Dendropanax morbifera (Araliaceae) is an endemic species in Korea and distributed in the southern part of Korea. The roots and stems of this plant have been used for folk medicine for the treatment of migraine headache, dysmenorrheal, and remove wind dampness and for Vanishes production. Production ...
Dendropanax morbifera (Araliaceae) is an endemic species in Korea and distributed in the southern part of Korea. The roots and stems of this plant have been used for folk medicine for the treatment of migraine headache, dysmenorrheal, and remove wind dampness and for Vanishes production. Production of adventitious roots in D. morbifera by in vitro cultures could be used as alternatives materials. Leaf, stem, and root segments from D. morbifera seedling were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with 3.0 mg/L IBA and 30 g/L sucrose. After 4 weeks of culture, the highest induction of adventitious roots was obtained from the leaf segment. Frequency of adventitious root formation on medium with various kinds of auxins (IAA, NAA, 2,4-D, and IBA) and various concentrations of IBA (0, 0.1, 0.5, 1.0, 3.0, and 5.0 mg/L) was tested. The maximum induction of adventitious root was obtained on medium with 1.0 mg/L IBA. In liquid culture, growth of root was best 1/2MS medium supplemented with 1.0 mg/L IBA and 30 g/L sucrose. Adventitious roots were cultured in 5 L bioreactor containing 1/2 MS medium supplemented with 1.0 mg/L IBA and 30 g/L sucrose and mass-production of adventitious roots was successfully achieved. This study demonstrated for the first time to produce adventitious roots in D. morbifera.
Dendropanax morbifera (Araliaceae) is an endemic species in Korea and distributed in the southern part of Korea. The roots and stems of this plant have been used for folk medicine for the treatment of migraine headache, dysmenorrheal, and remove wind dampness and for Vanishes production. Production of adventitious roots in D. morbifera by in vitro cultures could be used as alternatives materials. Leaf, stem, and root segments from D. morbifera seedling were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with 3.0 mg/L IBA and 30 g/L sucrose. After 4 weeks of culture, the highest induction of adventitious roots was obtained from the leaf segment. Frequency of adventitious root formation on medium with various kinds of auxins (IAA, NAA, 2,4-D, and IBA) and various concentrations of IBA (0, 0.1, 0.5, 1.0, 3.0, and 5.0 mg/L) was tested. The maximum induction of adventitious root was obtained on medium with 1.0 mg/L IBA. In liquid culture, growth of root was best 1/2MS medium supplemented with 1.0 mg/L IBA and 30 g/L sucrose. Adventitious roots were cultured in 5 L bioreactor containing 1/2 MS medium supplemented with 1.0 mg/L IBA and 30 g/L sucrose and mass-production of adventitious roots was successfully achieved. This study demonstrated for the first time to produce adventitious roots in D. morbifera.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 우리나라에 특산수종인 황칠나무Dendropanax morbiferd)의 부정근 배양시스템을 개발하기 위해 황칠나무의 배양조직별 옥신(auxin) 의 종류와 농도에 따라 부정근의 유도를 조사하였다 또한 배양방법에 따라 부정근의 증식에 미치는 영향을 알아보았다
또한 삼각플라스크와 생물반응기를 통한 액체배양의 증식조건도 확립하였다. 이러한 결과는 현재 우리나라 특산수종으로 알려진 황칠나무의 기내 부정근의 생산 체계를 확립하였다고 생각되어지고 향후 황칠나무를 이용한 생리활성물질의 생산 등, 다양한 식물소재개발연구에 자생지에서 황칠나무의 훼손 없이 원료를 공급할 수 있는 기초적인 자료를 제공하는데 의미가 있다고 생각되어진다.
제안 방법
이상의 결과로 볼 때 초기 부정근의 유도는 옥신류 홀몬 중에 IBA 선택하는 것이 좀 더 효율적일 것으로 사료된다. 2차 부정근의 유도 시 가장 효과적인 옥신으로 조사된 IBA 를 바탕으로 농도에 따라서 부정근의 유도를 알아보기 위해 0, 0.1, 0.5, 1.0, 3.0, 및 5.0 mg/L의 IBA가 첨가된 MS 배지에 부정근을 치상하여 4주간 배양한 후 개수 길이, 생중량, 건중량을 조사하였다. 1.
IBA 가 1.0 mg/L 첨가된 배지에서의 황칠나무 부정근 유도 및 증식은 다른 옥신에 비해 효과적이었으므로 IBA 의 농도는 1.0 mg/L 로 고정하고 MS 배지의 비율 및 sucrose 의 농도를 달리하여 액체배양에 따른 증식효과를 조사하였다. 먼저 MS 배지의 농도에 따른 부정근의 생중량 및 건중량을 비교하였는데 (Figure 3A), 1/2MS 가 첨가된 배지에서 생장한 황칠나무 부정근의 생중량과 건중량은 MS배지보다 20% 정도 증식효율이 높았다(Figure 4).
줄기는 엽병까지 제거한 후 1 cm 로 절단하였고 뿌리는 근단을 포함하여 1 cm 로 절단하여 실험에 사용하였다. MS배지에 3.0 mg/L의 IBA가 첨가된 배지위에 치상하여 4주 후 부정근의 개수, 길이 그리고 생중량을 조사하였다. 절편은 petri dish 당 10개씩, 총 30개씩 각각 치상하였고 22 ± 1C 에서 암 배양 하였다.
고체배지조건에서 확립한 IBA 의 1.0 mg/L를 기본으로 하여 sucrose가 0, 10, 30, 50 g/L 첨가된 액체배지를 조성하였다. 부정근 1g을 취해서 위에 제조된 배지에 접종하여 22 ± 1C 에서 암배양 하였다.
22 ± 1C 에서 암 배양 하였다. 그 후 하나의 배양기에는 계속해서 IBA 가 3.0 mg/L 첨가된 배지를 첨가해 주었고 다른 하나는 IBA 의 농도를 1.0 mg/L 로 낮추어 첨가하였다. 배지 첨가주기는 2주 간격으로 1회 첨가하였다.
또한 삼각플라스크와 생물반응기를 통한 액체배양의 증식조건도 확립하였다. 이러한 결과는 현재 우리나라 특산수종으로 알려진 황칠나무의 기내 부정근의 생산 체계를 확립하였다고 생각되어지고 향후 황칠나무를 이용한 생리활성물질의 생산 등, 다양한 식물소재개발연구에 자생지에서 황칠나무의 훼손 없이 원료를 공급할 수 있는 기초적인 자료를 제공하는데 의미가 있다고 생각되어진다.
종자의 소독은 70% 에탄올에 1분, 1% 차아염소산 나트륨용액에 15분간 침지한 후 멸균수로 5회 세척하였다. 멸균된 종자는 식물생장조절물질이 첨가되지 않은 1/3MS (Murashige and Skoog 1962) 배지에 치상하여 무균발아를 하였다. 실험에 사용한 모든 배지와 기구는 121℃, 1.
절편을 치상하였다. 배양 4주후에 부정근의 유도 개수와 길이 그리고 생중량을 각각 조사하였다. 절편은 식물 생장조절제의 처리에 따라 petri dish 당 10개씩, 총 30개씩 각각 치상하였고 22 ± 1C 에서 암배양 하였다
배양용기는 250 mL의 삼각플라스크(Horex, Germany)를 사용하였고, 배지는 100 mL 를 첨가하였다. 배양은 4주간 110 rpm 으로 액체배양 하였으며, 4주후 생중량과 건중량을 조사하였다.
0 mg/L 로 낮추어 첨가하였다. 배지 첨가주기는 2주 간격으로 1회 첨가하였다. 암 조건에서 4주간 배양 후 부정근의 생중량과 건중량을 비교하였다.
본 결과에서 황칠나무의 유식물체를 이용하여 각각의 부위에 따른 최적의 부정근 유도조건을 조사하였고 유도된 부정근을 이용하여 옥신의 종류와 IBA 의 농도에 따른 부정근의 유도양상을 확인하였다. 또한 삼각플라스크와 생물반응기를 통한 액체배양의 증식조건도 확립하였다.
부정근 절편의 근단을 1 cm 로 절단하여 sucrose 가 30 g/L 포함된 MS 배지에 2, 4-D, IAA, IBA, NAA 가 1 mg/L 첨가하여 10개씩 각각 30개의 절편을 치상하였다. 배양 4주후에 부정근의 유도 개수와 길이 그리고 생중량을 각각 조사하였다.
부정근의 근단을 1 cm 로 절단하여 sucrose는 30 g/L 로 동일하게 첨가하고 IBA 가 0, 0.1, 0.5, 1.0, 3.0 그리고 5.0 mg/L 가 첨가된 MS 배지 위에 10개씩 각각 30개의 절편을 치상한 다음 배양 4주후에 부정근의 유도개수와 길이 그리고 생중량을 각각 조사하였다. 절편은 식물생장조절제의 처리에 따라 petri dish 당 10개씩, 총 30개씩 각각 치상하였고 22 ±1C 에서 암배양 하였다.
배지 첨가주기는 2주 간격으로 1회 첨가하였다. 암 조건에서 4주간 배양 후 부정근의 생중량과 건중량을 비교하였다.
옥신의 종류에 따라서 부정근의 유도를 비교하기 위해 1.0 mg/L 2, 4-D, IAA, NAA, IBA 가 첨가된 MS 배지에 근단을 포함하는 부정근을 치상하여 4주간 배양한 후 절편 당 유도개수와 길이를 조사하였다. 옥신을 첨가하지 않은 처리구에서는 부정근의 한쪽 절단면의 길이신장만 이루어졌고 (Figure 1D), 2, 4-D와 IAA가 첨가된 배지에서는 조직이 갈변되는 현상이 두드러졌다(Figure 1E, F).
하지만 고체배지에서 유도 증식된 황칠나무 부정근의 경우 IBA 의 농도가 낮으면 길이생장을 하는 반면 농도가 높아지면 측근발달이 왕성하였다. 이에 따라 배지는 sucrose가 30 g/L 첨가된 1/2MS 배지를 기본으로 하고 IBA 의 농도를 3.0 mg/L 첨가한 배지에 2주후 동일한 배지를 첨가해준 대조구와 동일한 배지에서 2주간 배양한 다음 IBA 의 농도를 1.0 mg/L 로 감소시킨 배지에서의 부정근의 증식을 관찰하였다(Figure 3F). 그 결과 계속해서 3.
0 mg/L의 IBA가 첨가된 배지위에 치상하여 4주 후 부정근의 개수, 길이 그리고 생중량을 조사하였다. 절편은 petri dish 당 10개씩, 총 30개씩 각각 치상하였고 22 ± 1C 에서 암 배양 하였다.
배양 4주후에 부정근의 유도 개수와 길이 그리고 생중량을 각각 조사하였다. 절편은 식물 생장조절제의 처리에 따라 petri dish 당 10개씩, 총 30개씩 각각 치상하였고 22 ± 1C 에서 암배양 하였다
0 mg/L 가 첨가된 MS 배지 위에 10개씩 각각 30개의 절편을 치상한 다음 배양 4주후에 부정근의 유도개수와 길이 그리고 생중량을 각각 조사하였다. 절편은 식물생장조절제의 처리에 따라 petri dish 당 10개씩, 총 30개씩 각각 치상하였고 22 ±1C 에서 암배양 하였다.
중요하다. 종자로부터 발아하여 2주된 유식물체를 잎, 줄기, 뿌리로 구분한 다음 IBA 3.0 mg/L 이 첨가된 MS 배지에 치상하여 4주간 배양한 후 절편에 따른 부정근의 유도갯수, 길이, 생중량을 조사하였다. 목본류인 황칠나무는 각각 다른 배양절편에서도 양호한 부정근의 유도를 보였다(Figure 1A, B, C).
대상 데이터
실험에 사용된 황칠나무(Dendropanax morbifera Lev.)의 종자는 전라남도 산림환경연구소 완도수목원에서 분양받았다. 종자는 3개월간 저온처리한 후 포화수분 상태에서 24시간 침지한 후 종피를 완전히 제거 하였다.
데이터처리
변인들의 집단간 차이를 알아보기 위해서 ANOVA 를 실시하였고, 유의성이 있는 경우 Duncan's multiple range test로 사후검증을 하였다. 통계적 유의성은 P<0.
성능/효과
NAA 가 첨가된 배지에서는 측근이 유도된 후 길이신장이 이루어짐을 관찰할 수 있었다(Figure 1G). IBA 를 포함하는 배지에서 생장한 부정근은 전체적인 형태와 근정단 부분(root tip)이 정상적이고 측근 형성이 양호함을 보였으며 (Figure 1H), 부정근의 유도는 각 절편당 10개, 길이는 21.9 cm 로 가장 높았다(Table 2). 이상의 결과로 볼 때 초기 부정근의 유도는 옥신류 홀몬 중에 IBA 선택하는 것이 좀 더 효율적일 것으로 사료된다.
0 mg/L 로 감소시킨 배지에서의 부정근의 증식을 관찰하였다(Figure 3F). 그 결과 계속해서 3.0 mg/L 의 IBA 가 첨가된 배지에서 생장한 황칠나무의 부정근은 생중량 116 g, 건중량 33.5 g 인 반면 IBA 의 농도를 1.0 mg/L 로 낮추어 배양한 부정근은 이들의 2~2.5배의 생중량과 건중량을 보였다 (Figure 5). 또한 부정근의 생장 상태도 계속해서 고농도의 IBA 를 처리한 경우 생장이 일어나지 않을뿐더러 갈변물질 때문에 배양액의 색깔도 불투명 해졌다(data not shown).
먼저 MS 배지의 농도에 따른 부정근의 생중량 및 건중량을 비교하였는데 (Figure 3A), 1/2MS 가 첨가된 배지에서 생장한 황칠나무 부정근의 생중량과 건중량은 MS배지보다 20% 정도 증식효율이 높았다(Figure 4). 따라서 부정근의 대량생산을 위해서는 MS 배지보다 반으로 줄여 공급하는 것이 생중량과 건중량의 증가에도 효과적일 뿐만 아니라 배지성분을 공급하기 위한 비용 면에서도 효율적인 것으로 판단된다. 또한 sucrose의 농도는 30 g/L 가 첨가된 배지가 생중량과 건중량이 10 g/L 와 50 g/L 의 sucrose 가 첨가된 배지보다 각각 2배, 0.
0 mg/L 로 고정하고 MS 배지의 비율 및 sucrose 의 농도를 달리하여 액체배양에 따른 증식효과를 조사하였다. 먼저 MS 배지의 농도에 따른 부정근의 생중량 및 건중량을 비교하였는데 (Figure 3A), 1/2MS 가 첨가된 배지에서 생장한 황칠나무 부정근의 생중량과 건중량은 MS배지보다 20% 정도 증식효율이 높았다(Figure 4). 따라서 부정근의 대량생산을 위해서는 MS 배지보다 반으로 줄여 공급하는 것이 생중량과 건중량의 증가에도 효과적일 뿐만 아니라 배지성분을 공급하기 위한 비용 면에서도 효율적인 것으로 판단된다.
잎 절편을 이용하여 부정근의 유도를 하였을 때 절편 당 유도갯수, 길이, petri dish 당 생중량이 가장 높았다(Table 1). 이상의 결과로 IBA를 기본으로 포함하는 MS 배지에서 부정근의 유도는 잎 절편을 이용하였을 때 가장 효과적인 것으로 사료된다.
5 배 높았다(Figure 4). 이상의 결과로 볼 때 sucrose 의 적정 농도는 30 gL 로 판단되어 지고 이보다 낮거나 (Figure 3B, C) 높으면(Figure 3E) 생장이 저해됨을 관찰하였다. Glycyrrhiza glabra 부정근 배양시 sucrose가 50 g/L 이상을 첨가를 하면 증식량이 1.
9 cm 로 가장 높았다(Table 2). 이상의 결과로 볼 때 초기 부정근의 유도는 옥신류 홀몬 중에 IBA 선택하는 것이 좀 더 효율적일 것으로 사료된다. 2차 부정근의 유도 시 가장 효과적인 옥신으로 조사된 IBA 를 바탕으로 농도에 따라서 부정근의 유도를 알아보기 위해 0, 0.
유식물체의 뿌리를 배양하여 부정근을 유도한 경우 잎 (Figure 1A), 줄기 (Figure 1B) 절편보다 배양체가 캘러스화가 되는 경향을 보였다(Figure 1C). 잎 절편을 이용하여 부정근의 유도를 하였을 때 절편 당 유도갯수, 길이, petri dish 당 생중량이 가장 높았다(Table 1). 이상의 결과로 IBA를 기본으로 포함하는 MS 배지에서 부정근의 유도는 잎 절편을 이용하였을 때 가장 효과적인 것으로 사료된다.
1995). 하지만 본 연구에서는 황칠나무 식물체의 잎, 줄기, 뿌리 절편에서 캘러스의 유도나 증식 없이 1.0 mg/L IBA 가 첨가된 MS 배지에서 짧은 기간안에 부정근을 유도 할 수 있었다. 이러한 결과는 Ahn 등(2008)이 보고한 더덕의 부정근유도시 0.
참고문헌 (21)
Ahn CH, Bae KH, Yi JS, Choi YE (2008) Induction and growth of adventitious roots and bioreactor culture in Codonopsis lanceolata. Kor J Plant Tiss Cult 35:155-161
Ahn JC, Kim MY, Kim OT, Kim KS, Kim SH, Kim SH, Hwang B (2002) Selection of the high yeild capacity of Hwangchil lacquer and identification of aromatic components in essential oil of Dendropanax morbifera Lev. Kor J Medcinal Crop Sci 10:126-131
Bae KH (2000) The Medicinal Plants of Korea. Kyo-Hak Pubilishing Co., Ltd., Seoul, Korea pp 364
Bernart MW, Balaschak MS, Alexander MR, Shoemaker RH, Boyd MR (1996) Cytotoxic falcarinol oxylipins from Dendropanax arboreus. Journal of Natural Products 59:748-753
Chang SW, Kim IH, Han TJ (1999) Anthraquinone productivity by the cultures of adventitious roots and hairy roots from Cureled dock (Rumex crispus). Kor J Plant Tiss Cult 26:7-14
Choi SK, Choi KJ, Lee JI (1997a) Native enviornment and growth characteristics Dendropanax morbifera Lev. in Korea. Kor J Plant Res 10:271-273
Choi SK, Lee JI, Kim SK, Park CU, Kim HK, Choi KJ, Lim HK (1997b) Effect of low temperature and hot-water treatment on germination of seed in Dendropanax morbifera Lev. Kor J Plant Res 11:101-105
Choi SK, Yun KW (2001) In vitro propagation using shoot tip culture in Gold Tree (Dendropanax morbifera Lev.) Kor J Crop Sci 46:464-467
Han SH, Jung YH, Oh MH, Ko MH, Oh YS, Koh SC, Kim MH, Oh MY (1998) Phytogenetic relationships of the Dendropanax morbifera and D. trifidus based on PCR-RAPD. Korean Journal of Genetics 20:173-181
Kim SG, Cho DY, Soh WY (1995) Saikosaponin content in adventitious root formed from callus of Bupleurum falcatum L. Kor J Plant Tiss Cult 22:29-33
Kim SH, Na CS, Kim YJ, Shin CH (1993) Biomass production in a selected Dendropanax morbifera forest stand at Mt. Halla. Genetic Res Inst Korea 29:67-73
Lazaridou A, Roukas T, Biliaderis CG, Vaikousi H (2002) Characterization of pullulan produced from beet molasses by Aureobasidium pullulans in a stirred tank reactor under varying agitation. Enzyme Microbial Tech 31:122-132
Lee SH, Lee HS, Park YS, Hwang B, Kim JH, Lee HY (2002) Screening of immune activation activities in the leaves of Dendropanax morbifera Lev. Kor J Medcinal Crop Sci 10:109-115
Lim KP, Chung WY, Hong DH (1998) Studies on the development of traditional Korea Golden Vamish (Hwangchil) (III) main component analysis of Korean Golden Vamishes traditionally refined from the exudates of Hwangchil namu (Dendropanax morbifera Lev.). Mokchae Konghak 26:73-80
Murashige T, Skoog F (1962) A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant 15: 473-479
Paek KY, Chakravarthy D (2003) Micropropagation of woody plants using bioreactor. In: Jain SM, Ishii K (eds), Micropropagation of Woody Trees and Fruits. Kluwer Academic Publisher, Dordresht, pp 735-755
Seo JW, Shin CK, Choi YE (2003) Mass production of adventitious roots of Eleutherococcus sessiliflorus through the bioreactor culture. J Plant Biotech 5:187-191
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