0.05%가 가장 효과적이었다. 효소용액의 삼투압은 mannitol 0.6 M이 적합하였으며, pH는 5.6이 적절하였다. 원형질체(原形質體)의 안정성을 높이기 위하여 DTT와 MES buffer를 첨가하여 좋은 결과를 얻었다. 분리(分離)된 원형질체(原形質體)의 정제를 위해서는 부유용액(浮遊溶液)의 sucrose 농도를 0.6M로 하였을 때가 가장 적합하였으며 dextran의 첨가효과도 높았다. 본 연구의 특징은 다소 높은 농도의 효소용액을 처리하여 단시간에 원형질체(原形質體)를 분리(分離)하는 것으로서 이 방법에 의해 나출(裸出)된 원형질체(原形質體)의 배양(培養)에 있어서 반응여부를 조사한 결괴 배양 3주 후에까지도 좋은 반응을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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