Dormancy of Somatic Embryos Derived from the Cotyledon of Korean Ginseng

Somatic embryos were induced directly from cotyledon explants of Korean ginseng (Panax ginseng C.A. Meyer) on Murashige and Skoog (MS) medium with 2,4-D, BAP, kinetin or lacking growth regulators. When somatic embryos formed on all media grew to cotyledonary stage, the further development of embryos was ceased and remained in white color. By gibberellic acid (over 1.0 mg/1 $GA_3$) treatment, all the somatic embryos turned rapidly to green and germinated within 3 weeks. Chilling treatment also induced the germination of somatic embryos. The effective temperature regime was $-2^{\circ}C$ for over 8 weeks but more higher temperature than $0^{\circ}C$ did not effective for germination of somatic embryos. Ultrastructural observation revealed that the cotyledon cells of somatic embryos without chilling or $GA_3$ treatment contained numerous lipid reserves, dense cytoplasm, proplastids and non-activated mitochondria with poorly differentiated internal structure, but the cotyledon cells of germinating somatic embryos after chilling or $GA_3$ treatment highly vacuolated and contained well-developed chloroplasts and active state of mitochondria enclosing numerous cristae. The above results indicate that in vitro developed somatic embryos of Panax ginseng may be dormant after mature similar to zygotic embryos.

발아 직전에 있는 한국인삼의 접합자 배에서 유래된 자엽절편을 이용하여 체세포배를 유도하고 기내 휴면여부를 조사하고자 하였다. 식물호르몬으로써 2,4-D, BAP, kinetin을 첨가하거나 혹은 전혀 식물호르몬이 첨가하지 않은 MS배지에 절편을 배양할 경우 많은 체세포배 혹은 단일배를 획득할 수 있었다. 그러나 이런 배들은 대부분 자엽형 배(cotyledonary stage)까지 발육이 가능하지만 발아가 되지 못하여 더 이상 shoot로 생육되지 못하였고 하얀상태의 자엽형 배로 계속 유지되었다. 그러나 gibberellic acid(1.0 mg/l, $GA_3$)을 처리할 경우 3주 이내에 자엽형 배가 녹색으로 변하면서 발아되었으며, 저온처리($-2^{\circ}C$에서 8주간)를 할 경우에도 체세포배가 정상적으로 발아가 되었다. 체세포배를 $GA_3$및 저온 처리한 후 세포의 구조적변화를 전자현미경으로 관찰한 결과 무처리 체세포배의 자엽내 세포는 발아되지 않은 인삼접합자배의 세포와 같이 지질과립 및 세포질이 농후하며 분화되지 않은 미토콘드리아 및 엽록체를 지녀서 세포의 활성이 약한 휴면 상태의 구조를 가지고 있었다. 그러나 저온처리 및 $GA_3$를 처리한 자엽세포는 지질 및 세포질의 분포가 감소된 반면, 잘 발달된 엽록체와 활성이 강한 미토콘드리아의 구조를 보였다. 따라서 저온 및 $GA_3$처리 후 세포의 대사활동이 활발한 것으로 보아 휴면이 타파된 것으로 판단되었다.