[논문]사과 자엽의 기내 식물체 재분화와 배양 광조건 및 절편체 극성과의 관계

안현주; 예병우; 임용표; 신용억

문제 정의

그들은 multiple shoot 재분화는 절편체가 한 방향으로의 극성을 지니고 있다는 사실과는 독립적이라고 하여 Kouider 등이 보고한 내용과는 다른 결과를 나타내었다. 따라서 본 실험은 Malus domestica 'Fuji'의 자엽조직으로부터 식물체를 재분화시키는 데에 있어서 광조건 및 절편체극성과의 관계를 알아보고자 수행하였다.
본 시험은 'Fuji' 품종을 공시하여 자엽의 polarity가 신초 재분화에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 자엽 절단 방법을 12가지로 각각 달리하여 신초재분화 배지에 치상하여 재분화 효율을 비교하였다. 절단 방법은 다음과 같다 (Figure 1).

가설 설정

보고하였다. 신초 유기는 배축의 기부 쪽 자엽 절편에서 현저하게 일어나 고 식물 재분화력이 자엽의 말단 부위에 가까운 곳에서 감소하며 재분화력의 변화도는 자엽 내에 존재하고 있다는 가설을 세웠다. Kouider 등(1984b)은 사과 자엽으로부터 multiple shoot를 형성하고자 여러 가지 방법으로 자엽을 절제 처리한 결과 많은 중요한 차이점들을 관찰했다.

제안 방법

Fuji' 자엽조직에서 신초재분화에 영향을 미치는 광조건을 구명하고자 전처리로써 암배양의 효과와 광질의 효과를 조사하였다. 전처리로써 암배양 기간에 따른 신초 재분화율 (Table 1)을 보면, 1~10일간 암배양한 처리구에서 암처리하지 않은 처리구에 비해 높은 재분화율을 보였으며 암배양 기간이 길수록 재분화율이 증가하는 경향이었고, 초기 명 배양 후 암배양하는 것보다는 초기 암배양하는 것이 암배양의 효과가 더 높음을 알 수 있었다.
Fuji' 품종의 과실에서 종자를 채취하여 자엽조직을 분리한 후 신초 재분화 배지에 치상하여 16시간 장일조건처리, 1 일 암배양 후 16시간 장일처리, 4일간 암배양 후 16시간 장일처리, 4일간 암배양 후 적색광으로 16시간 장일처리, 4일 간암 배양 후 청색광으로 16시간 장일처리, 7일간 암배양 후 16 시간 장일처리, 10일간 암배양 후 16시간 장일처리, 명배양 1 주 후부터 7일간 암배양 후 16시간 장일처리, 명배양 4일 후부터 7일간 암배양 후 16시간 장일처리, 치상하여 조사 일까지 계속 암배양하여 각 처리별 신초재분화정도를 비교하였다.
8로 조정하였다 배양조건은 온도 25±2℃. 광도 3000 lux정도로 유지하였으며 재분화 조사는 치상 후 60일 만에 실시하였다.
사과자엽 조직으로부터 기내에서 식물체를 재 분화시키는 데에 있어서 배양 광조건 및 절편체극성과의 관계를 살펴보고자 사과 Fuji'품종의 자엽을 재료로 하여 광조건 및 광 질을 달리 하여 배양하였고 또한 여러 가지 형태의 절편체를 사용하여 시험을 수행하였다. 배양환경 조건 중 광조성에 따른 신 초 재분화율을 본 결과 배양 초기 10일간 암배양한 후 명 배양한 처리구에서 가장 높은 재분화율을 나타내었으며, 배양 중기의 암처리는 효과가 없었다.
시험에 사용한 배지는 1/2 MS(half-strength MS)배지에 BA 3.0 mg/L, NAA 0.5 mg/L, Difco Bacto-agar 0.7%, sucrose 3%를 첨가하였고 pH는 멸균하기 전에 5.8로 조정하였다 배양조건은 온도 25±2℃. 광도 3000 lux정도로 유지하였으며 재분화 조사는 치상 후 60일 만에 실시하였다.
채취된 종자는 70% ethanol에 수초간, Tween 20이 첨각된 1% NaOCl용액에 15분간 침적 처리하여 표면 살균한 후 멸균 증류수로 3~4회 세척하여 소독액을 제거하였다. 이 무균화된 종자는 종피를 제거하고 자엽은 종경 기준으로 상단부와 하단부를 각각 20% 정도씩 제거한 후 치상하였다.

대상 데이터

본 시험에 사용한 Fuji, 품종과실은 원예연구소 과수육종과 시험포장에서 수확한 것을 분양받아, 과실에서 종자를 채취하여 실험에 이용하였다. 채취된 종자는 70% ethanol에 수초간, Tween 20이 첨각된 1% NaOCl용액에 15분간 침적 처리하여 표면 살균한 후 멸균 증류수로 3~4회 세척하여 소독액을 제거하였다.

성능/효과

전처리로써 암배양 기간에 따른 신초 재분화율 (Table 1)을 보면, 1~10일간 암배양한 처리구에서 암처리하지 않은 처리구에 비해 높은 재분화율을 보였으며 암배양 기간이 길수록 재분화율이 증가하는 경향이었고, 초기 명 배양 후 암배양하는 것보다는 초기 암배양하는 것이 암배양의 효과가 더 높음을 알 수 있었다.가장 높은 재분화율을 보인 처리 구는 배양 초기 10일간 암처리한 후 명배양한 처리 구이며 이때의 신초재분화율은 57.0%로 나타났다.광질별로 비교할 때 (Table 2) 가장 높은 신초재분화율을 보인 처리구는 전처리로 4일간 암배양한 후 청색광을 사용한 처리구이며, 형광등처리 구에서 가장 낮은 재분화율을 나타냈다.
배양환경 조건 중 광조성에 따른 신 초 재분화율을 본 결과 배양 초기 10일간 암배양한 후 명 배양한 처리구에서 가장 높은 재분화율을 나타내었으며, 배양 중기의 암처리는 효과가 없었다. 광질별로 비교할 때 전처리로 4일간 암배양한 후 청색광을 조사한 처리구에서 높은 신초 재분화율을 나타내었다.
,in 1978). 따라서 묘목의 대량생산 및 과수 신품종육종을 위해서는 조직배양을 이용한 급속 대량 증식 및 기내 돌연변이 유기, 체세포 잡종을 통한 신유전자형 창출, 유전자 조작에 의한 신품종 육성 등 고전적 교배육종의 한계를 극복할 수 있는 세포학적, 유전공학적 육종 방법이 상당한 가능성을 지니고 있는 것으로 보여진다. 세포나 조직으로부터 식물체를 재분화할 수 있는 능력은 일반적으로 목본류는 초본 류에 비해 재분화율이 극히 낮거나 불가능한 것으로 알려져 왔다.
시험을 수행하였다. 배양환경 조건 중 광조성에 따른 신 초 재분화율을 본 결과 배양 초기 10일간 암배양한 후 명 배양한 처리구에서 가장 높은 재분화율을 나타내었으며, 배양 중기의 암처리는 효과가 없었다. 광질별로 비교할 때 전처리로 4일간 암배양한 후 청색광을 조사한 처리구에서 높은 신초 재분화율을 나타내었다.
본 시험에서도 사과 조직의 식물체재분화는 암 조건 뿐만 아니라 어느 일정 범위의 광질에 영향을 받는 것으로 나타났으며 따라서 적정한 광조건 하에서 식물체를 배양할 때 식물조직의 재분화 능력이 최대한으로 발휘되는 것으로 생각된다.
자엽절편체의 기부와 말단부를 각각 20%씩 제거한 후 기부쪽 절단면이 배지 위로 오게 치상한 처리①에서 신초 재분화율은 30%로 낮았고 기부 쪽 절단면을 거꾸로 하여 배지 속에 묻히도록 치상한 처리②에 거는 68%의 높은 신초 재분화율을 나타내었으나 투명화된 비정상적인 식물체의 분화가 많았다. 자엽의상, 하단부를 20%씩 제거하고 수직으로 1/2 등분하여 절단면이 배지 위로 오게 치상한 처리③에서는 70%의 신초재분화율을 나타내었고 기부 쪽 절단면에서만 다량의 신초가 분화되었다. 재분화된 신초들의 길이는 중간치였다.
있었다. 자엽절편체의 기부와 말단부를 각각 20%씩 제거한 후 기부쪽 절단면이 배지 위로 오게 치상한 처리①에서 신초 재분화율은 30%로 낮았고 기부 쪽 절단면을 거꾸로 하여 배지 속에 묻히도록 치상한 처리②에 거는 68%의 높은 신초 재분화율을 나타내었으나 투명화된 비정상적인 식물체의 분화가 많았다. 자엽의상, 하단부를 20%씩 제거하고 수직으로 1/2 등분하여 절단면이 배지 위로 오게 치상한 처리③에서는 70%의 신초재분화율을 나타내었고 기부 쪽 절단면에서만 다량의 신초가 분화되었다.
전처리로써 암배양 기간에 따른 신초 재분화율 (Table 1)을 보면, 1~10일간 암배양한 처리구에서 암처리하지 않은 처리구에 비해 높은 재분화율을 보였으며 암배양 기간이 길수록 재분화율이 증가하는 경향이었고, 초기 명 배양 후 암배양하는 것보다는 초기 암배양하는 것이 암배양의 효과가 더 높음을 알 수 있었다.가장 높은 재분화율을 보인 처리 구는 배양 초기 10일간 암처리한 후 명배양한 처리 구이며 이때의 신초재분화율은 57.
절편체의 절단 방법에 따른 신초재분화율의 효과와 절편체가 지니고 있는 극성의 영향에 대해 살펴보고자 12가지의 절단처리를 한 결과 (Table 3) 형성된 신초의 수에서 차이점들이 있었다. 자엽절편체의 기부와 말단부를 각각 20%씩 제거한 후 기부쪽 절단면이 배지 위로 오게 치상한 처리①에서 신초 재분화율은 30%로 낮았고 기부 쪽 절단면을 거꾸로 하여 배지 속에 묻히도록 치상한 처리②에 거는 68%의 높은 신초 재분화율을 나타내었으나 투명화된 비정상적인 식물체의 분화가 많았다.
즉, 기부쪽 절편체의 말단부 절단면에서보다는 기부 쪽 절편체와 말단 절편체의 기부 쪽 절단면에서 식물체의 재분화가 이루어짐을 알 수 있었다. 신초 유기는 배축의 기부 쪽 자엽 절편 체에서 매우 높게 나타난 반면 자엽의 말단 부위에 가까운 곳에서는 현저히 감소하였다.
처리⑩과 같이 배만 제거했을 때 아주 건전한 상태의 신초들이 다량으로 형성되었고 신초의 길이 또한 길었다. 처리 ⑪에서처럼 자엽의 말단부 1/2 쪽만 배양할 경우 재분화된 신초의 수는 감소되었고 1/4쪽만 배양할 경우 (처리⑫)에도 그 재분화율은 현저히 감소하였다 (Figure 3).

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