[논문]타우린 처리를 통한 칼라 기내 식물체 대량증식체계 확립

이상희; 김영진; 양환래; 김종보

doi:10.17703/jcct.2018.4.4.331

초록
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천남성과에 속하는 Z antedeschia spp. 칼라는 절화로서 매우 인기가 높다. 다양한 색상을 지닌 유색칼라는 자연번식률이 낮고 고온에 취약하다는 문제로 식물 조직배양을 통한 대량 증식 체계를 확립하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 칼라 기내 식물체의 생육을 향상시키고자 타우린을 첨가하여 실험을 수행하였다. 식물 생장 효과로 타우린을 20 mg/L 첨가했을 때 다신초는 54.0 %의 발생을 보였고, 생체중은 17.2배가 증가하여 가장 높은 효율을 보였다. 식물 생장에 악영향을 주는 갈변화에서는 타우린 20 mg/L 처리구가 16.0 %로 무처리구의 39.2 %보다 약 2배 이상의 갈변이 억제된 것을 보였다. 타우린은 전반적인 칼라 식물 생장을 촉진시켜 칼라 경정의 대량 증식체계 확립에 긍정적인 영향을 줌으로써 우량품종의 효율적인 대량증식 및 농가 소득 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Zantedeschia spp. calla is very popular as a cut flower. It is very important to establish a micro propagation system through plant tissue culture with the problem that colored calla with various colors are low in natural reproduction rate and vulnerable to high temperature. In this study, we conduc...

Zantedeschia spp. calla is very popular as a cut flower. It is very important to establish a micro propagation system through plant tissue culture with the problem that colored calla with various colors are low in natural reproduction rate and vulnerable to high temperature. In this study, we conducted the experiment by adding taurine to improve the growth of calla plant. When 20 mg/L of taurine was added with plant growth effect, 54.0 % of the cases of multiple shoots and 17.2 times of fresh weight were the most effective. Taurine 20 mg/L treatment showed 16.0 % and 39.2 %, respectively, than the untreated control. Taurine may contribute to mass propagation of elite breeding lines as well as an improvement of farm income by positively influencing the overall growth of calla plants, thereby positively affecting the establishment of the micro propagation system of calla shoot tips.

주제어

표/그림 (3)

그림 그림 1. 타우린 첨가 배지에서 ‘각시’ 경정배양 8주 후 뿌리, 신초, 다신초 생장 비교 Figure 1. Comparison of growth for root, shoot, multiple shoots on various taurine medium after 8 weeks of culture in ‘Gagsi’ (A : MS medium; B : Taurine 2.5 mg/L; C : Taurine 5.0 mg/L; D : Taurine 10 mg/L; E : Taurine 15 mg/L; F : Taurine 20 mg/L)
표 표 1. ‘각시’에서 타우린 농도에 따른 다신초, 갈변율 형성 효과 Table 1. Effect of different concentrations of taurine on multiple shoots formation and browning in ‘Gagsi’
그림 그림 2. 타우린 첨가 배지에서 ‘각시’ 경정배양 8주 후 생체중 증가 비교 Figure 2. Effect of different concentrations of taurine on fresh weight in scales of calla ‘Gagsi’ ^*Data were collected after 8 weeks of culture

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 타우린 처리에 의한 칼라 식물체 조직배양에서 생체중 증가 등과 같은 생장촉진과 갈변율 감소효과에 대해 알아보고자 실험을 수행하였다.
식물 조직 배양에서 타우린의 첨가가 뿌리, 신초 및 다신초 형성 등의 식물체 성장효율을 높여 주는데 이와 유사하게 생체중이 증가함에 어떠한 영향을 주는지 알아보았다. 토마토와 같은 다른 식물에서 타우린을 캘러스에 처리하였을 때 생체중이 증가하는 경향을 보였는데 이는 NaCl과 같은 염, 과산화수소 등과 같은 비생물적 스트레스에서 타우린을 처리했을 때 캘러스 회복 속도가 더 빠르다는 결과를 나타낸다[16].
칼라는 절화용으로 세계적으로 인기 있는 작물 중 하나로 병에 취약하지 않는 고품질의 우수한 칼라 품종이 개발되어야 한다. 우수한 품종이 개발 된 후에는 대량증식 체계가 확립이 되어야 하는데 본 연구에서는 타우린 처리에 의한 칼라의 생장촉진 효과 및 갈변율 억제 효과를 알아보았다.

제안 방법

배양은 23 ± 1℃로 설정된 incubator에서 형광등으로 16시간 광주기로 관찰되었다. 경정에서 다신초 유도는 4주 간격으로 다신초수, 갈변율 등을 조사하였으며 총 8주 동안의 실험을 진행하였다. 모든 처리구는 각 25개씩 칼라 경정을 사용하여 4반복으로 수행하였다.
본 실험에서는 강원도 농업 기술원에서 육성한 옅은 노랑바탕의 분홍색 절화용 유색칼라 ‘Gagsi’ 식물체를 사용하였다. 기내 상태에서 생육된 칼라의 생장점을 포함한 경정을 3~4cm 크기로 절단하여 배양하였다.
경정에서 다신초 유도는 4주 간격으로 다신초수, 갈변율 등을 조사하였으며 총 8주 동안의 실험을 진행하였다. 모든 처리구는 각 25개씩 칼라 경정을 사용하여 4반복으로 수행하였다.
본 실험에서는 초기 칼라 경정의 무게와 조직 배양 후 8주 후의 칼라 경정을 비교하여 배수 증가를 측정하였다. 타우린을 첨가하지 않은 기본 MS 배지에서 14배의 생체중 증가를 보였고, 타우린 5 mg/L의 농도에서 약간의 감소가 나타났다.
칼라 경정에서 재분화되는 잎의 갈변을 관찰하기에 오랜 시간이 소요되어서 신초 초기에 생기는 갈변 또는 어두운 부분의 수를 측정하였다. 타우린이 갈변율 감소에 미치는 영향을 알아보기 위해 농도별로 처리한 결과 대조구에서 39.
타우린의 농도에 따른 효과를 알아보기 위해 0, 2.5, 5.0, 10, 15, 20 mg/L로 총 6가지 처리구로 실험이 진행되었다. 그 결과, 타우린 20 mg/L 처리구에서 54.

대상 데이터

본 실험에서는 강원도 농업 기술원에서 육성한 옅은 노랑바탕의 분홍색 절화용 유색칼라 ‘Gagsi’ 식물체를 사용하였다.
칼라 기내 식물체의 생육을 향상시키기 위해 기내 배양 중 발생하는 스트레스 및 페놀 물질에 의한 생육 저하를 해결하고자 항산화 물질 중 하나인 타우린을 사용하였다. 최근에 같은 단자엽 식물인 나리 식물체에서 나오는 페놀화합물의 산화반응을 방지하고자 구연산, 비타민 C 등과 같은 항산화 물질이 조직배양 연구에서 많이 사용되어 왔다[5].

성능/효과

0, 10, 15, 20 mg/L로 총 6가지 처리구로 실험이 진행되었다. 그 결과, 타우린 20 mg/L 처리구에서 54.0%의 다신초 형성률을 나타냈고 생체중은 17.2배 증가로 무처리구에서 14.0배 증가한 것보다 더 높은 효율을 보였다.
또한 무처리구에서 39.2%의 갈변율이 보였는데, 타우린 20 mg/L 처리구에서는 16.0 %의 갈변율을 보여 갈변율 감소에도 효과가 있는 것으로 나타났다.
1). 조직 배양 1^~2주부터 신초가 형성되기 시작하고 8주차까지 신초 및 뿌리의 생성은 처리구 사이에서 약 7% 미만의 차이를 보였지만 다신초 형성에 있어 타우린 20 mg/L을 첨가한 배지가 대조구보다 2배 이상의 효율을 보였다(Table. 1).
타우린을 기본 MS 배지에 0, 2.5, 5.0, 10, 15, 20 mg/L 농도로 첨가하고 incu box에 개당 8^~9개의 경정을 심고 8주 동안 배양한 결과 타우린 함량이 높아질수록 뿌리가 많아지고 칼라의 전체적인 생육이 증가하였다(Fig. 1). 조직 배양 1^~2주부터 신초가 형성되기 시작하고 8주차까지 신초 및 뿌리의 생성은 처리구 사이에서 약 7% 미만의 차이를 보였지만 다신초 형성에 있어 타우린 20 mg/L을 첨가한 배지가 대조구보다 2배 이상의 효율을 보였다(Table.
본 실험에서는 초기 칼라 경정의 무게와 조직 배양 후 8주 후의 칼라 경정을 비교하여 배수 증가를 측정하였다. 타우린을 첨가하지 않은 기본 MS 배지에서 14배의 생체중 증가를 보였고, 타우린 5 mg/L의 농도에서 약간의 감소가 나타났다. 하지만 이 후 타우린 10 mg/L 농도 이상에서는 생체중 증가를 보였고 20 mg/L 에서는 17.
칼라 경정에서 재분화되는 잎의 갈변을 관찰하기에 오랜 시간이 소요되어서 신초 초기에 생기는 갈변 또는 어두운 부분의 수를 측정하였다. 타우린이 갈변율 감소에 미치는 영향을 알아보기 위해 농도별로 처리한 결과 대조구에서 39.2%의 갈변율이 타우린 처리 농도가 높아질수록 갈변율이 감소하고 타우린 20 mg/L에서 16.0%로 절반 이상이 감소하였다.

후속연구

식물 조직 배양에서 타우린의 첨가가 다신초 형성, 생체중 증가 및 갈변율 감소 등의 긍정적인 효과를 나타냄으로써 향후 다른 식물에서 좋은 첨가물로 사용가능성을 보여 주었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	칼라는 어떤 작물인가?	칼라는 절화용으로 세계적으로 인기 있는 작물 중 하나로 병에 취약하지 않는 고품질의 우수한 칼라 품종이 개발되어야 한다. 우수한 품종이 개발 된 후에는 대량증식 체계가 확립이 되어야 하는데 본 연구에서는 타우린 처리에 의한 칼라의 생장촉진 효과 및 갈변율 억제 효과를 알아보았다.
	Zantedeschia spp. calla 중 유색칼라의 생산에 어떤 어려움이 있는가?	calla는 다양한 화색과 매력적인 화포 그리고 큰 꽃을 가지고 있어 절화로서 매우 인기가 높다[1]. 그 중 다양한 색상을 지닌 화포와 잎에 반점이 있어 상업적으로 관상가치가 높은 유색칼라는 일반적으로 번식법을 분구법으로 진행하고 있으나 자연번식률이 낮고 실생 번식 방법으로 분구했을 때 4 cm의 개화구 생산에 2~3년의 장기간이 소요된다[2-3]. 유색칼라는 고온에 취약하여 28 ℃이상 기온이 지속되면 박테리아 Erwinia spp.에 의한 무름병 발병이 시작되고 30 ℃이상에서는 대부분이 무름병에 감염이 된다[4]. 개화구 생산에 시간이 많이 소요되기 때문에 이 기간 동안 무름병과 고온 휴면 등의 문제로 생산에 어려움을 겪을 수 있다. 따라서 이러한 박테리아에 의한 구근 부패병을 감소시키기 위해 식물 조직배양을 통한 칼라의 대량 증식 체계를 확립하는 것이 아주 중요하다.
	항산화 물질 중 하나인 타우린 처리를 하는 이유는 무엇인가?	칼라 기내 식물체의 생육을 향상시키기 위해 기내 배양 중 발생하는 스트레스 및 페놀 물질에 의한 생육 저하를 해결하고자 항산화 물질 중 하나인 타우린을 사용하였다. 최근에 같은 단자엽 식물인 나리 식물체에서 나오는 페놀화합물의 산화반응을 방지하고자 구연산, 비타민 C 등과 같은 항산화 물질이 조직배양 연구에서 많이 사용되어 왔다[5].

참고문헌 (16)

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Funnell KA, "Zantedeschia," The physiology of flower bulbs, Vol. 36, pp. 683-704, 1993
Kim KH, "Calla lily. The cultural technology of bulb," RDA, pp. 319-328, 1995
Mori G, Kubo T and Yamaguchi T, "Effect of growing temperature and growth medium on the outbreak of bacterial of bacterial soft rot in the prodiction for tubers of Zantedeschia Araceae," Envionment Control ib Biology (Japan). Vol. 37, pp. 96-96, 1999
Paek KY, "Plant Tissue Culture," Hyang-Moon publisher, Seoul, Korea, pp. 466, 2001
Im HS, "The functional effects of the prevention and treatment on hair loss from Astringent persimmon fruit extracts," The Journal of the Convergence on Culture Technology, Vol.4(3), pp.253-259, 2018
George EF, Hall MA and De Klerk GJ, "The Components of Plant Tissue Culture Media I : Macro- and Micro- Nutrients," Plant propagation by tissue culture 3rd edition, pp. 65-113, 2008
Zoltan M, Virag E and Ordog V, "Natural substances in tissue culture media of higher plants," Acta Biol Szeg, Vol. 55(1), pp. 123-127, 2011
Lee SH, Yang HR, Kim ST, Tea HJ, Kim YC and Kim JB, "Optimization of in vitro lily culture system with different treatments of taurine," J Plant Biotechnol, Vol. 44, pp. 484-489, 2017

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Murashige T and Skoog F, "A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture," Physiol Planta, Vol. 15, pp. 473-497, 1962

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Park DJ, Lee JS, Kim DS and Park TS, "Effect of Crab Shell Supplementation in Feeds on Taurine Content of Cow's Milk," J. Korean Soc Food Sci Nutr, Vol. 29(6), pp. 1075-1082, 2000
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Ko WH, Su, CC, Chen CL and Chao CP, "Control of lethal browning of tissue culture plantlets of Cavendish banana cv. Formosana with ascorbic acid," Plant Cell Tiss Org Cult. Vol. 96(2), pp. 137-141, 2009

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Abdelwahd R, Hakam N, Labhilili M and Udupa SM, "Use of an adsorbent and antioxidants to reduce the effects of leached phenolics in in vitro plantlets regeneration of faba bean L," Afri J Biotec, Vol. 7(8), pp. 997-1002, 2008
Roh HS, Lee SI, Kang YI, Kim MS and Kim JB, "Effects of ascorbic acid, citric acid and silver nitrate on the growth of in vitro lily plantlets and reduction of browning," J Plant Biotechnol, Vol. 40, pp. 224-230, 2013

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Lee DH, "In vitro analysis of taurine as anti-stress agent in tomato(Solanum Lycoperisicum)-preliminary study," Taurine 9, pp. 75-85, 2015

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