Cryopreservation has been recognized as a practical and efficient tool for the long-term storage of vegetatively propagated plants. This study was conducted to investigate the effects of slow-freezing techniques on the cryopreservation of potato. In vitro plantlets of the potato genotypes of 'Atlantic', 'Superior’, 'Namseo', 'J138', and 'CTO5-5' were cold acclimated, and the excised axillary buds were precultured, osmoprotected, exposed to plant vitrification solution, frozen slowly to $-40^{\circ}C$ and then rapidly plunged into liquid nitrogen, thawed and finally plated on the regeneration medium. It was found that the higher the sucrose concentrations in the subculture medium of donor plantlets, the higher the survival rates of shoot tips after cryopreservation, and the highest survival (20%) was observed in the medium added with 0.25 M sucrose. As for the effect of cooling, $0.3^{\circ}C/min$ cooling speed showed the highest survival (25%). Different varieties showed different responses over different cryopreservation treatments. Survival rate was increased by slow-freezing technique method as compared with that of the basic cryopreservation method of vitrification alone in the diverse potato genotypes. Leaf and tuber morphologies of potatoes regenerated after cryopreservation using slow freezing technique were similar to those derived from the in vitro stock plantlets.
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.
배지내 생장억제제의 첨가는 투명화 방지에 효과가 없었다. 기내에서 생산된 건전묘와 투명화묘에 있어서 잎과 기공의 구조적 및 형태적 특징을 조사해본 결과 기내건전묘나 포장활착묘는 책상 및 해면세포의 발달이 양호하고 세포간극이 차지하는 면적이 적었으나 기내 투명화묘는 책상세포의 발달이 불량하고 세포간극이 차지하는 면적이 현저히 많았다. 기공의 특성을 조사해본 결과 기내 건전묘는 포장활착묘에 비해 기공의 크기가 작았으며 둥근형태를 띄고 있었으나 투명화묘에 비해 공변세포와 부세포의 구별이 명확하였다. 또한 투명화묘에서는 기공의 형태가 비정상적이었고 표피 왁스의 발달이 전혀 관찰되지 않았다.
In vitro-grown axillary shot-tip meristems of Lycium chinense Mill. from cold-acclimated plant were successfully cryopreserved using a vitrification technique. After loading for 15 minutes with a mixture of 2.0 M glycerol and 0.4 M sucrose ($20^{\circ}C$), small segments (1-2 mm, 3-4 mm, and 5-6 mm) were cut from axilary buds and exposed to the cryoprotectant solution containing 30% glycerol, 15% ethylen glycol,15% dimethyl sulfoxide (DMSO), and 0.4 M sucrose at $0^{\circ}C$ for 30-120 minutes prior to direct plunge into liquid nitrogen (LN). After rapid thawing ($40^{\circ}C$), the segments were washed with MS medium containing 1.2 M sucrose for 0-35 minutes, and then transferred onto recovery-growth medium. The highest survival rate (about 90%) was obtained with cold-hardening treatment, and cryopreserved explants were successfully recovered to plantlets. No abnormal morphological changes were observed with the recovered plants after cryopreservation.
This study describes an efficient and widely applicable droplet-vitrification following cryopreservation for shoot tips of strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) cvs. 'Wonkyo3114' and 'Gurumi40'. The shoot tips were precultured in Murashige and Skoog (MS) liquid medium supplemented with sucrose (0.3-0.5M). Precultured explants were osmoprotected with loading solution (LS, C4) containing 20% glycerol and 20% sucrose for 40 min and exposed to dehydration solution (B5) containing 40% glycerol and 40% sucrose for 40 min at 25℃, Subsequently, the explants were transferred onto droplets containing 2.5 μL PVS3 on sterilized aluminum foils (4 cm × 0.5 cm) prior to direct immersion in liquid nitrogen (LN) for 1 h. The highest regrowth rate (%) in both the cultivars was obtained when the shoot tips were precultured with MS + 0.3M sucrose for 40 h at 25℃. The cryopreserved shoots tips exhibited 55% regrowth rate by culturing in NH4NO3-free MS medium supplemented with 3% sucrose, 1.0 g/L casein, 1.0 mg/L GA3, and 0.5 mg/L BA for 5 weeks and in MS medium supplemented with 0.5 mg/L GA3 for 8 weeks. This result shows that droplet-vitrification could be employed as a promising method for cryostorage of strawberry germplasm.
This study describes an efficient and widely applicable droplet-vitrification following cryopreservation for shoot tips of (Fragaria x ananassa DUCH. cvs. 'Derunoka' and 'Jumbo pure berry'. The shoot tips of strawberry were precultured in Murashige and Skoog (MS) liquid medium supplemented with sucrose (0.3-0.7M). Precultured explants were treated with loading solution (LS, C4) containing glycerol 17.5% and sucrose 17.5% for 40 min and exposed to dehydration solution (B1) containing 50% of glycerol and 50% of sucrose for 60 min at $25^{\circ}C$, and then transferred onto droplets containing $2.5{\mu}l$ PVS3 on sterilized aluminum foils ($4cm{\times}0.5cm$) prior to direct immersion in liquid nitrogen (LN) for 1 h. The highest regeneration rate (%) was obtained when shoot tips were precultured with treatment-2 (exposing of shoot tips to MS + 0.3M Sucrose for 30 h and then treated with MS+0.5 M sucrose for 16 h) at $25^{\circ}C$ in both the cultivars. The viability of cooled samples, followed by culturing on MS medium for 4 weeks was 77.8% and 60.0% for 'Derunoka' and 'Jumbo pure berry', respectively. This result shows droplet-vitrification would be a promising method for cryobanking strawberry germplasm.
고준위 방사성 폐액의 고화처리 방법들 중 하나인 Vitrification Process의 연구로서 핵연료 재처리 과정에서 유출되는 가상적인 비활성폐액 중에 함유되어 있는 분열 및 부식 생성물들의 질산화물과 유리화시키기 위해 사용되는 첨가제의 열분해에 관하여 연구 조사되었다. 결정수를 갖고 있는 화합물들의 열분해시점은 75$^{\circ}C$이하였지만, 무수화합물들은 비교적 높은 분포를 보였다. 110$0^{\circ}C$까지 가열하여 얻어진 질량손실율을 이론치와 비교하였을 때, 대부분의 화합물은 릴치하거나 근사하였지만, Sodium, Cesium, Lithium, Ruthenium 등의 질산화물의 질량손실율은 이론치 보다 훨씬 높았다. 여기서 얻어진 결과는 고준위 폐액의 가소처리과정 또는 조사된 화합물들의 혼합에 따른 열분해를 분석하는데도 이용될 수 있을 것이다.
플라즈마 아크 용융방식 유리화 시험설비의 계통내 기체 및 최종배출구 전단의 배기체를 분석함으로써 배기체중에 포함된 분석용 첨가물의 거동 및 배기가스 처리장치의 제염성능을 평가하였다. 중금속 물질(Pb, Cd, Hg), 방사성 모의물질(Co, Cs) 그리고 방사성핵종($^{60}Co,\;^{137}Cs$)을 분석용 첨가물로 사용한 실험결과로부터 첨가물질의 거동에 따른 유리화 설비 배기체처리시스템의 제염특성 및 제염제수를 구하였다.
Potato virus Y (PVY) and potato leafroll virus (PLRV) are among the most damaging potato viruses and prevalent in most potato growing areas. In this study, cryopreservation was used to eradicate PVY and PLRV using two cryogenic methods. Potato shoot tips proliferated in vitro were cryopreserved through droplet-vitrification and encapsulation-vitrification using plant vitrification solution 2 (PVS2; 30% glycerol + 15% dimethyl sulfoxide + 15.0% ethylene glycol + 13.7% sucrose) and modified PVS2. Both cryogenic procedures produced similar rates of survival and regrowth, which were lower than those from shoot tip culture alone. The health status of plantlets regenerated from shoot tip culture alone and cryopreservation was checked by reverse transcription-polymerase chain reaction. The frequency of virus-free plants regenerated directly from highly proliferating shoot tips reached 42.3% and 48.6% for PVY and PLRV, respectively. In comparison, the frequency of PVY and PLRV eradication after cryopreservation was 91.3~99.7% following shoot-tip culture. The highest cryopreserved shoot tip regeneration rate was observed when shoot tips were 1.0~1.5 mm in length, but virus eradication rates were very similar (96.4~99.7%), regardless of shoot tip size. This efficient cryotherapy protocol developed to eliminate viruses can also be used to prepare potato material for safe long-term preservation and the production of virus-free plants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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