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문제 정의
- 고품질 백리향의 대량생산체계를 확립하기 위해서는 우선적으로 식물의 생육에 적합한 기내 배양 조건을 구명하는 것이 가장 시급한 문제이다. 따라서 본 연구에서는 백리향의 기내 보존과 2차 대사산물 및 약효 성분 구명 연구에 기초자료를 제공하기 위해 기내 대량증식에 효과적인 생장조절물질의 종류와 농도 조건을 구명하고자 수행하였다. 본 실험의 연구결과는 약용 자생식물의 대량증식 또는 유전자 형질전환 등에 좋은 기초자료를 제공할 것으로 판단된다.
- 하지만 백리향을 대량으로 증식하여 상품화 단계에 이르기 위해서는 백리향 증식뿐만 아니라 생리적 또는 유전적 특성 등을 고찰할 필요가 있다. 본 연구는 관상적 또는 약용적 가치가 매우 높은 백리향식물의 품종개발에 기초자료를 제공할 것으로 판단된다.
제안 방법
- MS배지에 BA, zeatin, 2-ip, kinetin, TDZ를 각각 농도별로 처리한 후, 식물시료를 치상하고 명조건으로 배양하였다. 그 결과 녹색을 띠는 신초들이 많이 유도되는 것을 발견할 수 있었다.
- 8로 조정하였다. 각 처리당 반복수는 8반복으로 하되 25mL의 배지를 넣은 petridish에 절편체를 3개씩 치상하여 1반복으로 하였다. 그 중에서 반은 명배양의 조건으로, 나머지 반은 암배양의 조건으로 배양하였다.
- 대량증식 배지에서 4주간 성장한 식물체로부터 줄기를 하나씩 나누어 NAA가 첨가된 MS배지에 계대배양하였다. NAA를 0.
- 배지내 cytokinin 종류와 농도가 백리향 조직에서의 신초 형성에 미치는 영향을 비교하고자 MS배지에 BA, zeatin, 2-ip, kinetin, TDZ의 농도를 다양하게 하여 첨가하였고, 또한 BA와 TDZ, zeatin과 TDZ를 각 농도별로 조합하여 총 25처리로부터 기내 식물체 형성 정도를 비교하였다. 실험에 사용한 배지는 각각 agar(Bacto-Agar) 7 g/L와 sucrose(Sigma) 30g/L를 첨가하였고 pH는 멸균하기 전에 5.
- 조직배양 재료로 이용했다. 백리향 미성숙배는 MS 배지에서 발아시켜 기내 유묘를 유도하여 시료로 활용했으며, MS 배지에 BA0.5mg/L를 첨가한 증식배지에서 1년이상 계대배양을 통해 유지, 증식된 백리향 신초로부터 조직을 채취하여 이용하였다. 조직 절편체는 증식배지에서 4주간 자란 신초에서 채취하였는데, 잎을 완전히 제거하고, 60 mm정도 되는 절간을 이용하였다.
- 배양조건은 명배양의 경우 온도 23℃, 광도 1500 lux 정도로 유지하였으며 16시간 일장으로 4주간 배양하였다. 암배양의 경우에는 온도 21℃ 로 유지하였으며, 명배양과 마찬가지로 치상 4주 후에 대량증식률을 조사하였다.
- 그러므로 최대의 정유함량과 함께, 고품질의 작물생산과 수확량을 증가시키는 재배환경이 확립되어야 할 것이다. 이번 연구를 통해 백리향의 신초의 대량증식에 효과적인 cytokinin의 종류와 농도를 구명하였다. 하지만 백리향을 대량으로 증식하여 상품화 단계에 이르기 위해서는 백리향 증식뿐만 아니라 생리적 또는 유전적 특성 등을 고찰할 필요가 있다.
- 치상 4주 후에 기내에서 증식된 식물체는 줄기를 신장시키기 위해 NAA 0.02 mg/L를 처리한 MS배지에서 계대배양을 하여 뿌리를 유도하였다.
대상 데이터
- 북한산 국립공원에서 백리향 종자 capsule을 채집하여 1% Clorox 용액에 20분간 표면소독하고 멸균수로 4-5번 세척한 후 조직배양 재료로 이용했다. 백리향 미성숙배는 MS 배지에서 발아시켜 기내 유묘를 유도하여 시료로 활용했으며, MS 배지에 BA0.
- 기내 식물체 형성 정도를 비교하였다. 실험에 사용한 배지는 각각 agar(Bacto-Agar) 7 g/L와 sucrose(Sigma) 30g/L를 첨가하였고 pH는 멸균하기 전에 5.7~5.8로 조정하였다. 각 처리당 반복수는 8반복으로 하되 25mL의 배지를 넣은 petridish에 절편체를 3개씩 치상하여 1반복으로 하였다.
- 5mg/L를 첨가한 증식배지에서 1년이상 계대배양을 통해 유지, 증식된 백리향 신초로부터 조직을 채취하여 이용하였다. 조직 절편체는 증식배지에서 4주간 자란 신초에서 채취하였는데, 잎을 완전히 제거하고, 60 mm정도 되는 절간을 이용하였다.
성능/효과
- Control 조건에서 식물체 유도율은 62.50%로 낮게 나타났으며, zeatin 1.0mg/L가 첨가된 배지에서도 58.33%로 가장 낮게 나왔으나, 이 두가지 경우를 제외한 나머지 처리에서는 평균 식물체 재생율이 89.58%로 높게 나타났다. 그 중에서도 BA+TDZ를 혼합 처리한 배지에서 96.
- 계대배양하였다. NAA를 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.5 mg/L 등의 농도로 처리한 결과 비교적 저농도인 0.02 mg/L에서 좋은 신장율을 보였다 (data not shown).
- 1994). 가장 많은 줄기를 생산한 PGR조합은 BA 1.0+TDZ 0.1 mg/L로써 줄기의 개수가 6.50±1.51개나 되었다. 전체적으로 볼 때 BA와 TDZ를 혼합 처리한 배지에서 신초를 많이 생산할 수 있었다.
- 그 결과 녹색을 띠는 신초들이 많이 유도되는 것을 발견할 수 있었다. 절편체의 절단면으로부터 새로운 부정아가 많이 유도되었는데, 새로 나온 줄기에는 작은 잎들이 많이 달려 있었다(Figure 1-A).
- 기내에서 백리향 조직의 기내 대량증식 과정을 관찰한 결과, 배양 후 3일 정도면 신초 형성을 육안으로 관찰할 수 있었으며, 절간조직의 절단면의 부정아로부터 대량의 줄기가 유도되었다. 또한 배양기간이 경과함에 따라 신초수와 길이는 증가하였다.
- 88%로 기내에서 식물체 형성이 용이했다. 마찬가지로 TDZ, TDZ+zeatin을 조합한 배지에서도 백리향 신초의 수나 길이 면에서 반응이 우수하게 나타났다.
- 또한 배양기간이 경과함에 따라 신초수와 길이는 증가하였다. 백리향 조직의 절간으로부터 대량증식에 미치는cytokinin의 영향을 구명하고자 BA, zeatin, 2-ip, kinetin, 그리고 TDZ를 처리한 결과, 사용된 식물생장조절물질의 종류와 농도에 따라 줄기형성의 다양한 양상을 보였다 (Table 1).
- 본 연구에서 줄기의 수를 비교해 보았을 때 명배양의 조건하에서는 평균적으로 BA (5.47±1.27)와 TDZ (5.04±1.81), BA+TDZ(5.54±1.08)의 PGR에서 좋은 반응을 보였고, 암배양의 조건하에서는 TDZ(4.63±1.44)에서 줄기의 수가 많았다. BA나 TDZ는 명배양에서보다 줄기의 개수가 적었다.
- 신초의 길이를 관찰한 결과, 신초의 수에 있어서 가장 낮은 반응율을 보였던 kinetin처리 배지에서 각각의 농도 처리당 2.83±0.25, 3.14±1.27, 2.70±0.65 cm를 나타내었다. BA의 경우엔 신초의 개수는 많았던 대신 길이는 짧은 경향을 나타내었다.
- 1995). 이렇게 TDZ의 뛰어난 효과가 다양한 실험을 통해 증명된 가운데, 본 실험에서도 TDZ의 효과는 기타 cytokinin보다도 뛰어났다. 특히 TDZ를 단독으로 사용했을 때도 반응이 좋지만 기타 PGR과 조합하였을 때 식물체 유도에 상승작용을 한다는 것을 알 수 있었다.
- BA나 TDZ는 명배양에서보다 줄기의 개수가 적었다. 이를 볼 때 명배양, 암배양에서 모두 좋은 반응을 보이는 식물성장조절물질은 TDZ임을 알 수 있었다. Control의 경우 줄기는 2.
- 51개나 되었다. 전체적으로 볼 때 BA와 TDZ를 혼합 처리한 배지에서 신초를 많이 생산할 수 있었다.
- 이렇게 TDZ의 뛰어난 효과가 다양한 실험을 통해 증명된 가운데, 본 실험에서도 TDZ의 효과는 기타 cytokinin보다도 뛰어났다. 특히 TDZ를 단독으로 사용했을 때도 반응이 좋지만 기타 PGR과 조합하였을 때 식물체 유도에 상승작용을 한다는 것을 알 수 있었다.
- 절편체의 절단면으로부터 새로운 부정아가 많이 유도되었는데, 새로 나온 줄기에는 작은 잎들이 많이 달려 있었다(Figure 1-A). 호르몬을 처리하지 않은 control 조건에서는 신초의 개수가 2.18±0.57개였으며, BA 0.5 mg/L를 처리했을때 6.11±0.78개의 대량의 줄기를 생산하여 다양한 농도 조건에서 대체로 반응이 좋았다. Kinetin은 모든 농도조건에서 무처리 보다 적은수의 줄기가 생산되었다.
후속연구
- 생육과 정유함량 및 그 조성은 생산지나 재배환경, 품종과 수확시기에 따라 크게 차이가 난다 (Senatore 1996; Jackson and Hay 1994; Park 1996; Suh1998). 그러므로 최대의 정유함량과 함께, 고품질의 작물생산과 수확량을 증가시키는 재배환경이 확립되어야 할 것이다. 이번 연구를 통해 백리향의 신초의 대량증식에 효과적인 cytokinin의 종류와 농도를 구명하였다.
- 따라서 본 연구에서는 백리향의 기내 보존과 2차 대사산물 및 약효 성분 구명 연구에 기초자료를 제공하기 위해 기내 대량증식에 효과적인 생장조절물질의 종류와 농도 조건을 구명하고자 수행하였다. 본 실험의 연구결과는 약용 자생식물의 대량증식 또는 유전자 형질전환 등에 좋은 기초자료를 제공할 것으로 판단된다.
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