본 연구는 산림 수목 종자를 대상으로 다양한 초저온 동결 조건을 적용하고, 초저온 저장 후에 나타나는 종자의 발아 특성 및 유묘의 생장 특성 조사하기 위해 수행되었다. 유리화 과정을 기초로 한 초저온 저장은 다릅나무 종자의 발아율을 크게 감소시켰으나, 초저온 저장 전 동결보호제 처리와 초저온 저장 후의 빠른 해빙은 종자의 발아율 감소를 완화시켰다. 초저온 저장 전 동결보호제 노출 시간은 종자의 발아율에 영향을 주었다. 즉 동결보호제 노출시간이 길어짐에 따라 종자의 발아율은 감소하였다. 그러나 초저온 저장 기간은 종자의 발아율에 영향을 주지 않았다. 또한 동결보호제의 노출 시간과 초저온 저장 기간은 유묘의 생장 특성에 영향을 주지 않았다. 따라서 수목 종자의 초저온 저장은 조직의 손상이나 변형이 없이 장기간 저장할 수 있는 현지 외 보존 기술로 적절하다고 판단된다. 그러나 산림 종자의 보다 효율적인 초저온 저장을 위해서는 각 수종의 종자 특성에 맞는 동결보호제 및 처리 기술이 개발되어야 할 것으로 판단된다.
본 실험은 국화의 바이로이드 제거에 이용되는 초저온처리 시 국화 품종 'White ND'을 적합한 처리조건을 확립하기 위해 초저온처리의 단계별 요인을 실험하였다. 그 결과 생장점의 크기는 1 mm(엽원기 2~3매 포함)에서 높은 생존율과 신초 재생율을 나타내었고, vitirification 처리시 PVS3가 효과적이었으며, 처리 시간은 60분 처리 하였을 때 높은 생존율 및 정 상 신초 재생율을 보였다. 또한 vitrification을 위한 전처리 조건은 sucrose 농도를 88 mM 24시간, sucrose 0.3 M 16시간, sucrose 0.5 M 6시간, sucrose 0.7 M 3시간으로 처리하는 것이 초저온 처리 후 생존율 및 신초 재생율을 높이는데 효과적이었으며, 재생된 정상 식물체는 모본과 비교하여 ploidy level이 동일한 것으로 보아 식물체의 유전적 변이가 일어나지 않았다.
초저온 액화 공정 플랜트의 정상 운전시 제어 로직을 사전에 점검할 수 있는 테스트 플랫폼을 개발하였다. 초저온 액화 공정 플랜트상의 주요 제어 대상 포안트 17 개를 선정하여 PID 및 cascade 제어 알고리즘을 구현하였으며 이를 시뮬레이터에 연결하여 제어 로직 계산 결과를 테스트하였다. 시뮬레이터에서는 제어시스템의 제어 로직에 대한 동적 반응 특성을 계산하여 제시함으로써 제어시스템의 제어 로직을 사전에 분석, 점검할 수 있도록 역할을 수행한다.
식물 종자를 비롯한 각종 유전자원을 액체질소에 저장하면 유전형질 특성의 손실 없이 장기간 보존할 수 있다. 본 연구에서 보존조건이 까다로워 단명 종자로 분류되는 들깨 종자를 초저온 동결저장 방법으로 보존할 수 있는지를 조사하였다. 수집한 들깨 품종별 종자의 초기 발아율은 40-95% 수준으로 다양하였는데, 수분함량을 3-8%로 조절한 종자를 액체질소에 처리하여도 발아율은 감소하지 않았다. 종자의 수분함량이 4-5%인 종자의 초저온 처리 후 발아율이 가장 높았으며, 초기 발아율이 낮은 품종에서는 초저온 처리에 의해 발아율이 증가하기도 했다. 인위 노화처리에 따라 종자의 발아율과 ascorbate peroxidase 활성은 감소하였으며, 품종별로 종자의 활력 저하 정도는 크게 달리 나타났다. 대조 처리 종자와 비교하였을 때, 초저온 처리과정에 발생할 수 있는 산화스트레스가 들깨 종자의 활력을 저해하지는 않을 것으로 추정되었다. 따라서 들깨 종자를 4-5% 수분함량으로 건조시켜 초저온 동결 저장하면 활력 손실 없이 장기간 보존할 수 있을 것으로 판단되며, 노화가 급속히 진행되는 품종의 경우에는 고활력 자원을 확보하거나 휴면타파 처리 후 초저온 동결 보존하는 것이 유리할 것으로 생각된다.
자작나무 식물유전자원의 효과적인 장기보존 방안을 구명하기 위해 동결전처리 된 겨울철 동아를 건조처리에 의해 초저온보존 시험하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 자작나무 동아는 내동성이 최고조에 달한 1월 20일경의 함수율이 42.43%로 가장 낮게 나타났다. 1월 20일에 채취한 동아를 10분간의 건조처리 와 5~-2$0^{\circ}C$까지 1분당 1$^{\circ}C$ 하강조건으로 완속동결 전처리하여 -196$^{\circ}C$의 액체질소에 초저온 보존한 경우의 세포생존율은 83.33%로 가장 이상적인 처리조건으로 조사되었다. 자작나무 동아의 시료조제는 동아에 약간의 목질부 조직을 붙여 초저온 보존하는 경우에 86.7%로 세포생존율이 높게 나타났다. 24시간 이상 액 체질소에 초저온 보존한 자작나무 동아는 40$\pm$5$^{\circ}C$의 온수 중에서 급속 해동하는 경우가 86.6%의 세포생존율을 비롯하여 60%의 식물체 재생율을 나타내어 본 실험에서 가장 효과가 좋은 것으로 조사되었다.
종자은행은 종자를 보존하는 가장 경제적이고 효율적인 보전방법이지만, 수종에 따라 저장특성의 차이가 커서 수종별 저장방법의 확립이 필요하다. 초저온저장 방법은 세포 분열, 대사 작용을 정지 상태로 유지하므로 현재까지 장기간 보존을 위한 비용이 효율적이며 안정적인 방법이다. 공시재료는 멸종위기 야생식물 등 22종을 대상으로 하였다. 액체질소에 7일간 종자를 침지한 후 $37^{\circ}C$ 항온수조에서 10분간 해동하였다. 휴면이 있는 수종은 파종 전 종자를 저온습윤 하였고, 저온습윤 처리 후에도 휴면타파 되지 않는 수종은 농황산, 지베렐린을 개별 또는 혼용으로 처리하였다. 발아 및 유묘 평가는 $25^{\circ}C/20^{\circ}C$(광12h/암12h)조건에서 진행하였으며, 매일 28일차까지 발아조사를 수행한 후 평가하였다. 진달래속의 꼬리진달래와 철쭉이 초저온 민감성을 보였으며, 오리나무속의 물오리나무, 사방오리는 부분 민감성을 보였다. 민산초나무는 지하부건물중이 유의하게 감소한 결과를 보였으며, 이외의 수종은 초저온 민감성을 보이지 않았으므로 장기보존을 위한 초저온 동결보존이 가능한 것으로 보였다.
목적: 본 연구는 글라스 용융침투 처리가 지르코니아와 초저온 소성 전장도재와의 전단결합강도에 미치는 영향을 평가하였다. 재료 및 방법: 표면처리 방법에 따라 대조군 (처리 안함), ZirLiner처리군 (ZL군), 글라스 용융침투처리군 (ZG군), 글라스 용융침투 후 Sandblasting 처리군 (ZGS군)으로 분류하였다 (n = 12). 모든 실험군은 초저온 소성 전장도재를 사용하여 지름 6 mm ${\times}$ 두께 3 mm가 되도록 축성하고 소성하였다. 지르코니아와 전장도재 사이의 결합강도는 만능시험기를 이용하여 측정하였고 지르코니아 시편의 결합계면, 도재파절 양상은 SEM과 EDX로 관찰하였다. 결과: 지르코니아 표면처리 방법에 따라 전장도재와의 결합강도가 ZirLiner군, 대조군, 글라스 용융침투군 순으로 나타났으나 통계학적으로 유의한 차이는 없었다 (P > .05). 글라스 용융침투 후 Sandblasting 처리군은 다른 모든 군에 비해 유의하게 낮은 전단결합강도를 보였다 (P < .05). 결론: 글라스 용융침투 지르코니아의 Sandblasting처리는 초저온 소성 전장도재와의 현저한 결합력 감소를 야기시키므로 사용이 제한되어야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 낙엽송 배발생조직의 장기저장을 위한 가능성에 대하여 조사하였다. 0.4M혹은 20% PEG로 24시간 전 처리하여 -0.33$^{\circ}C$/min의 동결온도 하강율로 초저온시켰을 때 높은 조직생중량을 보인 반면 -0.5 혹은 -1.$0^{\circ}C$/min의 경우 초저온 후 조직의 생중량이 저조한 것으로 나타났다. 1, 7, 및 28일간 초저온보존된 조직을 회수하여 재생장시킨 다음 PCR을 이용하여 변이분석을 한 결과 초저온보존 기간에 관계없이 DNA변이는 전혀 나타나지 않았다. 초저온보존된 배발생 조직으로부터 체세포배 유도 및 식물체 재분화를 유도할 수 `있었다.
한국 자생 매발톱꽃속 종자 식물유전자원의 장기저장을 위해 건조 전처리에 의해 종자 수분함수율을 저하시킨 후 액체질소(-196$^{\circ}C$) 중에서 생존 가능성 및 보존에 관해 시험하였다. 종자 수분함수율은 10분~2시간에 걸친 다양한 건조조건에 의해 9.7~3.2%로 비례적으로 감소하였다. 건조 전처리한 매발톱꽃속 종자를 액체질소 내에 6개월간 저장하여 38$\pm$5$^{\circ}C$ 온수에 해동시켜 발아율 및 발아세, 평균발아기간을 조사하였다. 건조 무처리 한 수분 함수율10.9% 조건의 매발톱꽃 종자는 초저온 보존 후, 발아율이 52.5%로 나타났으나 60분간 건조 전처리 하여 수분 함수율이 6.0%로 조정된 종자의 경우는 84.7%가 발아하였다. 또한 발아세에 있어서도 수분 함수율이 5% 내외로 적절히 건조 전처리 한 매발톱 꽃속 종자는 초저온 보존 이후에 60%이상의 높은 발아세와 11~13일의 고른 평균 발아기간이 나타났다. 본 시험의 결과, 적절한 처리시간에 의해 건조 전처리한 자생 매발톱꽃속 종자를 초저온 조건의 액체질소에 장기 저장하여도 대조구에 비해 발아율은 약 0.5%가 저하하였으나 발아세, 평균발아율에는 큰차이가 나타나지 않았다. 또한 발아묘의 기형적인 형태적 변화도 관찰되지 않았다. 그러므로 단명성인자생 매발톱꽃속 종자의 초저온 보존은 식물 유전자원을 유전적으로 안전하고 경제적으로 저장할 수 있는 방법으로 사료된다.
모사추진제로 초저온 액체질소와 기체 질소를 사용하여 핀틀의 개도 및 모사추진제 공급 조건이 초저온 분무에 끼치는 영향을 정성적으로 연구하였다. 액체 공급압력을 고정하고, 핀틀의 개도와 기체 질소의 공급 압력을 변화시켜 실험을 진행하였다. 이미지 가시화는 CCD 카메라를 이용한 Shadowgraph 기법이 사용되었으며, 이미지 후처리를 통해 실험 조건에 따른 분무의 차이를 비교하였다. 액체 질소 단독 분사의 경우 개도가 늘어날 때, 분사속도가 줄어들고 챔버에서의 벤트 압력은 커져 액체질소 시트가 중앙으로 모이는 현상이 관측되었다. 액체질소/기체질소 분무의 경우 이미지 후처리를 통해 서로 실험 조건이 다르지만 Shadowgraph 이미지가 유사하게 나타나는 경우도 분석할 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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