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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 벼 약배양에서 안정적인 이배체 생산 방법에 대한 기초자료를 얻고자, 배지 내에 첨가되는 콜히친의 적정 농도 및 콜히친 처리에 따른 배수성의 품종간 차이 등에 대한 실험을 수행하여 얻어진 결과를 보고하는 바이다.
제안 방법
- 본 실험에는 경북대학교 농과대학 농학과 실습포장에서 표준재배법으로 재배된 '동진벼', '영남벼', '일미벼', '청청벼 를 공시품종으로 이용하였다. 공시 품종의 1핵성 소포자기의 이삭을 채취하여 12℃에서 10일간 저온처리된 약을 1 mg/L NAA, 2 mg/L kinetin, 30 g/L sucrose, 5 g/L gelrite가 첨가된 N6-Yi 배지 (Chung and Sohn 1986)에 배양한 다음, 26±1℃에 암상태로 30일간 캘러스를 유도시켰다. 식물체 재분화는 캘러스 이식과정 없이 1일 16시간 명상태 (2, 600 Lux)에서 식물체를 재분화시키는 1단계 배양방법을 이용하였으며, 재분화된 식물체의 배수성은 육안에 의해 조사하였다.
- 1 mg/L의 콜히친이 첨가된 배지에 배양하여 캘러스 형성률과 재분화된 식물체의 배수성 정도를 조사하였다. 또한 콜히친이 첨가되지 않은 배지와 0.001 mg/L의 콜히친이 첨가된 배지에서 배양된 약으로부터 캘러스 형성과 식물체 분화 양상을 조사하고자, '일미벼'를 약배양하여 배양 10일 후부터 50일까지 캘러스 형성 정도를 5일 간격으로 조사하였으며, 식물체 분화는 약으로부터 형성된 캘러스를 명조건에서 배양하고 5일 간격으로 45일간 조사하였다. 콜히친 처리에 따른 배수성 정도의 품종간 차이를 조사하기 위하여, 공시품종의 약을 0.
- 벼의 약배양에서 배지 내에 첨가되는 콜히친의 적정 농도를 구명하기 위하여, '일미벼의 약을 0, 0.001, 0.01, 0.05, 0.1 mg/L의 콜히친이 첨가된 배지에 배양하여 캘러스 형성률과 재분화된 식물체의 배수성 정도를 조사하였다. 또한 콜히친이 첨가되지 않은 배지와 0.
- 공시 품종의 1핵성 소포자기의 이삭을 채취하여 12℃에서 10일간 저온처리된 약을 1 mg/L NAA, 2 mg/L kinetin, 30 g/L sucrose, 5 g/L gelrite가 첨가된 N6-Yi 배지 (Chung and Sohn 1986)에 배양한 다음, 26±1℃에 암상태로 30일간 캘러스를 유도시켰다. 식물체 재분화는 캘러스 이식과정 없이 1일 16시간 명상태 (2, 600 Lux)에서 식물체를 재분화시키는 1단계 배양방법을 이용하였으며, 재분화된 식물체의 배수성은 육안에 의해 조사하였다.
- 001 mg/L의 콜히친이 첨가된 배지에서 배양된 약으로부터 캘러스 형성과 식물체 분화 양상을 조사하고자, '일미벼'를 약배양하여 배양 10일 후부터 50일까지 캘러스 형성 정도를 5일 간격으로 조사하였으며, 식물체 분화는 약으로부터 형성된 캘러스를 명조건에서 배양하고 5일 간격으로 45일간 조사하였다. 콜히친 처리에 따른 배수성 정도의 품종간 차이를 조사하기 위하여, 공시품종의 약을 0.001 mg/L의 콜히친이 첨가된 배지에 배양하여 콜히친 첨 가에 따른 캘러스 형성 및 재분화된 식물체의 배수성을 품종별로 각각 비교하였다.
대상 데이터
- 본 실험에는 경북대학교 농과대학 농학과 실습포장에서 표준재배법으로 재배된 '동진벼', '영남벼', '일미벼', '청청벼 를 공시품종으로 이용하였다. 공시 품종의 1핵성 소포자기의 이삭을 채취하여 12℃에서 10일간 저온처리된 약을 1 mg/L NAA, 2 mg/L kinetin, 30 g/L sucrose, 5 g/L gelrite가 첨가된 N6-Yi 배지 (Chung and Sohn 1986)에 배양한 다음, 26±1℃에 암상태로 30일간 캘러스를 유도시켰다.
성능/효과
- '일미벼'의 약배양에서 배지 내에 첨가되는 콜히친의 농도가 캘러스 형성과 식물체 분화에 미치는 영향을 조사한 결과 (Figure 1), 콜히친이 첨가되지 않을 경우 캘러스 형성과 식물체 분화율은 각각 35.5%와 20.3%를 나타내었으나, 콜히친의 농도가 증가할수록 캘러스 형성과 식물체 분화율은 점점 감소하였다. 0.
- 벼 약배양에서 배지 내에 첨가되는 콜히친 농도에 따른 재분화된 식물체의 배수성을 조사한 결과 (Table 1), 콜히친이 첨가되지 않은 경우 반수체가 이배체보다 20% 이상 높게 출 현하는 것으로 나타났다. 0.001 mg/L의 콜히친이 첨가되면 무처리구에 비해 반수체의 출현빈도가 상대적으로 낮아지면 서 이배체의 발생빈도가 50%이상 높게 나타났다. 그러나 0.
- 3%를 나타내었으나, 콜히친의 농도가 증가할수록 캘러스 형성과 식물체 분화율은 점점 감소하였다. 0.1 mg/L의 콜히친이 약배양 배지에 첨가될 경우 약으로부터 캘러스나 식물체가 전혀 형성되지 않았으나 0.001 mg/L의 콜히친이 첨가될 경우 무처리구에 비해 캘러스 형성률은 다소간의 차이를 보였으나 식물체 분화율은 유 의성 있는 차이를 나타내지 않았다.
- 001 mg/L의 콜히친을 첨가할 경우 식물체 분화율은 억제작용을 받지 않으면서 무처리구에 비해 이배체의 획득빈도가 높은 것으로 나타났다. 따라서 0.001 mg/L의 콜히친을 약배양 배지 내에 첨가하여 배수성의 genotype간 차이를 조사한 결과 (Table 2), 식물체 분화율은 genotype에 따라 다소간의 차이를 나타내었으나, '일미벼와 '동진벼'는 콜히친이 첨가되어도 무처리에 비해 식물체 분화율이 큰 차이가 없는 경향을 보였다. 품종별 배수성은 콜히친이 첨가되지 않은 배지보다 첨가된 배지에서 이배체의 획득 빈도를 20% 이상 높일 수 있는 것으로 나타났다.
- 05 mg/L의 콜히친이 첨가되면 반수체의 발생 정도는 감소하나 이배체와 다배체의 출현빈도가 높은 경향을 나타내었다. 따라서 0.001 mg/L의 콜히친이 배지 내에 첨가 되면 식물체 재분화에 큰 영향을 주지 않으면서 이배체의 획 득 빈도를 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.
- 벼 약배양에서 배지 내에 첨가되는 콜히친 농도에 따른 재분화된 식물체의 배수성을 조사한 결과 (Table 1), 콜히친이 첨가되지 않은 경우 반수체가 이배체보다 20% 이상 높게 출 현하는 것으로 나타났다. 0.
- 벼의 약배양 배지 내에 콜히친 첨가에 의한 염색체배가 방법을 확립하기 위하여, 콜히친의 농도를 0.001~0.1 mg/L까 지 조절하여 약배양하였을 때 콜히친의 농도가 증가할수록 캘러스 형성률과 식물체 분화율은 점점 감소하였으며, 그 감소폭은 농도가 증가됨에 따라 점점 커지는 경향이었다. 자포니카 3품종과 통일형 1품종을 콜히친이 첨가되지 않은 배지에 약배양하였을 때 반수체의 출현빈도가 50%이상 높게 나타난 반면, 이배체는 40% 이하의 낮은 발생빈도를 나타내었다.
- 001 mg/L의 콜히친이 첨가되면 식물체 재분화에 큰 영향을 주지 않으면서 이배체의 획득 빈도를 향상시킬 수 있는 것으로 조사되었는데 앞으로 이보다 낮은 농도에서 재분화된 식물체의 배수성에 대한 세밀한 연구가 있어야 될 것으로 사료된다. 본 연구에서 콜히친이 첨가된 배지에서 캘러스의 발생은 무처리 구보다 늦은 경향이었으나 식물체 발생빈도는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다 (Figure 2). 이는 콜히친이 약배양 초기에 소포자 분열을 억제시키나, 일정한 기간이 경과하면 억제 효과는 감소하는 것으로 추정되나, 이의 원인에 대해서는 생리·생화학적인 측면에서 좀 더 깊이 있는 연구가 있어야 될 것으로 생각된다.
- 본 연구에서도 콜히친의 농도가 점차 높아짐에 따라 벼 약으로부터 형성되는 캘러스나 식물체 획득 빈도가 급격히 감소함을 확인할 수 있었다 (Figure 1). 그러나 배지 내에 첨가되는 콜히친의 적정 농도는 본 연구와 다르게 나타났는데, 대부분의 연구자는 고농도의 콜히친이 첨가된 배지에서 약을 단기간 전배양한 다음 콜히친이 첨가되지 않은 배지로 이식하는 복잡한 과정을 거치는데 비해 본 연구에서는 저농도(0.
- 약배양 배지 내에 0.001 mg/L의 콜히친을 첨가할 경우 식물체 분화율은 억제작용을 받지 않으면서 무처리구에 비해 이배체의 획득빈도가 높은 것으로 나타났다. 따라서 0.
- 약배양 배지 내에 콜히친의 첨가 유무에 따른 캘러스 형성과 식물체 분화 양상을 배양 10일 후부터 5일 간격으로 조사한 결과 (Figure 2), 콜히친이 첨가되지 않은 배지의 경우 배양 25일 후에 34.8%의 가장 왕성한 캘러스 형성을 보였으나, 0.001 mg/L의 콜히친이 첨가되었을 경우 배양 30일 후에 가장 높은 캘러스 형성(27.8%)을 나타내었다. 그러나 캘러스로부터 재분화되는 식물체는 콜히친 처리에 관계없이 명조건에서 20일간 배양 후에 가장 높은 경향을 나타내었으며 그 이후는 급격히 감소하였다.
- 1 mg/L까 지 조절하여 약배양하였을 때 콜히친의 농도가 증가할수록 캘러스 형성률과 식물체 분화율은 점점 감소하였으며, 그 감소폭은 농도가 증가됨에 따라 점점 커지는 경향이었다. 자포니카 3품종과 통일형 1품종을 콜히친이 첨가되지 않은 배지에 약배양하였을 때 반수체의 출현빈도가 50%이상 높게 나타난 반면, 이배체는 40% 이하의 낮은 발생빈도를 나타내었다. 그러나 0.
- 001 mg/L의 콜히친을 약배양 배지 내에 첨가하여 배수성의 genotype간 차이를 조사한 결과 (Table 2), 식물체 분화율은 genotype에 따라 다소간의 차이를 나타내었으나, '일미벼와 '동진벼'는 콜히친이 첨가되어도 무처리에 비해 식물체 분화율이 큰 차이가 없는 경향을 보였다. 품종별 배수성은 콜히친이 첨가되지 않은 배지보다 첨가된 배지에서 이배체의 획득 빈도를 20% 이상 높일 수 있는 것으로 나타났다.
후속연구
- 001 mg/L)의 콜히친이 첨가된 배지에 약을 장기간 배양하였기 때문이라고 생각된다. 그리고 약배양 배지에 0.001 mg/L의 콜히친이 첨가되면 식물체 재분화에 큰 영향을 주지 않으면서 이배체의 획득 빈도를 향상시킬 수 있는 것으로 조사되었는데 앞으로 이보다 낮은 농도에서 재분화된 식물체의 배수성에 대한 세밀한 연구가 있어야 될 것으로 사료된다. 본 연구에서 콜히친이 첨가된 배지에서 캘러스의 발생은 무처리 구보다 늦은 경향이었으나 식물체 발생빈도는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다 (Figure 2).
- 0% 범위로 나타나 (Table 2), 콜히친 처리에 따른 배수성의 품종간 차이는 인정되지 않은 것으로 나타났다. 앞으로 콜히친이 첨가된 배지에 약을 배양하고 소포자의 분열 과정을 세포학적인 측면에서 구체적인 연구가 수행된다면 약으로부터 발생되는 이배체 발생률을 한층 더 높일 수 있을 뿐만 아니라 반수체 육종 효율 또한 증가시킬 수 있을 것이다.
- 그러나 배양 30일과 40일 후에 재분화율이 다소 증가하는 양상을 보였다. 이는 배양되는 약내의 소포자 발육 단계의 차이 때문이라고 생각되는데, 이의 구체적인 원인에 대해서는 세포학적 측면에서 세밀한 연구가 있어야 될 것이다.
- 본 연구에서 콜히친이 첨가된 배지에서 캘러스의 발생은 무처리 구보다 늦은 경향이었으나 식물체 발생빈도는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다 (Figure 2). 이는 콜히친이 약배양 초기에 소포자 분열을 억제시키나, 일정한 기간이 경과하면 억제 효과는 감소하는 것으로 추정되나, 이의 원인에 대해서는 생리·생화학적인 측면에서 좀 더 깊이 있는 연구가 있어야 될 것으로 생각된다.
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