[국내논문]희귀 및 멸종위기 수종 개느삼의 액아배양을 통한 기내번식 In vitro propagation of a rare and endangered species, Echinosophora koreensis Nakai, by axillary bud culture원문보기
희귀 및 멸종위기 수종 개느삼의 액아배양을 통한 기내증식을 시험하였다. 2년생 개느삼의 액아 줄기를 절편으로 MS, WPM 및 DKW 배지에 배양결과 DKW 배지에서 양호한 생장을 보였다. DKW 배지를 기본으로 BA 단독처리 혹은 BA+TDZ 혼용 처리로 증식시험을 실시하였다. 액아로부터 줄기의 증식은 BA 단독처리보다 BA 및 TDZ의 혼용처리가 효과적이었으며, 절편당 $6{\sim}10$개의 줄기가 유도되었다. 배양과정에서 비정상적인 줄기나 잎은 나타나지 않았으나 TDZ를 0.05 mg/L 이상 처리시에는 잎이 작고, 전개되지 않았으며 과수화 현상이 나타났다. 증식된 줄기의 기내 발근은 대체로 저조하였다. 1/2DKW 배지에 $0.2{\sim}1.0$ mg/L IBA 처리시 전혀 발근되지 않았으며, 0.5 mg/L 및 1.0 mg/L NAA 처리시 각각 9.1% 및 19.2%의 발근을 보였고, 1개의 뿌리만 내렸다 반면 개느삼의 발근유도는 기외 micro-cutting의 방법으로 발근율 향상이 가능하였다. 기내증식된 줄기를 재료로 멸균된 인공 상토(버미큘라이트)에 기외 삽목을 실시한 결과 IBA 100 mg/L 처리시 58.6%까지 발근되었고, 뿌리수도 식물체 당 평균 3개가 유도되었다. 이러한 발근묘는 온실에서 90% 이상 순화되었고, 포지에 이식하여 2년까지 정상 생장이 가능하였다. 본 실험결과는 액아 배양을 통한 개느삼의 기내 줄기증식이 가능하며 micro-cutting의 방법을 좀더 개선하면 효율적인 묘목생산이 가능함을 보여주었다.
희귀 및 멸종위기 수종 개느삼의 액아배양을 통한 기내증식을 시험하였다. 2년생 개느삼의 액아 줄기를 절편으로 MS, WPM 및 DKW 배지에 배양결과 DKW 배지에서 양호한 생장을 보였다. DKW 배지를 기본으로 BA 단독처리 혹은 BA+TDZ 혼용 처리로 증식시험을 실시하였다. 액아로부터 줄기의 증식은 BA 단독처리보다 BA 및 TDZ의 혼용처리가 효과적이었으며, 절편당 $6{\sim}10$개의 줄기가 유도되었다. 배양과정에서 비정상적인 줄기나 잎은 나타나지 않았으나 TDZ를 0.05 mg/L 이상 처리시에는 잎이 작고, 전개되지 않았으며 과수화 현상이 나타났다. 증식된 줄기의 기내 발근은 대체로 저조하였다. 1/2DKW 배지에 $0.2{\sim}1.0$ mg/L IBA 처리시 전혀 발근되지 않았으며, 0.5 mg/L 및 1.0 mg/L NAA 처리시 각각 9.1% 및 19.2%의 발근을 보였고, 1개의 뿌리만 내렸다 반면 개느삼의 발근유도는 기외 micro-cutting의 방법으로 발근율 향상이 가능하였다. 기내증식된 줄기를 재료로 멸균된 인공 상토(버미큘라이트)에 기외 삽목을 실시한 결과 IBA 100 mg/L 처리시 58.6%까지 발근되었고, 뿌리수도 식물체 당 평균 3개가 유도되었다. 이러한 발근묘는 온실에서 90% 이상 순화되었고, 포지에 이식하여 2년까지 정상 생장이 가능하였다. 본 실험결과는 액아 배양을 통한 개느삼의 기내 줄기증식이 가능하며 micro-cutting의 방법을 좀더 개선하면 효율적인 묘목생산이 가능함을 보여주었다.
An efficient micropropagation was established by using axillary bud explants from two-year-old tree(Echinosphorea koreensis Nakai), which has been known as a rare and endangered species. Among various basal media tested, DKW medium was shown to be the best for axillary shoot elongation. The addition...
An efficient micropropagation was established by using axillary bud explants from two-year-old tree(Echinosphorea koreensis Nakai), which has been known as a rare and endangered species. Among various basal media tested, DKW medium was shown to be the best for axillary shoot elongation. The addition of both BA and TDZ to the medium induced 6 to 10 shoots per explant during eight weeks of culture, without showing any abnormal morphology at the shoot proliferation stage. However, high concentration of TDZ(>0.05 mg/L) appeared to cause hyperhydration on either leaf or shoot at the later developmental stage. Approximately 20% of shoots produced roots by the addition of 1.0 mg/L NAA but not by IBA($0.2{\sim}1.0$ mg/L). Ex vitro micro-cuttings were better source for root induction; up to 58.6% of the micro-cuttings rooted when 100 mg/L IBA was applied to the soil(vermiculite). More than 90% of plantlets with roots were successfully acclimatized and grew normally in the field. Therefore, we suggest that this endangered tree species can be effectively micropropagated by axillary bud culture system developed in this study.
An efficient micropropagation was established by using axillary bud explants from two-year-old tree(Echinosphorea koreensis Nakai), which has been known as a rare and endangered species. Among various basal media tested, DKW medium was shown to be the best for axillary shoot elongation. The addition of both BA and TDZ to the medium induced 6 to 10 shoots per explant during eight weeks of culture, without showing any abnormal morphology at the shoot proliferation stage. However, high concentration of TDZ(>0.05 mg/L) appeared to cause hyperhydration on either leaf or shoot at the later developmental stage. Approximately 20% of shoots produced roots by the addition of 1.0 mg/L NAA but not by IBA($0.2{\sim}1.0$ mg/L). Ex vitro micro-cuttings were better source for root induction; up to 58.6% of the micro-cuttings rooted when 100 mg/L IBA was applied to the soil(vermiculite). More than 90% of plantlets with roots were successfully acclimatized and grew normally in the field. Therefore, we suggest that this endangered tree species can be effectively micropropagated by axillary bud culture system developed in this study.
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문제 정의
본 연구는 아직까지 효율적인 번식법이 연구된 바 없는 개느삼을 재료로 액아 (axillary bud)를 절편으로 줄기를 유도하고, 이 줄기를 재료로 다 경 줄기를 유도하며, 마지막으로 발근을 통해 식물체를 재생시키는 기내 번식 방법을 개발하고자 하였다.
WPM 이나 MS 배지에서도 액아로부터 줄기 유도가 가능하였으나 생장이나 증식은 매우 저조한 것으로 나타났다(데이터 미제시). 반면 DKW 배지에서의 줄기증식은 매우 양호한 것으로 나타나 본 실험에서는 이 배지를 기본으로 증식에 미치는 생장 조절 제 효과를 조사하였다. 싸이토키닌의 처리효과는 BA 단독 처리보다는 BA와 TDZ의 혼용 처리가 더욱 효과적인 것으로 나타났다 1(Table 1, Figure 1).
제안 방법
희귀 및 멸종 위기 수종 개느삼의 액아배양을 통한 기내증식을 시험하였다. 2년생 개느삼의 액아줄기를 절편으로 MS, WPM 및 DKW 배지에 배양 결과 DKW 배지에서 양호한 생장을 보였다.
2년생 개느삼의 액아줄기를 절편으로 MS, WPM 및 DKW 배지에 배양 결과 DKW 배지에서 양호한 생장을 보였다. DKW 배지를 기본으로 BA 단독 처리 혹은 BA + TDZ 혼용 처리로 증식시험을 실시하였다. 액아로부터 줄기의 증식은 BA 단독 처리보다 BA 및 TDZ의 혼용처리가 효과적이었으며, 절편당 6~10개의 줄기가 유도되었다.
절편의 조제는 전정가위로 1~2개의 액아가 포함되게 줄기를 절단하여 500 ml 삼각 후라스크에 넣은 다음 tween 20 용액을 2 ~3방울 첨가 후 흔들어주면서 2시간 정도 수돗물로 세척하였다. 다음 무균 상에서 70% 에탄올로 1분간 세척한 후 다시 2% 차아염소산나트륨 (NaClO) 용액을 줄기가 잠길 정도로 붓고 Tnton X-100 용액 2~3 방울 첨가하여 10분 정도 흔들어주면서 표면 살균하였다. 그 후소독액은 버리고 멸균 증류수로 5회 세척한 다음 액아배양을 실시하여 줄기를 유도하였다.
본 시험에서는 예비시험을 통해 MS 배지 (Murashige and Skoog 1962), WPM 배지 (Woody Plant Medium, Lloyd and McCown 1980), DKW 배지 (Driver and Kuniyuki 1984) 가운 데 DKW 배지가 개느삼의 아배양에 가장 적합하다는 결과를 얻었으며, 이 배지를 기본으로 줄기의 증식에 미치는 BA 단독처리 혹은 BA와 TDZ의 혼용 처리로 증식시험을 실시하였다 (Table 1). 각 배지에는 3% sucrose를 공히 처리하였고, 0.
기내 증식 후 약 8주간 배양된 건전한 줄기를 재료로 1/2DKW 배지에 IBA 및 NAA를 농도별로 처리하여 발근에 미 치는 효과를 조사하였다 2(Table 2). 또한 IBA 100 ppm을 Talc에 섞어 반죽된 형태로 기부에 처리하여micocutting을 실시하였다 (Table 3).
기외삽목시 상토는 버미큘라이트 (vermiculrite)를 단독으로 사용하였다. 기외 및 기내 발근유도의 배양환경은 25±ºC가 유지되는 배양실에서 실시하였고, 조명은 1일 16시간의 조명 (40 nmol m" sec')으로 유지하였다. 기외삽목 시에는 micro-cuttings 후에 충분히 관수를 하고 식물체의 습도 유지를 위해 투명 비닐과 아크릴판으로 덮어주었고, 하루 한 차례씩 관수를 하였으며, 배양 1주 후부터는 뚜껑을 열어 하루 1~2회씩 환기를 시키고, 3주 후에는 비닐을 제거하고 점차 외부 환경에 순화하였다.
기외 및 기내 발근유도의 배양환경은 25±ºC가 유지되는 배양실에서 실시하였고, 조명은 1일 16시간의 조명 (40 nmol m" sec')으로 유지하였다. 기외삽목 시에는 micro-cuttings 후에 충분히 관수를 하고 식물체의 습도 유지를 위해 투명 비닐과 아크릴판으로 덮어주었고, 하루 한 차례씩 관수를 하였으며, 배양 1주 후부터는 뚜껑을 열어 하루 1~2회씩 환기를 시키고, 3주 후에는 비닐을 제거하고 점차 외부 환경에 순화하였다. 4주 후에 처리에 따른 발근율을 조사하였다.
기외삽목 시에는 micro-cuttings 후에 충분히 관수를 하고 식물체의 습도 유지를 위해 투명 비닐과 아크릴판으로 덮어주었고, 하루 한 차례씩 관수를 하였으며, 배양 1주 후부터는 뚜껑을 열어 하루 1~2회씩 환기를 시키고, 3주 후에는 비닐을 제거하고 점차 외부 환경에 순화하였다. 4주 후에 처리에 따른 발근율을 조사하였다.
배양환경은 온도는 25±1ºC로 유지되고, 1일 16시간 조명(냉백색 형광등, 40 umol m-2 sec-1) 되는 배양실에서 수행하였다. 배양 4주 후증식된 줄기 수, 길이 등의 성적조사를 실시하고 동일한 배지로 계대 배양하였다.
대상 데이터
온실에서 자라는 2년생 개느삼의 당년 신초액아를 절편으로 사용하였다. 절편의 조제는 전정가위로 1~2개의 액아가 포함되게 줄기를 절단하여 500 ml 삼각 후라스크에 넣은 다음 tween 20 용액을 2 ~3방울 첨가 후 흔들어주면서 2시간 정도 수돗물로 세척하였다.
그 후소독액은 버리고 멸균 증류수로 5회 세척한 다음 액아배양을 실시하여 줄기를 유도하였다. 증식용 배지로는 DKW 배지 (Driver and Kuniyuki, 1984)를 기본으로 탄소원으로 2% sucrose, 경화제로는 0.3% gelrite를 사용하였다.
또한 IBA 100 ppm을 Talc에 섞어 반죽된 형태로 기부에 처리하여micocutting을 실시하였다 (Table 3). 기외삽목시 상토는 버미큘라이트 (vermiculrite)를 단독으로 사용하였다. 기외 및 기내 발근유도의 배양환경은 25±ºC가 유지되는 배양실에서 실시하였고, 조명은 1일 16시간의 조명 (40 nmol m" sec')으로 유지하였다.
성능/효과
시험하였다. 2년생 개느삼의 액아줄기를 절편으로 MS, WPM 및 DKW 배지에 배양 결과 DKW 배지에서 양호한 생장을 보였다. DKW 배지를 기본으로 BA 단독 처리 혹은 BA + TDZ 혼용 처리로 증식시험을 실시하였다.
반면 개느삼의 발근유도는 기외micro-cutting의 방법으로 발 근율 향상이 가능하였다. 기내 증식된 줄기를 재료로 멸균된 인공상토(버미큘라이트)에 기외 삽목을 실시한 결과 IBA 100 mg/L 처리 시 58.6%까지 발근되었고, 뿌리 수도 식물체 당 평균 3개가 유도되었다. 이러한 발근묘는 온실에서 90% 이상 순화되었고, 포지에 이식하여 2년까지 정상 생장이 가능하였다.
이러한 발근묘는 온실에서 90% 이상 순화되었고, 포지에 이식하여 2년까지 정상 생장이 가능하였다. 본 실험 결과는 액아배양을 통한 개느삼의 기내 줄기증식이 가능하며 micro-cutting의 방법을 좀 더 개선하면 효율적인 묘목 생산이 가능함을 보여주었다.
본 시험의 예비실험 결과 개느삼의 액아로부터 줄기의 유도는 DKW 배지가 가장 양호한 것으로 나타났다. WPM 이나 MS 배지에서도 액아로부터 줄기 유도가 가능하였으나 생장이나 증식은 매우 저조한 것으로 나타났다(데이터 미제시).
DKW 배지가 가장 양호한 것으로 나타났다. WPM 이나 MS 배지에서도 액아로부터 줄기 유도가 가능하였으나 생장이나 증식은 매우 저조한 것으로 나타났다(데이터 미제시). 반면 DKW 배지에서의 줄기증식은 매우 양호한 것으로 나타나 본 실험에서는 이 배지를 기본으로 증식에 미치는 생장 조절 제 효과를 조사하였다.
3개의 줄기가 유도되었다. 한편 BA와 TDZ의 혼용 처리는 다경 줄기 유도에 더욱 효과적이었으며, BA 0.5 mg/L + TDZ 0.02 mg/L 혹은 BA 0.5 mg/L + TDZ0.05 mg/L 처리 구에서 절편당 27개의 줄기가 유도되었다 (Table 1). 기내 배양 시 증식에 영향하는 생장 조절제의 혼용처 리효과는 wild cherry (Durkovic, 2006) 및 Elm (Conde et al.
0 mg/L 처리시에는 작은 잎으로 생장하였다. BA와 TDZ의 혼용 처리시에는 잎의 크기가 비교적 작고, 특히 0.05 mg/L 및 1.0 mg/L TDZrk 공조 처리된 조건에서는 잎에서 과수화가 관찰되었다 (Table 1). 하지만 동일한 처리 조건 하에서도 절편에 따른 차이가 나타났는데 이러한 차이는 유전자형에 따른 차이로 추정되었다.
Table 3에 제시한 것처럼 대조 구와 IBA lOOppm 처리로 버미큘라이트 상토에 삽목하였을 때 대조구에서 20.9%, IBA 처리시 58.6%까지 발근되어 기내 발근에 비해 발근율이 현저히 향상되는 것으로 나타났다. 더욱이 발근된 개체는 절편당 2~6개의 뿌리가 유도되고 기부에 캘러스도 거의 형성되지 않아 (Figure 3B) 차후 폿트묘 육성 시 활착이 양호하고 육묘 시 생장 상태도 좋은 것으로 관찰되었다.
더욱이 발근된 개체는 절편당 2~6개의 뿌리가 유도되고 기부에 캘러스도 거의 형성되지 않아 (Figure 3B) 차후 폿트묘 육성 시 활착이 양호하고 육묘 시 생장 상태도 좋은 것으로 관찰되었다. 따라서기 내증식된 개느삼의 발근유도는 인공상 토로 버미큘라이트를 사용하여 기외 삽목을 실시하면 묘목의 육성이 가능함을 보여주었다. 다만 IBA의 처리로도 발근율이 60% 이하인 점은 앞으로 더욱 개선이 요구되는 부분이다.
DKW 배지를 기본으로 BA 단독 처리 혹은 BA + TDZ 혼용 처리로 증식시험을 실시하였다. 액아로부터 줄기의 증식은 BA 단독 처리보다 BA 및 TDZ의 혼용처리가 효과적이었으며, 절편당 6~10개의 줄기가 유도되었다. 배양과정에서 비정상적인 줄기나 잎은 나타나지 않았으나 TDZ를 0.
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