자생나리 8종을 식물재료로 소인경 비대에 미치는 배양온도, 일장 및 자당의 영향을 조사하였다. 대부분의 자생나리는 $25^{\circ}C$에서 소인경의 비대가 양호하였으나, 날개하늘나리와 섬말나리는 $20^{\circ}C$에서 비대가 촉진되었다. 또한 하늘나리, 말나리, 털중나리와 날개하늘나리는 암조건에서 비대가 촉진되었으나, 섬말나리와 중나리는 일장이 증가할수록 생체중이 증가하였다. 하늘나리와 솔나리는 명암조건과 소인경의 비대와는 무관하였다. 대부분의 자생나리는 자당의 농도가 증가할수록 생체중이 증가하는 경향으로 $120g{\cdot}L^{-1}$ 첨가구에서 소인경의 비대가 촉진되었다. 그러나 하늘말나리와 솔나리는 $60g{\cdot}L^{-1}$ 구에서, 날개하늘나리는 $90g{\cdot}L^{-1}$ 첨가구에서 소인경의 비대가 촉진되었다. 소인경의 비대는 인편엽의 형성이나 분구율이 낮을 때 촉진되는 경향이었으나, 인편엽의 형성보다는 분구현상에 더욱 큰 영향을 받았다. 그러나, 인편엽의 발생, 분구현상 그리고 소인경의 비대는 배양조건보다 유전적 요인, 즉 종에 따른 영향이 더욱 컸다.
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.
대립벼의 생육특성 및 등숙저하 원인을 구명하고자 탐진벼와 장간대립임 SR7796F$_{7}$, 단간대립인 SR11269F$_{6}$를 6월4일 이앙하여 물질생산능력과 생산구조의 차이 및 수량성을 검토한 결과는 다음과 같다. 1. 엽면적지수는 탐진벼, SR11269F$_{6}$, SR7796F$_{7}$순으로 높았으며, 출수20일이후부터 엽면적 감소는 대립벼가 탐진벼보다 컸다. 2. 지상부 총건물중은 SR11269F$_{6}$, 탐진벼, SR7796F$_{7}$순으로 많았다. 출수율 대비 성숙기의 경의 건물중이 탐진벼는 15%, SR11269F$_{6}$은 2%감소하였으나, SR7796F$_{7}$은 5% 증가하였다. 등숙기간중 이삭무게 증가는 대립벼가 탐진벼보다 등숙초기에는 많았고 등숙후기에는 적었다. 3. 총건물중에 대한 각 기관별 분배율을 보면 엽신의 비율은 대립벼가 탐진벼보다 적었고 그 차이는 출수기 이후에 더욱 컸다. 그러나, 수수기 경의 분배율은 탐진벼는 36%인 반면 SR7796F$_{7}$은 38%, SR11269F$_{6}$는 41%로 대립벼에서 많았다. 4. 최대엽신분포부위는 지상부로부터 탐진벼는 40~50cm, SR11269F$_{6}$는 30~40cm, SR7796F$_{7}$은 70~80cm였으며, 수수분포 절위는 탐진벼는 40cm, 대립벼는 70cm로 대립벼에서 컸다. 5. 대립벼는 탐진벼보다 단위면적당 광합성속도가 낮았으며 등숙비율이 현저히 낮아 결과적으로 수량도 낮았다. 이상의 결과로 보아 대립벼의 등숙향상을 위해서는 생육기간중 엽면적 확보와 아울러 이를 생육후기까지 유지시킬 수 있는 재배법 개발이 요구되며 주내의 생육을 균일하게 하는 것이 중요하다고 생각된다. 중요하다고 생각된다.
본 연구에서는 헛개나무 조직 배양에서 체세포배 유토 및 식물체 재분화를 위한 적절한 배지, 생장조절물질, 탄소원 그리고 배양 환경을 조사하였으며 대량 번식 시스템을 위해 체세포 배로부터 식물체로 재분화 하기전 세포 동조화와 건실한 유묘 생산에 최적인 배양 조건을 조사하였다. 강원도 양양 헛개나무 자생지에서 채취한 종자를 배배양하여 기내 발아시킴으로 기내 식물체를 얻었으며 이를 본실험에 이용하였다. 기내 발아후 7-14일 된 식물체의 자엽과 잎 절편을NAA를 처리한 배지에 배양했을 때 callus 상태를 거치지 않고 직접 shoot가 유기되었는데 NAA 0.5mg/에서 43.6%로 형성율이 가장 높았으며 절편체 당 shoot의 수도 2.8개였다. NAA와 BA 조합처리 하였을 때 BA 0.1mg/ + NAA 1mg/에서 38.1%의 형성율을 보였으며 절편체 당 shoot의 수는 4개 이상으로 유기 되었다. 체세포배는 NAA와 2,4-D의 단독처리 또는 BA와의 조합처리에서 발생하였으며 직접 체세포배 또는 배발생 캘러스가 형성하였다. BA 0.1mg/ + 2,4-D 1mg/ 또는 BA 0.1mg/ + NAA 1mg/ 에서 발생한 배발생 캘러스의 생장과 성숙 및 발아에 최적 배양 조건을 조사하였을 때 GA3 1mg/ 을 처리하여 배 발아를 촉진시켰으며 자엽은 발달하지 못하고 하배축이 신장하여 유근이 발생한 형태의 유묘를 생산하였다.
액아배양(腋芽培養)에 의한 참나무류(類) 수형목(秀型木) 4수종(상수리나무, 굴참나무, 졸참나무 및 신갈나무) 37가계(家系) 2-0묘에 대한 기내증식능(器內增殖能)을 조사(調査)하였다. 줄기증식(增殖)은 WPM에 BA 0.5mg/l와 NAA 0.01mg/l 조건(條件)에서, 발근(發根)은 GD배지(培地)에 IBA 0.5mg/l가 함유(含有)된 조건(條件)에서 시험(試驗)하였다. 줄기증식(增殖)및 발근(發根)은 가계(家系)에 따른 차이가 현저하였다. 줄기의 연속증식(連續增殖)에는 상수리나무 7가계(家系), 기타(其他) 수종(樹種)은 2가계씩 만이 가능하였다. 발근 역시 가계간 차이가 심하여 상수리나무는 전북(全北) 25, 경북(慶北) 4호 가계에서 10%를 보인 반면 전북 18호 가계에서는 89.8% 의 높은 발근율(發根率)을 보였고, 그외 수종은 매우 저조(低調)한 발근율(發根率)을 보였다. 대체로 졸참나무류의 졸참나무 및 신갈나무가 상수리나무류의 상수리나무 및 굴참나무 보다 줄기증식(增殖)이나 발근율(發根率)이 저조(低調)한 경향(傾向)이었다. 4수종(樹種)모두 줄기증식(增殖)과 발근율(發根率)과는 뚜렷한 상관성(相關性)이 없었으며 졸참나무와 신갈나무는 줄기증식(增殖)과 발근유도(發根誘導)시 정단괴저(頂端壞疽)가 크게 문제(問題)되었다. 발근시(發根時) 캘러스가 형성된 것은 토양활착(土壤活着)이 부진하였다. 참나무류 선발목(選拔木) 가계의 효율적(效率的)인 기내증식(器內增殖)을 위한 가계선발(家系選拔), 줄기연속 증식(增殖)의 저해요인(沮害要因), 기타 토양이식(土壤移植) 활착(活着)에 영향(影響)을 주는 요인(要因)들이 검토되었다.
1. Bulb 유래 식물체 재분화는 식물생장조절물질이 첨가되지 않은 1/4MS 액체 배지에서 잎과 뿌리분화 및 생장, bulb 분화가 양호하였다. 2. 캘러스 현탁배양의 경우 2,4-D 1mg/ l 를 처리한 액체배지는 배발생 캘러스를 증가하였다. 식물생장조절제가 처리되지 않은 액체배지는 캘러스가 활성을 잃었고, 활성 감소는 salt strength가 감소함에 따라 급격히 감소하였다. 그리고 생장조절제가 처리되지 않는 액체배지에서 소수의 캘러스로부터 잎의 분화가 관찰되었다. 3. 솔나리 잎, 뿌리, 인편 중 재분화 식물체 유도는 인편이 가장 적합하며, 인편을 치상하였을 때, 잎의 분화는 MS 기본 배지에 NAA 1mg/ l 첨가와 1.5%의 sucrose 첨가한 곳에서 가장 양호하였다. 잎의 생장은 MS 기본 배지에 NAA 1mg / l를 첨가와 3.0%의 sucrose를 처리한 곳에서 관찰되었다. 뿌리의 분화 및 생장, 인편의 분화는 MS기본 배지에 NAA 1mg / l 를 첨가와 6%의 sucrose를 첨가한 배지에서 가장 양호함을 나타내었다. 4. 고체배지에서 잎의 분화는 spermidine에 비해 spermine첨가가 효과적이었고, 잎의 신장은 spermidine처리가 보다 효과적이었다. 뿌리의 분화 및 생장은 spermine처리에 의해 양호한 결과를 나타내었고, 인편의 분화는 spermidine첨가에서만이 나타났다. 액체배지에서 spermine과 spermidine 1mg/ l 를 처리하였을 때 잎, 뿌리 모두 분화하였다. Spermine 1mg/ l 를 첨가한 한 플라스크에서는 체세포 배 발생 이 관찰되었는데, 이는 2, 4-D 1mg/ l 를 처리한 액체배지에서 나타나는 것과 유사함을 나타내었다. 솔나리 인편배양에서 polyamine의 처리는 액체배지보다 고체배지가 효과적이었다. 5. 솔나리 인편배양을 통해 분화된 식물체의 토양순화 실험에서, 재분화된 식물체의 생존률은 vermiculite + perlite (1 : 1 by volume)에서 96.3%를 나타내어 가장 양호한 결과를 얻었고, 순화된 식물체의 뿌리 생장은 peat moss에서 가장 양호하였다.
비올라세인은 항균, 항암, 항산화, 항말라리아, 항설사 활성과 같은 다양한 생리활성을 가지는 보라색소 물질로 알려져 있다. 본 연구에서는 한국의 산림토양에서 분리되었으며 보라색 색소를 생산하는 EP15224 균주를 선발하여 16S rRNA 유전자의 염기서열을 분석하였다. 그 결과 Massilia sp. BS-1과 97%의 가장 높은상동성을 보였다. 또한 16S rRNA 유전자에 근거한 계통분류학적 분석에서 EP15224는 기존 보고된 비올라세인 생산 세균들과는 별개로 구분되는 Massilia속의 새로운 종임을 확인하였다. 이 균주가 생산하는 보라색 소물질을 분리하여 LC/MS/MS로 분석한 결과, 분자량이 343.34인 비올라세인과 일치하였다. 또한 비올라세인의 생산효율을 높여주는 최적의 배지성분[glucose 2 g/l, $(NH_4)_2SO_4$ 1 g/l, $Na_2HPO_4{\cdot}7H_2O$ 2 g/l, $KH_2PO_4$ 1 g/l, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 0.1 g/l, $\small{L}$-tryptophan 0.24 g/l]과 배양조건[$25^{\circ}C$에서 72시간 배양, 250 rpm, 10% 접종량]을 조사하였으며 이 조건에서 액체배양 하였을 때 리터 당 280 mg의 비올라세인이 생산되었다.
토양 전염균인 Fusarium oxysporum f. sp. lilii(Fol)은 식물에 심각한 위협을 주는 균으로 특히 백합의 구근과 꽃에 심각한 영향을 준다. 따라서 저항성 품종의 육성이 중요시되고 있는데, 저항성 품종이 육성되기 위해서는 신속, 간편한 검정법 체계와 유전적 다양성이 요구되는 상황이다. 본 실험에서는 기내배양시스템을 이용하여 백합의 Fol에 대한 저항성 정도를 효율적으로 검정하는 방법을 확립하고자 하였다. 병원균의 배양조건, 병원균의 식물체 접종 농도, 대상 절편체 종류, 접종 후 적정 발병 기간 등과 같은 조건을 단독, 혹은 조합하여 실험 한 결과 다음의 기내검정조건을 확립하였다. Fol균을 6일 동안 PDA 배지에서 배양한 후 포자 현탁액을 $1.0{\times}10^4$$spores{\cdot}mL^{-1}$농도로 조절하여 기내배양 중인 식물체의 잎을 $1.5{\times}2.0cm^2$의 크기로 절단하여 $25^{\circ}C$, 암조건에서 22시간 침지시켜 접종하였다. 접종이 끝난 잎절편체는 0.6% 한천배지에 치상하여 온도 $25^{\circ}C$, 습도 50%, 16시간 광조건(광도 $40{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)을 유지하면서 병의 발달을 관찰하였다. 발병 정도를 지수화하여 통계처리를 하였다. 기내검정을 통하여 저항성 및 민감성으로 선발한 백합종들을 토양검정법으로 실험한 결과 동일한 저항성 정도를 얻을 수 있었으며, 이는 본 연구에서 확립한 Fol에 대한 구근부패병 기내검정법이 효율적으로 품종 선발에 이용될 수 있음을 보여준다고 하겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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