'매향' 딸기의 조직배양 시 coconut water 처리에 따른 기내 증식효율 향상 Improvement of proliferation efficiency of strawberry 'Maehyang' treated by coconut water in tissue culture원문보기
본 실험은 딸기 조직배양 시 증식률 향상을 위해 coconut water의 적정처리 농도 구명하고자 실시하였다. 본 실험에 사용된 시험 품종은 '매향'이며, BA 0.5 mg·L-1와 IBA 0.1 mg·L-1을 혼합처리한 배지에 coconut water를 0, 20, 40, 60, 80, 100 ml·L-1로 첨가하여 실험하였다. Coconut water 처리 시 형태적 변이검정과 SSR 검정을 통해 변이 발생 유무를 확인하였다. '매향'은 무처리에 비해 coconut water 처리에서 증식률이 향상되었으며, 특히 coconut water 100 ml·L-1 처리에서 증식률이 약 4배 향상되었다. '매향'에 coconut water 100 ml·L-1 처리 시 형태적 변이체가 2개체 발생하였으나 유전적 차이는 보이지 않았다. 따라서 '매향' 조직배양 시 coconut water 100 ml·L-1를 처리하면 유전적 변이없이 대량증식이 가능할 것으로 판단된다.
본 실험은 딸기 조직배양 시 증식률 향상을 위해 coconut water의 적정처리 농도 구명하고자 실시하였다. 본 실험에 사용된 시험 품종은 '매향'이며, BA 0.5 mg·L-1와 IBA 0.1 mg·L-1을 혼합처리한 배지에 coconut water를 0, 20, 40, 60, 80, 100 ml·L-1로 첨가하여 실험하였다. Coconut water 처리 시 형태적 변이검정과 SSR 검정을 통해 변이 발생 유무를 확인하였다. '매향'은 무처리에 비해 coconut water 처리에서 증식률이 향상되었으며, 특히 coconut water 100 ml·L-1 처리에서 증식률이 약 4배 향상되었다. '매향'에 coconut water 100 ml·L-1 처리 시 형태적 변이체가 2개체 발생하였으나 유전적 차이는 보이지 않았다. 따라서 '매향' 조직배양 시 coconut water 100 ml·L-1를 처리하면 유전적 변이없이 대량증식이 가능할 것으로 판단된다.
This experiment was performed to determine the concentration of coconut water that is most effective in promoting the growth of 'Maehyang' strawberry in tissue culture. Cultivars in this experiment consisted of 'Maehyang' grown in the presence of 0, 20, 40, 60, 80, 100 ml·L-1 of coconut water...
This experiment was performed to determine the concentration of coconut water that is most effective in promoting the growth of 'Maehyang' strawberry in tissue culture. Cultivars in this experiment consisted of 'Maehyang' grown in the presence of 0, 20, 40, 60, 80, 100 ml·L-1 of coconut water which was added to a medium mixed with BA 0.5 mg·L-1 and IBA 0.1 mg·L-1. Morphological variation tests and SSR detection with coconut water were conducted to determine variations in proliferation. The proliferation rate of 'Maehyang' strawberry improved with the coconut water treatment compared to non-treatment. In particular, the proliferation rate with 100 ml·L-1 coconut water treatment increased by about 4 times. When 'Maeyang' was treated with 100 ml·L-1 of coconut water, two morphological variants occurred without genetic variation. Therefore, the results suggest that 100 ml·L-1 of coconut water can be used to mass-produce "Maeyang" strawberry without causing genetic variations.
This experiment was performed to determine the concentration of coconut water that is most effective in promoting the growth of 'Maehyang' strawberry in tissue culture. Cultivars in this experiment consisted of 'Maehyang' grown in the presence of 0, 20, 40, 60, 80, 100 ml·L-1 of coconut water which was added to a medium mixed with BA 0.5 mg·L-1 and IBA 0.1 mg·L-1. Morphological variation tests and SSR detection with coconut water were conducted to determine variations in proliferation. The proliferation rate of 'Maehyang' strawberry improved with the coconut water treatment compared to non-treatment. In particular, the proliferation rate with 100 ml·L-1 coconut water treatment increased by about 4 times. When 'Maeyang' was treated with 100 ml·L-1 of coconut water, two morphological variants occurred without genetic variation. Therefore, the results suggest that 100 ml·L-1 of coconut water can be used to mass-produce "Maeyang" strawberry without causing genetic variations.
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문제 정의
그러나 ‘매향’은 같은 농도의 BA와 IBA를 처리해도 증식률이 저조하여(데이터 미제시), 식물생장조절물질이 아닌 천연물질을 첨가하여 증식률을 향상시키고자 하였다.
따라서 본 실험은 매향의 증식률 향상을 위해 coconut water의 적정 처리 농도를 구명하고, 적정 농도의 coconut water 처리 시 유전적 변이 발생 유무를 확인하고자 하였다.
본 실험은 딸기 조직배양 시 증식률 향상을 위해 coconut water의 적정처리 농도 구명하고자 실시하였다. 본 실험에 사용된 시험 품종은 ‘매향’이며, BA 0.
본 연구는 Kim et al. (2020)의 결과를 바탕으로 변이 발생이 적은 BA 안정 농도 처리(BA 0.5 mg･L-1과 IBA 0.1 mg･L-1혼합 처리) 시 증식률이 낮은 ‘매향’ 품종의 안정적인 조직배양묘 증식을 위하여 coconut water 100 ml･L-1를 함께 첨가하여 배양하면 조직배양묘의 대량생산이 가능할 것으로 판단된다.
‘매향’ 품종의 형태적 변이체의 genomic DNA는 어린 잎에서 추출하였으며, 4개의 마커 정보를 수집하여 정방향에 5-FAM (Bioneer, Korea)으로 형광 표지한 프라이머를 제작하여 사용하였다(Table 1).
Coconut water 100 ml･L-1를 처리한 ‘매향’ 조직배양묘의 변이검정을 실시하였다.
1 mg･L-1을 혼합처리한 배지에 coconut water를 0, 20, 40, 60, 80, 100 ml･L-1로 첨가하여 실험하였다. Coconut water 처리 시 형태적 변이검정과 SSR 검정을 통해 변이 발생 유무를 확인하였다. ‘매향’은 무처리에 비해 coconut water 처리에서 증식률이 향상되었으며, 특히 coconut water 100 ml･L-1 처리에서 증식률이 약 4배 향상되었다.
Coconut water 처리묘는 9월 중순에 정식하여 이듬해 2월까지 전 재배기간동안 화방 출뢰성(불연속 출뢰 또는 불출뢰), 비정상 과일 출현, 초세 등을 기준으로 형태적 변이검정을 실시하였고, 선발된 변이체를 simple sequence repeat (SSR) 마커(Table 1)를 이용하여 ‘매향’ 원종과 유전적 차이가 있는지 확인하였다.
2019), 필터 멸균한 coconut water를 농도 별(0, 20, 40, 60, 80, 100 ml･L-1)로 첨가하였다. Coconut water를 농도 별로 처리한 후 10주 후에 처리 농도 별 증식률을 조사하였다.
‘매향’ 품종의 형태적 변이체의 genomic DNA는 어린 잎에서 추출하였으며, 4개의 마커 정보를 수집하여 정방향에 5-FAM (Bioneer, Korea)으로 형광 표지한 프라이머를 제작하여 사용하였다(Table 1). PCR (VeritiTM 96-Well Thermal Cycler, Applied Biosystems, USA) 증폭 조건은 95℃에서 15분 동안 변성시킨 후, 95℃에서 30초, 65℃에서 30초(반복 당 1℃씩 감소), 72℃에서 30초간 25회 반복한 후, 95℃에서 30초, 55℃에서 30초, 72℃에서 30초간 30회 반복한 후 72℃에서 5분간 처리하였다. PCR이 완료된 후 5 µL의 증폭산물을 1.
PCR이 완료된 후 5 µL의 증폭산물을 1.5% (w/v) agarose gel에서 전기영동하여 증폭 여부를 확인한 후 변성시킨 PCR 산물은 자동염기서열분석기(DNA Analyzer 3730xl, Applied Biosystems, USA)를 활용하여 전기영동한 다음 Gene Mapper 프로그램(Applied Biosystems, USA)을 사용하여 마커 별로 분석하였다.
그러한 단점을 극복하기 위해 Kim et al. (2019, 2020)이 설정한 딸기 증식에 안정적인 benzyladenine 농도를 기초로 하여 ‘매향’품종의 기내 증식률을 향상시킬 수 있는 천연배지첨가물을 선발하고, 적정 농도 구명이 절실하였다.
8)에 치상하고 10주간 배양하여 기내 유식물체를 얻었다. 기내 유식물체의 뿌리와 잎을 제거한 후 coconut water (for plant cell culture, Sigma-Aldrich, Germany)가 농도 별로 첨가된 배지에 치상하고 10주간 배양하였다. 배양배지는 MS 기본배지(1/2MS무기염, 30 g･L-1 sucrose, 2 g･L-1 gelrite, pH5.
기내 유식물체의 뿌리와 잎을 제거한 후 coconut water (for plant cell culture, Sigma-Aldrich, Germany)가 농도 별로 첨가된 배지에 치상하고 10주간 배양하였다. 배양배지는 MS 기본배지(1/2MS무기염, 30 g･L-1 sucrose, 2 g･L-1 gelrite, pH5.6-5.8)에 BA 0.5 mg･L-1와 IBA (indole-3-butyric acid) 0.1 mg･L-1를 첨가하여 121℃, 1.5기압의 고압멸균기에서 15분간 멸균한 후(Kim et al. 2019), 필터 멸균한 coconut water를 농도 별(0, 20, 40, 60, 80, 100 ml･L-1)로 첨가하였다. Coconut water를 농도 별로 처리한 후 10주 후에 처리 농도 별 증식률을 조사하였다.
변이 검정은 Kim et al. (2019, 2020)이 설정한 BA 안정농도에 coconut water를 처리하여 증식률의 향상을 보인 농도에 대해서만 실시하였다. 변이 검정 품종은 ‘매향’이며, coconut water는 100 ml･L-1 처리구만 실시하였다.
본 실험에 사용된 시험 품종은 ‘매향’이며, BA 0.5 mg･L-1와 IBA 0.1 mg･L-1을 혼합처리한 배지에 coconut water를 0, 20, 40, 60, 80, 100 ml･L-1로 첨가하여 실험하였다.
순화후 일주일동안 50% 차광막으로 차광하고, 상대습도를 80% 이상으로 유지한 후 서서히 제거하고, 60일간 육묘 후 본포에 정식하였다. 본포에 정식 후 오스모코트 플러스(13-13-13+2MgO+TE, AICL, 네덜란드)를 주당 7g씩, 4주 간격으로 시비하였고, 관수는 정식 후 9월부터 11월까지 1일 3회, 12월부터 이듬해 2월까지 1일 2회씩 점적관수 하였으며, 재배지역은 강릉이었다.
대상 데이터
를 처리한 ‘매향’ 조직배양묘의 변이검정을 실시하였다. 9월 중순 정식 후 이듬해 2월 말까지 총 560개의 정식묘 중 형태적 변이체 2개체를 선별하였다(Table 3). 형태적 변이체의 초장은 매향 원종에 비해 짧고, 매향 원종의 과일모양이 원추형인데 반해, 형태적 변이체의 과일모양은 닭벼슬 모양이었다(Table 4).
본 연구는 일계성(june-bearing) 딸기 ‘매향’을 공시품종으로 사용하였다.
증식된 유식물체는 온실에서 딸기전용상토 ‘푸르미’(서울바이오(주))를 충진한 플러그트레이(32구, 사각, 윗지름 58 mm × 아랫지름 42 mm × 높이 63 mm, 145cc/1구)에 이식하여 순화하였다.
이론/모형
SSR 검정은 Kim et al. (2019, 2020)의 방법과 같은 방법으로 실시하였다. ‘매향’ 품종의 형태적 변이체의 genomic DNA는 어린 잎에서 추출하였으며, 4개의 마커 정보를 수집하여 정방향에 5-FAM (Bioneer, Korea)으로 형광 표지한 프라이머를 제작하여 사용하였다(Table 1).
성능/효과
‘매향’은 무처리에 비해 coconut water 처리에서 증식률이 향상되었으며, 특히 coconut water 100 ml･L-1 처리에서 증식률이 약 4배 향상되었다.
그 결과 ‘매향’은 coconut water의 농도가 높아짐에 따라 증식률이 향상되었으며, 특히 100 ml･L-1 처리 시 무처리의 약 4배로 가장 높은 증식률을 보였다.
따라서 본 실험에서 배양배지에 coconut water를 첨가하였을 때 생장점의 발달과 생장과정동안 ‘매향’ 조직배양묘의 반응을 향상시키는 것으로 판단되었다 (Fig. 1).
형태적 변이체의 초장은 매향 원종에 비해 짧고, 매향 원종의 과일모양이 원추형인데 반해, 형태적 변이체의 과일모양은 닭벼슬 모양이었다(Table 4). 매향 원종의 SSR 검정 결과, FxaAGA21F11 마커 사용 시 121 bp, 129 bp, 134 bp, 138 bp, FxaHGA02P13 마커 사용 시 216 bp, 237 bp, 240 bp, 242 bp, 248 bp, EMFvi136 마커 사용 시 121 bp, 154 bp, 162 bp, 164 bp, EMFn160 마커 사용 시 157 bp, 163 bp의 피크를 보였다. 매향의 형태적 변이체들은 모두 매향 원종과 같은 피크를 나타내어 SSR 마커를 이용한 검정에서 변이로 판단되는 피크가 확인되지 않았다(Fig.
본 실험에서 딸기 품종인 매향’에서 coconut water 무첨가에 비해 첨가한 배지에서 증식률이 향상되는 것을 확인하였으며, coconut water 100 ml･L-1 (10%, v/v)의 농도가 매향 조직배양묘 증식률 향상에 가장 적당한 것으로 확인되었다(Table 2, Fig. 1).
9월 중순 정식 후 이듬해 2월 말까지 총 560개의 정식묘 중 형태적 변이체 2개체를 선별하였다(Table 3). 형태적 변이체의 초장은 매향 원종에 비해 짧고, 매향 원종의 과일모양이 원추형인데 반해, 형태적 변이체의 과일모양은 닭벼슬 모양이었다(Table 4). 매향 원종의 SSR 검정 결과, FxaAGA21F11 마커 사용 시 121 bp, 129 bp, 134 bp, 138 bp, FxaHGA02P13 마커 사용 시 216 bp, 237 bp, 240 bp, 242 bp, 248 bp, EMFvi136 마커 사용 시 121 bp, 154 bp, 162 bp, 164 bp, EMFn160 마커 사용 시 157 bp, 163 bp의 피크를 보였다.
후속연구
Table 4에서 보듯이 매향 원종에 비해 초세가 약하거나, 첫 화방의 과일 모양이 비정상적으로 출현하는 개체를 우선 선발하여 형태적 변이체를 선별하고, 형태적 형질의 차이가 SSR 마커를 이용한 검정에서 genomic DNA 상에 차이를 보이는지 확인하는 것이 중요하다. 조직배양 1세대에서 나타나는 형태적 변이는 대부분 유전적 변이가 일어나지 않는 후생적 변이이며 (Koruza and Jeleska 1993), 본 연구에서의 형태적 변이체 또한 SSR 검정에서 매향 원종과 차이를 보이지 않아 후생적 변이일 가능성이 높지만 추후 후대에 형태적 변이가 나타나는지에 대한 지속적인 형질 검정이 필요할 것으로 보인다.
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