• 한국산림과학회지
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• 제101권2호
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• pp.291-296
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• 2012

세대기간이 긴 임목에 있어 3배체는 바이오매스 생산과 분자생물학적 연구 분야에서 매우 유용한 연구재료이다. 1970년대 육성된 현사시나무 4배체와 일반 2배체 간의 인공교배를 통해 3배체가 육성되었다. 유세포 분석법을 이용해 이들 $F_1$의 배수성을 확인한 결과 14개체 중 10개체가 3배체로 선발되었다. 그 가운데 3계통의 3배체(Line-1, Line-17, Line-18)는 기내배양시 2배체에 비해 잎이 크고, 엽형이 다소 변형된 형태적 특징이 있었다. 특히 'Line-18'은 줄기가 2배체에 비해 굵었으며, 뿌리 생육에 있어서 발근이 더뎠고 뿌리수도 다른 3배체나 2배체에 비해 적은 특징을 보였다. 그러나 순화율은 모두 100%에 달하였다. 본 연구결과는 3배체 현사시나무가 바이오매스 생산 및 형질전환 연구를 위한 좋은 재료가 될 수 있음을 보여주는 결과이며, 또한 유세포 분석법이 배수체 육종시 배수체를 확인하는데 효율적인 방법임을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제22권7호
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• pp.871-879
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• 2012

배수체는 무핵 감귤 육종 프로그램 있어서 잠재적으로 매우 중요한 유전자원이다. 무핵성은 만다린 품종이 갖추어야 할 가장 유망한 형질 중 하나이고 3배체는 영구적으로 무핵이다. 새로운 3배체 잡종은 이종속간 배수체의 교배 또는 저빈도의 2배성 배우체 형성과 합성 같은 행동에 기인된 2배체 이종간 교배로도 이룰 수 있다. 그러나 소립의 $F_1$ 합성 종자로 발달된 이 같은 형태에 기초한 육종은 효과적인 무균적 배 적출 및 배양법 없이는 불가능하다. 본 연구에서, 무균의 배배양을 이용하여 단배의 2배체 제주 재래귤과 만다린잡종에서 방임 수분되어 자연적으로 발생한 소립종자로부터 유묘를 얻었고 배수 검정기를 이용하여 배수 정도를 검정하여 다양한 수준의 배수체를 획득하였다. 총 792 과실을 이용하여 10,289 개의 획득된 종자를 분석하여 과실당 평균 13개의 종자가 함유됨을 알 수 있었다. 정상종자와 유사한 형태로 발달된 소립종자의 과실 내 평균 함유율은 7.1%였다. 과실당 소립종자의 평균 출현 빈도는 '클레멘타인', '하레히메', '감자', '편귤', '사두감' 그리고 '윌킹' 순으로 각각 8.9, 10.2, 2.6, 3.1, 2.8, 그리고 7.0%였다. 종자 크기가 조사된 '클레멘타인' 품종 내 정상 종자의 평균 크기는 $49.52{\pm}0.07mm^2$ 였고 반면에 소립종자는 $7.95{\pm}0.04mm^2$로 전자보다 1/6배 더 작았다. 이러한 분류 기준으로 총 731개의 소립종자를 획득하였다. 이들 소립종자 중 일부는 무균의 배 배양이 수행되었고 기내 발아되어 회복된 모든 개체들은 단 하나의 배가 확인되었고 건전하게 발육하였다. 3배체 발생 빈도 비교에 있어서, '클레멘타인'은 '윌킹'과 제주 재래귤인 '편귤' 품종에 비해 각각 14배와 109배 높게 나타난 바 전자는 3배체 발생이 높음을 알 수 있었다. 자연 발생적인 배수체에 관한 기초 정보는 무핵 감귤 개발을 위해 3배체 고정종 합성에 활용될 수 있으며 그 효율 증진에도 기여할 것이라 여겨진다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권1호
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• pp.74-81
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• 2022

유채(Brassica napus)는 배추와 양배추의 자연 교잡에 의해 만들어진 이질사배체 작물(AACC, 2n = 38)로, 유채유를 생산하는 기름 작물이다. 본 연구에서는 올레산 함량이 높은 유채 EMS26 계통과 J8634-B-30 계통의 잡종 1세대 소포자를 이용하여 배양을 실시하였고, 재분화 식물체의 배수성을 검정하고 배가반수체 집단을 선발하여 C18 지방산 조성을 분석하였다. 먼저 꽃봉오리의 크기에 따른 소포자 발달 단계를 확인하였으며, 소포자 배 발생 효율이 높은 1핵기 말과 2핵기 발달 단계를 보이는 꽃봉오리 크기는 2.6 ~ 3.5 mm였다. 본 크기의 꽃봉오리만을 이용하여 소포자 배양을 실시하였으며, 배양 10일 후에 구형배와 심장형배가 관찰되었다. 소포자배는 캘러스를 형성하여 2차배로 발달하였으며, 이후 발달된 multilobe로부터 108 계통의 재분화 식물체를 획득하였다. 재분화된 식물체의 배수성은 4배체가 66.7% (72계통)로 다수였으며, 8배체는 27.8% (30계통), 그리고 2배체는 5.6% (6계통)로 확인되었다. 각 배수성에 따른 기공 세포의 크기는 4배체, 8배체, 2배체 각각 25.5 ㎛, 35.6 ㎛, 19.9 ㎛로 나타나, 배수성과 세포 크기는 정의 상관관계를 보였다. 이중 4배체 배가반수체 식물체 62계통을 선별하여 지방산 조성을 분석한 결과, 평균 올레산(C18:1) 함량은 72.3%, 리놀레산(C18:2) 11.8%, 리놀렌산(C18:3) 6.2%로 나타났다. 특히 올레산 함량이 가장 높은 계통은 DH22 계통으로 77.6%였으며, 리놀렌산 함량은 DH19계통에서 13.4%로 가장 높았다. 또한 모부본 보다 높은 올레산과 리놀렌산 함량을 보이는 계통은 각각 5개와 14개로 초월 분리(Transgressive segregation) 현상을 보였다. 이렇게 확보된 배가반수체 유전 집단은 유채의 불포화 지방산 생합성 기작 및 관련 유전자 탐색에 활용 가능하며, 올레산 함유량이 높은 계통들은 고품질 유채유 생산 품종 육종 소재로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 원예과학기술지
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• 제33권6호
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• pp.869-876
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• 2015

Wild relative species of domesticated crops are useful genetic resources for improving agronomic traits. Cytogenetic investigations based on chromosome composition provide insight into basic genetic and genomic characteristics of a species that can be exploited in a breeding program. Here, we used FISH analysis to characterize the ploidy level, chromosome constitution, and genomic distribution o f 5S and 4 5S r ibosomal DNA (rDNA) in four wild Cucurbitaceae species, namely, Citrullus lanatus (Thunb.) Mansf. var. citroides L. H. Bailey (2n = 22), Melothria japonica Maxim. (2n = 22), Sicyos angulatus L. (2n = 24), and Trichosanthes kirilowii Maxim. (2n = 66, 88, 110 cytotypes), collected in different areas of Korea. All species were diploids, except for T. kirilowii, which included hexa-, octa-, and decaploid cytotypes (2n = 6x = 66, 8x = 88, and 10x = 110). All species have small metaphase chromosomes in the range of $2-5{\mu}m$. The 45S rDNA signals were localized distally compared to the 5S rDNA. C. lanatus var. citroides and M. japonica showed one and two loci of 45S and 5S rDNA, respectively, with co-localization of rDNA signals in one M. japonica chromosome. S. angulatus showed two co-localized signals of 5S and 45S rDNA loci. The hexaploid T. kirilowii cytotype showed five signals each for 45S and 5S rDNA, with three being co-localized. This is the first report of hexaploid and decaploid cytotypes in T. kirilowii. These results will be useful in future Cucurbitaceae breeding programs.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제4권1호
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• pp.19-28
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• 2000

암컷 미꾸라지, Misgurnus mizolepis와 수컷 미꾸리, M. anguillicaudatus간 잡종과 잡종 3배체를 생산하였으며, 잡종화 및 잡종 3배체화가 망막, 시개 및 trunk kidney에 미치는 영향을 조직학적으로 조사하였다. 잡종은 일부 조직의 핵과 세포 크기에서 양친과 거의 유사하였다. 잡종 3배체는 잡종에 비해 적혈구 세포 및 핵 크기, 망막 내과립층 horizontal cell 핵 크기, 망막신경절 신경세포 층의 신경세포, 시개과립층의 신경세포 핵 및 trunk kidney 2차 근위뇨세관 세포 및 핵 크기에서 증가한 반면 망막 외과립층 수와 2차 근위뇨세관 핵 수에서는 감소하였다. 본 연구 결과 잡종에 비해 잡종 3배체의 일부 조직에서 세포 및 핵 크기 증가를 동반한 세포 수 감소 특성은, 미꾸리류에서의 잡종 및 잡종 3배체의 판별 및 배수화 수준 평가의 한 방편으로 사용 가능할 것이다.

• 식물분류학회지
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• 제41권1호
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• pp.51-57
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• 2011

본 연구에서는 닭의덩굴속 호장근절의 한반도산 분류군을 중심으로 잎 표피세포 및 털의 미세구조를 관찰하여, 이들 형질의 분류군간/분류군내 변이 양상을 구명하고 식별형질로서의 분류학적 유용성을 검증하고자 하였다. 본 절 분류군들의 표피세포의 형태는 향축면 표피세포의 경우 다각형, 배축면 표피세포는 수층벽이 파상인 부정형으로 근본적으로 유사하였으나, 표피상납질의 발달 정도는 분류군간/지역집단 간에 변이가 있는 것으로 밝혀졌다. Fallopia sachalinensis는 본 절 다른 분류군과는 달리 모든 잎 배축면의 모든 표피세포에 표피상납질이 조밀하게 발달하며, 또한 울릉도 및 독도에 분포하는 본 종 개체들은 일본 및 사할린에 분포하는 개체들에 비해 표피상납질이 상대적으로 가늘게 발달하는 특징을 나타내었다. 기공의 크기는 분류군내에서도 변이가 존재하였으며, 일반적으로 다배체(6, 8, 12배체)인 개체들이 4배체인 개체에 비해 기공이 큰 경향을 나타내었다. 한편, 본 연구에서 조사된 본 절 분류군에는 크게, (1) 원추형 단세포 털, (2) 단세포 또는 2-8개의 세포가 한 줄로 연결된 선형의 털, (3) 다세포로 구성된 방패상 선모의 3 종류가 분포하였으며, 털의 종류와 분포 양상은 분류군 및 지역집단을 구분하는데 유용한 형질인 것으로 판단되었다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.176-176
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• 2017

Hydropriming had positive effects on the time for germination to reach 50%, the germination index, the time to final germination percentage, and the number of uniform seedlings with enlarged cotyledons in in vitro germination of small watermelon. In addition, the highest shoot initiation was obtained from hydroprimed cotyledonary nodes ($95{\pm}6%$), followed by non-primed cotyledonary nodes ($78{\pm}6%$), hydroprimed cotyledons ($72{\pm}4%$), and non-primed cotyledons ($48{\pm}4%$). Meanwhile, no shoots were initiated from hypocotyls. The total number of shoots that initiated from cotyledonary nodes and cotyledon explants was insignificant, indicating that both cotyledons and cotyledonary node were good sources for the in vitro culture. Choosing explant sources that favor tetraploidy should be the key for producing higher polyploidy plants; a total of 10.5% of tetraploid regenerants were entirely identified from cotyledon explants. Cotyledons with highly differentiated cells might show higher variations than cotyledonary nodes with more preexisting meristematic cells. Cells of cotyledon tissue might undergo changes in ploidy level during differentiation of the culture, or it might be that some of the variations were already present in the tissues of the donor plant. Morphological changes in fruit length of tetraploid regenerants are genotype-dependent.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제5권3호
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• pp.265-271
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• 2011

The cultivated potato as well as its tuber-bearing relatives are considered model plants for cell and tissue culture, and therefore for exploiting the genetic variation induced by in vitro culture. The association between molecular stability and tissue culture in different genetic backgrounds and ploidy levels has already been explored. However, it still remains to be ascertained whether somaclonal variation differs between callus-derived chromosome-doubled and undoubled regenerants. Our research aimed at investigating, through amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers, the genetic changes in marker-banding patterns of diploid and tetraploid regenerants obtained from one clone each of Solanum bulbocastanum Dunal and S. cardiophyllum Lindl (both 2n = 2x = 24) and tetraploids from cultivated S. tuberosum L. (2n = 4x = 48). Pairwise comparisons between the banding patterns of regenerants and parents allowed detecting considerable changes associated to in vitro culture both at diploid and tetraploid level. The percentages of polymorphic bands between diploid and tetraploid regenerants were, respectively, 57 and 69% in S. bulbocastanum and 58 and 63% in S. cardiophyllum. On average, the frequencies of lost parental fragments in regenerants were significantly higher than novel bands both in S. bulbocastanum (48 vs. 22%) and S. tuberosum (36 vs. 18%) regenerants. By contrast, in S. cardiophyllum, a similar incidence of the two events was detected (32 vs. 29%). Our results revealed that structural changes after tissue culture process strongly affected the genome of the species studied, but diploid and tetraploids regenerated plants responded equally.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권4호
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• pp.320-326
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• 2009

The carbon dioxide concentration of the atmosphere is projected to increase by almost 50% over the first 50 years of this century. The major cause of this increase is continued combustion of fossil fuels. As a result, the significant changes in climate that have already occurred will be amplified, in particular a global temperature increase. Renewable energy production has a central role to play in abating net $CO_2$ emissions to a level that will arrest the development of global warming. Especially, biomass crops are becoming increasingly important as concerns grow about climate change and the need to replace carbon dioxideproducing fossil fuels with carbon-neutral renewable sources of energy. To succeed in this role, biomass crop has to grow rapidly and yield a reliable, regular harvest. A prime candidate is Miscanthus, or Asian elephant grass, a perennial species that produces over 3 metres of bamboo-like stems in a year. Miscanthus species are typically diploid or tetraploid. Hybrids between species with different ploidy levels result in the highly productive triploid hybrids, M. ${\times}$ giganteus. Here we will detail the Miscanthus characteristics desired of a biomass fuel crop.

• 한국약용작물학회지
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• 제26권5호
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• pp.362-369
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• 2018

Background: For stable induction of tetraploidy in Fallopia multiflora Haraldson, colchicine was treated to establish the condition of induction and investigated the morphological and cytogenetic traits of the tetraploid plants obtained compared to those of diploid ones. Methods and Results: For the induction of tetraploidy, F. multiflora plants were soaked in aqueous solutions of colchicine at various concentration (0.1, 0.5, and 1.0%). After this, 2% dimethyl sulfoxide (DMSO) was added at room temperature on a shaker set at 150 rpm for periods of 12, 24, and 48 h. The induction rate of tetraploids appeared to be the highest in plants treated with 0.5% colchicine for 24 h. As the colchicine concentration and soaking time increased above these levels, the growing tip of the roots did not develop and they began to rot. When compared to diploid plants, tetraploids differed greatly in various characteristics, including the sizes and shapes of the leaves, fruits, flowers and roots. The induced tetraploid F. multiflora had larger guard cells, and chloroplasts, increased number of chloroplast in the guard cells and decreased stomatal densities. Conclusions: When colchicine induced plants for tetraploid, it can be distinguished from diploids, in various characteristics such as morphological changes as stomatal size, number of chloroplasts per guard cell, number of chromosomes and flow cytometry. Therefore, it proved that these methods are suitable, quick and easy methods for the identification of the ploidy level of F. multiflora.