Effect of Growth Medium and Extract Sterilization on a Seedling Bioassay of Alfalfa Autotoxicity

생장배지 및 추출액의 멸균이 알팔파 Autotoxicity 의 유묘 생물검정에 미치는 영향

Autotoxic substance(s) from alfalfa(Medicago sativa L.) plants reduces germination and growth of adjacent new alfalfa after alfalfa. The autotoxic chemical(s) in alfalfa are clearly unknown. Our objective was to improve the sensitivity of an alfalfa seedling bioassay for evaluating autotoxic leaf extracts. We determined critical extract concentrations that inhibit seed germination and seedling growth, compared two different culture media, and evaluated the effects of extract sterilization on the sensitivity of the assay, by using streptomycin and autoclaving method. An agar medium in petri plate gave better responses of germination and seedling growth to the extracts than using filter paper in the plate. On agar medium, the concentration of extract required to reach 50% inhibition of root length was 2.7 g $kg^{-1}$, and of germination and hypocotyl length were 3.8 and 9.9 g $kg^{-1}$, respectively. Leaf extracts with 100 ppm streptomycin stimulated germination significantly compared to Leaf extract alone but reduced root length of control by 43%. Root length was more sensitive to the autotoxin(s) than was germination or hypocotyl length. These results suggest that agar medium mixed with extract and sterilization by autoclaving could be improved the consistency and precision of bioassay, and that root length was the best parameter of autotoxic effect of alfalfa leaf extract.

알팔파의 식물체로부터 자감작용에 관여한 물질은 알팔파 재배 후에 연작되는 알팔파의 발아와 유묘생장 및 입모를 억제하는 것으로 알려져 있다. 그러나 그러한 물질은 아직 확실하게 밝혀지지 않고 있다. 본 연구는 알팔파·잎추출물의 자감작용 특성을 평가하기 위한 유묘생물검정의 감수성을 개선코자 몇 가지 생장배지 및 추출액의 멸균방법을 비교하여 발아와 초기 유묘 생장을 억제하는데 한계 적정농도를 결정하였다. 여과지를 이용한 종이배지보다는 한천과의 혼합배지에서 추출액에 대한 발아 및 유묘신장 반응이 더 민감하였으며, 한천배지에서 뿌리신장, 발아 및 배축 신장을 50% 억제하는 추출액 농도는 각각 2.7, 3.8 및 9.9g $kg^{-1}$으로 나타나, 뿌리신장이 발아나 배축의 신장보다 추출액의 autotoxic 물질에 대해 더 민감하였다. 100ppm의 streptomycin은 유의적으로 발아율을 촉진시켰으나, 추출액이 없는 대조처리의 뿌리 신장을 43%억제시켰다. $125^{\circ}C$ 고열 증압 멸균은 추출물의 활성을 변화시키지 않고 멸균 가능한 방법이었다. 본 연구결과는 고열증압멸균에 의한 추출액을 한천과 혼합한 배지에서 생물검정이 이루어짐으로써 더 높은 일관성과 정확성을 기대할 수 있으며, 뿌리신장은 알팔파 잎 추출물의 자가작용 효과를 검정하는데 최선의 판단기준이 될 수 있음을 결론지을 수 있다.