[논문]벼 약배양 1단계 및 2단계 배양을 이용한 캘러스 유도 및 식물 재부화율 비교 분석

박영희

doi:10.5352/jls.2021.31.4.385

초록
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벼 육종을 위한 약 배양은 기존 육종 방법을 사용하여 새로운 품종을 개발하는데 최소 6세대에 필요한 시간을 크게 줄여 동형접합자를 신속하게 생산하는 방법이다. 이 약 배양기술은 방법론적 관점에서 더 많은 녹색 식물을 얻을 기회를 제공하며, 약 배양에서 시간과 노력을 절약하는 배양의 효율성을 높이기 때문에 중요하다. 본 연구에서는 배양액과 배양 방법이 다른 1단계와 2 단계 배양의 캘러스 유도율과 녹색 식물 재분화율로 비교하였다. 1단계 배양은 하나의 배지에서 캘러스 유도 및 식물 재생을 허용하는 반면, 2 단계 배양은 두 개의 다른 배지에서 유도 및 식물 재분화가 필요하다. 이 연구에서는 1 단계 및 2 단계 배양으로 벼 꽃밥의 캘러스 유도와 식물 재생률을 비교했다. 캘러스 형성률은 1 단계 배양의 경우 13.0 %, 2 단계 배양의 경우 8.6%로 2 단계 배양보다 1 단계 배양에서 4.4% 더 높았다. 식물 재분화율은 1 단계 배양에서 1.0%, 2 단계 배양에서 3.0 %로 1 단계 배양보다 2단계 배양에서 식물체 재분화율이 3배 더 높았다. 이것은 2 단계 배양이 반수체 생산을 위한 1 단계 배양보다 더 효율적임을 시사한다.

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Anther cultivation for crop breeding is a method of rapid production of homozygosities by greatly reducing the time required for at least six generations to develop new varieties using conventional breeding methods. This technique of producing anther culture provides an opportunity to obtain more gr...

Anther cultivation for crop breeding is a method of rapid production of homozygosities by greatly reducing the time required for at least six generations to develop new varieties using conventional breeding methods. This technique of producing anther culture provides an opportunity to obtain more green plants from a methodological point of view, and the techniques that save time and effort in anther culture are also important because they increase the efficiency of culture. This study compared the callus induction rate and green plant regeneration rate of a one-step and a two-step culture that differ in their culture media and culture methods. One-step culture allows callus induction and plant regeneration in one medium, whereas two-step culture requires induction and plant regeneration in two different media. In this study, we compared the callus induction and plant regeneration rates of rice anthers as one-step and two-step cultures. The callus formation rate was 13.0% for one-step cultures and 8.6% for two-step cultures, so the rate was 4.4% higher for one-step cultures than for two-step cultures. The plant regeneration rate was 1.0% in one-step cultures and 3.0% in two-step cultures, so the regeneration rate was three times higher for the two-step cultures than for one-step cultures. This suggests that the two-step cultures are more efficient than the one-step cultures for haploid production.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Differences between one-step culture and two-step culture.
표 Table 1. Callus formation rate of one-step culture and two-step culture
표 Table 2. Plant regeneration rate of one-step culture and two-step culture
그림 Fig. 2. Microscopic photograph of the callus induction and plant regeneration from the One-step and Two-step culture. A, callus induction in One-step culture; B, callus induction in Two-step culture; C, plant regeneration in Onestep culture; D, plant regeneration in Two-step culture.

AI 본문요약
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문제 정의

이처럼 약배양 개체를 만드는 기술은 방법론적 측면에서 녹색체를 더 얻어낼 수 있는 기회를 제공하며, 약배양에서 시간과 노력을 절약하는 기술은 배양 효율을 증가시키기 때문에 중요하다. 배지 조성 및 배양 방법이 다른 One-step culture와 Two- step culture의 캘러스 형성률과 녹색체 재분화율을 비교하여 2가지 방법 중 어느 방법이 약배양 개체의 생산에 더 효과적인지 비교하고자 이 실험을 진행하였다. One-step culture은 하나의 배지에서 캘러스 유기와 식물체로의 재분화가 가능하지만 Two-step culture은 캘러스 유기와 식물체로의 재분화를 서로 다른 배지에서 시행하는 방법이다.
이외에 주요한 약배양 기술로는 적정한 단계의 화분의 상태, 효과적인 화분 절개 방법, 저온 전처리, 배양 용기, 배양 조건과 동시에 효율 높은 순화 방법 등이 있다. 본 연구에서는 배지 조성 및 배양 방법이 다른 One-step culture와 Two- step culture의 캘러스 형성률 및 식물체 재분화률을 비교하여 One-step과 Two-step culture의 방법 중 어느 방법이 약배양 개체의 생산에 더 효과적인지 비교하였다.

제안 방법

재분화 식물체는 기외로 순화하기 위하여 32 사각 범농 트레이(BUMNONG, Korea)와 부농 수도용 상토(PUNONG, Korea)를 이용하여 포트를 만들고, 이식시 식물체 뿌리를 다치지 않도록 하기 위해 상토가 수분을 충분히 머금을 수 있게 관수한 뒤 이식을 준비하였다. 그리고 재분화 식물체가 이유기를 지나 4엽기에 들어갈 때 경북대학교 부속 농업실습장 유리온 실에서 사면배지로부터 포트로 기외순화를 실시하였다. 식물체들은 시험관에서 배지와 함께 꺼내어 증류수로 뿌리에 붙은 배지를 깨끗이 씻어낸 뒤 준비한 트레이에 식물체를 이식하였고, 트레이 위에 랩을 감아 7일 주기로 상부에 뚫은 구멍 수를 늘려 서서히 순화하였다.
One-step culture은 하나의 배지에서 캘러스 유기와 식물체로의 재분화가 가능하지만 Two-step culture은 캘러스 유기와 식물체로의 재분화를 서로 다른 배지에서 시행하는 방법이다. 본 연구에서는 벼 약을 One-step culture과 Two-step culture을 이용하여 캘러스 유기 및 식물체 재분화율을 비교하였다. 캘러스 형성률은 평균적으로 One-step culture가 13.

대상 데이터

재분화 식물체는 기외로 순화하기 위하여 32 사각 범농 트레이(BUMNONG, Korea)와 부농 수도용 상토(PUNONG, Korea)를 이용하여 포트를 만들고, 이식시 식물체 뿌리를 다치지 않도록 하기 위해 상토가 수분을 충분히 머금을 수 있게 관수한 뒤 이식을 준비하였다. 그리고 재분화 식물체가 이유기를 지나 4엽기에 들어갈 때 경북대학교 부속 농업실습장 유리온 실에서 사면배지로부터 포트로 기외순화를 실시하였다.

이론/모형

Ilmi, HV 8, HV 23의 약은 one-step과 two-step 방법을 이용하여 치상 하였다. 배지에 치상 후 15일이 지났을 때 육안으로 알아보기 힘든 크기의 캘러스가 조금씩 생겨나기 시작했으며, 30일이 지난 후에는 육안으로 확인 할 수 있을 만큼의 캘러스가 형성되었다.

성능/효과

5%이었다. One-step과 Two-step 방법에서의 평균적인 캘러스 형성률은 One-step에서는 13.0%, Two-step에서는 8.6%로 One-step 방법을 이용했을 때가 Two-step 방법을 이용하는 것보다 4.4% 정도 캘러스 형성률이 높았다(Table 1). 이러한 결과는 앞으로 벼 약배양을 하는데 있어서 많은 시간 단축과 높은 효율성을 나타낼 수 있다.
벼 약배양을 했을 때 식물체 재분화율은 One-step에서 Ilmi 1.7%, HV8 0.7%, HV23 0.6%로 나타났고, Two-step에서 Ilmi 6.9%, HV8 1.0%, HV23 1.2%로 나타났다. One-step 방법을 이용했을 때 평균 재분화율은 1.
4% 정도 높게 나타났다. 식물체 재분화율은 One-step culture에서 1.0%, Two-step culture에서 3.0%로 Two-step culture의 재분화율이 One-step culture보다 3배 더 높게 나타났다. 이를 보아 Two-step culture가 One-step culture보다 약배양을 통한 반수체 생산에 있어 효율이 더 높다고 생각된다.
0%로 Two-step culture의 재분화율이 One-step culture보다 3배 더 높게 나타났다. 이를 보아 Two-step culture가 One-step culture보다 약배양을 통한 반수체 생산에 있어 효율이 더 높다고 생각된다.
본 연구에서는 벼 약을 One-step culture과 Two-step culture을 이용하여 캘러스 유기 및 식물체 재분화율을 비교하였다. 캘러스 형성률은 평균적으로 One-step culture가 13.0%, Two-step culture가 8.6%로 나타났고, One-step culture의 비율이 Two-step culture의 비율보다 4.4% 정도 높게 나타났다. 식물체 재분화율은 One-step culture에서 1.

참고문헌 (8)

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Henry, Y., Vain, P. and De, Buyser, J. 1994 Genetic analysis of in vitro plant tissue culture responses and regeneration capacities. Euphytica 79, 45-58.

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Kim, K. M., Nam, W. L., Kwon, Y. S. and Sohn, J. K. 2004. Development of doubled-haploid population and construction of genetic map using SSR makers in rice. Plant Biotechnol. J. 31, 179-184.

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Moon, H. P., Cho, S. Y., Son, Y. H., Jun, B. T., Lim, M. S., Choi, H. C. and Chung, G. S. 1986. An anther-derived new high quality and high yield rice variety" Hwaseongbyeo". Research Reports of the Rural Development Administration-Crops (Korea R.)
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