본 실험은 여름딸기 무병묘 대량증식을 위해 bioreactor배양의 증식 및 경제성 효과를 비교하고자 실시하였다. 배양 방법은 반고체, 고체, 현탁배양 및 bioreactor 배양 등 4가지 방법을 이용하였다. 배양 6주 후, 식물체의 초장은 고체배양이 3.6cm로 가장 짧았으며, bioreactor 배양이 8.3cm로 가장 길었다. 생체중과 건물중은 bioreactor 배양이 2,261mg과 525mg으로 다른 배양방법에 비하여 가장 무거웠다. 액아는 반고체, 고체 및 현탁배양은 거의 발생하지 않았으나, bioreactor 배양은 주당 7개의 액아가 발생하였다. 경제성 분석 결과 기본식물 생산 시 bioreactor배양이 303원/주으로 고체배양의 845원/주보다 542원/주 적었다. 따라서 딸기 무병묘 생산 시 bioreactor배양이 대량증식 및 경제적인 면에서 효율적이었다.
본 실험은 여름딸기 무병묘 대량증식을 위해 bioreactor배양의 증식 및 경제성 효과를 비교하고자 실시하였다. 배양 방법은 반고체, 고체, 현탁배양 및 bioreactor 배양 등 4가지 방법을 이용하였다. 배양 6주 후, 식물체의 초장은 고체배양이 3.6cm로 가장 짧았으며, bioreactor 배양이 8.3cm로 가장 길었다. 생체중과 건물중은 bioreactor 배양이 2,261mg과 525mg으로 다른 배양방법에 비하여 가장 무거웠다. 액아는 반고체, 고체 및 현탁배양은 거의 발생하지 않았으나, bioreactor 배양은 주당 7개의 액아가 발생하였다. 경제성 분석 결과 기본식물 생산 시 bioreactor배양이 303원/주으로 고체배양의 845원/주보다 542원/주 적었다. 따라서 딸기 무병묘 생산 시 bioreactor배양이 대량증식 및 경제적인 면에서 효율적이었다.
This study was conducted to compare various culture methods and evaluate economic feasibility of each method for mass propagation of new ever-bearing strawberry 'Goha'. Four different methods such as semi-solid culture, solid culture, liquid suspension culture and bioreactor culture were compared. T...
This study was conducted to compare various culture methods and evaluate economic feasibility of each method for mass propagation of new ever-bearing strawberry 'Goha'. Four different methods such as semi-solid culture, solid culture, liquid suspension culture and bioreactor culture were compared. The solid culture and bioreactor culture showed the shortest and longest root length, such as 3.6 cm and 8.3 cm, respectively. Fresh weights of plants cultured in bioreactor were 2,261 mg, which were heavier than those of cultures. Dry weights of plants cultured in bioreactor were the heavier compared to those in other cultures. The number of axillary bud developed in bioreactor was seven, but axillary bud was not developed in other cultures. Production cost through bioreactor culture was calculated to be 303 won per plant which was 542 won less than that of solid culture. As a result, we found that the bioreactor culture was the most cost effective culture method for in vitro mass propagation in new ever-bearing strawberry 'Goha'.
This study was conducted to compare various culture methods and evaluate economic feasibility of each method for mass propagation of new ever-bearing strawberry 'Goha'. Four different methods such as semi-solid culture, solid culture, liquid suspension culture and bioreactor culture were compared. The solid culture and bioreactor culture showed the shortest and longest root length, such as 3.6 cm and 8.3 cm, respectively. Fresh weights of plants cultured in bioreactor were 2,261 mg, which were heavier than those of cultures. Dry weights of plants cultured in bioreactor were the heavier compared to those in other cultures. The number of axillary bud developed in bioreactor was seven, but axillary bud was not developed in other cultures. Production cost through bioreactor culture was calculated to be 303 won per plant which was 542 won less than that of solid culture. As a result, we found that the bioreactor culture was the most cost effective culture method for in vitro mass propagation in new ever-bearing strawberry 'Goha'.
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문제 정의
따라서 사계성 딸기 ‘고하’ 무병묘의 대량증식을 위한 bioreactor배양 효과와 경제성을 분석하고자 본 실험을 실시하였다.
제안 방법
반고체 및 고체배양은 유리 배양병(250ml), 현탁배양은 삼각플라스크(300ml), bioreactor배양은 balloon type의 유리 bioreactor(5,000ml v/v, Scott Duran)를 사용하였으며, 반고체, 고체 및 현탁배양은 각 50ml씩, bioreactor배양은 2,500ml의 배지를 분주한 후 121℃에서 15분간 멸균하여 사용하였다. 유식물체는 반고체, 고체 및 현탁배양은 2개씩, bioreactor배양은 30개를 치상하였다.
경제성 분석을 위해 인건비는 2010년 농촌진흥청 무기계약직 일일 급여 기준, 배지 및 시약의 가격은 ‘DUCHEFA’사, 배양용기 및 초자류 가격은 ㈜관동과학사의 책정가를 기준으로 조사하였다. 배양용기의 감가상각비 기간은 10년으로 설정하였으며, 연간 1,000주 생산을 기준으로 가격을 책정하였다.
시험구는 반고체, 고체, 현탁배양 및 bioreactor배양 등 4처리로 두었다. 배지는 MS 무기염에 30g･L-1의 sucrose를 첨가하여 pH를 5.6으로 조정하였으며, 반고체 및 고체배양은 plant agar를 각 각 4g･L-1, 8g･L-1 첨가하였고, 현탁배양과 bioreactor배양은 첨가하지 않았다.
본 실험에 사용된 조직배양 시험 품종은 ‘고하’의 포복경의 경정으로 고설식 수경재배법으로 재배하였다. 본엽이 1매 전개된 포복경의 경정을 10cm 길이로 채취하여 흐르는 수돗물에 1시간 수세한 후 클린벤치 안에서 2% sodium hypochlorite solution에 침지하여 10분간 표면 살균한 후 멸균수로 3-4회 수세하였다. 표면 살균한 포복경의 경정으로부터 0.
2vvm(air volume/medium volume/min)으로 공기를 지속적으로 주입하며 배양하였다. 생육조사는 배양 6주 후 각 10개체를 무작위로 추출하여 조사하였다.
딸기 무병묘의 대량증식 효율을 비교하기 위해 4주간 생장점 배양된 기내유식물체는 어린잎 1매를 남기고 잎과 뿌리를 모두 제거한 후 사용하였다. 시험구는 반고체, 고체, 현탁배양 및 bioreactor배양 등 4처리로 두었다. 배지는 MS 무기염에 30g･L-1의 sucrose를 첨가하여 pH를 5.
표면 살균한 포복경의 경정으로부터 0.2-0.3mm 크기의 생장점을 적출하여 3g･L-1 sucrose와 0.8g･L-1 agar를 첨가한 MS배지(Murashige와 Skoog, 1962)에 치상 한 후 온도 26 ± 1°C, 일장 16/8(명/암) 배양조건에서 4주간 배양하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 조직배양 시험 품종은 ‘고하’의 포복경의 경정으로 고설식 수경재배법으로 재배하였다.
반고체 및 고체배양은 유리 배양병(250ml), 현탁배양은 삼각플라스크(300ml), bioreactor배양은 balloon type의 유리 bioreactor(5,000ml v/v, Scott Duran)를 사용하였으며, 반고체, 고체 및 현탁배양은 각 50ml씩, bioreactor배양은 2,500ml의 배지를 분주한 후 121℃에서 15분간 멸균하여 사용하였다. 유식물체는 반고체, 고체 및 현탁배양은 2개씩, bioreactor배양은 30개를 치상하였다. 현탁배양은 20rpm의 속도로 회전하는 교반기에서 배양하였으며, bioreactor배양은 유식물체가 액체배지에 지속적으로 잠겨있는 방식인 ‘Immersion system’(Akita, 2008)을 이용하여 0.
성능/효과
3cm로 가장 길었다. Bioreactor배양의 엽수와 엽면적은 각 각 39.3개와 38.6cm2로 다른 배양방법에 비해 생육이 좋았다. 관행고체배양의 생체중과 건물중은 각각 773mg, 95mg이었으나, bioreactor배양은 생체중이 2,261mg, 건물중이 525mg으로 관행배양에 비해 높은 생체중과 건물중을 나타냈고 D/F율도 23.
경제성 분석결과 무병주 1,000주를 생산할 때, 관행 고체배양은 845,345원으로 bioreactor배양의 302,489원보다 2.08배 더 많이 소요되었다. 따라서 bioreactor배양은 관행고체배양에 비해 무병주 생산 비용을 약 1/3 수준으로 낮출 수 있었다.
6cm2로 다른 배양방법에 비해 생육이 좋았다. 관행고체배양의 생체중과 건물중은 각각 773mg, 95mg이었으나, bioreactor배양은 생체중이 2,261mg, 건물중이 525mg으로 관행배양에 비해 높은 생체중과 건물중을 나타냈고 D/F율도 23.2%로 다른 배양방법에 비해 높았다.
그러나 딸기의 경우 배수성(2n = 8x = 56)이 높아 호르몬을 사용하면 변이개체가 발생할 확률이 높기 때문에 대량증식시 호르몬 사용에 유의해야 한다. 그러나 본 실험의 bioreactor배양은 호르몬을 첨가하지 않았음에도 불구하고 많은 수의 액아가 발생되어 타 배양방법에 비해 증식효율이 높게 나타났기 때문에(Table 1), 호르몬 첨가 없이도 딸기 무병묘의 급속대량증식이 가능할 것으로 판단되었다.
기본식물 1,000주 생산을 기준으로 하였을 때, 관행 고체배양의 증식률은 약 1.8배이고, bioreactor배양의 증식률은 약 8.0배로 고체배양에 비해 증식률이 약 4배에 달하며, 이에 따라 증식에 필요한 생장점도 bioreactor배양이 126개로 관행 고체배양의 556개에 비해 약 1/4 수준으로 적게 필요한 것으로 나타났다(Table 2). 또한 각 배양방법에 따라 치상 식물체수가 달라 관행 고체배양은 배양용기당 1주를 치상하기 때문에 배양용기는 556개, 배지는 16.
08배 더 많이 소요되었다. 따라서 bioreactor배양은 관행고체배양에 비해 무병주 생산 비용을 약 1/3 수준으로 낮출 수 있었다. 이와 같은 결과는 Takayama와 Akita(2005)의 실험에서 bioreactor배양에 의한 유식물체의 대량증식효율이 현탁배양이나 고체배양에 비해 매우 높아 노동비용도 약 1/12.
후속연구
따라서 딸기 조직배양에 bioreactor배양방법을 이용하면 노동력 절감, 공간이용 극대화 및 생산비용을 낮춰 대량의 조직배양묘 생산을 가능케 할 것으로 판단된다. 그러나 앞으로 딸기 조직배양묘의 안정적인 대량생산을 위해 bioreactor 배양 조건 및 방법을 구명하는 실험이 지속적으로 이뤄져야할 것으로 생각된다.
따라서 딸기 조직배양에 bioreactor배양방법을 이용하면 노동력 절감, 공간이용 극대화 및 생산비용을 낮춰 대량의 조직배양묘 생산을 가능케 할 것으로 판단된다. 그러나 앞으로 딸기 조직배양묘의 안정적인 대량생산을 위해 bioreactor 배양 조건 및 방법을 구명하는 실험이 지속적으로 이뤄져야할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
딸기 무병묘 생산을 위해 시행되었던 방법은?
대부분의 영양번식작물은 모주가 바이러스에 감염되었을 경우 자묘도 쉽게 감염되어 후대 생산력이 낮아지기 때문에 무병묘 생산을 위해 조직배양기술이 널리 이용되어왔다(Monash 등, 2007). 과거에는 딸기 무병묘 생산을 위해 생장점을 조직배양한 후 고체 또는 반고체 배지로 배양하는 방법이 널리 이용되었다(Boxus, 1974, 1976; Boxus 등, 1977; Damiano, 1980). 그러나 고체배양 시 증식률이 1-2배로 낮아 상업적 재배에 필요한 많은 수의 무병묘를 조직배양을 통해 직접 당년에 공급하는 것은 불가능하기 때문에 ex vitro 상태에서 몇 년간 증식하여 보급한다.
bioreactor배양 기술의 장점은?
Bioreactor배양은 고체와 반고체배양에 비해 배양용기 수가 적고, 노동력과 공간이 적게 소요된다는 장점이 있다. Takayama와 Akita(2005)는 식물체 증식에 있어서 bioreactor기술의 실용적인 가능성을 제시하여 현재의 bioreactor배양 기술이 조직배양체의 산업화가 될 수 있는 기반을 마련하였다.
영양번식작물에 조직배양기술이 널리 이용되는 이유는?
)는 8배체의 영양번식작물이며 주로 육묘포장에서 모주로부터 발생한 자묘를 받아 증식한다. 대부분의 영양번식작물은 모주가 바이러스에 감염되었을 경우 자묘도 쉽게 감염되어 후대 생산력이 낮아지기 때문에 무병묘 생산을 위해 조직배양기술이 널리 이용되어왔다(Monash 등, 2007). 과거에는 딸기 무병묘 생산을 위해 생장점을 조직배양한 후 고체 또는 반고체 배지로 배양하는 방법이 널리 이용되었다(Boxus, 1974, 1976; Boxus 등, 1977; Damiano, 1980).
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