[논문]들깨의 자엽절편배양을 통한 고효율 식물체 재분화

김경민; 이현숙

doi:10.5010/jpb.2007.34.1.069

들깨의 자엽절편배양을 통한 고효율 식물체 재분화
High Frequency Plant Regeneration from the Cultures of Cotyledon Explants of Perilla (Perilla frutescens L.) 원문보기

Journal of plant biotechnology = 식물생명공학회지, v.34 no.1, 2007년, pp.69 - 73

김경민 (상주대학교 생명자원과학대학 환경원예학과) , 이현숙 (경북대학교 식물생명공학부)

초록
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들깨의 조직배양에서 배지의 생장조절제 조성은 0.1 mgyL의 NAA와 2.0 mg/L의 BA가 혼용된 배지에서 신초형성률이 24.7%로 가장 높게 나타났다. 신초형성에 적합한 배양부위는 자엽이었으며 품종별 신초형성율은 $3.0{\sim}27.3%$로 품종간 차이가 컸고, '만백들깨'의 자엽 배양에서 27.3%의 가장 높은 재분화율을 나타내었다. 조직부위별로는 공시된 모든 품종에서 배축보다는 자엽 조직에서 신초형성율이 높았으며, 신초의 분화형태는 배형성 (6.1%)보다 기관형성 (22.8%)을 경유하는 것이 많았다.

Abstract ▼ AI-Helper

A reliable and effective tissue culture system was established for Perilla frutescens (perilla) using different cultivar, explant source, and growth regulator composition in medium. MS medium supplemented with 2.0 mg/L BA and 0.1 mg/L NAA was maximum at shoot induction. Cotyledon explants formed more shoots than hypocotyl explants. The frequency of plant regeneration through organogenesis was higher (22.8%) than that (6.1%) of somatic embryogenesis. Five genotypes of perilla were screened for the feasibility of shoot regeneration, cotyledon explant of 'Manbaek' showed the highest shoot induction at a frequency of 27.3% among the tested cultivars.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 형질전환 들깨를 개발하기 위해 일차적으로 들깨의 식물체 재분화 효율을 향상시키고자, 들깨의 조직배양에 관여하는 몇 가지 요인에 대한 실험을 수행하였다.

가설 설정

a; Leaf primodia formed from cotyledon (3~5 mm in length) tissues after 7 days, b and c; Young leaves after 2~3 weeks of culture. B: Different response of perilla cotyledon explants to cultured on medium for shoot formation. Direct shooting (a), somatic embryo (b) and cotyledonary embryo (c) formed from cotyledon cultured on MS medium with 2.
1 mg/L NAA. C: In vitro plant regeneration from cotyledon tissues of perilla. Abnormal multiple shoots (a) & Normal (b) young shoots, c; In vitro plant growing in soil after acclimatization.

제안 방법

MS 배지에 30 g/L sucrose 및 2.0 mg/L 2, 4-D (2, 4-dichloro- phenoxyacetic acid)와 0.5~ 1.0 mg/L BA (6-benzylaminopurin)을 조합한 배지에, 자엽과 하배축을 10개/petri dish에 치상하여 25±2°C (암상태)에서 배양하면서 3주, 4주 후에 배발생 캘러스의 형성률을 관찰하였다. 배양조건은 온도 25±2°C, 암 조건에서 배양하였다.
)는 2003 년 작물과학원 영남농업연구소에서 분양받은 '만백들깨', '만추들깨', '남천들깨', '일엽들깨', '잎들깨' 등 5품종을 이용하였다. 종자의 표면살균은 70% 에탄올에 1분 침지 후 멸균수로 2번 헹군 후 1% 치아염소산나트륨에 30분간 침지한 후, 멸균수로 4 번 세척한 후 MS (Murashige and Skoog 1962)배지에 치상하여기내배양 하였다 기내 발아 후 5~7일된 유식물의 자엽 (5x5 mm)과 배축 (5 mm)를 절취하여 신초 형성에 이용하였다.
0 mg/L BA가 혼용된 배지에 3주마다 계대배양하면서 기관형성과 배형성 양상을 조사하였다 배양조건은 온도 25±2°C, 16/8 (day/night)시간의 6, 000lux 광조건에서 배양하였다. 체세포배 발생과 기관분화의 형태 발달 양상을 조사하고, 신초가 분화하여 2 cm 정도 성장하면, 식물체를 분리하여 생장조절제를 첨가하지 않은 MS 배지에 옮겨 발근을 유도하였다. 1/2 MS배지에서 5 cm 크기로신장된 식물체를 버미큐라이트가 담긴 배양 용기에 옮겨 순화시킨 후 상토와 모래를 1:1로 섞은 pot에 옮겨 온실에서 재배하였다.
배양조건은 온도 25±2°C, 암 조건에서 배양하였다. 캘러스 형성배지에서 형성된 캘러스를 MS 배지에 30 g/L sucrose 및 0.1~0.5 mg/L NAA (a- Naphthalene acetic acid)와 1.0~2.0 mg/L BA가 혼용된 배지에 3주마다 계대배양하면서 기관형성과 배형성 양상을 조사하였다 배양조건은 온도 25±2°C, 16/8 (day/night)시간의 6, 000lux 광조건에서 배양하였다. 체세포배 발생과 기관분화의 형태 발달 양상을 조사하고, 신초가 분화하여 2 cm 정도 성장하면, 식물체를 분리하여 생장조절제를 첨가하지 않은 MS 배지에 옮겨 발근을 유도하였다.

대상 데이터

실험에 사용한 들깨 (Perilla frutescens L.)는 2003 년 작물과학원 영남농업연구소에서 분양받은 '만백들깨', '만추들깨', '남천들깨', '일엽들깨', '잎들깨' 등 5품종을 이용하였다. 종자의 표면살균은 70% 에탄올에 1분 침지 후 멸균수로 2번 헹군 후 1% 치아염소산나트륨에 30분간 침지한 후, 멸균수로 4 번 세척한 후 MS (Murashige and Skoog 1962)배지에 치상하여기내배양 하였다 기내 발아 후 5~7일된 유식물의 자엽 (5x5 mm)과 배축 (5 mm)를 절취하여 신초 형성에 이용하였다.

성능/효과

배양 2주 2 mg/L 2, 4-D에 BQ} MS 배지에서 부분적으로 매끈한 점액성의 캘러스가 형성되기 시작하였다. 2 mg/L 2, 4-D와 0.5 mg/L 첨가배지에서는 연두색의 부드러운 캘러스가 92% 형성되었고, 2 mg/L 2, 4-D와 1.0 mg/L 첨가배지에서는 연두색의 단단하고 밀집형의 매끈한 캘러스가 96%로 형성되었다. 대조적으로 2, 4-D 단독으로 첨가된 배지에서는 흰색의 다소 단단한 캘러스와 노란색의 무은 캘러스가 유도 되었다.
었다. 그리고 0.1 mg/L의 NAA와 2.0 mg/L의 BA를 혼용 처리했을 때 신초형성률이 가장 높게 나타났다.
이러한 현상은 절편의 절단시 발생하는 상처부위로 생장조절물질이 이동하여 왕성한 기관형성을 유도한 결과이거나, 배지로부터 생장조절물질을 직접적으로 공급받을 수 있는 배지접촉 부위에서 더 높은 기관 형성능을 보인 결과로 사료된다. 배양효율이 높은 품종을 선발하기 위하여 '만백들깨' 외 4 품종의 자엽과 하배죽 절편을 이용하여 신초 유기율을 조사한 바, 신초 유도율의 범위는 3.0~27.3%로 품종 간 차이가 컸으며 공시된 4 품종 모두 배축보다 자엽에서 신초 유도율이 높게 나타나는 경향이었고 '만백들깨'의 자엽 유래 절편에서 신초 유도율이 27.3%로 가장 높았다 (Table 3). 조직배양효율의 품종 간 차이는 Lee 등 (2004)도 88 계통의 들깨 신초 유도율을 비교한 바, 품종 간 차이가 인정되었다고 하였다.
식물체 분화에 적합한 배지의 생장조절제 조성을 조사하기 위하여 '만백들깨'의 자엽 절편체에서 얻어진 캘러스를 NAA, BA 등이 첨가된 MS 배지에서 5주간 배양한 바 (Figure 1, Table 2), 2.0 mg/L BA와 0.1 mg/L NAA가 첨가된 배지에서 신초유기율이 24.7%로 가장 높게 나타났다. 한편, 1.
이상의 연구결과에서 신초 재분화 능력은 배양에 이용된 들깨의 유전형이나 조직부위에 따라 상이한 것으로 나타났으며, 신초재분화가 가장 양호한 품종은, 만백들깨, 였으며 조직 부위는 배축보다 자엽 조직에서 신초 분화능력이 높은 경향이 었다. 그리고 0.
자엽과 하배축 절편은 절단면의 조직이 부푼 상태에서 캘러스가 약간 유도되었으며, 대부분 배지와 접촉하고 있는 절단면에서 집중적으로 신초분화가 이루어지는 경향을 보였다. 이러한 현상은 절편의 절단시 발생하는 상처부위로 생장조절물질이 이동하여 왕성한 기관형성을 유도한 결과이거나, 배지로부터 생장조절물질을 직접적으로 공급받을 수 있는 배지접촉 부위에서 더 높은 기관 형성능을 보인 결과로 사료된다.
절편부위별로 배양한 결과 대부분 신초 분화는 이루어졌으며 자엽과 하배축의 절편체에서 캘러스와 신초가 같이 분화되었는데 (Table 2) 자엽절편의 경우 캘러스가 약간 유도된 상태에서 신초 분화가 동시에 이루어졌고 신초 분화율이 하배축 절편 (10.3%)보다 22.1%로 비교적 높은 경향으로 배양 10일 경부터 1개의 절편에서 다수의 신초 분화를 보여 자엽 절편배양에서 효과적으로 나타났다.
가능하였다. 직접 신초가 분화하는 기관분화 과정에 의한 신초형성률은 22.8%로 높은 데 비해, 일부 자엽 절편 체에서는 배발생 과정을 통해 신초의 발달이 이루어졌으며 신초 형성률은 6.1%로 낮았다 (Table 4). 이 결과는 들깨의 조직배양에서 식물체 재분화는 대부분 배형성 과정을 거친다고 한 Jung 등 (1999)의 결과와는 상이 하였는데, 이는 배양에 이용된 모식물의 유전형이나 배양조건, 생장조절제의 조성 등의 차이에서 기인된 것으로 추정된다.
7%로 가장 높게 나타났다. 한편, 1.0 mg/L BA와 0.5 mg/L NAA가 첨가된 배지에서의 신초 유기율은 3.9%로 가장 낮게 나타나 NAA와 BA의 상대비율이 높은 데서 신초유기율이 높은 경향이었다.

후속연구

본 연구에서 얻어진 이러한 결과들은 들깨의 조직배양 효율 향상에 직접 이용될 수 있을 뿐만 아니라 조직배양 기법을 이용한 들깨의 형질전환 효율 향상에도 매우 유익하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

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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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