[논문]배발생캘러스 배양에 의한 칼라 식물체 재분화 체계 확립

한인송; 김종보

doi:10.5010/jpb.2019.46.1.032

배발생캘러스 배양에 의한 칼라 식물체 재분화 체계 확립
Establishment of a regeneration system for the production of Calla plants (Zantedeschia spp.) via embryogenic callus culture 원문보기

Journal of plant biotechnology = 식물생명공학회지, v.46 no.1, 2019년, pp.32 - 36

한인송 (건국대학교 과학기술대학 녹색환경시스템전공) , 김종보 (건국대학교 의료생명대학 생명공학과)

초록
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칼라는 천남성과에 속하는 단자엽식물이다. 칼라 신품종이 출시되고 나서 상업적 이용을 위해서는 효율적인 번식체계가 필요하다. 기존 칼라에서 분주나 분구등으로 번식이 이루어졌지만 효율이 낮아서 빠르고 효율적인 번식체계의 개발이 필요한 실정이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 칼라 'Gag-si' 품종의 경정조직이 포함된 줄기절편체들을 다양한 농도의 오옥신과 사이토키닌이 첨가된 MS배지에 배양하여 배발생캘러스, 신초 및 다신초를 유도하고자 하였다. 그 결과, MS배지에 $0.5mg{\cdot}L^{-1}\;NAA$와 $1.5mg{\cdot}L^{-1}\;BA$가 첨가된 배지에서 약 25%의 배발생캘러스 형성율을 보여주었다. 재분화실험에서는 $0.5mg{\cdot}L^{-1}\;IAA$와 $2.0mg{\cdot}L^{-1}\;BA$가 첨가된 MS배지에서 85 ~ 90%의 신초 형성율을 보여주었으며, 다신초의 경우는 같은 농도에서 약 40%의 형성율을 나타내었다. 본 연구에서 오옥신과 사이토키닌의 호르몬 조합이 배발생캘러스, 신초 및 다신초 유도에 있어서 긍정적인 효과를 나타내었다. 본 연구에 기술된 재분화 체계는 향후 칼라 육종프로그램 발전에 기여할 것이라 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Calla lilies (Zantedeschia spp.) are monocotyledonous ornamental plants which belongs to the Araceae family. After the release of elite calla cultivar, an efficient propagation system is needed for commercial use. Despite the use of conventional propagation methods such as splitting of tubers and rhizomes of calla, rapid and efficient propagation system should be developed. In order to achieve this goal, stem segments contained apical meristems derived from calla lily cultivar (cv. Gag-si) were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with various concentrations of cytokinin and auxin. This was aimed at inducing embryogenic calluses, shoots and multiple shoots. As a result, about 25% of induction rates of yellow embryogenic calluses were observed with MS medium containing both $0.5mg{\cdot}L^{-1}\;NAA$ and $1.5mg{\cdot}L^{-1}\;BA$ as growth regulators. In the experiments involving the regeneration from embryogenic calluses through shoot formation, MS medium supplemented with $0.5mg{\cdot}L^{-1}\;IAA$ and $2.0mg{\cdot}L^{-1}\;BA$ showed the highest rates at approximately 85 ~ 90% with regard to the formation of shoots in calla. Moreover, multiple shoots needed for rapid propagation were generated when explants were cultured on MS medium supplemented with $0.5mg{\cdot}L^{-1}\;IAA$ and $2.0mg{\cdot}L^{-1}\;BA$ with 40% of formation rate. In this study, the combination of auxin and cytokinin showed positive effects on both the induction of embryogenic calluses, the formation of shoots as well as multiple shoots in calla. The regeneration system described here can contribute to the development of breeding programs of calla in the future.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 칼라 Gag-si 품종의 경정조직에서 유도된 배발생캘러스로부터 오옥신 및 사이토키닌 호르몬 처리에 의한 고효율의 재분화 체계를 개발하고자 본 실험을 수행하였다.

제안 방법

1D)에 있어서 최적의 호르몬 조합을 선정하는 것이 중요하다. 본 연구에서 배발생캘러스로부터 신초를 유도하기 위해서 오옥신 중 IAA 그리고 사이토키닌 중 BA를 선정해서 IAA는 0.5 mg･L^-1 농도로 고정하고 BA를 0, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 및 2.5 mg･L^-1 농도로 처리해서 실험을 수행하였다. 선행연구에서 BA 단독처리보다는 오옥신과의 혼용처리가 신초발생율이 10%정도 높았으며, 오옥신 중 비교적 활성이 강한 IBA, NAA 및 2,4-D는 30%가 넘는 갈변화로 인해 IAA만 오옥신 중 선택되었다(데이터 미제시).

대상 데이터

본 실험에 사용된 칼라 식물체는 강원도농업기술원 원예연 구과에서 육성한 ‘Gag-si’ 품종의 기내식물체로부터 경정을 포함한 1 ~ 1.5 cm 줄기조직을 절단하여 절편체로 사용하였다. 이 절편체들을 MS (Murashige and Skoog 1962) basal salts with vitamins (Duchefa, Haarlem, The Netherlands) 4.

데이터처리

모든 처리구는 각 30개씩 칼라 경정조직을 사용하여 5반복 으로 실험을 수행하였으며, 실험데이터는 평균±표준편차로 표시하였다. 또한 통계처리는 SPSS (window version)으로 ANOVA 검정을 수행한 후, 유의성이 있는 경우 던컨다중검정 (DMRT)을 수행하였으며, 통계적 유의성은 P<0.05로 설정하여 분석하였다.

성능/효과

1B). BA와 NAA 호르몬 처리 결과, 배발생캘러스 유도에는 NAA 0.5 mg･L^-1 에 BA 1.5 mg･L^-1처리구가 25% 정도의 형성율로 가장 높은 효율을 보여 주었다(Fig. 2). 배발생캘러스 형성실험에서 NAA를 0.
또한 Lin 등 (1997)도 알스트로메리아 줄기 중 생장점이 있는 마디부위 에서 식물체를 직접 재분화 시키는 방식으로 대량증식체계로서 보고하였다. 따라서 칼라 재분화 체계를 확립하는 연구에 있어서도 경정부위가 포함된 줄기조직을 배발생캘러스 유도 및 신초 재분화 연구에 사용하는 것이 중요하다고 판단된다.

후속연구

2013) 및 팔레놉 시스의 원괴체(Protocorm-like bodies; Roh and Kim 2014)의 증식효율과 비교하면 여전히 낮은 단점을 가진다. 따라서 기존의 경정조직을 이용한 배양 외에도 배발생캘러스를 이용한 증식체계(Fig. 4B)의 개발이 필요하며, 칼라 신품종의 고효율의 대량증식체계 개발을 위해서는 향후 다양한 재분화 체계를 개발하여 변이발생 및 증식효율과 생산비 등을 분석한 후 최적의 대량증식 체계를 선정하는 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	배발생캘러스 형성실험에서 NAA 농도가 0.5 mg･L-1 일 때 좋은 캘러스 유도율이 보이는 이유는?	5 mg･L-1 농도보다 높아질수록 대부분의 경정조직이 2~3 주 후에 갈변 되어 고사함을 보여 주었다. 이러한 현상은 NAA 자체가 오옥신 중 2,4-D (2,4-Dicholoroo-henoxyacetic acid) 다음으로 제초제 성분으로 인한 독성을 가지고 있으므로 식물 및 절편체 부위에 따라 고농도인 경우 독성이 유발되어 갈변 및 고사를 일으키는 것으로 추정된다. 본 실험처럼BA와 NAA를 조합한 캘러스 유도 연구가 Ko 등(2003)의 연구에서도 NAA 0.
	칼라의 특징은?	칼라 재배자 관점에서 칼라의 괴경 생산에 있어서 가장 이상적인 것은 큰 괴경 크기 그리고 무름병으로 인한 손실을 최소화 하는 것이다(Welsh and Clemens 1992). 칼라는 크게 습지에서 생육하는 백색칼라와 건조한 지역에서 생육하는 유색칼라로 나뉘어 지는데 백색칼라는 큰 꽃이 피며 휴면을 안하고 저장기관이 근경이고 유색칼라는 여름 고온기에 휴면을 하고 저장기관이 괴경인 것이 특징이다(Han and Cho 2003).
	칼라는 무엇인가?	칼라는 천남성과에 속하는 단자엽식물이다. 칼라 신품종이 출시되고 나서 상업적 이용을 위해서는 효율적인 번식체계가 필요하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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