[논문]식물생장조절물질이 페레니얼 라이그래스 (Lolium perenne L.)의 캘러스 유도와 식물체 재분화에 미치는 영향

이기원; 이동기; 원성혜; 이상훈; 김기용; 최기준; 서성; 이병현

doi:10.5333/kgfs.2007.27.4.235

식물생장조절물질이 페레니얼 라이그래스 (Lolium perenne L.)의 캘러스 유도와 식물체 재분화에 미치는 영향
Effect of Plant Growth Regulators on Callus Induction and Plant Regeneration of Perennial Ryegrass (Lolium perenne L.) 원문보기

한국초지학회지 = Journal of the Korean Society of Grassland Science, v.27 no.4, 2007년, pp.235 - 240

이기원 (경상대학교 응용생명과학부 낙농학) , 이동기 (경상대학교 응용생명과학부 낙농학) , (경상대학교 응용생명과학부 낙농학) , 원성혜 (경상대학교 응용생명과학부 낙농학) , 이상훈 (축산과학원) , 김기용 (축산과학원) , 최기준 (축산과학원) , 서성 (축산과학원) , 이병현 (경상대학교 응용생명과학부 낙농학)

초록
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페레니얼 라이그래스의 최적 조직배양조건을 확립하기 위하여 성숙종자로부터 배발생 캘러스 유도 및 효율적인 식물체 재분화조건을 체계적으로 확립하였다. 배발생 캘러스 유도시 첨가되는 auxin으로는 2,4-D가 가장 효율적이었으며, 9 mg/L 2,4-D와 0.1 mg/L BA가 첨가된 MS 배지에서 배발생 캘러스가 가장 높은 빈도로 유도되었다. 식물체 재분화는 배발생 캘러스를 1 mg/L 2,4-D와 5 mg/L BA가 첨가된 N6 배지에서 배양했을 때 58.3%의 높은 재분화율을 나타내었다. 본 연구를 통하여 확립된 단기간의 효율적인 재분화 시스템은 분자육종을 통한 신품종 페레니얼 라이그래스 개발에 유용하게 응용되어질 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Optimum tissue culture conditions for an efficient induction of embryogenic callus from mature seeds of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) and regeneration of plants from callus tissues were investigated. MS medium containing 3 mg/L 2,4-D and 0.1 mg/L BA was optimal for embryogenic callus induction from mature seeds. The highest plant regeneration frequency (58.3%) was observed when the embryogenic callus tissues were cultured on N6 medium supplemented with 1 mg/L 2,4-D and 3 mg/L BA. Regenerated plants were grown normally when shoots transplanted to the soil. A short tissue culture period and high-frequency regeneration system would be helpful for molecular breeding of perennial ryegrass through Agrobacterium-mediated genetic transformation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 이러한 조직들로부터 식물체재 분화 조건은 유전적 요인이나 배양조건에 따라 많은 영향을 받는 것으로 알려져 있어서 재분화 능력이 우수한 품종의 선발뿐만 아니라 각 품종에 대한 최적 배양조건의 확립은 매우 중요한 단계 중에 하나라고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 성숙종자 유래의 캘러스로부터 식물체 재분화에 있어서 최적조건을 찾고자 하였다. 성숙종자는 배양재료의 연중 안정적인 공급이라는 측면에서 매우 중요한 의의를 가진다.
본 실험을 통하여 페레니얼 라이그래스에 있어서 식물생장조절물질의 종류가 캘러스 유도와 식물체 재분화 효율에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 페레니얼 라이그래스의 성숙 종자를 배양했을 때 캘러스 유도배지에서 배양 7 일째부터 캘러스가 형성되기 시작하여 6주 후에는 20% 이상이 형성되었으며 (Fig.
본 연구에서는 Agrobacterium 형질 전환법에 의한 유용유전자 도입을 통한 신품종 페레니얼라이그래스를 개발할 목적으로, 우선 연중 이용이 가능한 성숙종자로부터 캘러스를 유도하여 단기간 내에 완전한 식물체로 재분화 시킬 수 있는 효율적인 재분화 시스템을 확립하고자 하였다.

제안 방법

즉 2, 4-D와 BA 혼용처리구는 배발생 캘러스 유도율과 증식속도가 빨랐으나, NAA와 kinetin 혼용처리구의 경우 캘러스의 캘러스 유도율과 증식속도가 느릴 뿐만 아니라 배양 기간이 경과됨에 따라 갈변되는 현상도 많이 나타났다. 따라서 식물체 재분화를 위한 배발생 캘러스는 9 mg/L 2, 4-D와 0.1 mg/L BA를 혼용처리한 배지에서 유도한 캘러스를 이용하였다.
캘러스 유도를 위한 종자의 살균은 Lee 등(2004) 의 방법에 준하여 다음과 같이 실시하였다. 성숙 종자의 종피를 제거한 다음 70% ethanol에서 30초간 표면살균하고 멸균수로 3회 세정한 후, 다시 30% (v/v) sodium hypochlorite 용액을 첨가하여 30분간 교반하면서 표면살균 하였다. 살균된 종자는 멸균수로 3회 이상 세정한 다음 멸균된 filter paper로 옮겨 물기를 완전히 제거한 후, 캘러스 유도배지에 치상하였다.
sucrose 및 4 g/L Gelrite가 첨가된 배지를 사용하였다. 성숙종자로부터 캘러스를 유도하기 위한 캘러스 유도배지에 첨가되는 생장조절물질의 종류와 농도에 따른 배양효과를 규명하기 위하여 auxin으로서 2, 4-D (2.4-dichloro phenoxy acetic acid) 와 NAA (a- naphthalene acetic acid), cytokinin으로서 BA (6-benzyladenine)와 Kinetin을 다양한 농도와 조합으로단용 또는 혼용 첨가한 배지를 사용하여 4주 간암 상태에서 배양한 다음, 종자로부터 유도된 캘러스를 동일성분의 새 배지에 계대한 후 2주간 배양하여 캘러스를 증식시켰다. 캘러스 유도효율은 치상한 종자에 대한 유도된 캘러스의 수를 백분율로 나타내었다.
캘러스로부터 식물체 재분화배지에 첨가되는 생장조절물질의 종류와 농도에 따른 배양효과를 규명하기 위하여 auxin류로 2, 4-D (2.4-dichloro phenoxy acetic acid)와 NAA (a-naphthalene acetic acid), cytokindn류로 BA (6-benzyladenine)와 kinetin을 다양한 농도와 조합으로 혼용 첨가한 배지에 배발생 캘러스를 치상하여 24±2℃, 16h light/8 h dark 조건에서 3주간 배양하고 동일 성분의 새 배지에 계대한 후 3주간 더 배양하여 각각의 처리구에서 형성된 1cm 이상으로 자란 shoot을 재분화개체로 조사하였다. 재분화된 신초는 1/2 MS 배지에 이식하여 뿌리발생을 유도하여 완전한 식물체로 분화시킨 후 토양에 이식하여 온실에서 재배하였다.
페레니얼 라이그래스의 종자배양에 있어서 캘러스 유도배지에 첨가되는 생장조절물질의 종류와 농도에 따른 효과를 규명하기 위하여 2, 4-D와 BA를 단용 또는 혼용 처리하여 본 결과 Table 1과 같았다. 종자로부터의 캘러스 유도율은 9 mg/L 2, 4-D 단용 처리구에서 20%로 가장 높게 나타났으며 형성된 캘러스는 형태적으로도 조직이 치밀하고 유백색을 나타내는 배 발생 캘러스가 가장 많이 형성되었으며, 이 보다 높거나 낮은 농도에서는 감소하는 추세를 보였다

대상 데이터

성숙종자 유래의 캘러스로부터 식물체를 재분화시키기 위한 최적조건을 규명하기 위하여 6주령의 배발생 캘러스를 N₆ 기본배지 (Chu 등, 1975)에 1 g/L casein hydrolysate, 1 mg/L thiamin-HCl, 250 mg/L myo-inositol, 500 mg/L proline, 30 g/L sucrose 및 5 g/L Gelrite가 첨가된 배지를 사용하였다.
식물재료로는 페레니얼 라이그래스(Lolium perenne L.)의 Reveille 품종을 사용흐]였다. 캘러스 유도를 위한 종자의 살균은 Lee 등(2004) 의 방법에 준하여 다음과 같이 실시하였다.

이론/모형

)의 Reveille 품종을 사용흐]였다. 캘러스 유도를 위한 종자의 살균은 Lee 등(2004) 의 방법에 준하여 다음과 같이 실시하였다. 성숙 종자의 종피를 제거한 다음 70% ethanol에서 30초간 표면살균하고 멸균수로 3회 세정한 후, 다시 30% (v/v) sodium hypochlorite 용액을 첨가하여 30분간 교반하면서 표면살균 하였다.

성능/효과

7%의 비교적 높은 재분화율을 나타내었으나, 전체적으로는 2, 4-D와 BA 혼용처리구에 비해 월등히 낮은 식물체 재분화율을 나타내었다(결과 미제시). 따라서 페레니얼 라이그래스의 효율적인 재분화를 위한 적정식물 생장조절물질의 처 리는 캘러스 유도시 에는 9 mg/L 2, 4-D와 0.1 mg/L BA를 첨가해주어 재분화효율이 우수한 배발생 캘러스를 형성시키고, 이 캘러스를 1 mg/L 2, 4-D와 5 mg/L BA가 첨가된 배지에서 배양함으로써 58% 이상의 높은 재분화율을 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 경향은 화본과 목초인 오차드그래스 (Lee 등, 2003)의 경우에도 보고된 바 있어서 이들 화본과 목초들의 경우, 고농도의 2, 4-D와 저농도의 BA를 첨가한 배지에서 배발생 캘러스를 유도한 후, 식물체 재분화시에는 2, 4-D의 농도를 감소시키고 BA를 고농도로 첨가시켜줌으로서 높은 재분화효율을 나타내는 것으로 판단된다.
비율이 높게 관찰되었다. 또한 NAA 와 Kinetin를 단용 또는 혼용처리 했을 경우 캘러스 배양효율을 조사해 본 결과 전체적으로 2, 4-D와 BA 처리구에 비해 낮은 효율을 나타내었다 (Table 2). 즉 2, 4-D와 BA 혼용처리구는 배발생 캘러스 유도율과 증식속도가 빨랐으나, NAA와 kinetin 혼용처리구의 경우 캘러스의 캘러스 유도율과 증식속도가 느릴 뿐만 아니라 배양 기간이 경과됨에 따라 갈변되는 현상도 많이 나타났다.
확립하였다. 배발생 캘러스 유도 시 첨가되는 auxin으로는 2, 4-D가 가장 효율적이었으며, 9 mg/L 2, 4-D와 0.1 mg/L BA가 첨가된 MS 배지에서 배발생 캘러스가 가장 높은 빈도로 유도되었다. 식물체 재분화는 배발생 캘러스를 1 mg/L 2, 4-D와 5 mg/L BA가 첨가된 N₆ 배지에서 배양했을 때 58.
Table 1과 같았다. 종자로부터의 캘러스 유도율은 9 mg/L 2, 4-D 단용 처리구에서 20%로 가장 높게 나타났으며 형성된 캘러스는 형태적으로도 조직이 치밀하고 유백색을 나타내는 배 발생 캘러스가 가장 많이 형성되었으며, 이 보다 높거나 낮은 농도에서는 감소하는 추세를 보였다
또한 NAA 와 Kinetin를 단용 또는 혼용처리 했을 경우 캘러스 배양효율을 조사해 본 결과 전체적으로 2, 4-D와 BA 처리구에 비해 낮은 효율을 나타내었다 (Table 2). 즉 2, 4-D와 BA 혼용처리구는 배발생 캘러스 유도율과 증식속도가 빨랐으나, NAA와 kinetin 혼용처리구의 경우 캘러스의 캘러스 유도율과 증식속도가 느릴 뿐만 아니라 배양 기간이 경과됨에 따라 갈변되는 현상도 많이 나타났다. 따라서 식물체 재분화를 위한 배발생 캘러스는 9 mg/L 2, 4-D와 0.
Table 3와 같이 나타났다. 캘러스로부터 식물체 재분화에는 1 mg/L 2, 4-D와 5 mg/L BA 혼용처리구가 재분화율 58.3%로서 가장 높게 나타났으며, 5 mg/L 이상의 BA 처리 구에서는 재분화율이 오히려 감소하는 경향을 나타내었다 (Table 3).
한편 NAA와 kinetin을 혼용처리한 재분화 배지에서의 식물체 재분화율에 미치는 영향을 조사한 결과, 1 mg/L NAA와 5 mg/L kine tin을 첨가해 주었을 때 31.7%의 비교적 높은 재분화율을 나타내었으나, 전체적으로는 2, 4-D와 BA 혼용처리구에 비해 월등히 낮은 식물체 재분화율을 나타내었다(결과 미제시). 따라서 페레니얼 라이그래스의 효율적인 재분화를 위한 적정식물 생장조절물질의 처 리는 캘러스 유도시 에는 9 mg/L 2, 4-D와 0.
한편 가장 높은 캘러스 유도율을 보였던 9 mg/L 2, 4-D와 BA< 혼용처리하였을 때의 배양 효과를 조사한 결과, 전체적으로는 2, 4-D 단용처리구에 비해 캘러스 유도율은 약간 감소하였으나 재분화능이 높을 것으로 추정되는 배 발생 캘러스의 비율이 높게 관찰되었다. 또한 NAA 와 Kinetin를 단용 또는 혼용처리 했을 경우 캘러스 배양효율을 조사해 본 결과 전체적으로 2, 4-D와 BA 처리구에 비해 낮은 효율을 나타내었다 (Table 2).

후속연구

3%의 높은 재분화율을 나타내었다. 본 연구를 통하여 확립된 단기간의 효율적인 재분화 시스템은 분자육종을 통한 신품종 페레니얼 라이그래스 개발에 유용하게 응용되어질 수 있을 것이다
E, F). 본 연구에서 개발한 페레니얼 라이그래스의 캘러스로부터 식물체를 재분화시킬 수 있는 효율적인 재분화시스템은 장래에 유용유전자 도입을 통한 형질전환 목초 개발을 위한 효율적인 형질 전환시스템 확립에 있어서 유용한 자료로 활용될 수 있을 것이다. 이러한 형질전환목초를 이용한 기능성 목초 개발 및 초본류 바이오에너지 작물자원으로의 개발 등위 분자농업가술 개발에도 크게 이용될 수 있을 것이다
Won 등(2000)은 2, 4-D와 Kine tin을 첨가한 MS 배지에서 배양 했을 때 본 실험의결과와 같은 정도의 재분화율을 보였다고 보고하였다. 이러한 높은 재분화율은 효율적인 형질 전환시스템 확립에 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
본 연구에서 개발한 페레니얼 라이그래스의 캘러스로부터 식물체를 재분화시킬 수 있는 효율적인 재분화시스템은 장래에 유용유전자 도입을 통한 형질전환 목초 개발을 위한 효율적인 형질 전환시스템 확립에 있어서 유용한 자료로 활용될 수 있을 것이다. 이러한 형질전환목초를 이용한 기능성 목초 개발 및 초본류 바이오에너지 작물자원으로의 개발 등위 분자농업가술 개발에도 크게 이용될 수 있을 것이다

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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