더덕의 체세포발생과 자엽형태에 미치는 탄수화물과 삼투제의 영향 Effects of carbohydrates and osmoticum on the somatic embryogenesis and cotyledon morphology of Codonopsis lanceolata L.원문보기
체세포배 발생과 자엽 형태에 미치는 탄수화물과 삼투제의 영향을 알아보기 위하여 배발생캘러스를 탄소원으로 sucrose와 glucose를 그리고 삼투제로서 mannitol 또는 sorbitol을 3% sucrose와 조합하여 첨가한 MS액체배지에 배양하였다. 플라스크당 체세포배 최대 형성수(128.29)는 glucose단독 또는 삼투제와 3% sucrose를 조합처리한 배지보다 3% sucrose를 첨가한 배지에서 얻을 수 있었고, 그리고 탄수화물과 삼투제의 농도가 증가할수록 체세포배 형성수는 감소하였다. 2개의 자엽을 갖는 전체 체세포배 형성빈도(24.09)는 sucrose 단독(21.52), glucose단독(21.22) 그리고 sorbitol과 3% sucrose의 조합처리보다 mannitol과 3% sucrose조합처리배지에서 약간 높게 나타났다. 특히, sucrose와 glucose농도가 높을수록 2개의 자엽과 트럼펫 모양의 자엽빈도는 점차 감소하였고, 반면 다자엽과 생장이 지연된 구형기 체세포배 빈도는 증가하였다. 한편 삼투제와 3% sucrose의 조합처리 농도가 높을수록 트럼펫 모양과 생장이 지연된 구형기 체세포배 빈도는 뚜렷이 증가하였고, 반면 다자엽 체세포배의 빈도는 점차 감소하였다. 이와 같이 체세포배 발생과 체세포배의 자엽형태는 탄수화물과 삼투제의 처리농도에 의하여 영향을 받을 수 있음을 보여주었다.
체세포배 발생과 자엽 형태에 미치는 탄수화물과 삼투제의 영향을 알아보기 위하여 배발생캘러스를 탄소원으로 sucrose와 glucose를 그리고 삼투제로서 mannitol 또는 sorbitol을 3% sucrose와 조합하여 첨가한 MS액체배지에 배양하였다. 플라스크당 체세포배 최대 형성수(128.29)는 glucose단독 또는 삼투제와 3% sucrose를 조합처리한 배지보다 3% sucrose를 첨가한 배지에서 얻을 수 있었고, 그리고 탄수화물과 삼투제의 농도가 증가할수록 체세포배 형성수는 감소하였다. 2개의 자엽을 갖는 전체 체세포배 형성빈도(24.09)는 sucrose 단독(21.52), glucose단독(21.22) 그리고 sorbitol과 3% sucrose의 조합처리보다 mannitol과 3% sucrose조합처리배지에서 약간 높게 나타났다. 특히, sucrose와 glucose농도가 높을수록 2개의 자엽과 트럼펫 모양의 자엽빈도는 점차 감소하였고, 반면 다자엽과 생장이 지연된 구형기 체세포배 빈도는 증가하였다. 한편 삼투제와 3% sucrose의 조합처리 농도가 높을수록 트럼펫 모양과 생장이 지연된 구형기 체세포배 빈도는 뚜렷이 증가하였고, 반면 다자엽 체세포배의 빈도는 점차 감소하였다. 이와 같이 체세포배 발생과 체세포배의 자엽형태는 탄수화물과 삼투제의 처리농도에 의하여 영향을 받을 수 있음을 보여주었다.
Embryogenic calli from Codonopsis lanceolata L. were cultured in MS liquid media and supplemented with various concentrations of primary carbon sources to study the effects of carbohydrates and osmoticum on somatic embryogenesis and somatic embryo morphology. Sucrose, glucose, and a combination of 3...
Embryogenic calli from Codonopsis lanceolata L. were cultured in MS liquid media and supplemented with various concentrations of primary carbon sources to study the effects of carbohydrates and osmoticum on somatic embryogenesis and somatic embryo morphology. Sucrose, glucose, and a combination of 3% sucrose and various concentrations of sorbitol or mannitol as osmoticum were used as carbon supplements. The maximum number of somatic embryos per flask was greater in media exclusively supplemented with 3% sucrose (128.29) than exclusively glucose-supplemented media (47.67) and either supplement combination of 3% sucrose and osmoticum (95.67 with mannitol and 114.00 with sorbitol). The number of somatic embryos gradually decreased in media with increasing concentrations of combined osmoticum supplement. Decreases also occurred in the highest concentrations of sucrose- and glucose-supplemented media. The total frequency of somatic embryos with two cotyledons was slightly higher in medium with 3% + mannitol (24.09%) compared with exclusively sucrose (21.52%), glucose (21.22%), or 3% sucrose + sorbitol (22.13%). As concentrations of sucrose and glucose increased, the occurrence of two cotyledons and trumpet cotyledons gradually decreased and the occurrence of polycotyledon and globular stage embryos increased. Furthermore, as concentrations of 3% sucrose and osmoticum increased, the occurrence of trumpet cotyledon and globular stage embryos increased and the occurrence of polycotyledon gradually decreased. These results demonstrated that the somatic embryogenesis and occurrence of cotyledon morphology were influenced by the concentration of carbohydrates and combinations of 3% sucrose and osmoticum supplements.
Embryogenic calli from Codonopsis lanceolata L. were cultured in MS liquid media and supplemented with various concentrations of primary carbon sources to study the effects of carbohydrates and osmoticum on somatic embryogenesis and somatic embryo morphology. Sucrose, glucose, and a combination of 3% sucrose and various concentrations of sorbitol or mannitol as osmoticum were used as carbon supplements. The maximum number of somatic embryos per flask was greater in media exclusively supplemented with 3% sucrose (128.29) than exclusively glucose-supplemented media (47.67) and either supplement combination of 3% sucrose and osmoticum (95.67 with mannitol and 114.00 with sorbitol). The number of somatic embryos gradually decreased in media with increasing concentrations of combined osmoticum supplement. Decreases also occurred in the highest concentrations of sucrose- and glucose-supplemented media. The total frequency of somatic embryos with two cotyledons was slightly higher in medium with 3% + mannitol (24.09%) compared with exclusively sucrose (21.52%), glucose (21.22%), or 3% sucrose + sorbitol (22.13%). As concentrations of sucrose and glucose increased, the occurrence of two cotyledons and trumpet cotyledons gradually decreased and the occurrence of polycotyledon and globular stage embryos increased. Furthermore, as concentrations of 3% sucrose and osmoticum increased, the occurrence of trumpet cotyledon and globular stage embryos increased and the occurrence of polycotyledon gradually decreased. These results demonstrated that the somatic embryogenesis and occurrence of cotyledon morphology were influenced by the concentration of carbohydrates and combinations of 3% sucrose and osmoticum supplements.
따라서 본 연구에서는 기내 배양에서 필수적으로 첨가되는 탄소원에 대한 체세포배 발생과 체세포배의 자엽형태 발 생에 대한 영향을 알아보기 위하여 에너지원으로서 sucrose 와 glucose를 그리고 삼투제로서 mannitol과 sorbitol을 농도 별로 처리하여 체세포배의 형성수와 자엽 변이에 대한 빈도를 조사하였기에 보고하고자 한다.
제안 방법
배발생캘러스로부터 동일한 크기의 세포괴를 얻기 위하여 직경이 250 µm와 500 µm인 메쉬를 이용하여 2중으로 걸러낸 후 체세포배 유도를 위한 세포괴 현탁액을 처리구 당 5 ml씩을 분주하여 사용하였다. 배발생 세포괴로부터 체세포배 형성수와 체세포배의 자엽 형태를 조사하기 위하여 MS기본 액체배지에 탄소원으로서 sucrose와 glucose를 각각 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 6.0 및 9.0%로 단독 첨가하여 조사하였고, 삼투제에 대한 영향을 조사하기 위하여 3% sucrose와 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 6.0 및 9.0%의 sorbitol 또는 mannitol농도를 각각 조합처리 하여 2주 동안 배양 후 조사하였다. 체세포배의 자엽형태는 자엽의 수에 따라 2개, 3개 이상, 트럼펫으로 분류하여 조사하였으며, 배양 2주째까지 자엽기 단계로 발달하지 않고 구형기 상태로 남아 있는 체세포배는 생장이 지연된 구형기 체세포배로 판단하였다.
대상 데이터
더덕(Codonopsis lanceolata L.) 종자를 70% 알코올에 1분, 그리고 1% sodium hypochlorite용액에 15분간 침적하여 표면살균하고 멸균수로 3-5회 수세하였다. 멸균된 종자로부터 발아를 유도하기 위하여 1 mg/L GA₃가 첨가된 MS기본배지 (Murashige and Skoog 1962)에 페트리디쉬당 15 ~ 20개씩의 종자를 치상하였다.
성능/효과
1993) 분포를 초래함으로서 트럼펫 모양이나 다자엽 형태의 자엽을 갖는 체세포배 발생을 유도한 것으로 판단된다. 이상의 결과로 미루어 볼 때 더덕의 체세포배 형성에서는 sucrose가 glucose와 같은 단당류처리나 sucrose와 삼투제의 조합처리 보다는 더 효과적인 것으로 나타났으며, 오히려 고농도의 sucrose나 삼투제 처리는 높은 삼투효과에 의해서 발생빈도 를 감소시킨 것으로 나타났다. 체세포배의 형태변이에 있어 서 3% sucrose + manntol 조합처리가 sucrose나 glucose 단독처리 그리고 3% sucrose + sorbitol조합처리보다 2개의 정상 자 엽을 갖는 체세포배 발생빈도가 약간 증가하였고, 반대로 비정상 자엽을 갖는 체세포배 발생빈도는 감소하는 것으로 나타났다.
반대로 3% sucrose + mannitol 또는 sorbitol 조합처리의 경우 농도가 증가할수록 트럼펫과 생장이 지연된 구형기 체세포배 발생 빈도는 증가하였고, 다자엽 체세포배 발생빈도는 감소하는 것으로 나타나 sucrose 또는 glucose와 다르게 나타났다. 이와 같이 더덕에서 체세포배 형성 수와 자엽 형태 변이는 내재 오옥신 및 싸이토키닌도 중요 하지만 배지에 필수적으로 첨가되는 탄수화물의 농도와 종류도 매우 중요하게 영향을 미 치는 것으로 나타났다. 향후 본 연구의 배양조건에서 발생되는 높은 빈도의 다자엽배와 트럼펫 모양의 체세포배를 줄 이고, 2개 정상 자엽을 갖는 체세포배의 발생빈도를 증가시킬 수 있는 배양 조건에 대한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
이상의 결과로 미루어 볼 때 더덕의 체세포배 형성에서는 sucrose가 glucose와 같은 단당류처리나 sucrose와 삼투제의 조합처리 보다는 더 효과적인 것으로 나타났으며, 오히려 고농도의 sucrose나 삼투제 처리는 높은 삼투효과에 의해서 발생빈도 를 감소시킨 것으로 나타났다. 체세포배의 형태변이에 있어 서 3% sucrose + manntol 조합처리가 sucrose나 glucose 단독처리 그리고 3% sucrose + sorbitol조합처리보다 2개의 정상 자 엽을 갖는 체세포배 발생빈도가 약간 증가하였고, 반대로 비정상 자엽을 갖는 체세포배 발생빈도는 감소하는 것으로 나타났다. 또한 2개의 자엽을 갖는 체세포배 발생빈도는 sucrose의 경우에서 농도가 증가할수록 가장 뚜렷한 감소현상을 보였고, 다른 조건에서는 약간씩 감소하는 경향을 보 였다.
후속연구
이와 같이 더덕에서 체세포배 형성 수와 자엽 형태 변이는 내재 오옥신 및 싸이토키닌도 중요 하지만 배지에 필수적으로 첨가되는 탄수화물의 농도와 종류도 매우 중요하게 영향을 미 치는 것으로 나타났다. 향후 본 연구의 배양조건에서 발생되는 높은 빈도의 다자엽배와 트럼펫 모양의 체세포배를 줄 이고, 2개 정상 자엽을 갖는 체세포배의 발생빈도를 증가시킬 수 있는 배양 조건에 대한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
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