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문제 정의
- 본 연구는 황기의 돌연변이 육종체계 확립 및 현재 황기 재배에서 문제가 되고 있는 주요 형질(내병성, 내습성 등)이 개량된 유용변이체를 육성하기 위한 목적으로, 황기종자에 감마선 처리시 발아 및 초기 생육 등을 검토하여 변이체를 육성하기 위한 기초자료로 활용하고자 실험한 결과이다.
제안 방법
- 공시재료는 포천재래종을 사용하였으며, 충실한 종자를 선별하여 한국원자력연구소 방사선조사시설 내에서 Y-선을 24시간 처리하였다. 선량은 100 Gy (1 Gy = 100 rad)부터 600 Gy까지 100 Gy 간격으로 각각 처리하였다. 처리 종자의 발아시험은 직경 9 ㎝의 petri dish에 여과지를 깔고 그 위에 종자를 50립씩 넣어 완전임의 배치 5반복으로 25℃ 항 온기에서 발아시킨 후 그 비율을 조사하였다.
- 선량은 100 Gy (1 Gy = 100 rad)부터 600 Gy까지 100 Gy 간격으로 각각 처리하였다. 처리 종자의 발아시험은 직경 9 ㎝의 petri dish에 여과지를 깔고 그 위에 종자를 50립씩 넣어 완전임의 배치 5반복으로 25℃ 항 온기에서 발아시킨 후 그 비율을 조사하였다. 유근이 2 ㎜ 이상 신장된 것을 발아된 것으로 하였으며, 발아 조사는 파종 후 2일째부터 24시간 간격으로 실시하였다.
- 처리 종자의 발아시험은 직경 9 ㎝의 petri dish에 여과지를 깔고 그 위에 종자를 50립씩 넣어 완전임의 배치 5반복으로 25℃ 항 온기에서 발아시킨 후 그 비율을 조사하였다. 유근이 2 ㎜ 이상 신장된 것을 발아된 것으로 하였으며, 발아 조사는 파종 후 2일째부터 24시간 간격으로 실시하였다. 생존율은 온실 내 파종 pot (100공)에 200립씩 완전임의 배치 5반복으로 파종한 후 (발아· 출현 후 1공당 1주씩 남김) 35일경에 조사하였다.
- 유근이 2 ㎜ 이상 신장된 것을 발아된 것으로 하였으며, 발아 조사는 파종 후 2일째부터 24시간 간격으로 실시하였다. 생존율은 온실 내 파종 pot (100공)에 200립씩 완전임의 배치 5반복으로 파종한 후 (발아· 출현 후 1공당 1주씩 남김) 35일경에 조사하였다. 출현한 개체의 기형 비율은 파종 후 40일경에 생육조사는 65일경에 실시하였으며, 조사방법은 농촌진흥청 시험연구 조사기준에 따랐다.
- 발아율은 petri-dish에 치상 후 2일째부터 24시간 간격으로 6일째까지 Y-선 처리별로 조사하였다. 치상 후 3일째까지는 무처리와 500 Gy를 제외한 처리 구 간에 유의성이 인정되지 않았다.
대상 데이터
- 공시재료는 포천재래종을 사용하였으며, 충실한 종자를 선별하여 한국원자력연구소 방사선조사시설 내에서 Y-선을 24시간 처리하였다. 선량은 100 Gy (1 Gy = 100 rad)부터 600 Gy까지 100 Gy 간격으로 각각 처리하였다.
이론/모형
- 생존율은 온실 내 파종 pot (100공)에 200립씩 완전임의 배치 5반복으로 파종한 후 (발아· 출현 후 1공당 1주씩 남김) 35일경에 조사하였다. 출현한 개체의 기형 비율은 파종 후 40일경에 생육조사는 65일경에 실시하였으며, 조사방법은 농촌진흥청 시험연구 조사기준에 따랐다.
성능/효과
- 또한 전시기에 걸쳐 무처리와 100~200 Gy 간에는 유의성 있는 발아율의 차이가 나타나지 않았다. 낮은 선량(100 ~ 200 Gy)에서는 발아율 감소에 미치는 영향이 무처리와 비교하여 유의성 있게 나타나지 않았지만, 300 Gy 이상의 고선량에서는 치상 후 4일째부터 발아율의 감소 효과가 나타났으며, 무처리 파종 후 6일째의 발아율 감소 정도는 30.3~43.2%였다 (Table 1).일반적으로 방사선 조사는 발아에 크게 영향을 미치지 못하는 것으로 알려져 있는데, 이는 세포의 신장이 방사선에 의하여 장해를 받지 않기 때문으로 보고되어 있다(Bai, 1965; Katayama & Magamatsu, 1996; Mikaelsen, 1968).
- 고사 개체의 발생은 무처리구에서는 거의 없었으나, Y-선 처리구에서는 파종 후 20일 경부터 고사 개체가 나타나기 시작하여 30일경까지 고사가 계속되었다. 파종 후 35알 후의 생존율은 무처리에 비하여 선량이 높아질수록 급격히 감소하는 것으로 나타났다(Fig. 1).이 원인은 조사선량이 높아질수록 발아 당시 세포 신장에 뒤이어 일어나는 세포분열을 더욱 저해하거나 지연시킨 결과라고 판단된다 (Lee et al.
- , 1976).선량별 생존율(파종 후 35일)을 무처리와 비교해보면 100Gy에서는 32%, 200Gy에서는 43%, 300 Gy에서는 63%, 400 Gy 이상에서는 72~89%로 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 콩의 경우에는 무처리에 비해 70~80% 감소되는 선량은 30 KR (300 Gy) 정도로 알려져 있는데 (Kwon et al.
- 400Gy 이상에서는 약 50% 이상의 개체가 본엽이 출현하지 않는 것으로 나타났다. 왜소 및 기형의 변이체 출현 비율은 선량별로 23.1~43.2%의 범위 내에 분포했으며, 감마선량이 낮을수록 육종재료로 이용할 수 있는 변이체의 출현율은 높게 나타나는 것으로 판단되었다. 변이체중 왜 소 식물체는 초장이 감소된 변이체 및 기형적으로 단간화된 dwaf형으로 구분할 수 있었다.
- 1과 Table 2와 같다. 처리한 방사선량 범위 내에서 미치는 영향은 초장과 분지수에서 조사 선량 간 차이가 크게 나타났다 (Table 2). 조사한 항목 중 방사선에 민감한 형질과 둔감한 형질로 구분할 수 있었는데, 민감한 형질로는 분지수와 초장이었고 상대적으로 둔감한 형질은 엽폭, 엽장, 엽수의 순이었다.
- 처리한 방사선량 범위 내에서 미치는 영향은 초장과 분지수에서 조사 선량 간 차이가 크게 나타났다 (Table 2). 조사한 항목 중 방사선에 민감한 형질과 둔감한 형질로 구분할 수 있었는데, 민감한 형질로는 분지수와 초장이었고 상대적으로 둔감한 형질은 엽폭, 엽장, 엽수의 순이었다. 초장에 대한 감마선량별 반응을 보면 무처리 대비 100 Gy부 터 차이가 나기 시작하여 200 Gy 이상에서는 현저히 감소하였다.
- 조사한 항목 중 방사선에 민감한 형질과 둔감한 형질로 구분할 수 있었는데, 민감한 형질로는 분지수와 초장이었고 상대적으로 둔감한 형질은 엽폭, 엽장, 엽수의 순이었다. 초장에 대한 감마선량별 반응을 보면 무처리 대비 100 Gy부 터 차이가 나기 시작하여 200 Gy 이상에서는 현저히 감소하였다. 무처리에 비해 50% 정도가 감소하는 선량은 300~400 Gy 사이였다.
- 엽수는 100 Gy에서는 무처리에 비해 10%, 200 Gy에서는 25%, 300 Gy 이상에서는 30~40% 정도 감소하였다. 엽장과 엽폭은 엽수에 비해 다소 둔감한 반응을 보였으며, 이중 엽 폭이 더욱 둔감한 반응을 보이는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 방사선에 비교적 둔감한 잎 관련 형질들을 제외한 초장, 분지수 및 생존율을 대상으로 한다면 생육 및 생존반감에 해당하는 선량은 약 200~300 Gy 로 이것은 황기의 방사선 감수성 LD50이 될 것이다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 감마선에 대한 감수성의 기준형질로는 방사선량 간 차이가 일정한 경향을 보이면서 측정하기도 쉬운 초장, 생존율, 분지수를 기준으로 하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 분지수와 잎과 관련된 여러 형질들을 조사하기 위해 파종 후 65일경에 조사하였지만 초장과 생존율만을 대상으로 한다면 조사 시기를 더욱 앞당겨도 무방할 것으로 생각된다.
- 본 연구에서는 분지수와 잎과 관련된 여러 형질들을 조사하기 위해 파종 후 65일경에 조사하였지만 초장과 생존율만을 대상으로 한다면 조사 시기를 더욱 앞당겨도 무방할 것으로 생각된다. 분지수까지 감안한다면 파종 후 60일 정도 성적으로, 초장과 생존율만을 감안한다면 파종 후 40일 정도의 성적으로 충분할 것으로 판단되며, 이 결과는 황기감마선 감수성의 지표형질로 이용할 수 있을 것이다.
- 무처리에 비해 50% 정도가 감소하는 선량은 300~400 Gy 사이였다. 분지수의 감소 효과는 더욱 현저하였는데, 100 Gy 의 분지수는 무처리에 비해 30% 정도, 200 Gy는 40% 정도, 300 Gy 이상에서는 61.2~83.5%가 감소할 정도로 그 영향이 뚜렷하였다. 엽수는 100 Gy에서는 무처리에 비해 10%, 200 Gy에서는 25%, 300 Gy 이상에서는 30~40% 정도 감소하였다.
후속연구
- 일반적으로 방사선 조사는 발아에 크게 영향을 미치지 못하는 것으로 알려져 있는데, 이는 세포의 신장이 방사선에 의하여 장해를 받지 않기 때문으로 보고되어 있다(Bai, 1965; Katayama & Magamatsu, 1996; Mikaelsen, 1968). 황기에서는 다른 양상을 보였는데, 이 같은 결과는 Y-선을 이용한 황기돌연변이 육종에서는 방사선 감수성을 결정하기 위한 생육형질로서 발아율의 이용이 가능할 것으로 사료된다.
- , 1980).본 연구에서 방사선에 비교적 둔감한 잎 관련 형질들을 제외한 초장, 분지수 및 생존율을 대상으로 한다면 생육 및 생존반감에 해당하는 선량은 약 200~300 Gy 로 이것은 황기의 방사선 감수성 LD50이 될 것이다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 감마선에 대한 감수성의 기준형질로는 방사선량 간 차이가 일정한 경향을 보이면서 측정하기도 쉬운 초장, 생존율, 분지수를 기준으로 하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
- 이상의 결과를 종합해 볼 때 감마선에 대한 감수성의 기준형질로는 방사선량 간 차이가 일정한 경향을 보이면서 측정하기도 쉬운 초장, 생존율, 분지수를 기준으로 하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 분지수와 잎과 관련된 여러 형질들을 조사하기 위해 파종 후 65일경에 조사하였지만 초장과 생존율만을 대상으로 한다면 조사 시기를 더욱 앞당겨도 무방할 것으로 생각된다. 분지수까지 감안한다면 파종 후 60일 정도 성적으로, 초장과 생존율만을 감안한다면 파종 후 40일 정도의 성적으로 충분할 것으로 판단되며, 이 결과는 황기감마선 감수성의 지표형질로 이용할 수 있을 것이다.
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