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문제 정의
- 따라서 본 연구는 실고 사리 포자 발아와 전엽체증식을 위해 배지 종류, 온도 및 광질 조건을 달리하여 발아율과 전엽체 발달을 위한 최적 배양조건을 규명함으로써 효율적인 기내 증식 방법을 마련을 통해 대량 증식 기반을 마련하고자 수행되었다.
제안 방법
- 각 처리에 따른 포자 발아율은 광학현미경(Ni-U, Nikon, Japan)을 이용하여 2일 간격으로 조사 및 확인하였고, 전엽체 발달은 실체현미경(SMZ-1500, Nikon, Japan)으로 관찰하였다.
- , Korea)에서 광도 40 μmol·m-2·s-1, 전광조건하에서 연구를 수행하였다. 광질 조건 연구는 형광등, LED-red (660 ㎚), LED-blue (450 ㎚)로 조절한 LED 배양기 (SJ-103S, Sejong Sci. Co., Korea)에 수행하였고, LED 광원은 petri dish에서 약 30 ㎝ 높이에 설치하여 온도 25℃, 전광 처리하였다.
- 다양한 배지 조성에 관한 실험을 위해 배지 종류 실험은 sucrose 1%, agar 0.8%, pH 5.8로 조절한 Knop 배지(Knop, 1865)와 무기물과 비타민 농도를 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2배로 각각 조절한 MS 배지(Murashige and Skoog, 1962)를 사용하였다. 배양온도와 광질 조건 연구는 Knop 배지를 사용하였으며, 배양온도 실험은 온도를 15, 20, 25, 30℃로 조절한 생장상 (WIM-RL4, DAIHAN Sci.
- 모든 실험은 4반복을 수행하였으며, 포자 파종은 배지를 20 ㎖ 첨가한 petri dish (D 90 × H 15 ㎜)에 준비된 포자용액과 멸균수를 각각 1 ㎖를 pasteur pipettes (150 ㎜, Hilgenberg, Germany)을 이용하여 분주하였다.
- 8로 조절한 Knop 배지(Knop, 1865)와 무기물과 비타민 농도를 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2배로 각각 조절한 MS 배지(Murashige and Skoog, 1962)를 사용하였다. 배양온도와 광질 조건 연구는 Knop 배지를 사용하였으며, 배양온도 실험은 온도를 15, 20, 25, 30℃로 조절한 생장상 (WIM-RL4, DAIHAN Sci., Korea)에서 광도 40 μmol·m-2·s-1, 전광조건하에서 연구를 수행하였다. 광질 조건 연구는 형광등, LED-red (660 ㎚), LED-blue (450 ㎚)로 조절한 LED 배양기 (SJ-103S, Sejong Sci.
대상 데이터
- RH 15%)에서 3일간 건조하였다. 건조된 포자엽에서 포자를 분리하여 표준체(100 ㎛)로 불순물을 제거한 다음 국가 야생식물 종자은행(암조건, 4℃, RH 40%)에 보관하면서 연구용 재료(NIBRGR0000184897)로 사용하였다.
- 포자에서 발아한 어린 전엽체 증식은 6∼8주 이상의 배양기간이 필요하며, 기내에서 전엽체 증식과 관리를 위해서는 포자체 형성이 적을수록 유리한 것으로 보고된바 있다 (Shin, 2007). 따라서 실고 사리 포자발아와 초기 전엽체 발달을 위한 최적 배지는 1/8MS 배지로 사료되었다.
- 실험에 사용된 포자는 2015년 2월에 제주도 서귀포시 안덕면 감산리 일대에서 성숙한 포자엽을 채집하여 종이상자에 넣어 건조실(15℃, RH 15%)에서 3일간 건조하였다. 건조된 포자엽에서 포자를 분리하여 표준체(100 ㎛)로 불순물을 제거한 다음 국가 야생식물 종자은행(암조건, 4℃, RH 40%)에 보관하면서 연구용 재료(NIBRGR0000184897)로 사용하였다.
성능/효과
- 2). MS 계통 배지에서는 영양분의 농도가 높아질수록 발아 시작이 늦었고 농도가 가장 높은 2MS 배지에서는 발아율이 매우 낮았다. 전엽체 발달은 발아율이 높았던 Knop 배지와 1/8, 1/4MS 배지에서심장형 전엽체로 발달되었으며, 배지의 영양분 농도가 높아질수록 가근이 두꺼워지는 경향을 보였다(Fig.
- 기내 배양을 통한 실고 사리의 최적포자 발아와 전엽체 발달조건을 규명하기 위해 광질의 종류를 달리하여 배양한 결과, 실고사리 포자의 발아율은 LED red에서 90.6%로 가장 높았고, 파종 5일 만에 61.4%, 10일 후에는 88.3%로 발아를 종료하고 전엽체로 발달하였다 (Fig. 6).전엽체는 형광등과 LED red에서 모두 심장 형으로 발달되었으나 LED blue에서는 발아율이 낮고 포자는 발아했으나 전엽체로 발달하지 못했다 (Fig.
- , 2007). 따라서 무균 포자발아를 통한 실고 사리 전엽체의 효과적인 증식을 위해서는 LED red에서 발아가 대부분 종료되는 10일 이후에 광조건을 형광등으로 변경하는 것이 전엽체 발달에 효과적인 것으로 판단되었다.
- 본 연구 결과에서도 실고 사리는 25℃의 발아적 온을 벗어날 경우 포자발아율이 감소하고 발아속도와 전엽체 발달도 늦어지는 경향을 보였다. 따라서 실고 사리의 포자 발아와 배양온도는 발아율과 전엽체 형태 형성을 결정짓는 중요한 요인임을 확인하였다.
- 배지 조성을 달리하여 30일간 배양한 결과, 포자 발아율은 무기물 함량이 낮은 Knop 배지와 1/8MS, 1/4MS에서 74% 이상이었으나, 1/2MS 배지 이상의 농도에서는 40% 이하로 감소하였다(Fig. 1).발아는 Knop 배지에서 파종 5일 후 가장 빠르게 시작하여 25일 후에는 심장형 전엽체로 성장하였다(Fig.
- rotundifolia의 발아적 온은 20℃로 발아 시작일은 파종 후 24일이었으나 15℃에서는 발아 시작 소요일이 50일 이상으로 매우 길었다. 본 연구 결과에서도 실고 사리는 25℃의 발아적 온을 벗어날 경우 포자발아율이 감소하고 발아속도와 전엽체 발달도 늦어지는 경향을 보였다. 따라서 실고 사리의 포자 발아와 배양온도는 발아율과 전엽체 형태 형성을 결정짓는 중요한 요인임을 확인하였다.
- (Swami and Raghavan, 1980).본 연구도 동일하게 LED blue에 비해 LED red에서 실고사 리 포자 발아와 전엽체 발달이 빨랐다.
- , 2011).본 연구에서 실고 사리 포자도 유사한 양상을 보였고 영양분이 적은 배지에서 포자 발아가 우수하였다. 반면 영양분이 가장 적은 Knop 배지에서는 전엽체 노화가 빠르게 진행되었다.
- 실고사 리 포자의 적정 배양 온도 조건을 규명하기 위해 온도에 따른 발아연구를 수행한 결과, 발아율은 배양온도가 증가할수록 높아져 고온(30℃)에서 86.7%로 가장 높았고 20℃ 이하에서는 발아율이 크게 감소하였으며 저온(15℃)에서는 전혀 발아되지 않았다 (Fig. 4).포자 파종 후 30일을 배양한 실고사리 포자의 전엽체 발달은 25℃와 30℃에서 모두 심장형 전엽체로 발달되었으나, 20℃에서는 판형 전엽체로 관찰되었다 (Fig.
- 이상의 연구결과, 실고 사리 포자 발아와 전엽체 발달을 위한 적정 기내증식방법은 1/8MS 배지에 포자를 파종한 후 온도 2 5℃, LED red 조건에서 발아하고, 파종 10일 후에 광조건을 형광등으로 변경하여 전엽체를 배양하는 것이 가장 효과적일 것으로 규명하였다.
- 이상의 연구결과, 실고 사리 포자발아와 초기 전엽체 발달은 다른 처리구에 비해 Knop, 1/4MS 배지와 1/8MS 배지에서 우수하였으나, Knop 배지에서는 전엽체 노화가 진행되었고 1/4MS 배지에서는 전엽체 증식이 감소하여 포자체 형성이 Knop과 1/8MS 배지에 비해 빨랐다. 포자에서 발아한 어린 전엽체 증식은 6∼8주 이상의 배양기간이 필요하며, 기내에서 전엽체 증식과 관리를 위해서는 포자체 형성이 적을수록 유리한 것으로 보고된바 있다 (Shin, 2007).
- MS 계통 배지에서는 영양분의 농도가 높아질수록 발아 시작이 늦었고 농도가 가장 높은 2MS 배지에서는 발아율이 매우 낮았다. 전엽체 발달은 발아율이 높았던 Knop 배지와 1/8, 1/4MS 배지에서심장형 전엽체로 발달되었으며, 배지의 영양분 농도가 높아질수록 가근이 두꺼워지는 경향을 보였다(Fig. 3). 1/2MS 배지에서 발아한 포자는 심장형 전엽체로 발달하지 못하고 판형 전엽체로 형성되었으며, 1MS 배지에서는 전엽체로 발달하지 못했다.
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