Ascorbic acid, citric acid 및 AgNO3가 나리 기내식물체 생장촉진 및 갈변화 감소에 미치는 영향 Effects of ascorbic acid, citric acid and silver nitrate on the growth of in vitro lily plantlets and reduction of browning원문보기
본 연구 결과 질산은과 구연산 및 비타민 C의 처리는 레드플레임의 갈변화 방지에는 효과적이나, 레드플레임 인편의 재분화 및 생장에 있어 비타민 C와 질산은의 처리는 효과적 이지 못하였다. 반면 구연산의 경우 레드플레임의 재분화 및 생장에 도움을 주는 것으로 나타났으나 $150mg{\cdot}l^{-1}$이상의 고농도에서는 생육이 저해됨을 보여 $100mg{\cdot}l^{-1}$ 처리가 나리의 재분화 및 생장에 가장 효율적임을 확인하였다. 또한 절편체의 갈변화를 감소시키는 부분에서는 비타민 C $150mg{\cdot}l^{-1}$ 처리가 1.5%의 가장 낮은 갈변율을 나타내어 갈변화 현상 감소에 가장 적합한 처리구로 판단되었다. 본 실험결과는 향후 나리기내 식물체생산에 문제점으로 발생하는 갈변화 현상을 감소시키고 인편 재분화 및 생장을 촉진시켜 우량 나리 기내 묘의 대량증식체계 확립을 통한 우량종구묘 생산체계 확립에 기여하여 농가 소득 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.
본 연구 결과 질산은과 구연산 및 비타민 C의 처리는 레드플레임의 갈변화 방지에는 효과적이나, 레드플레임 인편의 재분화 및 생장에 있어 비타민 C와 질산은의 처리는 효과적 이지 못하였다. 반면 구연산의 경우 레드플레임의 재분화 및 생장에 도움을 주는 것으로 나타났으나 $150mg{\cdot}l^{-1}$이상의 고농도에서는 생육이 저해됨을 보여 $100mg{\cdot}l^{-1}$ 처리가 나리의 재분화 및 생장에 가장 효율적임을 확인하였다. 또한 절편체의 갈변화를 감소시키는 부분에서는 비타민 C $150mg{\cdot}l^{-1}$ 처리가 1.5%의 가장 낮은 갈변율을 나타내어 갈변화 현상 감소에 가장 적합한 처리구로 판단되었다. 본 실험결과는 향후 나리기내 식물체생산에 문제점으로 발생하는 갈변화 현상을 감소시키고 인편 재분화 및 생장을 촉진시켜 우량 나리 기내 묘의 대량증식체계 확립을 통한 우량종구묘 생산체계 확립에 기여하여 농가 소득 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.
Lily is an important cut-flower in Korea and world as well due to it's a variety of flower colors and various sizes of flowers. To develop elite lily cultivars, conventional breeding techniques have been used so far. However, an introduction of tissue culture system in mass propagation of bulbs and ...
Lily is an important cut-flower in Korea and world as well due to it's a variety of flower colors and various sizes of flowers. To develop elite lily cultivars, conventional breeding techniques have been used so far. However, an introduction of tissue culture system in mass propagation of bulbs and regeneration of shoots with a high efficiency is prerequisite at this moment. Especially, growth of bulbs and shoots as well as reduction of browning is critical factor to proliferate bulbs with shoots of superior lines or cultivar in lily. For this purpose, we tried to test whether ascorbic acid, citric acid and silver nitrate in medium to facilitate growth of bulbs and shoots as well as reduction of browning of bulb scales in lily. As a result, ascorbic acid and silver nitrate showed no significant differences compared to control plants in the growth of bulbs and shoots. When bulb scales were treated with $150mg{\cdot}l^{-1}$ of citric acid, formations of shoots and bulbs showed best result. While, bulb scale treated with $100mg{\cdot}l^{-1}$ of citric acid showed the growth of shoot and root as well as increasing of fresh weight compared to other treatments. Regarding the reduction of browning, $150mg{\cdot}l^{-1}$ of ascorbic acid showed the best result with the less than 2%. Although more experiments with several commercial varieties are needed in the future to establish mass propagation of bulbs of lily, results obtained in this study are supposed to provide the basic knowledge and contribution in tissue culture system of lily.
Lily is an important cut-flower in Korea and world as well due to it's a variety of flower colors and various sizes of flowers. To develop elite lily cultivars, conventional breeding techniques have been used so far. However, an introduction of tissue culture system in mass propagation of bulbs and regeneration of shoots with a high efficiency is prerequisite at this moment. Especially, growth of bulbs and shoots as well as reduction of browning is critical factor to proliferate bulbs with shoots of superior lines or cultivar in lily. For this purpose, we tried to test whether ascorbic acid, citric acid and silver nitrate in medium to facilitate growth of bulbs and shoots as well as reduction of browning of bulb scales in lily. As a result, ascorbic acid and silver nitrate showed no significant differences compared to control plants in the growth of bulbs and shoots. When bulb scales were treated with $150mg{\cdot}l^{-1}$ of citric acid, formations of shoots and bulbs showed best result. While, bulb scale treated with $100mg{\cdot}l^{-1}$ of citric acid showed the growth of shoot and root as well as increasing of fresh weight compared to other treatments. Regarding the reduction of browning, $150mg{\cdot}l^{-1}$ of ascorbic acid showed the best result with the less than 2%. Although more experiments with several commercial varieties are needed in the future to establish mass propagation of bulbs of lily, results obtained in this study are supposed to provide the basic knowledge and contribution in tissue culture system of lily.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 원예특작과학원에서 육성된 아시아틱 나리인 레드플레임을 이용하여, 나리 조직배양시 문제가 되는 절편체의 갈변화를 해결하기 위해 대표적인 에틸렌 작용 억제제인 질산은과 페놀화합물의 산화를 방지하는 구연산과 비타민 C의 처리를 통해 갈변화를 억제하고 이러한 첨가물이 식물 생장에 미치는 영향에 대해 알아보고자 실험을 수행하였다.
본 실험은 대포적인 에틸렌 합성 억제제인 질산은 (0, 5, 10, 15 mg·l-1)과 갈변화 방지 물질인 구연산 및 비타민 C (0, 50, 100, 150 mg·l-1)를 농도별로 처리하여 백합 기내식물체의 생장에 미치는 영향에 대해 알아보고자 수행되 었다.
제안 방법
레드플레임 인편에서의 재분화율 및 증식율을 조사하기 위해 각 처리구 별 신초 및 뿌리가 발생한 인편의 개 수와 인편 마다 발생한 소자구, 신초, 뿌리의 개수를 각각 측정하여 처리구 별 소자구, 신초 및 뿌리의 발생율에 대해 조사하였다. 0주 및 4주차에는 인편 10개의 생체중을 측정하여 4주간 배양하였을 때 인편의 무게 증가에 대해 조사하였다.
Formosana) 조직배양 시 페놀화합물에서 생성된 활성이 강하고 식물에 독성을 띄는 퀴논(quinone)에 의해 배지와 식물이 갈변 된다고 보고하였다. 레드 플레임의 인편은 본래 붉은 색을 띄고 있어 갈변 확인이 어려워 본 연구에서는 레드플레임 인편을 4주간 배양 후 배지가 갈변화 한 부위의 수를 측정하였다(Fig. 3A). 그 결과, 질산은 10mg·l-1 처리 시 약 5% 미만으로 무처리구의 약 5.
레드플레임 인편에서의 재분화율 및 증식율을 조사하기 위해 각 처리구 별 신초 및 뿌리가 발생한 인편의 개 수와 인편 마다 발생한 소자구, 신초, 뿌리의 개수를 각각 측정하여 처리구 별 소자구, 신초 및 뿌리의 발생율에 대해 조사하였다. 0주 및 4주차에는 인편 10개의 생체중을 측정하여 4주간 배양하였을 때 인편의 무게 증가에 대해 조사하였다.
레드플레임의 자구 및 인편 증식은 신초와 뿌리를 제거한 구근의 인편을 MS배지(MS (Murashige and Skoog 1962) basal salts 4.4 g·l-1, sucrose 30 g·l-1, plant agar 7 g·l -1, pH 5.8) 에 치상하여 4주마다 계대배양을 실시하였다.
모든 처리구는 인편 10개씩 2~5반복 수행하였으며, 모든 기내배양은 25±1°C, 16시간 광주기 조건 하에서 수행되었다.
에틸렌 합성 억제제 및 갈변 억제제 처리에 따른 레드플레임 인편의 재분화 및 갈변방지 효과를 살펴보기 위해 에틸렌 합성 억제제인 질산은 (AgNO3)을 0, 5, 10, 15 mg·l-1, 항산화제인 구연산(citric acid) 및 비타민 C (ascorbic acid)를 각각 0, 50, 100, 150 mg·l-1씩 농도 별로 MS배지에 첨가하였다.
질산은, 구연산, 비타민 C 처리가 농도 별 식물 생장에 미치는 영향에 대해 알아보고자 배양 4주차에 각 처리구마다 20개의 인편을 무작위로 선발 한 후 디지털 캘리퍼스(digital vernier caliper, Mitutoyo, Japan)를 이용하여 가장긴 신초와 뿌리의 길이를 측정하였다.
질산은, 구연산, 비타민 C 처리가 레드플레임 기내 인편 배양 시 갈변화 방지에 도움이 되는지를 알아보기 위해각 첨가물을 농도 별로 처리 한 배지에서 인편을 계대배양 하지 않고 4주 배양 한 뒤 인편 제거한 후 배양한 부위에서의 배지 갈변 정도를 측정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 나리는 농촌진흥청 산하 연구기관인 국립원예특작과학원에서 분양 받은 레드플레임 계통을 이용하여 기내에서 인편을 증식 한 후 실험에 이용 하였다.
성능/효과
4주간 식물체의 생장을 조사한 결과 비타민 C, 질산은, 구연산 처리 시 신초에 변이는 발생하지 않았으나, 비타민 C와 질산은의 처리 시 오히려 생장이 저해된다는 결과를 얻었다.
그 결과, 질산은 10mg·l-1 처리 시 약 5% 미만으로 무처리구의 약 5.5%와 비교해서 다소 낮은 갈변율을 보였으나(Fig. 2), 통계적으로 유의성 있는 차이는 나타나지 않았다.
그러나, 구연산에서는 100mg·l-1 처리 시 초기보다 생체중이 5.8배 증가하여 가장 높은 생체중 증가율을 보였다(Fig. 1).
다만 절편체당 자구의 생성은 모든 처리구에서 무처리구에 비해 높 았으며 특히 150 mg·l-1에서 3.5개로 가장 높은 자구 생성을 보였다.
9개로서 오히려 구근형성율이 낮아짐을 보여 주었다. 따라서 본 연구에서는 질산은의 처리가 레드플레임 품종의 인편의 생장이나 재분화율 향상에 비효율적인 것으로 나타났다(Table 1).
반면 구연산의 경우 레드플레임의 재분화 및 생장에 도움을 주는 것으로 나타났으나 150 mg·l-1이상의 고농도에서는 생육이 저해됨을 보여 100 mg·l-1 처리가 나리의 재분화 및 생장에 가장 효율적임을 확인하였다. 또한 절편체의 갈변화를 감소시키는 부분에서는 비타민 C 150 mg·l-1 처리가 1.5%의 가장 낮은 갈변율을 나타내어 갈변화 현상 감소에 가장 적합한 처리구로 판단되었다. 본 실험결과는 향후 나리기내 식물체생산에 문제점으로 발생하는 갈변화 현상을 감소시키고 인편 재분화 및 생장을 촉진시켜 우량 나리 기내 묘의 대량증식체계 확립을 통한 우량종구묘 생산체계 확립에 기여하여 농가 소득 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.
반면 구연산 처리의 경우 모든 처리 구에서 신초의 생장이 무 처리 구 보다 다소 좋은 것으로 나타났으며, 뿌리의 경우 100mg·l-1의 구연산 처리 시 가장 높은 생장(11.1±0.3mm)을 보였다(Table 2).
본 연구 결과 질산은과 구연산 및 비타민 C의 처리는 레드플레임의 갈변화 방지에는 효과적이나, 레드플레임 인 편의 재분화 및 생장에 있어 비타민 C와 질산은의 처리는 효과적 이지 못하였다. 반면 구연산의 경우 레드플레임의 재분화 및 생장에 도움을 주는 것으로 나타났으나 150 mg·l-1이상의 고농도에서는 생육이 저해됨을 보여 100 mg·l-1 처리가 나리의 재분화 및 생장에 가장 효율적임을 확인하였다. 또한 절편체의 갈변화를 감소시키는 부분에서는 비타민 C 150 mg·l-1 처리가 1.
본 실험에서 비타민 C를 100 mg·l-1 처리 시 약 95%로 무처리 구의 92.3%와 차이가 없었으나, 인편 1개당 발생한 신초의 수는 1.5 ~ 2.4개로서 무처리구의 1.1개와 비교해서 최대 2배 이상의 높은 발생율을 보여 주었다.
본 연구 결과 질산은과 구연산 및 비타민 C의 처리는 레드플레임의 갈변화 방지에는 효과적이나, 레드플레임 인 편의 재분화 및 생장에 있어 비타민 C와 질산은의 처리는 효과적 이지 못하였다. 반면 구연산의 경우 레드플레임의 재분화 및 생장에 도움을 주는 것으로 나타났으나 150 mg·l-1이상의 고농도에서는 생육이 저해됨을 보여 100 mg·l-1 처리가 나리의 재분화 및 생장에 가장 효율적임을 확인하였다.
본 연구실험에서는 나리 기내식물체에 질산은을 15 mg·l-1 처리한 경우 약 94%로서 무처리구의 92.3%과 비교해서 신초 발생율에 있어서는 거의 차이가 없었고, 발근율은 다소 감소하는 경향을 보여 주었다 (무처리구: 83.0±8.4%, 질산은 처리구: 60.0 ~ 74.0%)을 보였다.
비타민 C 처리의 경우 처리농도가 높아질수록 다른 처리구에 비해 갈변율이 현저히 낮아지는 것으로 나타났다 (Fig. 2). 150mg·l-1 처리 시 가장 낮은 1.
)를 농도별로 처리하여 백합 기내식물체의 생장에 미치는 영향에 대해 알아보고자 수행되 었다. 실험 결과 질산은 과 비타민 C, 구연산 의 처리는 레드플레임의 갈변화 방지에는 효과적이나, 레드플레임 인편의 재분화 및 생장에 있어 비타민 C와 질산은의 처리는 도움이 되지 못하였다. 이와는 반대로 구연산의 경우 레드플레임의 재분화 및 생장에 도움을 주는 것으로 나타났으며 150mg·l-1 이상에서는 저해되는 것으로 나타나 100 mg·l-1 구연산의 처리가 레드플레임의 갈변화 방지뿐 아니라 재분화 및 생장에도 효율적임을 확인하였다.
5개로 가장 높은 자구 생성을 보였다. 이는, 본 실험에서 질산은과 비타민 C 처리 시, 오히려 자구 생성이 감소했던 것 및 Conostephium pendulum 식물체의 캘러스를 이용한 실험에서도 0.01% 혹은 0.1%구연산 처리 가 재분화를 억제했다는 결과와 상반되는 것으로써(Antony et al. 2004), 구연산 처리가 레드플레임 자구 생성에 높은 효율이 있음을 보여주는 결과이다(Table 1).
이와는 반대로 구연산의 경우 레드플레임의 재분화 및 생장에 도움을 주는 것으로 나타났으며 150mg·l-1 이상에서는 저해되는 것으로 나타나 100 mg·l-1 구연산의 처리가 레드플레임의 갈변화 방지뿐 아니라 재분화 및 생장에도 효율적임을 확인하였다.
질산은, 구연산, 비타민 C 처리 시 레드플레임 인편의 재 분화 및 증식에 미치는 효과를 알아보고자 4주간 배양후 생체중의 증가율을 조사한 결과, 질산은을 처리한 경우 생체중 증가율은 무처리구에 50%정도 낮은 것으로 나타났으며, 비타민 C의 경우 농도가 높아질수록 자구의 생체중이 감소하는 경향을 보여 주었다. 비타민 C 50mg·l-1이 3가지 농도 중 가장 좋았으나, 무처리구와 별 차이는 없었다.
후속연구
5%의 가장 낮은 갈변율을 나타내어 갈변화 현상 감소에 가장 적합한 처리구로 판단되었다. 본 실험결과는 향후 나리기내 식물체생산에 문제점으로 발생하는 갈변화 현상을 감소시키고 인편 재분화 및 생장을 촉진시켜 우량 나리 기내 묘의 대량증식체계 확립을 통한 우량종구묘 생산체계 확립에 기여하여 농가 소득 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
에틸렌 활성억제에 효과적인 이온은?
에틸렌은 식물호르몬의 하나로 Larue와 Gambourg (1971) 의 연구에서 기내배양 시 배양체의 생육에 영향을 미친다는 것이 알려져 조직배양 시 거의 사용 하지 않으나, 배양병의 마개를 단단히 막으면 배양병 상부에 에틸렌이 축적되어 배양하는 식물체에 해를 끼친다(Paek 2001). 이러한 에틸렌을 제거하기 위해 식물체에 사용 가능한 에틸렌 활성 억제제들을 연구한 결과 Ag+ 이온이 에틸렌의 활성억제에 가장 효과적이라는 것이 밝혀지며(Beyer 1976), AgNO3를 이용한 에틸렌 억제에 관한 연구가 활발히 진행 되어, 애기장대(Marton and Browse 1991), 해바라기(Chraibi et al. 1991), 고추(Hyde and Philips 1996) 등 여러 작물에서 질산은(AgNO3)의 처리는 에틸렌 억제 효과 뿐 아니라 재분 화율 증가에 도움이 된다고 보고되었다.
나리는 어떤 조직배양에 의해 무병종구를 획득할 수 있는가?
2004, 2005). 나리는 바이러스에 민감한 작물 중 하나로서 기내 인편삽, 경정배양, 캘러스 배양 등의 조직배양을 통해 무병종구를 획득할 수 있으며, 배양 과정에서열 및 화학처리를 병행할 수도 있다(Park and Kim 2003). 하지만 조직배양 시 에틸렌(ethylene) 가스 및 페놀화합물에 의한 절편체의 갈변화(browning)는 기내 식물체 대량증식에서 생육불량의 주요 원인으로 작용 하여 조직배양에서 문제점으로 대두되어 왔다.
나리의 조직배양시 문제점은?
나리는 바이러스에 민감한 작물 중 하나로서 기내 인편삽, 경정배양, 캘러스 배양 등의 조직배양을 통해 무병종구를 획득할 수 있으며, 배양 과정에서열 및 화학처리를 병행할 수도 있다(Park and Kim 2003). 하지만 조직배양 시 에틸렌(ethylene) 가스 및 페놀화합물에 의한 절편체의 갈변화(browning)는 기내 식물체 대량증식에서 생육불량의 주요 원인으로 작용 하여 조직배양에서 문제점으로 대두되어 왔다.
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