도라지 (Platycodon grandiflorum (Jacq.) A. DC.) 부정아 형성을 통한 식물체 재분화 Plant Regeneration via Adventitious Shoot Formation in Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.)원문보기
도라지(Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.)에서 신초발생에 대한 최적의 호르몬 조건을 조사하기 위하여 잎 및 배축절편을 1.0 mg/L 2,4-D와 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 mg/L BA 또는 kinetin과 각각 조합 첨가한 MS 기본배지에 6주 동안 명 배양 하였다. 배양절편에 따라 신초발생율은 잎 절편에서 56.38%로 배축절편(28.20%)보다 높았다. Kinetin과 BA를 2,4-D와 조합첨가 하였을 때 kinetin의 경우 잎에서 70.38%로 BA (42.38%)보다 더 효과적이었으며, 반면 BA의 경우 배축에서는 35.56%로 kinetin (20.83%)보다 더 높은 빈도를 보였다. 가장 높은 신초형성 빈도(94.20%)는 1.0 mg/L 2,4-D와 1.0 mg/L kinetin이 조합첨가된 MS 배지에서 잎 절편을 배양하였을 때 얻을 수 있었다. 대부분의 신초는 1/2 MS기본배지에서 뿌리를 유도한 후 토양에서 완전한 식물체를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 최적의 기내배양 조건을 통해 도라지의 대량생산 가능성을 보여주었다.
도라지(Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.)에서 신초발생에 대한 최적의 호르몬 조건을 조사하기 위하여 잎 및 배축절편을 1.0 mg/L 2,4-D와 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 mg/L BA 또는 kinetin과 각각 조합 첨가한 MS 기본배지에 6주 동안 명 배양 하였다. 배양절편에 따라 신초발생율은 잎 절편에서 56.38%로 배축절편(28.20%)보다 높았다. Kinetin과 BA를 2,4-D와 조합첨가 하였을 때 kinetin의 경우 잎에서 70.38%로 BA (42.38%)보다 더 효과적이었으며, 반면 BA의 경우 배축에서는 35.56%로 kinetin (20.83%)보다 더 높은 빈도를 보였다. 가장 높은 신초형성 빈도(94.20%)는 1.0 mg/L 2,4-D와 1.0 mg/L kinetin이 조합첨가된 MS 배지에서 잎 절편을 배양하였을 때 얻을 수 있었다. 대부분의 신초는 1/2 MS기본배지에서 뿌리를 유도한 후 토양에서 완전한 식물체를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 최적의 기내배양 조건을 통해 도라지의 대량생산 가능성을 보여주었다.
To investigate optimal conditions for plant regeneration in Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.).Both leaf and hypocotyl explants were cultured on Murashige& Skoog's (MS) medium supplemented with combinations of 0.1, 0.5, 1.0, or 2.0 mg/L cytokinins (BA and kinetin) and 1.0 mg/L 2,4-D for 6 weeks,...
To investigate optimal conditions for plant regeneration in Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.).Both leaf and hypocotyl explants were cultured on Murashige& Skoog's (MS) medium supplemented with combinations of 0.1, 0.5, 1.0, or 2.0 mg/L cytokinins (BA and kinetin) and 1.0 mg/L 2,4-D for 6 weeks, respectively. According to the type of explant, the total shoot organogenesis (56.38%) in leaf explants was higher than in hypocotyls (28.20%). In comparison with kinetin and BA for the plant regeneration, the frequency (70.38%) of leaf explants was higher in combination with kinetin and 2,4-D than of BA with 2,4-D (42.38%), whereas the frequency (35.56%) of hypocotyls explants was higher in BA combination than kinetin combination (20.83%). Thehighest frequency (94.20%) was observed from the cultures of leaf explants on the MS medium supplemented with 1.0 mg/L kinetin and 1.0 mg/L 2,4-D. Upon transfer onto 1/2 MS basal medium containing 3% sucrose, shoots developed into plantlets with roots, and were well grown in soil in the greenhouse. These results lead us to speculate that the optimization of culture conditions was responsible for the mass propagation from in vitro cultures of Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.).
To investigate optimal conditions for plant regeneration in Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.).Both leaf and hypocotyl explants were cultured on Murashige& Skoog's (MS) medium supplemented with combinations of 0.1, 0.5, 1.0, or 2.0 mg/L cytokinins (BA and kinetin) and 1.0 mg/L 2,4-D for 6 weeks, respectively. According to the type of explant, the total shoot organogenesis (56.38%) in leaf explants was higher than in hypocotyls (28.20%). In comparison with kinetin and BA for the plant regeneration, the frequency (70.38%) of leaf explants was higher in combination with kinetin and 2,4-D than of BA with 2,4-D (42.38%), whereas the frequency (35.56%) of hypocotyls explants was higher in BA combination than kinetin combination (20.83%). Thehighest frequency (94.20%) was observed from the cultures of leaf explants on the MS medium supplemented with 1.0 mg/L kinetin and 1.0 mg/L 2,4-D. Upon transfer onto 1/2 MS basal medium containing 3% sucrose, shoots developed into plantlets with roots, and were well grown in soil in the greenhouse. These results lead us to speculate that the optimization of culture conditions was responsible for the mass propagation from in vitro cultures of Platycodon grandiflorum (Jacq. A. DC.).
그러나 많은 식물의 종과 재료에 따라 여러 종류의 오옥신과 사이토키닌을 혼용처리의 중요성이 보고되어 있기 때문에(Turgut-Kara and Ari, 2008; Park and Choi 2015) 신초발생과 같은 형태발생을 통한 식물체 대량생산 연구를 위해서는 호르몬의 선택과 적정농도의 선택이 필수 불가결하다 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 도라지 기내 식물체 대량생산을 위한 최적의 배양조건을 규명하기 위하여 미성숙한 잎과 배축절편을 1.0 mg/L 2,4-D 와 kinetin 또는 BA를 각각 조합첨가한 MS배지에 배양하여 최적의 배양절편과 호르몬 종류 및 농도를 선정하기 위하여 시도하였다.
제안 방법
도라지 잎과 배축 절편으로부터 신초 형성에 대한 kinetin과 BA효과를 조사하기 위하여 각 절편을 1.0 mg/L 2,4-D와 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 mg/L kinetin 또는 BA를 각각 조합 첨가한 MS배지에 옮겨 24°C, 광주기(46 μmol m-2 s-1)조건으로 약 6주 동안 배양하였다. 배양 6주째에 배양절편으로부터 신초를 형성하는 빈도를 기록하였으며, 처리구 당 9개의 절편을 3회 반복 수행하였다.
대상 데이터
도라지(Platycodon grandiflorum (Jacq.) A. DC.)종자를 70% 알코올에 1분, 0.4% 클로락스용액에 15분간 침적하면서 표면 살균하였고, 이후 멸균수로 3-5회 수세하였다. MS기본배지(Murashige and Skoog 1962)에 치상하여 4주 후 유식물체를 얻었다.
성능/효과
2,4-D와 kinetin 또는 BA 조합첨가에 의한 신초 형성율을 비교한 결과, kinetin의 경우 잎 절편 배양에서 0.1 mg/L에서 농도가 증가 할수록 신초형성율이 증가하여 1.0 mg/L에서 최대치를 보였고, 2.0 mg/L에서는 감소하는 경향을 나타냈다. 최대 형성빈도는 1.
배양절편에 따른 신초형성율을 비교한 결과, 잎 절편의 경우 1.0 mg/L 2,4-D와 kinetin을 조합하였을 때 70.38%, BA와 조합에서 42.38%를 나타냈고, 배축 절편의 경우 kinetin조합배지에서 20.83% 그리고 BA조합배지에서 35.56%를 보여 전체 신초발생율은 잎 절편(56.38%)이 배축 절편(28.20%)보다 높은 것으로 나타났다(Table 1). 대부분의 식물의 경우 배양절편의 종류와 성숙도에 따라 캘러스와 같은 탈분화과정이나신초발생과 같은 기관발생능의 차이를 보일 수 있다(Choi etal.
이는 같은 식물 속 또는 종에서 호르몬 종류와 농도에 따라 신초 형성 빈도가 달라질 수 있음을 보여주고 있으며, 특히 농도 또한 매우 중요한 요소임을 보여주고 있다. 본 연구에서도 마찬가지로 도라지 배양 절편에 따라 신초형성에 적합한 호르몬의 종류와 농도가 다름을 보여 주었으며, 특히 배축의 경우는 kinetin보다는 BA가, 잎 절편에서는 BA보다 kinetin이 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 향후 도라지 기내 대량생산 시스템에 적용시킬 수 있을 뿐 아니라 유용형질 도입을 위한 형질전환연구에서도 매우 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
후속연구
본 연구에서도 마찬가지로 도라지 배양 절편에 따라 신초형성에 적합한 호르몬의 종류와 농도가 다름을 보여 주었으며, 특히 배축의 경우는 kinetin보다는 BA가, 잎 절편에서는 BA보다 kinetin이 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 향후 도라지 기내 대량생산 시스템에 적용시킬 수 있을 뿐 아니라 유용형질 도입을 위한 형질전환연구에서도 매우 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도라지의 기내배양의 배양재료는 어떤 것이 이용되는가?
현재까지 도라지의 기내배양은 배양재료로 주로 화기, 소포자, 잎, 줄기, 뿌리가 이용되어 왔으며, 식물호르몬으로서 신초 형성에는 BA와 NAA 혼합 처리가 그리고 체세포배발생에는 2,4-D 단독 또는 Kinetin과 2,4-D조합처리가 효과적인 것으로 알려져 왔다(Han and Lee 1976; Ko et al. 1993; Lee et al.
약초식물들이 뿌리를 배양절편으로 이용할 경우 배양이 까다로워서 한계점이 있는데 이를 보완할 수 있는 방법은?
많은 약초식물은 다량의 유용성분과 페놀화합물을 함유하고 있어 외부 환경적 스트레스를 받을 경우 방어 기작에 의한 세포분열이 억제되거나(Park and Choi 2015), 배양절편으로 뿌리를 이용할 경우 오염에 의한 초기 배양으로 인하여 배양이 까다로운 것으로 알려져 있다. 따라서 약초식물을 대상으로 식물체 대량생산과 생물학적 연구를 위해서는 성숙한 뿌리나 줄기절편을 이용하는 것 보다는 세포분열능이 높은 미성숙 배양절편을 이용하는 것이 좋으며(Cho et al., 1998), 특히 무균 발아된 유식물체의 배축이나 어린 잎 절편을 배양함으로써 식물체 재분화에 성공할 수가 있다(Park and Choi 2015). 또한 최적의 호르몬 종류와 농도를 선정하는 것이 선행되어져야 한다(Erisen et al.
도라지의 뿌리에는 어떤 성분이 함유되어 있는가?
2014). 최근 도라지의 뿌리에는 여러 가지 이차대사산물 즉, 플라티코디제닌, 폴리갈릭산 등의 사포닌과 글루코스, phytosterol등이 다량 함유되어 있어 한의학적으로 활용되어 왔다. 이러한 도라지의 중요한 성분 때문에 국내에서는 거담, 진해, 항균, 혈압강하 등에 많이 이용되어 왔고, 최근 해외에서는 건강식품의 원료로 그 수요가 증가하고 있는 실정이다(Lee et al.
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