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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 원예 또는 관상용으로 활용 가치가 높은 금새우난초의 대량증식을 목적으로 효율적인 비공생 발아기술 개발과 최적의 기내 건전묘 생산체계를 확립하고자 수행되었다.
- 본 연구는 자생 난초과식물인 금새우난초의 기내 비대배 유도, 발아 및 배직경에 미치는 몇 가지 영향(NaOCl, 배지, 식물생장조절제)을 조사하기 위해 수행되었다. 1% NaOCl을 30분간 처리한 후 POM배지에 배양할 경우, 비대배 유도는 28.
제안 방법
- Sodium hyperchlorite (NaOCl, Sigma-Aldrich, USA)의 처리와 배지 종류가 금새우난초 종자의 배비대와 발아율에 미치는 영향을 조사하기 위해 열매를 70% 에탄올에 30초 간 침지 한 후, 멸균수로 3회 수세하였다. 대조구로 사용된 종자는 멸균된 핀셋을 사용하여 열매에서 분리하여 POM (Phytomax Orchid Mainternance medium, Sigma, USA), SGM (Seed Germination Mainternance medium, Sigma, USA), MS (Murasige and Skoog 1962)배지 위에 각각 치상하였다.
- 금새우난초 종자의 배비대 및 발아실험은 온도(22 ± 1°C), 광주기(16/8 시간), 광도(46 μmol m-2s-1)가 일정하게 유지되는 배양실에서 실시하였다.
- Sodium hyperchlorite (NaOCl, Sigma-Aldrich, USA)의 처리와 배지 종류가 금새우난초 종자의 배비대와 발아율에 미치는 영향을 조사하기 위해 열매를 70% 에탄올에 30초 간 침지 한 후, 멸균수로 3회 수세하였다. 대조구로 사용된 종자는 멸균된 핀셋을 사용하여 열매에서 분리하여 POM (Phytomax Orchid Mainternance medium, Sigma, USA), SGM (Seed Germination Mainternance medium, Sigma, USA), MS (Murasige and Skoog 1962)배지 위에 각각 치상하였다. 반면, 실험구로 사용된 종자는 NaOCl(1%)을 30분간 처리한 후, 멸균수로 5회 수세하여 NaOCl을 완전히 제거한 후 POM, SGM, MS배지 위에 치상하였다.
- 대조구로 사용된 종자는 멸균된 핀셋을 사용하여 열매에서 분리하여 POM (Phytomax Orchid Mainternance medium, Sigma, USA), SGM (Seed Germination Mainternance medium, Sigma, USA), MS (Murasige and Skoog 1962)배지 위에 각각 치상하였다. 반면, 실험구로 사용된 종자는 NaOCl(1%)을 30분간 처리한 후, 멸균수로 5회 수세하여 NaOCl을 완전히 제거한 후 POM, SGM, MS배지 위에 치상하였다. 금새우난초 종자의 배비대 및 발아실험은 온도(22 ± 1°C), 광주기(16/8 시간), 광도(46 μmol m-2s-1)가 일정하게 유지되는 배양실에서 실시하였다.
- 5로 조절하여 조제하였다. 배비대(embryo swelling)율은 8주 후, 발아(germination)율은 12 후에 각각 조사하였고, 배직경은 2주 간격으로 8주 동안 현미경하에서 측정하였다.
- 실험은 온도(25 ± 1°C), 광주기(12/12시간), 광도(46 μmol m-2s-1)가 일정하게 유지되는 배양실에서 실시되었다. 배양 10주 후 신초와 뿌리의 길이, 생중량과 건 중량을 각각 조사하였다.
- 식물생장조절물질(사이토키닌, 옥신)의 종류와 농도가 금새우난초 종자발아에 미치는 영향을 알아보기 위해 종자를 NaOCl(1 %)용액에 30분간 처리한 후, 사이토키닌류인 BA (6-benzyl amino purine: 0, 1.0, 3.0 mg/L)와 KT (Kinetin: 0, 1.0, 3.0 mg/L), 옥신류인 NAA (Naphthalene acetic acid: 0, 0.5 1.0 mg/L)와 IAA (Indole acetic acid: 0, 0.5 1.0 mg/L)를 첨가한 POM 배지에 치상하였다. 배지는 sucrose (20 g/L)와 gerlite (3.
- 실험은 온도(22 ± 1°C), 광주기(16/8시간), 광도(46 μmol m-2s-1)가 일정하게 유지되는 배양실에서 수행되었다.
- 활성탄(Activated charcoal, AC, Duchefa, Netherland)과 sucrose의 농도별 처리가 금새우난초의 기내 식물체 증식에 미치는 영향을 조사하기 위해 발아체를 AC (0, 100, 200, 400 mg/L)와 sucrose (0, 10, 30, 50, g/L)가 농도별로 첨가된 POM배지(Agar 7.0 g/L, pH 5.8)에 50개체씩 3반복하여 치상하였다. 실험은 온도(25 ± 1°C), 광주기(12/12시간), 광도(46 μmol m-2s-1)가 일정하게 유지되는 배양실에서 실시되었다.
대상 데이터
- 배지와 기구는 고온·고압(121°C, 1.5기압)상태로 20분간 멸균하여 실험에 사용하였다.
- 실험에 사용된 금새우난초(C. striata f. sieboldii)의 열매는 제주도 남원읍에서 채집되었으며(2013년 10월), 국가야생식물종자은행에서 분양 받았다(자원번호: NIBRGR0000153639). 배지와 기구는 고온·고압(121°C, 1.
- 실험은 온도(25 ± 1°C), 광주기(12/12시간), 광도(46 μmol m-2s-1)가 일정하게 유지되는 배양실에서 실시되었다.
데이터처리
- 모든 데이터는 평균 ± 표준편차로 표시하였고, 집단 간 변이차이를 알아보기 위해서 one-way ANOVA를 실시하여, 유의성이 있는 경우 Duncan's multiple range test로 사후 검증을 실시하였다.
성능/효과
- 1% NaOCl을 30분간 처리한 후 POM배지에 배양할 경우, 비대배 유도는 28.3%, 발아율은 54.8%, 배직경은 205.8 μm로 가장 높게 조사되었다.
- 7 cm로 짧았다(Table 2). AC와 sucrose를 처리한 실험구는 대조구에 비해 생중량과 건중량이 2~5배 이상 증가한 결과를 보였다(Table 2). Sucrose는 식물체 내 대사활동에 필요한 에너지원으로, 기내 조직배양개체의 세포 내 삼투조절제로 이용된다(Gabriela et al.
- 75배 높게 조사되었다. AC와 sucrose의 처리 농도가 기내 식물체 생장에 미치는 영향을 조사한 결과, 엽장은 10 g/L의 sucrose 처리구에서 6.8 cm로 가장 길었고, 대조구는 3.3 cm로 가장 짧았다. 근장은 50 g/L의 sucrose 처리구 에서 5.
- ) 등 파종된 종자의 배비대를 촉진시켜 발아율을 높이는데 중요한 역할을 한다. NaOCl 처리와 배지 종류가 금새우난초 종자의 배비대율, 발아율 및 배직경에 미치는 영향을 조사한 결과, 배비대율은 NaOCl 처리 후 POM배지에 치상했을 때 28.3%로 높았고, SGM배지는 22.1%, MS배지는 20.9%로 각각 조사되었다(Fig. 1A). 배직경은 NaOCl 처리 후 POM배지에 치상했을 때 205.
- 3 cm로 짧았다(Table 2). 근장(root length)은 50 g/L의 sucrose 처리구에서 평균 5.8 cm로 가장 길었고, 대조구는 1.7 cm로 짧았다(Table 2). AC와 sucrose를 처리한 실험구는 대조구에 비해 생중량과 건중량이 2~5배 이상 증가한 결과를 보였다(Table 2).
- 금새우난초 발아체의 기내 식물체 생장에 미치는 AC와 sucrose의 농도를 조사한 결과, 엽장(shoot length)은 10 g/L의 sucrose처리에서 평균 6.8 cm로 가장 긴 반면, 대조구는 평균 3.3 cm로 짧았다(Table 2). 근장(root length)은 50 g/L의 sucrose 처리구에서 평균 5.
- 6 μm로 조사되었다. 또한 식물생장조절물질의 처리가 발아에 미치는 영향을 조사한 결과, 1.0 mg/L의 BA 처리구(95.6%)의 발아율은 대조구(54.5%)에 비해 1.75배 높게 조사되었다. AC와 sucrose의 처리 농도가 기내 식물체 생장에 미치는 영향을 조사한 결과, 엽장은 10 g/L의 sucrose 처리구에서 6.
- 2). 발아율은 NaOCl 처리 후 POM 배지에 종자를 치상했을 때, 54.8%로 가장 높았고, SGM (41.6%), MS (39.4%)배지의 순으로 조사되었다(Fig. 1B). NaOCl 무처리구의 발아율은 모든 배지에서 15% 이하로 조사되었다(Fig.
- 또한, 터키산 마르타곤 나리(Lilium martagon)에서는 sucrose 저농도 처리가 고농도 처리에 비해 배지 내 양분흡수를 촉진시키고, 생장억제물질 생성을 감소시켜 구근의 형성과 발달에 효과적이었다(Magdalena and Anna 2005). 본 연구 결과도 기내 식물체 생장은 sucrose 저농도(10 g/L)처리가 고농도(50 g/L)처리에 비해 양호한 생장을 보임을 알 수 있었다(Table 2). 배지 내 AC의 첨가는 고온·고압 멸균 후 교질재료(gelling agent)에 의해 pH가 낮아지는 현상을 억제하여 배지의 pH를 안정화시켜 세포 또는 기관의 생장과 발달에 긍정적인 영향을 주고(Eymar et al.
- 또한 본 연구자의 지난 연구결과로 복주머니란속(Cypripedium) 광릉요강꽃의 기내 종자발아 시 BA 처리는 KT처리 보다 발아율을 증가시켰다(Bae and Choi 2013). 본 연구 결과에서도 BA처리는 KT, NAA, IAA처리에 비해 발아율을 높였지만, 발아개체의 10%정도가 비정상개체(기저부 팽창 및 캘러스 유도)로 발달하는 경향을 보였다(데이터 미제시). 본 결과는 왕새우난초 기내배양 시 BA처리가 발아체의 기저부 팽창과 캘러스화를 유도하고, 뿌리발달을 억제하여 비정상개체로 분화되는 결과와 유사하였다(Kim et al.
- 7 cm로 가장 짧았다. 생중량과 건중량은 AC와 sucrose 처리구가 대조구에 비해 2~5배 이상 높은 결과를 보였다. 결과적으로 본 연구는 금새우난초의 기내 발아 및 증식에 미치는 몇 가지 요인에 관해 구체적인 결과를 제시하였고, 이러한 결과는 향후 자생 난초과식물의 증식 및 보존전략 개발에 중요한 기초자료로 제공 될 것이다.
- 식물생장조절물질(사이토키닌, 옥신)의 종류와 농도차이가 금새우난초 종자의 기내 배비대와 발아율에 미치는 영향을 조사하기 위해 금새우난초 종자에 NaOCl(1%)을 30분 처리한 후 BA (1.0, 3.0 mg/L), KT (1.0, 3.0 mg/L), NAA (0.5, 1.0 mg/L), IAA (0.5, 1.0 mg/L)가 각각 첨가된 배지에 배양한 결과, 1.0 mg/L의 BA가 첨가된 POM배지에 배양했을 때 가장 높은 발아율(95.6%)을 보였고, 3.0 mg/L의 BA 처리구는 91.3%, 1.0 mg/L의 KT 처리구는 86%, 3.0 mg/L의 KT 처리구는 80.5%의 발아율로 각각 조사되었다(Table 1). 한편, 비공생 발아를 위한 옥신류(NAA, IAA)의 처리는 사이토키닌류(BA, KT)의 처리보다 발아율이 25% 낮았지만, 식물생장조절물질 무처리구에 비해서는 7배 이상 높은 결과를 보였다(Table 1).
- 5%의 발아율로 각각 조사되었다(Table 1). 한편, 비공생 발아를 위한 옥신류(NAA, IAA)의 처리는 사이토키닌류(BA, KT)의 처리보다 발아율이 25% 낮았지만, 식물생장조절물질 무처리구에 비해서는 7배 이상 높은 결과를 보였다(Table 1). 동일속인 새우난초의 기내 종자배양 시 0.
후속연구
- 생중량과 건중량은 AC와 sucrose 처리구가 대조구에 비해 2~5배 이상 높은 결과를 보였다. 결과적으로 본 연구는 금새우난초의 기내 발아 및 증식에 미치는 몇 가지 요인에 관해 구체적인 결과를 제시하였고, 이러한 결과는 향후 자생 난초과식물의 증식 및 보존전략 개발에 중요한 기초자료로 제공 될 것이다.
- 2000; Pan and van Staden 1998), 신초형성 및 뿌리유도를 촉진하는 역할을 한다(Dumas and Monteuuis 1995). 결과적으로, 본 연구결과는 야생 금새우난초 종자의 기내 발아 및 식물체 증식에 필요한 최적 조건을 확립하였고, 이러한 결과는 향후 야생에서 발아가 더딘 난초과식물의 유전적 다양성을 유지하면서 서식지외에서 보존하거나 증식된 식물체를 서식지에 복원하는 활동에 중요한 참고자료로 활용 될 수 있을 것이다.
- 금새우난초를 포함하는 난초과식물 종자의 배는 미숙한 상태이며, 발아 시 에너지 공급원인 배유가 없다(Kano 1972). 또한 종피에 발아억제물질이 존재하며, 균근과의 공생을 통한 발아 등 복잡한 원인으로 발아가 어렵고 시간이 오래 걸려 (Mathews and Rao 1980), 보존과 활용성 증대를 위해 발아율을 증가시키는 무균배양기술 개발과 기내 건전묘 생산 조건 확립이 필요하다고 판단된다.
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