Alam, Noor Camellia Noor;Kadir, Abdul Muhaimin Abdul
Journal of Plant Biotechnology
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제49권2호
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pp.124-130
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2022
The application of traditional taro propagation methods for large-scale cultivation would be insufficient to meet the high demand for quality planting materials. Therefore, this study aimed to develop an in vitro micro-propagation technique for two local taro cultivars (cv.), Wangi and Putih. Taro cormels were collected from the Malaysian Agricultural Research and Development Institute (MARDI) germplasm (Serdang, Malaysia). Explants were taken from the shoot tip of cormels and initially cultured on Murashige and Skoog (MS) basal media for four weeks. The explants were then transferred to different multiplication media supplemented with different types and concentrations of cytokinins such as 6-benzylaminopurine (BAP ) and Thidiazuron (TDZ). Shoot production was quantified after six weeks of culture. The highest mean number of new shoots was produced by the Wangi cultivar on MS medium supplemented with 2.0 mg/l BAP (2.10 shoots), MS medium supplemented with 0.5 mg/l TDZ (2.18 shoots), and Gamborg B5 medium supplemented with 6.0 mg/l BAP (2.43 shoots). The maximum average number of the Putih cultivar shoots was obtained on MS supplemented with 2.0 mg/l BAP (3.57 shoots). MS basal media was used for root initiation, as it produced an average of 25 roots with an 11-cm length. Various types of substrate mixtures were used during acclimatization. The best acclimatization substrate for the Wangi cultivar was 100% peat soil, whereas the Putih cultivar grew optimally in a combination of peat and perlites at a 1:1 ratio. Taro plantlets require approximately 4 to 6 weeks to acclimatize before they can be transferred to the field.
Hormonal requirements inducing different regeneration pathways with particular emphasis on somatic embryo-genesis in Alhagi graecorum were studied. While combination of 0.5 $\mu{M}$ 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), 2.5 $\mu{M}$ 6-benzylaminopurine (BAP) and 5 $\mu{M}$ 1-naphthaleneacetic acid (NAA) in MS medium induced callus formation and callus maintenance from internodal explants, each alone or in combination with other induced distinct regeneration pathway. Adventitious bud formation was induced on MS medium supplemented with 2.5 $\mu{M}$ BAP. It was improved when 2.5 $\mu{M}$ BAP was used in combination with 5 $\mu{M}$ NAA. MS medium containing 0.5 $\mu{M}$ 2,4-D or 5 $\mu{M}$ NAA induced the formation of abnormal direct somatic embryos. While increase of 2,4-D concentration (1.125-9) resulted in the formation of viable embryogenic mass, increase of NAA did not change its effect. NAA should be used in combination with 2,4-D even at low concentration (0.5 $\mu{M}$) to form embryogenic mass. In A. gaecorum, the role of 2,4-D as trigger of somatic embryogenesis and BAP as trigger of adventitious bud formation was deduced, but for maximum yield certain auxin-cytokinin ratio should be applied. Embryogenic masses characterized by high water content, low peroxidase activity, and low number of peroxidase and glutamate oxaloacetate transaminase bands in comparison with calli obtained under conditions stimulating adventitious bud formation. The resulted differential gene expression, which could be detected by native-PAGE patterns, could be used as marker for organogenic pathway in A. graecorum.
Factors affecting regeneration of different Rubus varieties (blackberry, raspberry and their hybrid) were examined and a reliable regeneration system was established. Media for stock plant maintenance were tested; different explants and media were investigated to find the best circumstances for the regeneration. The effect of the commonly used antibiotics was studied to determine the most suitable one for selection of the transformants. We found that both MS and LS media supplemented by $20\;gL^{-1}$ sucrose are suitable for the stock plant maintenance. The optimal hormone content for the stock plants is $0.125\;mgL^{-1}$ 6-benzylaminopurine (BAP) with $0.01\;mgL^{-1}$ indole-3- butyric acid (IBA). The highest regeneration rate was observed on medium containing MS salts with B5 vitamins complemented with glucose, sucrose, maltose, $10\;gL^{-1}$ each, supplemented with benzylaminopurine riboside (BAR) ($2\;mgL^{-1}$) and indole-3-acetic acid (IAA) ($0.1\;mgL^{-1}$). The regenerated shoots appeared directly from the cut edges, without callus phase. Hygromycin and geneticin proved to be good selection agents for the Rubus explants, but due to their severe effect on the tissues we propose to use marker-free constructions for the transformation.
The Korean radish cationic peroxidase (KRCP) promoter, comprising nucleotides -471 to +704 relative to the transcriptional initiation site, was fused to the GUS gene and transformed to tobacco BY-2 cells. We examined how auxin (2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-D), cytokinin (6-benzylaminopurine, BAP), gibberellic acid ($GA_3$), abscisic acid (ABA), methyl jasmonate (MeJA), and phosphatidic acid (PA) affect the GUS expression in the presence or absence of 2,4-D in a modified LS medium. Exogenous 2,4-D or BAP greatly decreased the GUS expression regulated by the KRCP promoter in a modified LS medium containing 0.2 mg/l 2,4-D. $GA_3$ increased the GUS expression and ABA completely reduced the inductive effect of $GA_3$. The GUS expression was also increased dose-dependently by plant defense regulators, MeJA and PA. In contrast to the above results, auxin deprivation from the modified LS medium increased the GUS expression after treatment with exogenous 2,4-D whereas BAP still greatly decreased the GUS expression dose-dependently. $GA_3$ or MeJA slightly decreased the GUS expression. The data suggest that auxin deprivation changes the sensitivity of the suspension cells to exogenous chemicals and that the regulation of the KRCP promoter by 2,4-D, $GA_3$, and MeJA is dependent on auxin, whereas the regulation by BAP is not. This study will be valuable for understanding the function and expression mode of the Korean radish cationic peroxidase in Korean radish.
A protocol is described for rapid multiplication of Zanthoxylum piperitum DC. (Rutaceae), an important aromatic and medicinal plant, through shoot-tip explant cultures. Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with various concentrations of N-6-benzyladenine (BA), N-6-benzylaminopurine (BAP) and thidiazuron (TDZ), in single or in combination with ${\alpha}-naphthaleneacetic$ acid (NAA), was used to determine the rate of shoot proliferation. N-6-benzyladenine (BA) used at 0.5mg/l, was the most effective in initiating multiple shoot proliferation at the rate of 23 microshoots per shoot-tip explants after 40 days of culture. Shoot multiplication increased 1.2-fold in each successive subculture. Induction of rooting (98%) was achieved by transferring the shoots to the same basal medium containing 2 mg/l indole-3-butyric acid (IBA). Plantlets went through a hardening phase in a controlled growth chamber, prior to in vivo transfer. These results represented that possible application for the mass production of plantlets through in vitro culture system of Zanthoxylum piperitum DC.
본 연구는 최근 한방자원, 사료자원, 바이오에너지 자원 등 다양하게 이용되는 국내 자생 억새(Miscanthus sinensis)의 대량생산 및 신품종 개발을 위한 조직배양체계 확립을 위해 수행되었다. 이를 위해 억새 완숙종자로부터의 캘러스 유도와 재분화를 위한 식물생장조절제의 적정농도를 규명하였다. 억새의 성숙종자유래 배발생 캘러스 유도를 위해 2,4-D, IBA, NAA를 1~10 $mg{\cdot}L^{-1}$의 농도로 단용 처리한 결과, 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ 2,4-D 처리에서 가장 높은 85.3%의 캘러스 유도율과 캘러스의 증식을 보였으며 조직배양 과정 중 갈변화율도 가장 낮았다. 또한, 캘러스의 재분화를 위해 옥신인 NAA와 Kinetin, 2-iP, 또는 BAP 등의 사이토키닌을 혼용 처리한 결과, 각각 19.0%~59.0%, 23.0%~67.3%, 14.7%~83.7%의 재분화율을 보여 NAA와 BAP의 혼용 처리구가 NAA와 Kinetin 또는 2-iP와 혼용 처리구보다 식물체 재분화에 효과적이었다. 특히 3 $mg{\cdot}L^{-1}$ NAA와 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ BAP 혼용 처리된 배지에서의 재분화율이 83.7%로 가장 높게 나타났으며, 캘러스 당 재분화 식물체 개수도 5.5개로 동일농도의 2-iP 또는 Kinetin 혼용 처리 시 2.1 및 2.0개보다 많았다. 본 연구결과 억새 성숙 종자로부터의 배발생 캘러스 유도에는 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ 2,4-D가 그리고 캘러스의 재분화에는 3 $mg{\cdot}L^{-1}$ NAA와 5 $mg{\cdot}L^{-1}$ BAP 혼용 처리가 가장 효율적이었다. 본 연구를 통해 확립된 조직배양체계는 억새의 대량생산 및 신품종 개발에 유용할 것으로 판단된다.
The isolation and culture of protoplasts from hypocotyl-derived calluses of Glycine max (L.) Merr. cv. Jangyeop were obtained by digestion for 6 hrs in an enzyme solution containing 3.5% cellulase, 1.5% macerozyme, 10% sorbitol and 0.1% CaCl2.2H2O at pH 5.8. Newly formed cell wall of protoplasts cultured in MS agar medium containing 10 $\mu$M $\alpha$-naphthaleneacetic acid (NAA) and 32 $\mu$M N6-benzylaminopurine (BAP) could be observed after 24 hrs culture. The first cell division of the protoplasts was observed after 3 days of culture; cell clusters after 2 weeks of culture. When transferred to solid media, the protoplasts formed cell clusters gave rise to proliferating calluses.
The effect of carbenicillin on the dedifferentiation and the regeneration efficiency of plant tissues of horseradish(Armoracia rusticana) was evaluated, Inhibition effect for callus initiation was observed when leaf blade, root and petiole segments were grown on MS medium containing 500 mg/L to 2000 mg/L carbenicillin and 0.5 mg/L 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). The regeneration of horseradish shoots from leaf blade, root and petiole explants were decreased as the addition of carbenicillin increased from 1000 mg/L to 2000 mg/L in MS medium containing 0.5 mg/L of 6-benzylaminopurine (BAP) or kinetin. Especially, 500 mg/L carbenicillin treatment significantly inhibited shoot induction when leaf blade explants were grown on hormone-free MS medium. It was suggested that the toxic effects of combinations of carbenicillin and 2,4-D may be due to high auxin activity levels.
수요가 증가하고 있는 단자엽 구근 화훼작물인 무스카리($Muscari$$armeniacum$ Leichtl. Ex Bak.) 'Early Giant' 품종의 캘러스를 재료로 체세포배발생을 통한 기내 대량증식 체계를 확립하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 잎 절편을 1-naphthalene acetic acid(NAA), 2,4-dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D) 등 오옥신이 0.1~3.0 $mg{\cdot}L^{-1}$ 첨가된 배지에 배양하여 모든 배지에서 부드러운 엷은 연두색 캘러스를 고빈도로 유기하였지만 유기된 캘러스를 동일한 조성의 배지로 이식하였을 때 2,4-D, 4-amino-3,5,6-tri-chloropicolinic acid(picloram) 및 3,6-dichloro-o-anisic acid (dicamba) 첨가배지에서만 증식이 양호하게 이루어졌다. 비록 체세포배발생의 빈도가 캘러스의 기원과 배발생 유도 배지의 식물생장조절제 조성에 따라 차이가 있기는 했지만 식물생장조절제 무첨가 배지를 비롯하여 $N^6$-Benzylaminopurine (BAP) 등 다양한 시토키닌과 NAA 0.01 $mg{\cdot}L^{-1}$가 혼용된 배지에서 체세포배가 유기되었다. 무스카리 잎 절편을 picloram 0.1 $mg{\cdot}L^{-1}$ 배지에 치상하여 캘러스를 유기하고 동일한 배지로 이식하여 증식한 후 NAA 0.01 $mg{\cdot}L^{-1}$와 BAP 0.5 $mg{\cdot}L^{-1}$ 혼용배지로 이식했을 때 최고빈도인 캘러스 덩어리당 9.3개의 체세포배를 획득할 수 있었다. 또한 무스카리 체세포배는 구형, 편심장형, 편어뢰형, 초기 자엽형, 중기 자엽형, 후기 자엽형, 초기 맹아형, 중기 맹아형 및 후기 맹아형배 등 총 9단계로 그 외형이 뚜렷이 구분되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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