본 연구는 백합나무 배발생조직으로부터 체세포배 유도에 영향하는 ABA (abscisic acid)의 농도, 환원질소원 및 삼투압제의 종류 및 농도 효과를 조사하기 위해 수행되었다. ABA농도 비교에서는 0.5 mg/L 첨가구에서 가장 높은 체세포배 유도 수 (640/10 mg 조직)를 보였으나 0.5 mg/L 이상의 농도에서는 점차 체세포배 발생 수는 감소하는 경향을 보였으며, 20 mg/L 농도에서 가장 낮은 유도수 (250/5 mg 조직)를 나타냈다. 8종류 환원질소원 종류 및 농도에 대한 체세포배 유도 효과를 비교한 결과 최대 체세포배 유도는 500 mg/L casamino acid (223/5 mg 조직) 첨가구에서 나타났으나, 그 외 환원질소원 종류 및 농도에 따라 매우 다양하게 나타났다. 삼투압제 종류 및 농도 비교에서는 최고의 체세포배 발생 수 (317/5 mg 조직)는 4% sucrose 첨가 시 나타났으나 maltose 첨가배지에서는 농도에 상관없이 체세포배가 전혀 유도되지 않아 삼투압제 종류에 따라 큰 차이를 보였다.
큰용담을 대상으로 실시한 체세포배의 형성, 재분화 체계의 확립 및 multiple shoot의 형성 등의 대량증식에 관한 일련의 실험의 결과는 다음 몇 가지로 요약된다. 큰용담의 잎절편을 2, 4-D 2 mg/ l 에 배양한 경우 callus 형성율이 90%, embrogenic callus 형성율이 70% 로 높은 형성율을 나타내었으나 실제 형성되는 체세포배의 발생 숫자를 조사하였을 때 2,4-D 단독처리시 보다 2, 4-D 0.5 mg/ l 와 BAP 0.5 mg/ l이 조합처리 시 잎절편체 당 18.8 개의 높은 체세포배가 형성되었다. 큰용담의 줄기와 마디를 배양한 결과 캘러스의 형성은 단독처리시 $20{\sim}30%$의 캘러스 형성율을 보인 반면 고농도의 2,4-D에 TDZ를 조합처리 하여 줄기마디를 배양한 경우 50% 이상의 우수한 캘러스 형성이 이루어지는 것으로 나타났으며 재분화식물체는 단독처리에서 MS medium 에 BAP 2 mg/ l 처리한 줄기마디 배양에서 7개의 재분화 식물체를 얻음으로 해서 가장 높은 shoot 분화율을 나타내었다. 큰용담에서는 TDZ, BAP를 조합처리한 결과 TDZ 1 mg/ l 와 BAP 1 mg/ l 조합처리하였을 경우 multiple shoot를 형성하였으며 explant 당 $70{\sim}80$개의 식물체가 분화되었다. 식물체의 각 치상조직을 배양한 결과 정아 마디 줄기 순으로 식물체 많이 유도되는 것으로 나타났으며 잎조직에서는 새로운 신초는 유도되지 않았다. 배양기간에서 대한 차이는 배양한지 30일 경과한것 보다 60 일이 경과한것에서 거의 모든 조직에서 2배 이상의 신초형성을 보였다.
화색이 다른 장미 3품종('Ice Wing', 'Orange Eye', 'Pink beauty') 꽃잎 절편체를 3종류(MS, SH, WPM)의 기본배지에 2, 4-D 11 mg/L를 첨가한 배지에 47일간 암배양하고 절편체로부터 캘러스 형성율을 조사한 결과, 모든 품종에서 꽃잎 절편체로부터 캘러스 형성이 관찰되었다. 또한 화색이 흰색인 'Ice Wing' 품종의 꽃잎을 기본 배지를 SH배지에 치상하였을 때 절편체의 약 90% 이상에서 캘러스가 형성되어 가장 높은 캘러스 형성율을 나타내었다. 유도된 캘러스의 색은 꽃색이나 배지에 따른 차이는 없었고, 아이보리나 브라운 또는 회색 계열이었다. 체세포 배발생은 WPM 기본배지에서 획득된 'Ice Wing' 꽃잎 유래 캘러스만을 분리하여3 mg/L 2,4-D와 300 mg/LL-proline을 첨가한 SH배지에 암배양 1개월 후 관찰되었다. 이후 4주 간격으로 동일한 조성의 배지로 2회 교체한 결과 체세포배가 대량 발생되는 것을 확인하였다. RT-qPCR분석에 의해'Ice Wing' 꽃잎 유래의 캘러스와 증식중인 체세포배 발생 캘러스간 캘러스로부터 체세포배 발생을 인지하는 표지로서 사용되고 있는 somatic embryogenesis receptor kinase (SERK) 유전자의 발현량을 비교한 결과, RhSERK3 유전자의 발현량은 일반 캘러스에 비해 체세포배 발생 캘러스에서 10배 높았고, 일반 캘러스에서는 거의 발현되지 않은 RhSERK4 유전자의 발현은 체세포배 발생 캘러스에서는 700배 높았다.
본 연구에서는 버즈풋 트레포일의 Empire 품종을 이용하여 조직 절편체의 종류 및 식물생장조절물질 첨가가 캘러스로부터 식물체 재분화에 미치는 영향을 조사하였다. 각각의 잎과 줄기 절편체를 배지에 치상한 후 배양한 결과, 모든 처리구에서 5-7일 후부터 캘러스 형성이 시작되었다. 캘러스를 유도함에 있어 첨가되는 auxin류로 NAA를 첨가 우수한 결과가 나타났다. 1 mg/L NAA와 1 mg/L BA가 첨가된 CM4 배지에서 잎 절편체 92%, 줄기 절편체 88%로 가장 높게 나타났으며 잎 절편체 배양하는 것이 더 줄기 절편체를 배양하는 것 보다 더 우수한 결과가 나타났다. 캘러스 배양 6주 후 캘러스로부터 shoot이 유도되기 시작하였으며 잎절편체를 치상하여 배양한 것은 대부분 multiple shoot으로 유도 되었다. 줄기신장 후 뿌리 유도를 위해 2$\sim$3 cm 이상 재분화 식물체의 shoot을 절단하여 1 mg/L IBA 첨가된 처리구에서 배양한 결과, 잎 절편체에서 유도된 shoot에서 98.3%, 줄기 절편체에서 유도된 shoot에서 93.3%로 조사되었다. 또한, 캘러스의 형성 없이 직접 뿌리를 내리고 뿌리의 발달도 잘 되었다. 본 연구를 통하여 확립된 재분화 시스템은 분자육종을 통한 신품종 버즈풋 트레포일의 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
Park, Min-Hee;Jang, Hyun-Kyu;Cha, Young-Ju;Kim, Ho-Bun;Lee, Sook-Young
Plant Resources
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제5권1호
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pp.29-44
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2002
In this study, plant regeneration through in vitro culture from plantlet stems of Yooja (C. junos Sieb.) and trifoliate orange (P. trifoliata Rafin.) was attempted to make mass-production system of virus-free plants having the same genotype with mother plant. In order to investigate physiological change depending on the developmental stage of plant regeneration, the changes of total protein, peroxidase and esterase activity and their isozyme patterns as well were examined in 1/2 MS medium. The results are as follows : 1. The MS medium for the optimal callus induction and shoot formation was utilized. The medium was supplemented either with 2,4-D and Kinetin or with BA and NAA. The optimal concentrations were the combination of 1.0mg/ 2,4-D +0.3mg/ Kinetin and 1.0mg BA +0.3mg NAA in callus induction and shoot formation, respectively. 2. For the plant regeneration from somatic embryos, 1/2 MS medium was used with supplements of growth regulators (free, 1.0mg/ IBA +1.0mg/ BA ,0.5mg/ IBA +0.5mg/ BA). Shooting and rooting were the best in the treatment of 0.5mg/ IBA and 0.5mg/ BA combination. 3. The total protein content has a tendency of increase with the developmental stage of embryo, but it was decreased at the plantlet. Also it was the highest at 8 and 6 weeks stage in C. junos Sieb. and P. trioliata Rafin, respectively. In the SDS-PAGE pattern of protein, C. junos Sieb. showed bands of 29.0 and 40kDa at 10 weeks. The 45,66 and 97.4 kDa bands at 10 weeks of culture were shown in P. trifoliata Rafin. 4. The highest esterase activity was shown at the 6 and 8 weeks of culture in C.junos Sieb. and P. trifoliata Rafin.., respectively. 5. Esterase isozyme patterns were shown difference according to the developmental stage. In C. junos Sieb. a new band was observed at pl 7.7 following 4 weeks culture. On the other hand, new bands in P. trifoliata Rafin. were observed at pl 7.5~6.5 following 4 and 6 weeks culture, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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