Variations in Mutant Plants by chemical mutagen treatments of Dianthus superbus L.

술패랭이에서 화학돌연변이물질 처리에 따른 돌연변이 유기 및 변이 분석

This study was conducted to determine the effects and optimum concentrantion of chemical mutagens, colchicine, EMS (ethyl methan sulfonate), MNU (1-methyl-3-1­-nitrosoguanidinenitro), sodium azide $(NaN_3)$ for induction of mutant plants. In order to induce the mutants of Dianthus superbus L, immature seed were pre-soaked in the warter adding each mutagens and concentration of EMS, colchicine, MNU, and sodium azide $(NaN_3)$. Comparision of morphological characteristic and seed germination in each mutant plants differed depending on mutagen sources and their concentrations. When 0.2% EMS were treated on seed, germination decreased to 12% while untreated control was germinated 76.6% for twenty days. Treatments of colchicine appeared higher germination than other mutagen but not survived. The survival rate was extremely decreased in MNU treatment at 0.5mM and chlorophyll-mutant plantlets were obtained by sodium azide treatment at 0.2mM. Chlorophyll mutants were produced by pre-soaking the immature seed of Dianthus superbus L. with mutagen, sodium azide. The control plants appeared normal green leaf color, while mutant plant after mutagenic treatment of immature seed results in yellow­-green stripes and albino in normal green leaf tissue. RAPD was carried out to check the genetic modification of regenerated plants by mutagen treatments at 0.2mM sodium azide. Three polymorphic DNA fragments out of thirty-seven obtained by RAPDs were observed in regenerated plants using five decamer primers.

술패랭이에서 식물체의 개발가치를 증대시키기 위하여 화학돌연변이원을 처리하여 변이체를 유기하고 RAPD 분석을 통해 유기된 돌연변이체에 대한 분자유전학적인 변이를 조사한 실험결과는 다음과 같다. 1. 술패랭이의 종자를 이용하여 변이 식물체를 유도하는 방법으로 화학 돌연변이원인 sodium azide를 사용하는 것이 효과적이라는 것을 알 수 있었으며 적정농도는 0.2mM 정도이고 그 이상의 농도에서는 발아하지 않아 술패랭이에서 Sodium azide$(NaN_3)$는 매우 toxic한 돌연변이원으로 추정 할 수 있었다. 2. Sodium azide $(NaN_3)$처리시에는 자엽이 펼쳐지지 않았고 생장에 있어서도 초장과 엽장이 control 식물체보다 짧은 형태를 나타내었다. Sodium azide$(NaN_3)$ 0.1mM 처리한 종자로부터 자란 식물체 중에서 잎이 색깔발현에 있어서 키메라인 식물체가 형성되었다. 3. EMS를 처리한 경우 0.05%에서 급격한 발아저하를 보였으며 발아시 배축이 나선형으로 한번 꼬여서 신장하였고 Colchicine의 경우 모든 농도에서 발아율은 양호하였지만 정상식물체로 자라나지 못했고 뿌리의 말단부가 비후하여 끝 쪽에서부터 갈변하는 것이 관찰되었다. MNU처리 시에는 뿌리가 매우 길게 신장하고 두껍게 나타났으며 MNU의 경우 0.2mM의 처리부터 발아저해를 보여 1mM이상이 되면 발아하지 않았다. 4. Sodium azide처리에 의해 유도된 엽록소결핍 돌연변이에서 잎의 색깔의 차이에 따른 RAPD분석을 수행한 결과 4개의 Primer에서 총 12개의 변이 band가 나타났으며 엽록소 결핍 변이에 관계된 band의 수도는 2개로 나타나 DNA수준에서 변이가 확인 되었다. 5. 변이 band 중 무처리 식물체와 같은 녹색을 나타내는 부분에서는 band가 관찰되는 반면 잎에 횐색 또는 노란색의 줄무되가 있는 부분과 백화된 부분에서는 band가 관찰되지 않거나 이러한 엽록소 변이가 형태적으로 나타나는 부분에서 새롭게 형성되는 band를 확인함으로서 이러한 band가 잎의 녹색발현에 관여하는 유전자 좌라는 것을 알 수 있었다.