천연화합물과 합성화합물은 모두 합쳐서 식물생장조절제라 부르고 이들 화합물은 경우에 따라 식물의 기간들의 생장율을 촉진하거나 억제한다. 호르몬이란 용어는 천연적으로 발생하는 색물생장 조절제에 국한되는 것이다. 실제의 응용에 있어서 합성된 생장조절제가 사용되는 것은 이 물질이 생체내에서 안정도가 더 크기 때문이다. 따라서, 합성물질은 식물 호르몬의 구조적인 유사성으로 흉내를 내거나 내생 호르몬들의 생합성, 전류, 및 대사를 조정해서 그 수준을 조절하게 된다. 그래서, 식물생장 조절물질들의 기능과 가능력을 이해하기 위해서 분자수준에서 식물호르몬들의 작용의 양상을 고찰한다.
한란(Cymbidium kanran)의 급속증식을 위한 식물생장 조절물질과 항산화제의 처리결과, 2.5 g/1 gelrite가 생장과 경제적인 면에서 우수하였는데, 9 g/1 시약한천보다 적은 약 28% 정도의 양과 절반 정도의 가격으로 우수한 결과를 나타났다. 식용한천은 시약한천에 비해 절반 정도의 가격으로 거의 비슷한 생육을 보였다. BA와 NAA의 농도가 높을수록 배지의 갈변도가 심하였으며, 식물생장조절물질의 작용을 억제하였다. polyvinylpyrrolidone (PVP, M.W. 40,000)이 ascorbic acid, aspartic acid, rutin 보다 우수 항산화제인 것으로 나타났다. 식물생장조절물질 처리에서는 0.1-1.0 mg/1 BA와 0.1 mg기 NAA, 1 g/1 PVP 처리구가 가장 좋은 생육을 보였다. 따라서 한란의 경우 급속한 개체 증식을 위해서는 MS 기본배지에 2.5 g기 gelrite를 불활성 지지물로 사용하고, 0.1-1.0 mg/1 BA 수준에 0.1 mg/1 NAA를 처리하고, 1 g/1 PVP 첨가를 통해 배지의 산화를 억제하여 배양기간을 연장하고, 식물생장조절물질의 역할이 정상적으로 작용하도록 하여 적은 양의 식물생장조절물질의 사용으로 강건한 묘를 확보할 수 있는 것으로 나타났다.
시호(柴湖)(Bupleurum falcatum L.) 캘러스로부터 부정근(不定根) 형성(形成)에 미치는 생장조절물질(生長調節物質)의 영향을 조사하였다. 시호(柴胡)의 부정근(不定根) 유도(誘導)에는 2, 4-D 0.1 mg/l 가 가장 좋았으며, 부정측근(不定側根)의 형성에서도 동일하였다. 또한 생장조절물질별(生長調節物質別)로 일정시간 전처리(前處理)하여 생장조절물질(生長調節物質) 무처리(無處理) 배지(培地)에 치상하였을 때도 2, 4-D전처리(前處理)에서 캘러스 형성이 가장 좋았다. 시호의 마이크로 캘러스를 120시간 전처리하여 생장조절물질(生長謂節物質) 무처리배지(無處理培地)에 배양하는 것이 부정근(不定根) 형성(形成)이 양호하였으며, 4주 간격으로 계대배양(繼代培養)하는 것이 캘러스 형성에 가장 효과적이었다.
식물생장조절질에 대해서는 식물체 및 미생물 유래의 hormone유, phenol성 물질 및 alkaloid성 물질 등 여러가지가 있다. 이들을 생성하는 미생물중에는 주로 병원성의 mold류와 각균류가 대부분이나 본인은 방녹균에서 종자 발아시에 그 생장을 조절하는 물질을 분리선별하여 이에 대한 몇 가지 성질을 조사한 바 단자엽 및 쌍자기식물의 발아 및 뿌리, 줄기의 성장을 억제하였고 열과 pH에 대해 비교적 안정한 물질임을 알았다.(중략)
돌나물 (Sedum samentosum)의 기내 식물체 재분화 체계를 확립하기 위하여, 생장조절물질을 다르게 조합한MS배지에 잎절편을 치상한 후,캘러스 유기 및 식물체 분야에 미치는 생장조절물질의 영향을 조사하였다. 캘러스 유기는 3.0mg/L 2,4-D와 1.0mg/L BA첨가 배지에서 가장 높은 캘러스 유기율을 보였으나, NAA와 BA 혼합첨가 배지에서는 캘러스 형성율이 0∼3%이하로 극히 낮았다. 식물체 분화는 NAA 단독첨가 배지에서는 전혀 분화되지 않았으며,0.2mg/L NAA와 3.0mg/L BA첨가배지에서 가장 양호하였다. 캘러스를 식물체 분화배지에 계대배양 후 50일까지는 신초수 증가와 함께 (17.2개/캘러스),식물체의 기형이나 잎비대 현상도 적어 식물체 분화배지로 가장 적합하였다. 분화 식물체는 생장조절물질을 첨가하지 않은 MS기본배지로 계대배양하였을 때 발근 및 생육이 양호하였다.
본 실험은 식물조직배양 기법을 통하여 한란과 심비디움의 효율적인 증식을 위한 식물 생장조절물질의 적정 처리방법을 구명하고자 수행하였다. 한란의 rhizome 형성은 무처리 및 10 ppm kinetin + 2 ppm NAA, 심비디움의 protocorm 형성은 무처리 및 10 ppm kinetin + 0.05 ppm NAA에서 아주 양호하였다. Callus 유도의 적정 식물 생장조절물질의 농도는 구명하지 못했다. 한란 rhizome으로부터의 shoot 분화에는 10 ppm BA + 2 ppm NAA, 5 ppm BA + 2ppm NAA, 심비디움 protocorm으로부터의 shoot 분화는 10 ppm Kinetin + 0.05 ppm NAA, 1 ppm Kinetin + 2 ppm NAA에서 비교적 효과적인 것으로 나타났다.
식물홀몬을 포함한 각종 식물생장조절물질의 생검법(bioassays or biological assays)을 소개 및 비교검토함과 동시에 일관성 있는 결과를 얻기 위한 몇가지 유의점을 지적코자 옥신류 생검에서는 녹두발근과 귀리제1절간장신장, gibberellin에서는 왜성벼의 제2엽신장과 왜성완두의 상조축신장, 그리고 cytokinin류에서는 무자엽생장, 담배줄기수캘러스생장, 그리고 오이자엽내엽록소형성 등의 방법을 요약하였다. 아울러 일련의 실험을 통해 얻어졌던 각종생장조절물질(특히 최근에 개발되는 각종 왜화제)에 대한 반응을 홀몬별로 요약 및 비교하였다.
Thalictrum rugosum 세포배양에서 여러 가지 식물생장 조절물질이 세포증식 및 berberine 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 조사된 식물생장 조절물질들 중에서 indole-3-acetic acid(IAA)가 berberine 생산에 가장 적합함을 알 수 있었고 그 최적농도는 1$\mu \textrm m$ 이었다. 비교 기준인 2,4-D의 사용결과에 비할 때 60이상의 생산량 상승효과가 있었으며, cytokinin인 6-benzylaminopurine(BA)를 동시에 사용하는 것보다 IAA만을 단독으로 사용하는 것이 더 효과적이다.
벼의 유묘 생육과 광합성 효율에 대한 저선량 방사선과 생장조절물질 간의 상승작용 효과를 확인하기 위해 4년 된 종자로 기내실험과 온실실험을 수행하였다. 기내실험에서 관찰한 종자 발아의 경우 방사선을 조사한 IBA 0.001 ppm 처리구에서 가장 높은 값을 보였다. 또한, 파종 6일 후 측정한 유묘 생육은 방사선 무 조사구보다 방사선을 조사한 GA₃와 IBA 처리구에서 대체로 높은 값을 보였으며, 그 중 IBA 0.001 ppm 처리에서 저선량 방사선과 생장조절물질간의 유의성 있는 상승작용 효과를 확인 할 수 있었다. 저선량 방사선을 조사 한 후 IBA 0.001 ppm을 처리하여 관찰한 온실 실험에서도 유묘 생육에서의 상승작용 효과를 확인할 수 있었다. 광합성 효율을 확인하기 위해 측정한 엽록소 형광은 생장조절물질에 의해서만 차이를 보여, IBA 처리에 의해 광계 2의 양자 수율을 나타내주는 Ф/sub PSⅡ/와 광화학적 소멸을 나타내는 qP는 증가하였고 비광화학적 소멸을 나타내는 형광지표인 qN은 감소하였다. 이러한 결과를 통해 저선량 방사선을 조사한 후 생장조절물질을 처리하였을 때 벼의 종자 발아와 더불어 생육이 두 요인간의 상승작용 효과로 촉진됨을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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