조직배양에 의한 네리네 기내 대량증식 조건을 확립하고자 대량증식 배지선발, 자구비대 및 출현율 향상을 위한 첨가물질, 배양부위별 증식효율 등에 관한 연구를 수행하였다. 네리네 기내 대량증식을 위한 생장조정제 처리결과 자구형성수는 단용처리보다 혼용처리에서 효과적이었다. 생장조정제 처리별 자구수에서 Nerine bowdenii ‘Favorite’ 와 Nerine sarniensis ‘Red’ 모두 NAA $0{\sim}0.5$ + BA $0.5{\sim}2.0mg\;{\cdot}\;L^{-1}$에서 무처리 1.2개보다 $66%{\sim}100%$향상된 $1.8{\sim}2.4$개로 효과적이었다. 자구비대 및 출현율 향상을 위한 최적 배지원과 농도는 Glucose 7%로 가장 양호한 자구비대 및 순화시기에 관련 없는 높은 출현율을 보였다. 또한 질소원으로는 질산태와 암모니아태 질소 혼용 40mM에서 토양내 자구 출현율이 가장 높았다. 배양부위별 증식효율은 재료 확보가 제한적인 생장점 배양보다는 인편번식 배양이 54배 높은 증식효율을 보였으며, 인편번식 배양을 위한 부위로는 중인편이 양호한 생장 및 가장 높은 자구 형성(1.8개/절편)이 가능하였다.
중국의 약용 식물들은 중국에서 전통적으로 많은 질병을 예방하거나 치료하는데 쓰여 왔다. 백화사설초는 항암 활성을 지닌 중국의 약용 식물 중의 하나이다. Triterpenoid 화합물인 oleanolic acid와 ursolic acid는 이성질체이며 백화사설초에 포함되어있다 이들은 간 보호, 항염증, 항암, 항체형성 촉진 등의 효과가 알려져 있다. 유용물질을 생산할 목적으로 식물세포배양을 이용할 경우에는 배양조건을 제어함에 따라 유용물질을 포함한 세포를 효율적으로 얻을 수 있으며 수확도 쉽다. 따라서 백화사설초로부터 현탁세포를 유도하기 위해 기본적인 생장조절제인 2,4-D와 kinetin을 사용하였다. 무균 조건하에서 발아시킨 백화사설초의 잎을 사용하여 0.5 mg/L 2,4-D, 0.1 mg/L kinetin, 30 g/L sucrose가 첨가된 Schenk 및 Hildebrandt 배지에서 캘러스를 처음으로 유도하였다. 백화사설초의 현탁세포 유도와 oleanolic acid의 생산성을 위한 최적의 생장조절제 조건은 0.75 mg/L의 2,4-D와 0.1 mg/L의 kinetin이 첨가된 경우였다. Oleanolic acid가 소수성 물질이라는 것에 착안하여 역상 컬럼을 사용한 HPLC로 분석하였는데, Rexchrom S5-100-ODS column의 분리능이 가장 좋았다. Spectrophotometer와 photodiode array detector를 사용하여 oleanolic acid와 ursolic acid의 최적 UV 파장을 검색한 결과, 200 nm에서 최적의 UV 흡광도가 나타났다. 이동상은 acetonitrile과 water를 80 : 20으로, 유속은 1.0 mL/min로 결정하였다. Oleanolic acid의 생산을 증대시키기 위해 signal transducer와 abiotic elicitor를 배양 6일째 첨가하였고, 배양 10일째 수확하였다. 10 mM의 methyl jasmonate, 0.5 mM의 salicylic acid, 0.1 mM의 vanadyl sulfate를 처리했을 경우, 각각 63.6, 99.6, 67.0 mg/L의 oleanolic acid가 생산되었고, 이것은 control에서 생산된 양 (57.4 mg/L)보다 높았다. 특히, 0.5 mM의 salicylic acid를 처리한 경우는 control에 비해 1.74배로 증가하였다. Methyl jasmonate 100 mM을 배양 6일째 첨가했을 때의 세포생장 변화를 보면, 첨가 후 2일이 지나면서부터 세포의 양이 크게 감소하기 시작하여 첨가 4일 후부터는 변화가 없었다. 따라서 methyl jasmonate를 처리 후 4일이 지나면 세포가 모두 죽는다는 것을 알 수 있었다. Methyl jasmonate 100 mM을 첨가한 후 4일째에 수확한 세포로부터 나온 oleanolic acid의 앙은 5.3 mg/L로 매우 적었다. 반면에 첨가 후 2일째에 수확한 세포로부터 나온 양은 94.1 mg/L로 control (43.4 mg/L)에 비해 2.17배로 증가되었다.
다양한 형태적 특징을 가진 배추 유전자원의 소포자 배양을 통한 고정계통의 육성 및 효율적인 소포자 배 발생조건을 확립시키기 위하여 50종의 배추 유전자원을 대상으로 소포자 배양을 실시하여 30종에서 반수체배의 생산이 확인되었다. 소포자 배 발생률은 순무형인 IT135449에서 가장 높았고 일부 유지작물형(winter oil)에서는 배 발생이 관찰되지 않았다. 소포자 배양을 통한 다양한 배추 유전자원의 배 발생 효율의 증대를 위하여 유전자원 4종(IT135449, IT199710, IT212886, IT218043)을 대상으로 고온처리 기간에 따른 소포자 배 발생 효율을 확인한 결과, 3종에서는 $32^{\circ}C$에서 2일간 고온처리 할 경우 배 발생률이 가장 높았고 summer oil형 IT218043에서는 3일간 처리할 경우 가장 높은 배 발생률이 관찰되었다. 또한 소포자배의 식물체 재분화에 영향을 미치는 식물 생장조절제의 농도를 조사한 결과, 결구배추형인 IT199710에서는 NAA $0.5mg{\cdot}L^{-1}$과 BAP $1mg{\cdot}L^{-1}$를 첨가한 처리구에서 가장 높은 재분화율이 관찰되었으나 순무형인 IT135449와 청경채형 IT212886에서는 생장조절제 무처리구에서 가장 높은 재분화율이 관찰되었다. 소포자 배 유래 재분화 식물체들을 대상으로 배수성 검증을 실시한 결과 종자를 형성한 모든 식물이 자연배가를 통한 이배체 식물임이 확인되었다. 본 실험의 결과는 다양한 배추 유전자원의 소포자 배양효율 증진을 위해 이용될 수 있을 뿐 아니라 획득한 고정 계통은 이후 배추의 육종 및 유전자 기능 연구의 소재로 활용될 수 있을 것이다.
Energy 자원(資源)이 될 수 있는 유지수목(油脂樹木)인 유동(油桐)과 조경자원(造景資源)이 될 수 있는 석류나무 및 때죽나무, 국토녹화(國土綠化) 및 속성연료자원(速成燃料資源)이 될 수 있는 아카시아나무등(等) 4수종(樹種)에 대(對)하여 종자(種子)와 묘목생산(苗木生產)에 필요(必要)한 시간(時間)과 경비(經費)를 절감(節減)시킬 목적(目的)으로 반수체식물(半數體植物)을 유기(誘起)시키고자 1~2핵성소포자기(核性小胞子期)의 약(葯)을 Kinetine과 2.4-D, NAA 등(等)의 생장촉진물질(生長促進物質)을 첨가(添加)한 Murashige and Skoog's medium에다 배양(培養)하였던 바 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 여기에서 배양(培養)된 재료(材料)는 Paraffine method와 Microtoming method에 의(依)하여 표본(標本)을 만들어 검경(檢鏡)하였다. 1. 각수종별(各樹種別)로 각각(各各) 500개(個)씩의 약(葯)을 접종(接種)하여 배양(培養)한 결과(結果) 2n Callus가 발생(發生)된 것은 Styrax japonica에서 20개(個)(전체(全體)의 4%), Aleurites fordii에서는 10개(個)(전체(全體)의 2%), Punica granatum에서는 45개(個)(전체(全體)의 9%)가 발생(發生)되었다. 2. 2n Callus는 약벽조직(葯壁組織)에서 생기고 반(半) 수성(數性) Callus 만은 약강(葯腔)의 내부(內部)에서만 생겨나왔었다. 3. n Callus는 Robinia Pseudoacacia에서만 25개(個)(전체(全體)의 5%)가 발생(發生)되었다. 4. 이들 반수성(半數性) Callus의 조직적(組織的)인 발생기원(發生起源)은 모두가 다 약벽조직유래(葯壁組織由來)의 체세포성(體細胞性) Callus가 아니고 환원성소포자(還元性小胞子) 유래(由來)의 Callus였다. 5. 지금(只今)까지 보고(報告)된 바 있는 일년생초본(一年生草本)의 반수체식물(半數體植物)들이 유기(誘起)된 Callus들도 모두가 다 이와 같은 약강내(葯腔內)에서 소포자(小胞子)가 변화(變化)되어 다핵소포자(多核小胞子)와 다세포체(多細胞體)로 변화(變化)되어서 유기(誘起)된 것이었기 때문에 Robinia pseudoacacia에서 반수체식물(半數體植物)이 유기(誘起)될 것이 확실(確實)하다.
개량머루의 과립 크기와 생산량을 증가시키기 위한 $GA_3$와 TDZ 처리의 효과와 적정 처리 농도를 구명하기 위하여 본 실험을 수행하였다. $GA_3$ 처리는 모든 처리구에서 모두 과립 비대 효과를 보였으며 100과 $200mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구의 과립이 가장 컸다. 또한 $GA_3$ 처리구는 착립수가 증가하여 과방중이 크게 생산되었으나 당도 및 산도에 전혀 차이가 없었다. $200mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구에서 과피 오염 및 탈립과 같은 약해가 발생되었다. $GA_3$와 TDZ 혼용 처리에서는 $GA_3$ 혹은 TDZ의 농도가 높은 처리구의 과립이 크기는 크지만 과실의 성숙이 지연되어 당도가 낮고 산도가 높은 과실이 수확되었다. $GA_3$와 TDZ를 처리했을 때 과피 조직은 세포층수에는 변화 없이 유관속 조직까지의 길이가 증가하였다. 따라서 개량머루의 $GA_3$ 와 TDZ처리는 세포 분열에는 영향 없이 세포 크기가 증가됨으로 인해 과립 크기가 증가하였다. 개량머루는 착립이 결정되는 시기가 짧기 때문에 착립 직후 2~3회에 나누어 처리해야 착립률을 향상시킬 수 있었다. 개량머루의 과립 비대와 착립률을 향상시키기 위해서는 $GA_3$$100mg{\cdot}L^{-1}$ 이하의 단독 처리 혹은 $GA_3$ 50+TDZ $1.25mg{\cdot}L^{-1}$의 혼용 처리가 적합할 것으로 판단되었고 TDZ 처리에 의해 과실의 성숙이 지연되므로 성숙과를 수확하도록 주의해야 할 것으로 생각된다.
야생종 보리(H. bulbosum)을 이용한 반수체 육종은 보리 육종에 있어서 육종 년한 단축 등 탁월한 육종 효과가 인정되고 있으나 이 방법을 실용화 하기 위해서는 해결해야 할 문제가 많다. 그중에도 종간 교잡에서 얻은 소수의 반수체 배를 안정적으로 보리 육종에 적용하기 위한 system을 개발코자 실시하였다. 이를 위하여 callus 배양을 위한 적정 2,4-D농도와 유기 식물체에 대한 발근촉진에 필요한 적정 IAA농도 선발 및 염색체 배가에 관한 시험에서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. Callus유기율은 3ppnm 2,4-D구에서 미성숙 배가 35.6% 성숙 배에서 4.4%였으며, 5ppm구에서 미성숙 배가 33.8%, 성숙 배가5.6%로서 미성숙 배가 성숙 배보다 월등히 높았다. 2. Callus 당 식물체 유기율은 미숙 배에서 6.16개체, 성숙 배에서 5.75 개체로서 Callus를 유도한 배의 성숙도와는 무관하였으며 2,4-D 농도별로는 미성숙배 구에서 3ppm이 5ppm 보다 약간 높은 경향이 었다. 3. 발근 촉진을 위한 IAA농도별 반응 시험에서는 callus에서 유도한 식물체엑서 Ippm, 5ppm구에서 평균 뿌리 길이와 수가 각각 18.4mm, 5.2개와 I5.1mm, 3.9개로 대조구에서의 7.9mm, 3.6개보다 월등히 촉진되었으나, 30ppm에서는 뿌리 길이와 수가 6.4mm, 3.4 개로서 대조구보다 감소되었고 뿌리가 생성될 신초기부에 갈변화 현상이 심하였다. 4. 한편 정상적인 배에서 얻은 식물체에서는 반대로 대조구의 평균 뿌리 길이와 수가 14.8mm,4.9개로서 어느 처리구보다 발근이 좋았으며, IAA 농도가 증가할수록 뿌리 신장이 비례적으로 억제되었다. 5. 반수체의 염색체 배가를 위한 콜히친 처리시송풍 효과를 본 바, 낮은 온도(15$^{\circ}C$)에서는 효과가 크게 인정되었으나 높은 온도($25^{\circ}C$)에서는 배가의 효과없이 식물체 고사율만 증가시켰다.
우수한 기능성을 가진 나물콩을 생산하기 위하여 isoflavone함량이 높은 품종을 선발하고, 재배적 방법에 의한 원료콩 종실의 isoflavone함량의 증진 가능성을 조사하는 한편, 콩나물의 재배 일수에 따른 콩나물 부위별 isoflavone 함량의 경시적 변화 양상을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 공시한 나물콩 21품종의 종실에 함유된 daidzein과 genistein의 총 함량은 $756{\sim}1,682{\mu}g/g$으로 품종간 차이가 컸으며, 특히 익산 13호$(1,682{\mu}g/g)$ 및 남원재래$(1,500{\mu}g/g)$에서 함량이 높았다. 2. Daidzein 함량은 익산 13호$(924{\mu}g/g)$ 및 IT 160996 $(828{\mu}g/g)$에서 높았으며, genistein 함량은 익산 13호$(758{\mu}g/g)$ 및 남원재래$(756{\mu}g/g)$에서 높았다. 3. 풍산나물콩의 영양생장기에 식물생장조절제인 안티폴$(2,472{\mu}g/g)$과 후라스타$(2,052{\mu}g/g)$를 처리하였을 때 daidzein과 genistein의 총 함량이 대조군$(1,800{\mu}g/g)$에 비하여 각각 37%와 14% 증가하였다. 4. 은하콩의 콩나물 재배일수 경과에 따른 isoflavone 함량은 자엽의 경우 변화가 미미하였으나, 배축의 경우 daidzein이 치상 후 3일까지 증가하다 4일째부터 급격히 감소하는 경향을 나타냈으며, 배축의 genistein함량은 콩나물 재배기간이 경과할수록 감소하였다. 5. 풍산나물콩의 콩나물 재배일수 경과에 따른 isoflavone 함량은 은하콩과 달리 자엽의 경우에는 변화가 미미하였으나, 배축의 경우 daidzein이 치상 후 1일에 $5,154{\mu}g/g$까지 증가했으나 재배일수가 경과함에 따라 급격히 감소하는 경향을 나타냈으며, 배축의 genistein함량은 큰 변동을 보이지 않았다. 6. 콩나물재배 6일째부터 발생한 잔뿌리에는 isoflavone 함량이 $4,416{\mu}g/g{\sim}5,232{\mu}g/g$으로 매우 높았다. 7. 고기능성 나물용 콩을 육성하기 위해서는 원료콩 종실의 isoflavone함량이 높고, 콩나물이 식용으로 이용되는 시기까지 isoflavone함량이 크게 감소하지 않는 특성을 가진 품종의 육성이 필요할 것으로 생각된다.
마늘의 유엽(幼葉)과 양파의 인편(鱗片)을 공시재료(供試材料)로 배양(培養)할 때, 엽영(葉齡) 및 부위(部位)에 따른 기관분화(器官分化)의 차이(差異)와 아울러 기관분화(器官分化)에 영향(影響)을 주는 cytokiain과 auxin, 온도(溫度) 및 광(光)의 영향(影響)을 검토(檢討)하였던 바, 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 마늘의 유식물체(幼植物體) 분화(分化)는 $BA\;2mg/{\ell}+NAA\;1mg/{\ell}$ 처리구(處理區)에서 가장 좋았으며, 유엽(幼葉)의 외측부위(外側部位) 중(中) 기부(基部)에서 주(主)로 되었다. 2. 유식물체(幼植物體)는 광조건(光條件)보다 암조건(暗條件)에서 배양(培養)한 것이 분화(分化)가 좋았다. 3. 배양(培養) 온도(溫度)에 있어서는 $20^{\circ}C$가 $28^{\circ}C$에 비하여 유식물체(幼植物體) 분화(分化)에 효과적(效果的)이었다. 4. 발근(發根)은 무처리구(無처理區) 및 BA 단독처리(單독처理)에서는 불량하였고, $BA\;2mg/{\ell}+NAA\;1mg/{\ell}$ 처리구(處理區) 중(中) 외부(外部) 유엽(幼葉)의 기부(基部)에서 발생이 양호(良好)하였다. 5. 햇 마늘의 유식물체(幼植物體) 분화(分化) 양상(樣相)은 묵은 마늘의 경우와 비슷하였다. 6. 묵은 양파의 맹아엽(萌芽葉) 배양(培養)에서는 엽영(葉齡)이나 부위(部位)에 따른 유식물체(幼植物體) 분화(分化)의 차이(差異)는 보이지 않았고, 전반적으로 $BA\;2mg/{\ell}+NAA\;1mg/{\ell}$에서 비교적 좋은 결과(結果)를 보였다. 7. 묵은 양파나 햇 양파나 내측(內側) 인편(鱗片) 중(中) NAA와 BA의 복합 처리구(처理區)에서 분화(分化)되었다. 8. callus는 NAA처리구(처理區)에서 주로 분화(分化)되며, callus가 분화(分化)된 후에 발근(發根)이 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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