현사시나무 4배체의 약배양에 의하여 2배체 식물을 얻을 수 있었다. 약배양에 의한 캘러스 유도에는 2,4-D가 효과적 인 것으로 나타났다. 증식된 캘러스로부터 식물체 재분화를 위해서는 16시간의 광조건하에 6-8 $\mu$M의 zeatin 처리가 가장 좋은 반응을 보였는데 이때 얻어진 줄기수는 평균 7.7개 였다. 재분화된 식물체는 MS 기본배지에서 쉽게 뿌리를 유기시킬 수 있었으며, 이들 식물체는 폿트묘로 육성하여 온실 및 포지로 이식하였다. 약배양유래의 300클론에 대한 생육상태를 조사한 결과 삽목묘에 비하여 33%는 생장이 저해됨을, 47%는 생장이 더 좋은 것으로 나타났으며, 그중 20%는 삽목묘에 비해 직경이 5배 이상되는 거대 엽을 가지고 있었다. 염색체 수는 대체로 2배체성 혹은 4배성을 띠고 있었으며, RAPD marker를 이용하여 DNA polymorphism을 본 결과 약배양 유래의 몇몇 식물체에 있어 서 밴드 형태적인 차이를 나타내는 개체를 발견할 수 있었다.
생산성이 높고 가시가 없는 초피나무의 2단계 대량증식이 가능하였다. 기내 줄기의 생장에는 대체로 DKW 배지가 좋은 반등을 보였으며, 수평으로 120$^{\circ}$각도를 준 플라스틱 Petri dish에서 다경 줄기를 유도할 때에는 BAP 0.89 $\mu$M이 적당한 것으로 나타났다. 다경 줄기를 유도한 후, 수직으로 세운 Petri dish의 윗면에 5-7개의 구멍을 낸 다음, 30% 정도의 빛만 투과할 수 있는 조건의 온실에서 환경순화를 시켰다. 이들 다경 줄기의 기저부를 제거한 다음 각각의 줄기를 피트 플러그에 이식한 결과, 100%의 발근율을 얻었다. 폿트에서 약 6개월 가량 유지하였을 때에도 선발목에서와 같이 줄기에 가시가 형성되지 않았으며, 향후 생산성에 대한 검정이 이루어지면, 조직배양에 의한 실용화가 가능할 것으로 생각된다.
잡종 사기나무의 기내 대량증식을 목적으로 줄기절간 유래의 기내 및 기외시료를 이용하여 다경줄기 유도에 관여하는 식물생장 조절물질의 효과에 대하여 조사하였다. 기외시료의 측아를 제거한 다음 20에서 30$\mu$M 의 zeatin이 함유된 WPM 배지에 6주간 배양하였을때 각각 11개와 13개의 다경줄기가 유도되었다. 그러나 기외시료의 측아가 붙어있는 상태에서 기내배양하여 2주후에 측아를 제거하고 동일 배지에 배양하였을 경우에는 BA가 1.0에서 2.0 $\mu$M 함유된 배지에서도 13개와 15개의 다경줄기를 유도할 수 있었으며, 특히 이때 생산된 줄기의 상태는 아주 건전한 것으로 나타났다. 기내줄기를 사용하였을때는 20 $\mu$M의 zeatin을 처리하였을때 가장 많은 줄기를 생산할 수 있었으며, 생산된 조직배양묘는 일정기간 순화를 시킨 후 온실이나 포지에 식재가 가능하였다.
생리적인 pH에서 음전하를 띄우고 있는 산성 아미노산인 aspartate와 glutamate는 다른 중성 아미노산과 경쟁방해 실험을 행한 연구결과에 의하면 이들도 중성 아미노산이 갖는 능동운반계와 동일한 운반자를 소유한다. 중성 아미노산을 아미노산 한 분자 당 한개의 수소이온과 동반수송되고 전하에 보상을 위해서 한 분자 당 한개의 칼륨 이온을 배출한다. 그러나 산성 아미노산은 한 분자 당 2개의 수소이온과 동반수송되고, 한 분자 당 칼륨 한 분자를 배출한다. 중성 아미노산과 같은 운반계를 소유하고, 2개의 수소이온과 동반수송되는 능동운반계는 본 실험에서 처음으로 보고된다. 이 결과로부터 두개의 동반수송된 수소이온 중 한 개는 산성 아미노산에 있는 pK$_3$카르복실기를 먼저 중화시킨 후에 중성화된 형태로 수소이온 한 분자와 동반수송된다고 사료된다. 그러므로 유채는 20개의 아미노산에 대해서 다만 2개의 운반계, 즉 일반- 과 알카리성 아미노산 운반계를 가진 것으로 확인되었다. 다른 식물에서 이미 보고된 결과들을 참고하여 아미노산 운반계의 진화적인 의미를 고찰하였다.
벼의 뿌리조직을 기내배양하여 배발생캘러스의 형성과 식물체 재분화율의 품종간 차이 및 완숙배와 뿌리조직에서 유래된 캘러스의 현탁배양 기간별 부정배 형성정도와 식물체 재분화율 등에 대한 몇가지 실험을 수행하여 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 벼 뿌리조직으로부터 캘러스 형성 및 식물체 재분화 능력의 품종간 차이는 뚜렷하게 나타났으며, 자포니카형 품종들이 통일형 품종에 비해 캘러스의 생장량도 많고 식물체 재분화율도 높은 경향이었고, 공시품종 중 "영덕벼"의 식물체 재분화율이 13%로 가장 높았다. 뿌리 및 현미배양에서 형성된 캘러스를 고체배지에서 2 주 간격으로 7회 계대배양한 바, 계대배양 횟수가 증가됨에 따라 식물체 재분화율이 증가되었다가 5회째부터는 점차 감소하였다. 뿌리조직에서 형성된 캘러스의 현탁배양에서 모양이 둥근세포와 그들의 세포괴는 배양 24일 후에 최대치를 나타내었고 그 이후는 감소하였다. 현탁배양 기간별 뿌리조직에서 형성된 캘러스의 체세포배 형성률은 배양 90일까지는 배양기간이 길어질 수록 증가하였으나, 그 이후는 감소하였고, 식물체 재분화율도 배양기간이 길어질수록 감소하는 경향이었다.소하는 경향이었다.
국내에서 분리 동정한 오이모자이크 바이러스(CMV)로부터 외피단백질(CP) 유전자를 분리하였고 이의 염기서열을 결정한 결과 129번째 아미노산이 proline으로서 mosaic symptom을 보이고 염기 및 아미노산 서열의 유사성을 비교한 결과 subgroup I (type I)에 속한다는 것을 확인하였다. 분리한 CP 유전자를 식물형질전환용 운반체에 삽입하여 담배 재배종인 NC82와 바이러스 증식용인 Samsun에 잎절편을 통하여 형질전환시켰다. 형질전환된 담배의 DNA를 분리하여 Southern blotting과 PCR을 수행한 결과 대부분의 형질전환체에 CP 유전자가 삽입되였음을 확인하였고 T$_1$ 종자를 kanamycin이 첨가된 배지에서 후대 항생제 저항성 검정을 실시한 결과 1개의 CP 유전자가 삽입된 경우가 50%에 달했고 2개와 3개의 유전자가 삽입된 경우도 각각 39%와 11%에 달했다.
온전한 접합자배 또는 자엽절편을 오옥신(2,4-D, IAA)과 사이토카이닌(BA, kinetin)이 첨가된 배지에 배양하였다. 접합자배를 온전한 상태로 배양했을 경우, 오옥신은 발아를 억제하였으나 사이토카이닌은 억제하지 않았고, 체세포배의 발생은 발아되지 못하는 배에서만 유도되었다. 자엽절편을 배양한 경우, 기본배지에서 체세포배발생률이 가장 높았다. 오옥신을 첨가한 배지에서는 체세포배가 자엽의 표면에서 산재하여 발생되었는데 비해서 기본배지에서는 자엽의 기부에서만 발생되었다. 2,4-D를 첨가한 배지에서는 체세포배가 자엽의 표피 및 하표피를 포함한 다수의 세포로부터 기원되어 다배로 발생되었다. 이 체세포배를 같은 배지에 배양했을 때 일차배의 표면으로부터 이차배가 발생되었는데 이들의 경우는 주로 표피 또는 하표피의 단세포로부터 유래되었음을 조직학적으로 밝혔다.
작약의 약배양에서 재분화되는 식물체의 획득 빈도를 향상시키기 위하여 화분소포자에서 유래된 배의 형태 및 형태별 유식물 분화양상에 관한 실험을 수행한 바, 생장조절제가 첨가되지 않거나, 2,4-D와 활성탄이 혼용된 배지에서 약으로부터 직접 형성된 배는 80% 이상이 2개의 자엽을 갖는 정상배이었으나, 캘러스로부터 형성된 배의 경우는 자엽 이 1개,3개 또는 4개이거나 볼링핀 및 나팔 모양의 비정상적인 배의 출현율이 60% 이상 높게 나타났다. 2개의 자엽을 갖는 정상 배의 경우는 발아율이 81%로 높았고 정상 식물체로 발육되는 비율도 60.6%로 높게 나타났다. 그러나 자엽이 1개 또는 3~4개인 배는 정상적으로 발육되는 식물체의 비율이 10% 이하로 매우 낮았으며, 특히 볼링핀 및 나팔 모양의 배는 전혀 식물체로 발달하지 못하였다.
근관 표피세포(border cell)는 근관(root cap)의 최외각 세포층에서 분화된 단일세포로서, 물리적인 힘을 가하면 예를 들어 근관의 근관 표피세포를 물로 씻어내면, 20∼25시간 이후에는 새로운 층의 근관 표피세포가 근관에 형성된다. 이 새로운 층의 완두 근관 표피세포가 형성되는 동안 근관 표피세포가 제거된 근관에서는 새로운 유전자 발현이 일어나고 있음이 mRNA differential display로 확인되었다. 즉, 이들 근관에서 새롭게 발현되는 유전자들의 일부는 근관 표피 세포의 분화에 관련되어 있다고 볼 수 있다. 또한, 단일 세포로 분화된 근관 표피세포에서는 독특한 유전자 발현이 일어나고 있음이 mRNA differential display로 확인되었다. 이 결과로 알 수 있는 것은 근관 표피세포는 다른 조직(잎, 줄기, 뿌리와 근관 표피세포가 제거된 근관)과는 다른 독특한 기능을 가졌다는 것이다.
벼는 임성 식물체의 재분화 뿐만 아니라 유전적으로 안정된 형질전환 식물체를 얻을 수 있는 가장 성공적인 단자엽 식물중 하나이다. 그러나 우리나라에서는 아직 유전적으로 안정된 임성 형질전환 벼품종에 대한 보고가 없었다. 본 연구에서 우리나라의 재배종인 낙동벼로부터 임성 형질전환식물체를 얼을 수 있음을 증명하였다. 현탁뱅양세포로부터 분리된 원형질체를 이용하여 PEG로 HPT와 GUS Plasmids늘 함께 형질전환시켰다. 다섯번의 실험을 통하여 hygromycin 저항성 캘러스는 평균 1.73%이였다. 소식물체는 항생제 저항성 캘러스로부터 재분화되었고 식물체 재분화효율은 약 27%이었다. 항생제에 저항성이 있는 캘러스에서 GUS 유전자가 발현되는 캘러스는 평균 35%였다. R0형질전환식물체는 성숙 개화하여 Rl 종자를 생성하였다. Rl 종자와 유모의 해부학적 GUS 활성을 분석하여 CaMV35S 프로모터 의해 GUS 유전자가 적절히 발현되는 것을 확인하였다. 또한 우리는 Rl세대에서 HPT유전자가 멘델 법칙에 따라 유전됨을 확인하였다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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