초록 ▼

원예작물에서 감자와 미나리를 선정하여 조직배양묘의 기내생육과 정량화를 통한 최적 환경구명 및 기내 최적 환경제어시스템 개발을 위하여 다음과 같은 연구를 수행하였다. 감자 조직배양묘의 최적 생산환경 구명 및 환경제어시스템 개발과 미나리 체세포배의 최적 생산환경 구명 및 대량생산체계 확립에 초점을 두었다.
감자 조직배양묘의 최적 생산환경 구명 및 환경제어시스템 개발 연구는, 조직배양묘의 정량화 가능한 요인 분석 및 생육의 정량화 작업, 환경제어기술 개발, 최적생육조건 구명 및 기내 환경제어시스템 개발로 구성되어 있다.
세부적

원예작물에서 감자와 미나리를 선정하여 조직배양묘의 기내생육과 정량화를 통한 최적 환경구명 및 기내 최적 환경제어시스템 개발을 위하여 다음과 같은 연구를 수행하였다. 감자 조직배양묘의 최적 생산환경 구명 및 환경제어시스템 개발과 미나리 체세포배의 최적 생산환경 구명 및 대량생산체계 확립에 초점을 두었다.
감자 조직배양묘의 최적 생산환경 구명 및 환경제어시스템 개발 연구는, 조직배양묘의 정량화 가능한 요인 분석 및 생육의 정량화 작업, 환경제어기술 개발, 최적생육조건 구명 및 기내 환경제어시스템 개발로 구성되어 있다.
세부적으로 조직배양묘의 정량화 가능한 요인 분석 및 생육의 정량화 연구는, 기존 문헌에 의한 환경요인 분석, 재분화와 성장에 관련된 환경요인 분석, 조직배양묘의 생육의 정량화, 조직배양묘의 생육 환경 분석으로 구성되어 있다. 조직배양묘의 환경제어기술 연구는, 기내 환경제어시스템 구축, 조직배양시스템내의 환경 및 생육 정보 계측, 환경 및 생육정보를 이용한 조직배양묘의 생육 모델링으로 구성되어 있다. 조직배양묘의 최적생육조건 구명 및 환경제어시스템 적용은, 대량생산을 위한 최적환경조건 구명 및 환경제어시스템 적용성 평가 등으로 구성되어 있다.
미나리 체세포의 최적 생산환경 구명 및 대량생산체계 확립 연구는, 조직배양묘의 정량화 가능한 요인 분석, 액체배지에서의 체세포배 증식, 체세포배 대량생산 체계 확립으로 구성되어 있다. 세부적으로 정량화 가능한 요인 연구는, 기존의 연구 결과를 분석하였다. 액체배지에서의 세포의 증식조건 연구는, 미나리 cell의 증식에 관여하는 조건 구명, 미나리 배발생 세포증식에 유리한 배지공급과 환기조건, 생물반응기를 이용한 세포의 증식방법으로 구성되어 있다. 체세포배 대량생산 체계 연구는, 안정된 체세포배 발생을 위한 배발생능력, 생산량, 동조화 연구, 체세포배대량생산을 위한 방법 및 처리조건 연구, 체세포배 생산에 영향을 주는 기내 미세 환경연구 및 생물반응기를 이용한 체세포배 대량생산체계 연구로 구성되어 있다.

Abstract ▼

1. Analysis of growth environment of potato plantlet.
The growth of potato shoot was mainly affected by light intensity rather than aeration or $CO_2$ concentration. For instance, shoot length was not so much affected by light intensity and aeration, but number of nodes and shoot diam

1. Analysis of growth environment of potato plantlet.
The growth of potato shoot was mainly affected by light intensity rather than aeration or $CO_2$ concentration. For instance, shoot length was not so much affected by light intensity and aeration, but number of nodes and shoot diameter highly increased with light intensity at high aeration rate. Shoot was longest at 1.5$\%$ sucrose but there was no difference in number of nodes. As the sucrose level increased, shoot became thicker and root developed well. Superior produced remarkable number of nodes and thick shoot at 1.5% sucrose. At 120 and 150$\mu$ mol$\cdot$$·m^{-2}s^{-1}$ PPFs, potato shoot showed a favorite growth condition. In spite of same light level, the growth of shoot was better at 1.5$\%$ sucrose than at 3$\%$. Especially the effect of aeration on the growth of shoot was greater at 1.5$\%$ sucrose. The growth of shoot and number of nodes were promoted under environment conditions such as 120$\mu$mol$\cdot$$m^{-2}s^{-1}$ PPF and 1.5% sucrose with aeration, or 120$\mu$mol$\cdot$$m^{-2}s^{-1}$ PPF and 1.5% sucrose with MMMMM mol$\cdot$$m^{-2}s^{-1}$ PPF and 1.5% sucrose with 1500ppm $CO_2$. Shoot length and number of nodes increased around 25th day from the beginning of the culture. Potato shoots cultured for 25-30 days were found to be ideal as materials for tuberization and subculture

2. Construction of environment control system for micro propagation.
An environment control system consisted of four chambers (extendable), were developed for micro propagation, and $CO_2$ concentration, light period, light intensity, and temperature could be independently controlled in each chamber. Proportional control method was used for $CO_2$ control. Temperature and PPF were maintained at $24^{\circ}C$ and 200 $\mu$mol$\cdot$$m^{-2}s^{-1}$, respectively. Light period was set from am. 6 to pm. 10. As light intensity increased, the air temperature in the culture vessel became higher and responded more quickly to the fluctuation of air temperature in the chamber than that of the medium did. Especially, the temperature of solid medium more quickly responded to the change of outside temperature than that of liquid medium did. Both of the vessels capped with aluminium foil and filter-attached foil showed little difference in inside air temperature at high air exchange rate. Air exchange rates in the vessels were higher in the order of Milliwrap, SUN cap, CPP, OPP, and aluminium foil. The aeration rate of the chamber influenced the wind velocity around the vessel. Wind velocities showed 0.2-1.0, 0.5-2.5, and 1.0-4.0m$\cdot$$s^{-1}$ at aeration rates of 4, 8, and 15L$\cdot$$min^{-1}$,respectively.

목차 Contents

• 최종보고서...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...10
• Contents...14
• 목차...18
• 제1장. 서론...22
• 제2장. 감자 조직배양묘의 최적 생산환경 구명 및 환경제어시스템 개발...24
• 제1절. 서론...24
• 제2절. 정량화 가능 환경요인 분석...25
• 1. 서언...25
• 2. 재료 및 방법...25
• 가. 문헌에 의한 환경분석...25
• 나. Shoot의 증식조건...25
• 다. 소괴경의 형성조건...29
• 3. 결과 및 고찰...30
• 가. 문헌에 의한 환경분석...30
• 나. Shoot의 증식조건...32
• 1). Shoot 증식에 미치는 영향을 미치는 요인...32
• 2). Shoot 생장에 미치는 광량의 효과...32
• 3). Shoot 생장에 미치는 sucrose 농도의 효과...32
• 4). Shoot 생장의 경시적 관찰...33
• 5). Shoot 생장에 미치는 광, sucrose농도 및 환기의 영향...33
• 다. 소괴경의 형성조건...46
• 1). 명배양기간에 따른 괴경형성...46
• 2). 액체배지의 배양에 따른 괴경 형성...46
• 3). 용기 및 배양종류에 따른 괴경 형성...46
• 제3절. 기내 환경제어시스템 구축...50
• 1. 서언...50
• 2. 재료 및 방법...50
• 가. 시스템 구성...50
• 나. 배양장치 개요...50
• 다. 부분별 상세 설계...52
• 라. 시스템 특성 분석...54
• 3. 결과 및 고찰...59
• 가. 조직배양용 환경제어시스템 구성...59
• 나. 컴퓨터에 의한 조직배양시스템의 환경제어...59
• 다. 조직배양시스템내의 환경특성...60
• 1). 이산화탄소 제어...60
• 2). 광환경 제어...61
• 3). 온도변화 분석...62
• 4). 환기특성 해석...65
• 제4절. 조직배양 시스템 내의 환경 요인 분석 및 생육 정량화 연구...72
• 1. 서언...72
• 2. 재료 및 방법...72
• 가. 조직배양시스템의 환경 계측...72
• 나. 환경요인별 생육정량화...73
• 다. 환경과 생육정보를 이용한 조직배양묘의 생육모델링...75
• 3. 결과 및 고찰...75
• 가. 조직배양시스템의 환경계측...75
• 1). 온도 및 습도...75
• 2). 이산화탄소 및 PPFD...76
• 나. 환경요인별 생육정량화...78
• 1). 생육단계 I...78
• 2). 생육단계 II...80
• 3). 생육단계 III...84
• 다. 환경과 생육정보를 이용한 조직배양묘의 생육모델링...90
• 1). 혼합영양조건 생육모델링...90
• 2). 자가영양조건 생육모델링...92
• 가). 생육단계 II...92
• 나). 생육단계 III...93
• 제5절. 조직배양묘의 기내 최적 환경 구명 및 환경제어시스템의 적용성...96
• 1. 서언...96
• 2. 재료 및 방법...96
• 3. 결과 및 고찰...98
• 1). 기내 생육...98
• 2). 기외 생육...100
• 제3장. 미나리 체세포배의 최적 생산환경 구명 및 대량생산체계 확립...103
• 제1절. 서론...103
• 제2절. 정량화 환경요인 분석...104
• 1. 서언...104
• 2. 재료 및 방법...104
• 가. 문헌에 의한 환경요인 분석...104
• 3. 결과 및 고찰...104
• 제3절. 액체배지에서의 세포의 증식조건...105
• 1. 서언...105
• 2. 재료 및 방법...105
• 가. 액체배지에서의 embryogenic 세포 증식에 미치는 2,4-D의 효과...105
• 나. 미나리 세포의 증식...105
• 다. 미나리 배발생 세포 증식에 유리한 배지 공급 방식과 환기 조건...105
• 라. 생물반응기를 이용한 세포의 증식...106
• 3. 결과 및 고찰...106
• 가. 액체배지에서 체세포증식에 미치는 2,4-D의 효과...106
• 나. 미나리 세포의 증식...107
• 다. 미나리 배발생 세포증식에 유리한 배지공급 조건과 환기조건...107
• 라. 생물반응기를 이용한 세포의 증식...107
• 제4절. 체세포배 대량생산 체계 확립...110
• 1. 서언...110
• 2. 재료 및 방법...110
• 가. 체세포배 발생...110
• 나. 체세포배 대량생산...111
• 다. 체세포배 생산에 영향을 주는 기내 미세환경...112
• 라. 생물반응기를 이용한 대량 생산...113
• 3. 결과 및 고찰...113
• 가. 체세포배 발생...113
• 1). 액체배지에서 증식된 세포의 배발생 능력...113
• 2). 체세포배 생산의 경시적 관찰...113
• 3). 체세포배 동조화...114
• 4). Embryogenesis동안 발생하는 pH의 변화...114
• 나. 체세포배 대량생산...117
• 1). 체세포 대량생산 방법...117
• 2). 세포 접종밀도에 따른 embryogenesis...117
• 3). Aeration에 따른 embryogenesis...117
• 다. 체세포배 생산에 영향을 주는 기내 미세환경...120
• 1). 체세포배 생산에 영향을 주는 기내 미세환경...120
• 2). Sealing 재질의 환기율...120
• 3). 체세포배 발생에 미치는 환기의 영향...120
• 4). 체세포배의 기외 발아에 미치는 환기의 영향...120
• 라. 생물반응기를 이용한 대량 생산...124
• 제4장. 결론...126
• 1. 감자의 생육 환경요인 분석...126
• 2. 기내 환경제어 조직배양시스템 구축...126
• 3. 조직배양 시스템 내의 환경 요인 분석 및 생육 정량화 연구...127
• 4. 조직배양묘의 기내 최적 환경 구명 및 대량 생산 체계 확립...128
• 5. 미나리 배발생 세포의 증식 조건...129
• 6. 체세포배 대량 생산체계...130
• 참고문헌...132