금잔디 포복경으로부터 식물체 재분화에 있어서 식물생장조절물질과 배지첨가물질의 영향 Effect of Plant Growth Regulators and Medium Supplements on Plant Regeneration from Stolon of Zoysia matrella Merr원문보기
금잔디(Zoysia matrella (L.) Merr.)의 포복경 조직으로부터 식물체 재분화를 위한 최적 조직배양조건을 확립하기 위하여 온실에서 재배한 식물체의 포복경 절편체로부터 식물체 재분화에 미치는 몇 가지 요인을 조사하였다. 포복경 조직으로부터 식물체 재분화에 있어서 기본배지로는 MS배지가 N6배지나 SH배지에 비해 높은 효율을 보였으며, 배지에 첨가되는 식물생장조절물질로는 0.5 mg/L 2,4-D와 1 mg/L of kinetin을 첨가했을 때 33.3%로 가장 높은 재분화율을 보였다. 또한 배지에 첨가되는 탄소원 종류로는 sucrose를 3% (v/v) 농도로 첨가해 주었을 때 재분화 효율이 향상되었으며, 재분화배지에 첨가되는 항산화물질로는 5 mg/L $AgNO_3$와 10 mg/L cysteine을 동시에 첨가해 주었을 때 40%의 가장 높은 식물체 재분화 효율을 나타내어 재분화효율이 향상되었다. 본 연구를 통하여 확립한 금잔디의 포복경 재분화 시스템은 캘러스 배양기간 없이 단기간 내에 재분화 식물체를 높은 효율로 얻을 수 있음으로써 유전자 형질전환을 통한 잔디의 분자육종에 있어서 유용하게 사용되어질 수 있을 것이다.
금잔디(Zoysia matrella (L.) Merr.)의 포복경 조직으로부터 식물체 재분화를 위한 최적 조직배양조건을 확립하기 위하여 온실에서 재배한 식물체의 포복경 절편체로부터 식물체 재분화에 미치는 몇 가지 요인을 조사하였다. 포복경 조직으로부터 식물체 재분화에 있어서 기본배지로는 MS배지가 N6배지나 SH배지에 비해 높은 효율을 보였으며, 배지에 첨가되는 식물생장조절물질로는 0.5 mg/L 2,4-D와 1 mg/L of kinetin을 첨가했을 때 33.3%로 가장 높은 재분화율을 보였다. 또한 배지에 첨가되는 탄소원 종류로는 sucrose를 3% (v/v) 농도로 첨가해 주었을 때 재분화 효율이 향상되었으며, 재분화배지에 첨가되는 항산화물질로는 5 mg/L $AgNO_3$와 10 mg/L cysteine을 동시에 첨가해 주었을 때 40%의 가장 높은 식물체 재분화 효율을 나타내어 재분화효율이 향상되었다. 본 연구를 통하여 확립한 금잔디의 포복경 재분화 시스템은 캘러스 배양기간 없이 단기간 내에 재분화 식물체를 높은 효율로 얻을 수 있음으로써 유전자 형질전환을 통한 잔디의 분자육종에 있어서 유용하게 사용되어질 수 있을 것이다.
To optimize tissue culture conditions for genetic transformation of Zoysia matrella (L.) Merr., we investigated the effects of different plant growth regulators and medium supplements on plant regeneration using stolon explants excised from mature plant grown in a green house. Plant regeneration fre...
To optimize tissue culture conditions for genetic transformation of Zoysia matrella (L.) Merr., we investigated the effects of different plant growth regulators and medium supplements on plant regeneration using stolon explants excised from mature plant grown in a green house. Plant regeneration frequency was 33.3% when stolon tissues with a node were cultured on the regeneration medium supplemented with 0.5 mg/L 2,4-D and 1 mg/L of kinetin. Comparing the basal media tested, MS medium showed higher plant regeneration performance than N6 or SH medium. Addition of 5 mg/L $AgNO_3$ with 10 mg/L cysteine improved frequency of plant regeneration up to 40%. Among different carbon sources, 3% sucrose was found to show the best for regeneration frequency. This rapid and efficient plant regeneration system would be useful for using genetic transformation experiments of manilagrass without intervening callus-mediated regeneration.
To optimize tissue culture conditions for genetic transformation of Zoysia matrella (L.) Merr., we investigated the effects of different plant growth regulators and medium supplements on plant regeneration using stolon explants excised from mature plant grown in a green house. Plant regeneration frequency was 33.3% when stolon tissues with a node were cultured on the regeneration medium supplemented with 0.5 mg/L 2,4-D and 1 mg/L of kinetin. Comparing the basal media tested, MS medium showed higher plant regeneration performance than N6 or SH medium. Addition of 5 mg/L $AgNO_3$ with 10 mg/L cysteine improved frequency of plant regeneration up to 40%. Among different carbon sources, 3% sucrose was found to show the best for regeneration frequency. This rapid and efficient plant regeneration system would be useful for using genetic transformation experiments of manilagrass without intervening callus-mediated regeneration.
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문제 정의
그러나 내한성이 약하여 중부이북지방에서 재배가 어려운 단점이 있어서 내한성 금잔디의 개발은 필수적이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 주요 잔디 품종(종) 중에 하나인 금잔디(Zoysia matrella)에 있어서 포복경으로부터 식물체를 재분화 시킬 수 있는 효율적인 재분화시스템을 확립함으로써 차후 유용유전자 도입에 의한 신품종 형질전환 잔디를 개발할 수 있는 기반을 확립하고자 수행하였다.
제안 방법
Effect of different carbon sources on plant regeneration from Zoysia matrella. stolons were cultured in MS basal medium supplemented with 0.5 mg/L 2,4-D, 5 mg/L AgNO3, 10 mg/L Cysteine and 0.8% agar for 4 weeks.
Effect of basal medium on plant regeneration from stolon of Zoysia matrella. stolons were cultured in different basal medium containing 0.5 mg/L 2,4-D, 1 mg/L Kinetin, 30 g/L sucrose and 0.8% agar for 4 weeks.
5 cm 정도의 크기로 마디사이를 절단하여 사용하였다. 각 처리구 마다 60개의 절편체를 배양하였으며 3반 복으로 실시하였다.
(1997)의 방법에 준하여 다음과 같이 실시하였다. 금잔디로부터 2~3 cm 정도의 포복경을 절취 후 멸균수로 세척하고 70% 에탄올로 1차 표면소독을 3분간 실시한 후에 0.1% HgCl2로 20분간 2차 소독을 실시한후 멸균수로 3~5회 이상 반복하여 세척을 하였다. 소독된 포복경은 식물체 재분화를 위한 재료로 사용하기 위하여 Ge et al.
금잔디의 포복경 배양에 있어서 식물체 재분화 배지에 첨가되는 생장조절물질의 종류와 적정농도에 따른 효과를 조사하기 위하여 살균된 포복경을 2,4-D, dicamba 및 NAA 가 각각 0~5 mg/L의 농도로 첨가된 식물체 재분화배지에서 4주간 배양한 후 식물체 재분화율을 조사하였다. 그 결 과, 포복경으로 부터 재분화 신초 형성율은 0.
금잔디의 포복경으로 부터 식물체 재분화에 미치는 기본배지의 종류에 따른 배양효과를 조사하기 위하여 0.5 mg/ L 2,4-D, 1 mg/L Kinetin, 3% sucrose 및 0.8% Agar-Agar 가 각각 첨가된 MS배지, N6배지(Chu et al., 1975) 및 SH 배지(Schenk & Hildebrandt, 1972)에 살균된 포복경을 치상하여 4주간 배양한 후 각각의 배지에서 형성된 신초를 조사하여 비교하였다.
1%로 가장 높게 나타났다(Table 1). 또한 가장 좋은 신초 형성율을 보였던 0.5 mg/L 2,4-D 처리구에 있어서 사이토키닌류와 혼용처리 했을 때의 재분화효율을 조사해 보았다. Table 2에 나타낸 바와 같이 식물체 재분화에는 0.
배지에 살균된 포복경을 치상한 다음, 24±2o C의 생장실에서 16시간 광/8시간 암 조건으로 4주간 배양하여 각각의 처리구에서 형성된 신초를 재분화된 개체로 조사하였다.
, 1975) 및 SH 배지(Schenk & Hildebrandt, 1972)에 살균된 포복경을 치상하여 4주간 배양한 후 각각의 배지에서 형성된 신초를 조사하여 비교하였다. 배지첨가물질의 효과를 조사하기 위하여 AgNO3 (silver nitrate) 및 L-cysteine을 각각 MS 배지를 기본으로 하는 재분화배지(0.5 mg/L 2,4-D, 1 mg/L Kinetin, 3% sucrose and 0.8% Agar-Agar)에 농도별로 첨가하여 첨가물질에 따른 배양효과를 조사하였다.
식물체 재분화 배지에 금잔디 포복경 배양의 탄소에너지원으로 첨가되는 당의 종류별 배양효과를 조사하기 위하여 MS 배지를 기본으로 하는 재분화배지(0.5 mg/L 2,4- D, 1 mg/L Kinetin, 5 mg/L AgNO3, 10 mg/L cysteine and 0.8% Agar-Agar)에 sucrose, maltose 및 glucose을 각각 1, 2, 3% 농도로 배지에 첨가하여 배양한 후, 상기와 동일한 방법으로 식물체 재분화율을 각각 조사하였다.
대상 데이터
식물재료로는 금잔디를 이용하였다. 식물체는 16시간 광조건 및 8시간 암조건 주기로, 26°C에서 생장시켰다.
포복경으로 부터 적정 생장조절물질의 종류와 농도를 조사하기 위한 기본배지로는 MS배지(Murashige & Skoog, 1962)를 사용하였다. 식물체 재분화시의 생장조절제의 종류와 농도에 따른 재분화 효율을 조사하기 위한 생장조절 물질로는 오옥신류로서 2,4-D (2,4-dichloro phenoxy acetic acid), dicamba (3,6-dichloro-o-anisic acid) 및 NAA (anaphthaleneacetic acid)와 사이토키닌류로는 BA (6- benzyladenine) 및 kinetin (N6-furfuryladenine)을 단용 또는 혼용하여 첨가한 배지를 사용하였다. 배지에 살균된 포복경을 치상한 다음, 24±2o C의 생장실에서 16시간 광/8시간 암 조건으로 4주간 배양하여 각각의 처리구에서 형성된 신초를 재분화된 개체로 조사하였다.
포복경으로 부터 적정 생장조절물질의 종류와 농도를 조사하기 위한 기본배지로는 MS배지(Murashige & Skoog, 1962)를 사용하였다.
이론/모형
식물체는 16시간 광조건 및 8시간 암조건 주기로, 26°C에서 생장시켰다. 금잔디로부터 식물체 재분화를 위한 포복경 표면 소독은 Kim et al. (1997)의 방법에 준하여 다음과 같이 실시하였다. 금잔디로부터 2~3 cm 정도의 포복경을 절취 후 멸균수로 세척하고 70% 에탄올로 1차 표면소독을 3분간 실시한 후에 0.
1% HgCl2로 20분간 2차 소독을 실시한후 멸균수로 3~5회 이상 반복하여 세척을 하였다. 소독된 포복경은 식물체 재분화를 위한 재료로 사용하기 위하여 Ge et al. (2006)의 방법에 준하여 각 마디의 중간을 절단한 뒤 마디로부터 약 0.5 cm 정도의 크기로 마디사이를 절단하여 사용하였다. 각 처리구 마다 60개의 절편체를 배양하였으며 3반 복으로 실시하였다.
성능/효과
6%로 가장 높은 재분화율을 나타내었으며, 이보다 낮은 첨가구에서는 낮은 재분화율을 나타내었다. Maltose와 glucose의 경우 전체적으로 sucrose에 비해 낮은 재분화율을 나타내었으며, 특히 glucose의 경우 전체적으로 가장 낮은 효율을 보였다. 이러한 결과는 배지에 첨가되는 탄소원의 종류에 따라 재분화 효율에 미치는 영향이 매우 크다는 것을 의미한다.
5 mg/L 2,4-D 처리구에 있어서 사이토키닌류와 혼용처리 했을 때의 재분화효율을 조사해 보았다. Table 2에 나타낸 바와 같이 식물체 재분화에는 0.5 mg/L 2,4-D와 1 mg/L kinetin 혼용처리구가 신초 형성율이 33.3%로 가장 높게 나타났으며, BA 처리구 경우 모든 처리구에서 오히려 상대적으로 감소하였다(Table 2). 잔디의 식물체 재분화에 있어서 2,4-D와 kinetin의 첨가가 다른 종류의 auxin과 cytokinin의 첨가에 비해 식물체 재분화에 보다 효과적이라는 결과가 Z.
금잔디의 포복경 배양에 있어서 식물체 재분화 배지에 첨가되는 생장조절물질의 종류와 적정농도에 따른 효과를 조사하기 위하여 살균된 포복경을 2,4-D, dicamba 및 NAA 가 각각 0~5 mg/L의 농도로 첨가된 식물체 재분화배지에서 4주간 배양한 후 식물체 재분화율을 조사하였다. 그 결 과, 포복경으로 부터 재분화 신초 형성율은 0.5 mg/L 2,4- D 또는 0.5 mg/L dicamba 단용처리구가 20% 이상으로 NAA 처리구 보다 높게 나타났으며, 0.5 mg/L 2,4-D 처리구가 26.1%로 가장 높게 나타났다(Table 1). 또한 가장 좋은 신초 형성율을 보였던 0.
본 실험을 통하여 생장조절물질과 배지첨가물질의 종류와 농도 등의 최적의 조건을 확립함으로서 포복경으로부터 높은 재분화 효율을 나타내는 효율적인 재분화체계를 확립하였다. 본 연구에서 확립된 재분화체계를 통하여 금잔디 포복경을 재분화배지에서 4주 배양한 결과 신초가 형성 되었으며, 재분화된 신초는 1/2 MS로 구성된 rooting 배지에서 배양하여 완전한 식물체로 분화시킨 후 pot에 이식하여 재배할 수 있었다(Fig.
본 실험을 통하여 생장조절물질과 배지첨가물질의 종류와 농도 등의 최적의 조건을 확립함으로서 포복경으로부터 높은 재분화 효율을 나타내는 효율적인 재분화체계를 확립하였다. 본 연구에서 확립된 재분화체계를 통하여 금잔디 포복경을 재분화배지에서 4주 배양한 결과 신초가 형성 되었으며, 재분화된 신초는 1/2 MS로 구성된 rooting 배지에서 배양하여 완전한 식물체로 분화시킨 후 pot에 이식하여 재배할 수 있었다(Fig. 1). 본 연구에서 확립된 효율적인 식물체 재분화 체계는 유전자 형질전환기술을 활용하게 되면 육종기간을 획기적으로 단축시키고 유전자형이 모본과 동일하면서 새로운 특성을 보이는 유전자를 도입한 형질전환 신품종 잔디 개발에 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
금잔디의 포복경으로부터 식물체 재분화에 미치는 기본 배지의 종류에 따른 영향을 조사하기 위하여 MS, N6 및 SH 기본배지를 사용하여 조사한 결과는 Table 3과 같다. 신초 형성율은 3종류의 기본배지 중 MS배지가 34.4%로 가장 높게 나타났으며, N6와 SH배지에 비해 비교적 높은 효율을 나타내었다. 이와 같은 결과는 다른 화본과 잔디류의 성숙종자 배양(Han et al.
금잔디의 포복경으로부터 식물체 재분화 배지에 에너지원으로 첨가되는 탄소원의 종류에 따른 배양효과를 조사한 결과 Table 5와 같다. 재분화 배지에 3% sucrose를 첨가했을 때 40.6%로 가장 높은 재분화율을 나타내었으며, 이보다 낮은 첨가구에서는 낮은 재분화율을 나타내었다. Maltose와 glucose의 경우 전체적으로 sucrose에 비해 낮은 재분화율을 나타내었으며, 특히 glucose의 경우 전체적으로 가장 낮은 효율을 보였다.
후속연구
, 2010). 반면에 잔디의 영양체 기관에 직접 유전자를 도입한 후 식물체를 재분화시켜 형질전환체를 선발하게 되면 이와 같은 단점을 보완 할 수 있을 것이다. 따라서 잔디가 가지는 포복경조직에 직접 유전자를 도입한 후 식물체를 재분화시켜 형질전환체를 획득하게 되면 유전적으로도 완전히 동일하면서 도입유전자를 가지는 형질전환체의 획득이 가능할 것이다.
1). 본 연구에서 확립된 효율적인 식물체 재분화 체계는 유전자 형질전환기술을 활용하게 되면 육종기간을 획기적으로 단축시키고 유전자형이 모본과 동일하면서 새로운 특성을 보이는 유전자를 도입한 형질전환 신품종 잔디 개발에 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
잔디가 사용되는 곳으로 무엇이 있는가?
잔디는 화본과 다년생 지피식물로 토양보존과 공해방지, 경관보호, 조경, 방목초지 및 레저용 등으로 다양하게 사용되고 있다(전, 1987; 김, 1996; Watson et al., 1992).
잔디의 신품종 개발에 관한 연구로 무엇이 시도되었는가?
잔디의 신품종 개발에 관한 연구는 전통육종법은 물론 분자육종법을 이용한 내병성, 내충성, 내재해성, 제초제 저항성, 내음지성 및 녹기 연장 등과 같은 다양한 형질을 가진 품종 개발이 시도되어 왔다(Toyama et al., 2003; Zhang et al.
우리나라에 자생하고 있는 한국잔디류의 단점은 무엇인가?
)는 난지형 잔디로 다른 난지형 잔디에 비하여 환경적응성이 높으며, 초장이 짧아서 예초에 강하며 심근성이어서 내한성, 내서성이 강하며, 조직이 강하여 내답압성 등이 강하고 병에 대한 내성도 강하여 관리가 쉬운 장점을 가지고 있다 (Davis, 1956; Turgeon, 1991). 그러나 종자의 발아율이 매우 낮고 질감이 거칠며 지면을 피복하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 예초 후 신초가 다시 자라는 회복속도가 느리며, 서양잔디에 비해 잎의 녹색도가 연하고 음지와 같은 환경스트레스에 약한 단점을 가지고 있다. 또 한 10월 중순부터 휴면기에 들어가 겨울철 휴면기간이 길고 녹색 유지기간이 5월부터 9월까지로 매우 짧은 단점도 가지고 있다(Choi et al., 2008).
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