MS배지와 PM (Potato medium)배지 (MS배지에서 $NH_4NO_3$ 와 $KNO_3$의 양은 1/2, $CaCl_2$는 2배 첨가하고 나머지는 동일)에서 대서, 자심, 추백, 하령 4 품종 감자줄기의 기내 대량증식을 위해 실험하였다. 고체배지에서 배양초기 ($1{\sim}2$주)에 대서와 자심은 MS배지에서 줄기의 신장이 가장 우수하였고, 하령과 추백은 PM배지가 효과적이었지만 배양후기인 4주 째에는 두 배지 사이에 차이가 없었다. 액체 정치배양한 배지에서는 고체배지와 달리 배양초기에는 생장이 늦었고 배양 1주 후부터 감자 (4 cm 이상)줄기 발생률이 급격히 증가하기 시작하였고, 4주까지 꾸준히 생장을 지속하였다. 바이오리액터에서 줄기의 생장은 품종에 따라 차이를 보였다. 특히 추백과 자심은 액아 발생뿐만 아니라 줄기신장이 1/4 PM배지가 우수하였고, 대서는 1/2 PM배지에서 액아발생이 왕성하였다. 한편, 하령은 다른 품종에 비해 생장이 늦었다.
MS배지와 PM (Potato medium)배지 (MS배지에서 $NH_4NO_3$ 와 $KNO_3$의 양은 1/2, $CaCl_2$는 2배 첨가하고 나머지는 동일)에서 대서, 자심, 추백, 하령 4 품종 감자줄기의 기내 대량증식을 위해 실험하였다. 고체배지에서 배양초기 ($1{\sim}2$주)에 대서와 자심은 MS배지에서 줄기의 신장이 가장 우수하였고, 하령과 추백은 PM배지가 효과적이었지만 배양후기인 4주 째에는 두 배지 사이에 차이가 없었다. 액체 정치배양한 배지에서는 고체배지와 달리 배양초기에는 생장이 늦었고 배양 1주 후부터 감자 (4 cm 이상)줄기 발생률이 급격히 증가하기 시작하였고, 4주까지 꾸준히 생장을 지속하였다. 바이오리액터에서 줄기의 생장은 품종에 따라 차이를 보였다. 특히 추백과 자심은 액아 발생뿐만 아니라 줄기신장이 1/4 PM배지가 우수하였고, 대서는 1/2 PM배지에서 액아발생이 왕성하였다. 한편, 하령은 다른 품종에 비해 생장이 늦었다.
A study was conducted to investigate in vitro micro propagation of four potato cultivars of Daese, Jasim, Chubaek and Haryeng in MS medium and PM medium (a medium containing half concentration of $NH_4NO_3$ and $KNO_3$, two fold concentration of $CaCl_2$ as compared ...
A study was conducted to investigate in vitro micro propagation of four potato cultivars of Daese, Jasim, Chubaek and Haryeng in MS medium and PM medium (a medium containing half concentration of $NH_4NO_3$ and $KNO_3$, two fold concentration of $CaCl_2$ as compared to MS medium). During $1{\sim}2$ weeks of culture, Daese and Jasim showed better shoot elongation on the solid MS medium than Chubaek and Haryeng whereas Chubaek and Haryeng did better shoot elongation on the solid PM medium. But no difference was observed after 4 weeks of culture. As compared to shoot elongation on the solid medium, it was delayed at early stage of culture in the liquid medium without shaking. Shoot formation ratio of potato (above 4 cm of shoot length) began to increase significantly after 1 week of culture and kept on increasing until 4 weeks. The four cultivars showed the different patterns of shoot growth in bioreactor. The PM medium with a quarter salt strength was effective for the regeneration of axillary buds as well as shoot elongation of Jasim and Chubaek. Daese showed vigorous regeneration of axillary buds in the PM medium with a half salt strength. On the other hand, Haryeng showed slower growth than the other three cultivars.
A study was conducted to investigate in vitro micro propagation of four potato cultivars of Daese, Jasim, Chubaek and Haryeng in MS medium and PM medium (a medium containing half concentration of $NH_4NO_3$ and $KNO_3$, two fold concentration of $CaCl_2$ as compared to MS medium). During $1{\sim}2$ weeks of culture, Daese and Jasim showed better shoot elongation on the solid MS medium than Chubaek and Haryeng whereas Chubaek and Haryeng did better shoot elongation on the solid PM medium. But no difference was observed after 4 weeks of culture. As compared to shoot elongation on the solid medium, it was delayed at early stage of culture in the liquid medium without shaking. Shoot formation ratio of potato (above 4 cm of shoot length) began to increase significantly after 1 week of culture and kept on increasing until 4 weeks. The four cultivars showed the different patterns of shoot growth in bioreactor. The PM medium with a quarter salt strength was effective for the regeneration of axillary buds as well as shoot elongation of Jasim and Chubaek. Daese showed vigorous regeneration of axillary buds in the PM medium with a half salt strength. On the other hand, Haryeng showed slower growth than the other three cultivars.
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문제 정의
즉 액체배지에서 감자줄기를 배양할 경우 감자줄기의 절단된 부분에 상해를 주지 않고 감자줄기가 잘 생장할 수 있는 적정 배지농도를 구명하는 것이 필요하다. 따라서 본 실험은 감자 주요 품종의 줄기 대량생산에 적정한 액체배지의 종류와 농도를 조사하고 이를 이용하여 bioreactor 기내 대량생산을 체계화하기 위하여 실시하였다.
제안 방법
MS배지와 PM (Potato medium)배지 (MS배지에서 NH4NO3 와 KN6의 양은 1/2, CaCb는 2배 첨가하고 나머지는 동일)에서 대서, 자심, 추백, 하령 4 품종 감자줄기의 기내 대량증식을 위해 실험하였다. 고체배지에서 배양초기 (1 ~2주)에 대서와 자심은 MS 배지에서 줄기의 신장이 가장 우수하였고, 하령과 추백은 PM배지가 효과적이었지만 배양후기인 4주 째에는 두 배지 사이에 차이가 없었다.
실시하였다. PM기본배지 (1 배), 1/2배, 1/4배 액체배지를 배양용기에 15 niL씩 분주하여 사용하였다. 감자의 어린 줄기를 3 cm 정도로 용기 당 15개씩 5반복으로 균일하게 접종하였으며 현탁배양 하지 않고 정치된 상태로 일장 18시간, 배양온도 23 ± rc, 3, 000 lux 형광 빛에서 배양하였다.
와 KN0의 양은 1/2, CaCh는 2배 첨가하고 나머지는 동일)를 만들었다. 감자 품종별로 줄기의 생장을 비교하기 위해 MS배지를 기본 (1배)으로 하여 모든 성분을 1/2배, 1/4배로 줄인 배지와 PM 기본배지 (1배)와 모든 성분을 1/2 배, 1/4배로 줄인 배지를 사용하였다. 3% sucrose와 0.
PM기본배지 (1 배), 1/2배, 1/4배 액체배지를 배양용기에 15 niL씩 분주하여 사용하였다. 감자의 어린 줄기를 3 cm 정도로 용기 당 15개씩 5반복으로 균일하게 접종하였으며 현탁배양 하지 않고 정치된 상태로 일장 18시간, 배양온도 23 ± rc, 3, 000 lux 형광 빛에서 배양하였다. 또한 고체배지에서와 달리 액체배지에서는 sucrose의 농도를 0.
감자줄기 증식 후 감자종서를 만들기 위해 CaCb가 MS 배지보다 많이 첨가된 PM 액체배지를 이용하여 줄기의 생장을 조사하였다. 액체배지에서는 고체배지와 달리 배양초기에는 생장이 늦었는데, 이는 줄기 전체가 배지에 잠겨있는 상태로 배양 7일까지는 배지내 다량 또는 소량의 무기물 (macro, micro-element)의 영향을 받고, 새 배지에 적응기간이 필요하기 때문이라고 생각한다.
2 ㎛ 필터 (Midisart 2000, Sartorius사, 독일)를 통과하도록 하였다. 감자줄기의 배양은 바이오리액터의 배양용기 크기가 5~ 10리터의 것을 사용하였고, 각 품종별로 10~15개의 배양기에서 배양하여 10 cm 이상 자란 줄기의 평균치를 조사하였다. 바이오리액터 배양환경은 23±1℃ 의 온도와 직사광선이 드는 남쪽으로 창이 있는 밝은 장소 또는 형광 빛으로 3, 000 Lux 이상으로 하였다
경정배양을 통해 얻어진 감자줄기를 0.4% gelrite가 첨가된 MS (Murashige and Skoog 1962) 기본배지 (고체배지)에서 4주 간격으로 절간 계대배양을 통해 유지 및 증식시켜 실험재료로 이용하였다.
고체배지에서 감자줄기의 생장은 MS 배지에서 큰 문제없이 잘생장하였지만 액체배양을 위한 감자전용 배지인 PM (potato medium)배지 (MS배지에서 NH4NO3와 KN0의 양은 1/2, CaCh는 2배 첨가하고 나머지는 동일)를 만들었다. 감자 품종별로 줄기의 생장을 비교하기 위해 MS배지를 기본 (1배)으로 하여 모든 성분을 1/2배, 1/4배로 줄인 배지와 PM 기본배지 (1배)와 모든 성분을 1/2 배, 1/4배로 줄인 배지를 사용하였다.
감자의 어린 줄기를 3 cm 정도로 용기 당 15개씩 5반복으로 균일하게 접종하였으며 현탁배양 하지 않고 정치된 상태로 일장 18시간, 배양온도 23 ± rc, 3, 000 lux 형광 빛에서 배양하였다. 또한 고체배지에서와 달리 액체배지에서는 sucrose의 농도를 0.5, 1.5, 3% 달리하여 줄기 정단부위를 3 cm정도 잘라 균일하게 치상하였으며 줄기 의 생육정도를 4주 동안 조사하였다.
바이오리액터 배양기에 넣어 배양하는 감자줄기는 소형 배양용기에서 정치액체배양하고 있는 것으로 감자줄기를 무균적으로 바이오리액터에 옮겨 설탕이 3%로 함유된 PM기본배지 (1배)와 1/2 배, 1/4배 PM액체배지 조건에서 바이오리액터 안으로 공기의 주입은 콤퓨레셔 혹은 수족관용 에어펌프를 사용하여 용기 밑에서 계속해서 뿜어지도록 장치하고 무균 공기의 주입을 위해 공기가 구멍크기 0.2 ㎛ 필터 (Midisart 2000, Sartorius사, 독일)를 통과하도록 하였다. 감자줄기의 배양은 바이오리액터의 배양용기 크기가 5~ 10리터의 것을 사용하였고, 각 품종별로 10~15개의 배양기에서 배양하여 10 cm 이상 자란 줄기의 평균치를 조사하였다.
예비실험에서 MS 액체배지로 감자줄기를 배양하였을 때 고체배지보다 생장이 훨씬 저조하여 액체배지의 실험은 감자전용 PM 배지만 실시하였다. PM기본배지 (1 배), 1/2배, 1/4배 액체배지를 배양용기에 15 niL씩 분주하여 사용하였다.
7로 조정하여 살균한 후, 배양용기 (100 X 40 mm)에 45 mL씩 분주하였다. 치상체의 길이는 마디 2개를 포함하여 3 cm 정도 정단부위로 균일하게 접종하였으며 배양용기 당 10개씩 10 반복 하였다. 배양조건은 일장 18시간, 배양온도 23 ±1℃, 3, 000 Lux 형광 빛으로 하였다
대상 데이터
본 실험에는 대서, 자심, 추백, 하령 4종의 감자 품종을 사용하였다. 경정배양을 통해 얻어진 감자줄기를 0.
성능/효과
정단부위가 아닌 절간조직을 치상하였을 때는 액아로부터 줄기가 생장하기 시작함으로 2주일 정도 생육이 늦어지는 경향이었으며 배양 4 주 후까지 줄기가 서서히 생장하였다 (자료 미재시).MS배지와 PM 배지를 비교한 결과, 대체적으로 하령과 추백은 감자 전용배지인 PM배지가, 대지와 자심은 MS배지가 생장에 양호하였다.
잘 이루어지지 않는다. 감자줄기 배양의 경우에 그 원인을 검토한 결과 고체배지에서는 줄기의 절단된 부분으로 배지성분이 들어가지 않아 무기질 농도가 높은 MS배지를 사용해도 감자줄기는 잘 생장하지만, 액체배지의 경우 높은 농도의 배지성분이 줄기절편을 통해 내부로 들어가므로 세포들이 상해를 입히게 되어 배양하기가 힘들어진다는 사실을 알아냈다. 따라서 액체배지는 줄기생장에 해가 없는 적정 농도의 액체배지를 제조해야만 배양이 가능한데 이는 배지농도를 낮추어주는 것이 가장 효율적이다.
감자줄기는 뿌리의 생육이 진행되면서 지상부의 생육이 빨라졌으며 치상체의 크기와 부위 (정단부위 또는 그 외의 마디 절편)도 액체배지에서는 줄기의 생장에 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 고체배지와 같이 3 cm 크기의 정단부위를 잘라 배양하였는데 정치 된 액체배지에 잠겨있는 상태로 치상체의 크기를 길게 하는 것이 작은 것보다 빨리 기립하였고 품종에 따라 정단부위는 배지의 농도가 높은 경우 부풀어 팽대해 줄기 생장이 지 연되는 경우도 관찰되었다 (Figure 2).
고체배지에서 배양초기 (1 ~2주)에 대서와 자심은 MS 배지에서 줄기의 신장이 가장 우수하였고, 하령과 추백은 PM배지가 효과적이었지만 배양후기인 4주 째에는 두 배지 사이에 차이가 없었다. 액체 정치배양한 배지에서는 고체배지와 달리 배양초기에는 생장이 늦었고 배양 1주 후부터 감자 (4 cm 이상) 줄기발생률이 급격히 증가하기 시작하였고, 4주까지 꾸준히 생장을 지속하였다.
대서는 MS배지가 PM배지보다 일찍 생장하는 경향을 보이면서 4주 후에도 생장이 우수하였지만 추백은 PM배지에서 생장이 좋았다 (Figure 1). 이와 같은 감자줄기의 빠른 생장은 정단부위를 잘라 접종하였기 때문에 가능하였으며 고체배지는 초기 배지에 대한 스트레스가 국소적으로 작용해 접종 즉시 생육이 진행되었다.
액체배지에서 정단부위 이외 마디절편은 조직이 팽대되는 것 없이 마디에 있는 모든 액아에서 동시에 줄기 생장이 이루어졌다. 따라서 마디절편은 생장이 정단부위보다 2 ~3일 정도지연되었으나, 배양 4주 후 획득할 수 있는 줄기의 양이 더 많아 줄기를 증식 시키는 데 효율적이었다.
액체배지에 첨가하는 sucrose의 농도를 달리한 결과, 0.5% sucrose에서는 치상체가 더 빨리 기립하였고 팽대해진 조직도 관찰되지 않았다. 하지만 배양기간이 길어질수록 줄기가 가늘어지고 잎이 황화 되어 말라가는 현상이 나타났다 (자료 미재시).
바이오리액터에서 생장은 품종에 따라 약간의 차이를 보이지만 대체로 약한 농도의 배지에서 잘 생장하였다 (Table 1). 특히 추백과 자심은 저농도배지인 1/4 PM 배지에서 잘 자랐고, 대서는 약간 농도가 높은 1/2 PM배지, 하령은 다른 품종에 비해 생장이 조금 늦는 경향이었다 (Table 1). 이러한 결과는 정치 액체배양한 것과 약간의 차이점을 보인다.
참고문헌 (13)
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