본 연구는 백합나무 배발생조직으로부터 체세포배 유도에 영향하는 ABA (abscisic acid)의 농도, 환원질소원 및 삼투압제의 종류 및 농도 효과를 조사하기 위해 수행되었다. ABA농도 비교에서는 0.5 mg/L 첨가구에서 가장 높은 체세포배 유도 수 (640/10 mg 조직)를 보였으나 0.5 mg/L 이상의 농도에서는 점차 체세포배 발생 수는 감소하는 경향을 보였으며, 20 mg/L 농도에서 가장 낮은 유도수 (250/5 mg 조직)를 나타냈다. 8종류 환원질소원 종류 및 농도에 대한 체세포배 유도 효과를 비교한 결과 최대 체세포배 유도는 500 mg/L casamino acid (223/5 mg 조직) 첨가구에서 나타났으나, 그 외 환원질소원 종류 및 농도에 따라 매우 다양하게 나타났다. 삼투압제 종류 및 농도 비교에서는 최고의 체세포배 발생 수 (317/5 mg 조직)는 4% sucrose 첨가 시 나타났으나 maltose 첨가배지에서는 농도에 상관없이 체세포배가 전혀 유도되지 않아 삼투압제 종류에 따라 큰 차이를 보였다.
본 연구는 백합나무 배발생조직으로부터 체세포배 유도에 영향하는 ABA (abscisic acid)의 농도, 환원질소원 및 삼투압제의 종류 및 농도 효과를 조사하기 위해 수행되었다. ABA농도 비교에서는 0.5 mg/L 첨가구에서 가장 높은 체세포배 유도 수 (640/10 mg 조직)를 보였으나 0.5 mg/L 이상의 농도에서는 점차 체세포배 발생 수는 감소하는 경향을 보였으며, 20 mg/L 농도에서 가장 낮은 유도수 (250/5 mg 조직)를 나타냈다. 8종류 환원질소원 종류 및 농도에 대한 체세포배 유도 효과를 비교한 결과 최대 체세포배 유도는 500 mg/L casamino acid (223/5 mg 조직) 첨가구에서 나타났으나, 그 외 환원질소원 종류 및 농도에 따라 매우 다양하게 나타났다. 삼투압제 종류 및 농도 비교에서는 최고의 체세포배 발생 수 (317/5 mg 조직)는 4% sucrose 첨가 시 나타났으나 maltose 첨가배지에서는 농도에 상관없이 체세포배가 전혀 유도되지 않아 삼투압제 종류에 따라 큰 차이를 보였다.
This study was conducted to evaluate effects of various kinds or concentrations in abscisic acid (ABA), reduced nitrogen sources (casein hydrolysate, casamino acid and L-glutamine) and osmoticum for production of somatic embryos (SEs) from pro-embryogenic mass (PEM) in yellow poplar (Liriodendron tu...
This study was conducted to evaluate effects of various kinds or concentrations in abscisic acid (ABA), reduced nitrogen sources (casein hydrolysate, casamino acid and L-glutamine) and osmoticum for production of somatic embryos (SEs) from pro-embryogenic mass (PEM) in yellow poplar (Liriodendron tulipifera). In comparison of various concentrations of ABA, the highest number (640/10 mg PEM) of SEs was marked in the treatment of 0.5 mg/L. With higher concentration than 0.5 mg/L ABA, number of induced SEs were decreased. And the lowest number of SEs were obtained from the treatment of 20 mg/L ABA. Differences of 8 treatments of the nitrogen sources in the medium were also compared. In the experiment of 8 treatments for SEs production, the highest result showed in the treatment of 500 mg/L casamino acid (223/5 mg PEM). In comparison of different kinds/concentrations of osmotica for SEs induction, the best response was obtained from the treatment of 4% sucrose (317/5 mg PEM). In contrast, no SEs were found from the treatments supplemented with any concentrations of maltose.
This study was conducted to evaluate effects of various kinds or concentrations in abscisic acid (ABA), reduced nitrogen sources (casein hydrolysate, casamino acid and L-glutamine) and osmoticum for production of somatic embryos (SEs) from pro-embryogenic mass (PEM) in yellow poplar (Liriodendron tulipifera). In comparison of various concentrations of ABA, the highest number (640/10 mg PEM) of SEs was marked in the treatment of 0.5 mg/L. With higher concentration than 0.5 mg/L ABA, number of induced SEs were decreased. And the lowest number of SEs were obtained from the treatment of 20 mg/L ABA. Differences of 8 treatments of the nitrogen sources in the medium were also compared. In the experiment of 8 treatments for SEs production, the highest result showed in the treatment of 500 mg/L casamino acid (223/5 mg PEM). In comparison of different kinds/concentrations of osmotica for SEs induction, the best response was obtained from the treatment of 4% sucrose (317/5 mg PEM). In contrast, no SEs were found from the treatments supplemented with any concentrations of maltose.
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문제 정의
ABA 농도 별 최적 체세포배 유도 효과를 알아보기 위하여 수행하였다. ABA농도는 0～20 mg/L 범위로 총 9조합이며 ½LM 배지에 4.
따라서 본 실험은 증식된 백합나무의 배발생조직으로부터 체세포배 유도에 영향하는 ABA, 환원질소원 및 삼투압제 종류 및 농도에 따른 체세포배 유도의 기술 개발로 차후 백합나무 클론대량생산이 가능한 프로토콜 개발을 위해 수행되었다.
본 실험은 최적 체세포배 유도를 위한 삼투압제 종류 및 농도효과를 알아보기 위하여 수행되었다. 본 실험에 비교된 삼투압제는 sucrose 및 maltose이며 sucrose는 0～8%
본 연구는 백합나무 배발생조직으로부터 체세포배 유도에 영향하는 ABA (abscisic acid)의 농도, 환원질소원 및 삼투압제의 종류 및 농도 효과를 조사하기 위해 수행되
었다. ABA농도 비교에서는 0.
환원질소원 종류 및 농도에 따른 최적 체세포배 유도 효과를 알아보기 위하여 수행되었다. 본 실험에 사용된 질소원은 L-glutamine, casein hydrolysate (CH) 및 casamino
제안 방법
ABA농도는 0～20 mg/L 범위로 총 9조합이며 ½LM 배지에 4.0% sucrose 및 0.4% gellan gum을 첨가한 반고형 배지에 치상하여 체세포배를 발생시켰으며 체세포배 유도효과는 배양 8주 후에 조사하였다.
배발생조직 유도는 LM (Litvay et al. 1985) 배지에 2.0mg/L 2,4-D, 0.25 mg/L BA, 1,000 mg/L L-glutamine (열소독 후 첨가) 및 3.0% sucrose를 첨가하였고 0.4% gellan gum (Sigma)을 첨가시켜 반고형 배지로 만들어 사용했다. 종자내의 미숙배분리 배양은 힘들기 때문에 종자를 양분하여 절단면을 배지에 직접 접하는 식으로 배양하였고, 배양환경은 25±1℃, 암소에서 8주 동안 새로운 배지교환없이 이루어졌다.
배양조건은 25±1℃, 암소에서 8주간 새로운 배지로의 교환 없이 연속배양법으로 이루어졌다.
본 실험에 비교된 삼투압제는 sucrose 및 maltose이며 sucrose는 0～8%까지, maltose는 4～8% 등의 조합으로 이루어졌으며 ½LM배지에 0.4% gellan gum이 첨가한 반고형 배지에 치상하였다.
4% gellan gum이 첨가한 반고형 배지에 치상하였다. 삼투압제 종류 및 농도 효과에 따른 체세포배 유도효과는 배양 8주 후에 조사하였으며 각 처리구 (농도 별)당 20반복 (페트리디시) 배양하였다.
총 8종류의 조합으로 실험이 이루어졌으며 ½LM 배지에 4.0% sucrose 및 0.4% gellan gum이 첨가한 반고형 배지에 치상하여 체세포배를 발생시켰으며 체세포배 유도효과는 배양 8주 후에 조사하였다.
대상 데이터
배발생조직 유도를 위한 재료인 미숙종자는 경기도 수원에 위치한 국립산림과학원 산림자원 육성부 내에 자생중인 약 40년생 성숙목으로부터 7월초 풍매 미숙구과를 채취하여 종자를 분리한 다음 배양하였다. 종자표면 살균은 70% 에탄올로 1분간 처리 후 2% NaClO로 10분정도 침적한 다음 멸균증류수로 수차례 세척 후 배양에 이용하였다.
환원질소원 종류 및 농도에 따른 최적 체세포배 유도 효과를 알아보기 위하여 수행되었다. 본 실험에 사용된 질소원은 L-glutamine, casein hydrolysate (CH) 및 casamino
acid (CA)이다. 총 8종류의 조합으로 실험이 이루어졌으며 ½LM 배지에 4.
성능/효과
백합나무 체세포배 발생에 있어 8종류의 환원질소원 첨가 효과를 알아본 결과는 Figure 2와 같다. 500 mg/L casamino acid (CA) 첨가 시 최대의 체세포배 발생 수인 223개(/5 mg조직)로 나타났으며, 1,000 mg/L casein hydrolysate (CH) 첨가구 (115개)에서 최저치를 보였다. 질소원 무첨가구인 대조구에서는 195개의 체세포배를 유도하여 다른 종류의 환원질소원 첨가구보다 높은 유도 수를 보여 백합나무의 체세포배 유도 시 환원질소원의 효과는 그리 크지 않음을 알 수 있었다 (Fig.
5 mg/L 이상의 농도에서는 점차 체세포배 발생 수는 감소하는 경향을 보였으며, 20 mg/L 농도에서 가장 낮은 유도수 (250/5 mg 조직)를 나타냈다. 8종류 환원질소원 종류 및 농도에 대한 체세포배 유도 효과를 비교한 결과 최대 체세포배 유도는 500 mg/L casamino acid (223/5 mg 조직)첨가구에서 나타났으나, 그 외 환원질소원 종류 및 농도에 따라 매우 다양하게 나타났다. 삼투압제 종류 및 농도 비교에서는 최고의 체세포배 발생 수 (317/5 mg 조직)는 4% sucrose 첨가 시 나타났으나 maltose 첨가배지에서는 농도에 상관없이 체세포배가 전혀 유도되지 않아 삼투압제 종류에 따라 큰 차이를 보였다.
었다. ABA농도 비교에서는 0.5 mg/L 첨가구에서 가장 높은 체세포배 유도 수 (640/10 mg 조직)를 보였으나 0.5 mg/L 이상의 농도에서는 점차 체세포배 발생 수는 감소하는 경향을 보였으며, 20 mg/L 농도에서 가장 낮은 유도수 (250/5 mg 조직)를 나타냈다. 8종류 환원질소원 종류 및 농도에 대한 체세포배 유도 효과를 비교한 결과 최대 체세포배 유도는 500 mg/L casamino acid (223/5 mg 조직)첨가구에서 나타났으나, 그 외 환원질소원 종류 및 농도에 따라 매우 다양하게 나타났다.
1), ABA 무첨가 시에도 556개의 높은 유도 수를 보여 백합나무 체세포배 유도에는 ABA 첨가로 인한 효과는 그다지 높지 않게 나타났다. ABA농도에 따른 체
세포배 유도 수는 0.5 mg/L 이후로 점차 다소 감소하는 경향을 보였으며, 특히 20.0 mg/L 농도에서는 257개로 가장 저조한 유도 수를 보여 고농도 ABA 첨가 시에는 체세
포배 유도가 현저히 억제됨을 알 수 있다 (Fig. 1). Dai 등 (2004)은 잡종 백합나무 (L.
개)와 유사한 저조한 유도효과를 보였다. Maltose 첨가의 경우 농도에 관계없이 체세포배는 전혀 유도가 되지 않아 sucrose 처리구와는 완전히 상반된 결과를 보였는데, 이는 백합나무의 체세포배 유도에는 maltose 삼투압제의 사용은 전혀 효과 없음을 보였다 (Fig. 3, 4). Dai 등 (2004)은 잡종백합나무 체세포배 유도의 경우 4% sucrose를 첨가하여 다량의 체세포배 유도를 보고하였으나 Tomaz 등 (2001)은 Citrus 속 수종 (sweet orange, Rangpur lime 및 Cleopatra mandarin)의 체세포배 유도에는 galactose, lactose 및 maltose 가 혼합처리된 삼투압제 첨가로 최대의 체세포배 유도가 가능하였다.
2). 또한 환원질소원 종류에 관계없이 500 mg/L 첨가구가 1,000 mg/L 첨가구보다 높은 체세포배 유도 수를 보여 500 mg/L 이상의 고농도에서는 체세포배 유도에 역효과가 있음을 알 수 있었다 (Fig. 2).
반면 Merkle 등 (1990)은 백합나무 체세포배의 동조화 (synchronization) 발달 촉진을 위해 ABA 첨가로 차후 발아단계에서 저조한 발아율을 보여 체세포배 발생을 위한 ABA처리 효과가 뚜렷하지 않다고 하였다. 본 실험의 경우 고농도 ABA (5 mg/L이상)로 처리로 유도된 체세포배의 경우 발아단계에서는 정상적인 식물체 재분화가 이루어지지 않아 체세포배내에 어느 정도 잔존한 ABA로 인해 정상적인 발아가 제대로 이루어지지않음을 알 수 있었다. Lee 등 (2002)은 두릅나무에서 1.
8종류 환원질소원 종류 및 농도에 대한 체세포배 유도 효과를 비교한 결과 최대 체세포배 유도는 500 mg/L casamino acid (223/5 mg 조직)첨가구에서 나타났으나, 그 외 환원질소원 종류 및 농도에 따라 매우 다양하게 나타났다. 삼투압제 종류 및 농도 비교에서는 최고의 체세포배 발생 수 (317/5 mg 조직)는 4% sucrose 첨가 시 나타났으나 maltose 첨가배지에서는 농도에 상관없이 체세포배가 전혀 유도되지 않아 삼투압제 종류에 따라 큰 차이를 보였다.
500 mg/L casamino acid (CA) 첨가 시 최대의 체세포배 발생 수인 223개(/5 mg조직)로 나타났으며, 1,000 mg/L casein hydrolysate (CH) 첨가구 (115개)에서 최저치를 보였다. 질소원 무첨가구인 대조구에서는 195개의 체세포배를 유도하여 다른 종류의 환원질소원 첨가구보다 높은 유도 수를 보여 백합나무의 체세포배 유도 시 환원질소원의 효과는 그리 크지 않음을 알 수 있었다 (Fig. 2). 또한 환원질소원 종류에 관계없이 500 mg/L 첨가구가 1,000 mg/L 첨가구보다 높은 체세포배 유도 수를 보여 500 mg/L 이상의 고농도에서는 체세포배 유도에 역효과가 있음을 알 수 있었다 (Fig.
ABA 농도에 따른 백합나무 체세포배 유도 효과를 비교한 결과는 Figure 1과 같다. 최대 체세포배 유도는 0.5 mg/L ABA 농도에서 가장 높은 640개/10 mg 조직를 보였
으며 (Fig. 1), ABA 무첨가 시에도 556개의 높은 유도 수를 보여 백합나무 체세포배 유도에는 ABA 첨가로 인한 효과는 그다지 높지 않게 나타났다. ABA농도에 따른 체
배발생조직으로부터 체세포배 유도과정에는 다양한 배양요인들을 필요로 하지만 그중 특히 활엽수종 체세포배 유도의 경우 삼투압제 종류 및 농도가 큰 영향을 미친다. 최대 체세포배유도 수는 4% sucrose 처리구 (317/5 mg 조직)에서 였으나 (Fig. 3) sucrose 농도가 점차 증가할수록 체세포배 유도수가 감소하는 경향을 보였으며, 8% sucrose에서는 단지 58개의 체세포배 유도 수를 보여 1% sucrose 처리구 (56
개)와 유사한 저조한 유도효과를 보였다. Maltose 첨가의 경우 농도에 관계없이 체세포배는 전혀 유도가 되지 않아 sucrose 처리구와는 완전히 상반된 결과를 보였는데, 이는 백합나무의 체세포배 유도에는 maltose 삼투압제의 사용은 전혀 효과 없음을 보였다 (Fig.
리구에서 체세포배 유도가 가능하였다. 특히 3% fructose 처리구 유래 체세포배가 차후 식물체 전환율이 88.8%로 가장 높게 나타나 체세포배 유도 수 보다는 식물체 전환
율에 보다 더 큰 영향을 끼치는 것으로 나타나 삼투압제 농도 및 종류 선택은 체세포배 유도 및 식물체 재분화 과정에도 큰 영향을 끼침을 알 수 있었다.
후속연구
또한 Merkle 등 (1990)도 일반 백합나무의 체세포배로부터 발아유도 때 CH를 무첨가 할 경우 72%의 가장 높은 식물체 전환율을 보여 백합나무의 경우 CH첨가는 체세포배 발생 및 발아에는 그다지 효과적이지 않음을 알 수 있다. 반면 sweetgum 수종의 체세포배 유도 시에는 CH 대신에 L-glutamine, asparagine 및 arginine을 첨가할 경우 최대의 체세포배 유도 및 식물체 전환율을 보고 (Dai et al. 2004) 한 바 있어 수종 및 세포라인 간 다양한 결과를 비교하는 실험으로 최적조건을 구명할 필요가 있다. 그러나 sweetgum 수종의 경우에서와 같이 CH 등과 같은 유기질소원 첨가로 NH4NO3와 같은 무기질소원보다 대사과정에 이용될 시 훨씬 낮은 에너지만을 필요로 하기 때문에 에너지 효율면에서 유리함을 보고하기도 하였다 (Nørgaard and Krogstrup 1991).
이러한 문제점을 극복하기 위하여 체세포배 발생 기술을 이용한 묘목생산으로 종자수급에 다소 기여할 수 있으며 신품종개발을 위한 클론증식 및 유전 형질전환 등의 다양한 생물공학 연구로의 적용이 가능하다. 특히 제한 없는 연중 클론증식이 가능하여 궁극적으로는 클론임업 달성을 이룰 수도 있다.
이상의 결과는 적정 ABA, 환원질소원, 삼투압제 종류 및 농도의 구명으로 고빈도의 체세포배 발생을 달성하고 나아가 클론식물체 대량생산뿐만 아니라 신품종의 개발
연구에도 널리 활용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
백합나무의 목재는 어떤 용도로 사용하는가?
백합나무는 목 (木)백합 혹은 튤립나무로 불리우며, 영어이름으로는 yellow poplar, whitewood 라고도 한다. 목재는 가구재, 합판 패널 등의 용도로 사용되는데 특히 병충해에 강하고 밀원나무로도 유용하다. 또한 백합나무는 최근 산림바이오 순환림 뿐만 아니라 환경정화수로도 유용하여 많은 관심을 끌고 있는 수종 중 하나이다.
백합나무란 무엇인가?
백합나무는 목 (木)백합 혹은 튤립나무로 불리우며, 영어이름으로는 yellow poplar, whitewood 라고도 한다. 목재는 가구재, 합판 패널 등의 용도로 사용되는데 특히 병충해에 강하고 밀원나무로도 유용하다.
최근 백합나무 묘목생산의 문제점은 무엇인가?
목생산은 주로 종자발아로 이루어지며 묘목의 대량 생산 및 보급을 위한 종자는 거의 수입에 의존하고 있으나, 최근 백합나무의 조림물량 증가와 원산지에서 종자 물량확
보가 어려워 조림용 종자의 안정적 수급에 다소 어려움이 있다.
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