초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
○ 제1세부과제 : 복주머니란 대량배양 기술 개발
1) 복주머니란 기내 증식을 위한 최적 배양조건을 구명하기 위하여 먼저 기내 발아율을 향상시키는 종자 소독방법 및 배양형태를 선발하였음. 자방을 열개하여 자방 내부에 있는 종자를 직접 소독한 후 액체(진탕) 배양한 결과, 자방 표면 소독 후 종자를 고체배지에 배양하는 기존의 방법 대비 발아율은 6.5배 증가하였고 오염율은 81 % 감소하였음.
2) 종자 발아율 및 원괴체의 증식 향상을 위하여 최적 배지조성을 선발코자 하였으며, 그 결과 POM1(Ph

Ⅳ. 연구개발결과
○ 제1세부과제 : 복주머니란 대량배양 기술 개발
1) 복주머니란 기내 증식을 위한 최적 배양조건을 구명하기 위하여 먼저 기내 발아율을 향상시키는 종자 소독방법 및 배양형태를 선발하였음. 자방을 열개하여 자방 내부에 있는 종자를 직접 소독한 후 액체(진탕) 배양한 결과, 자방 표면 소독 후 종자를 고체배지에 배양하는 기존의 방법 대비 발아율은 6.5배 증가하였고 오염율은 81 % 감소하였음.
2) 종자 발아율 및 원괴체의 증식 향상을 위하여 최적 배지조성을 선발코자 하였으며, 그 결과 POM1(Phytamax orchid maintenance medium) 기본배지에 BAP 3㎎ • L^-1 첨가한 배지조성에서 대조구 대비 발아율은 16 % 증가하였고 원괴체 생체중은 4배 정도 증가하였음.
3) 복주머니란 유묘를 기내에서 대량으로 균일하게 생산할 수 있는 생물반응기 배양 기술을 확립하기 위하여 주요 배양조건(원괴체 접종밀도, 공기공급량, 배지 내 당농도 및 배양체 배양/배지공급 방식)을 최적화하고자 하였음. 그 결과 원괴체 접종밀도 2 또는 4g • L^-1, 공기공급량 0.2vvm, 배지 내 sucrose 농도 3%, Immersion 배지공급 방식일 때 원괴체의 생장이 양호하고 발근수는 증가하였으며, 신아형성율이 높고 신아의 생장도 우수하여 신아로부터 발달하는 식물체 형성율이 가장 높게 조사되었음.
○ 제2세부과제 : 복주머니란 원예화를 위한 순화재배 기술 개발
1) 자생 복주머니란 번식 및 재배법 확립을 위하여 기내에서 번식시킨 유묘 및 성묘를 기외 환경에 적응시키는 순화재배 시 적정 광조건을 구명코자 연구를 수행한 결과는 다음과 같았음. 광조건별 1년생 유묘의 식물체 생육 및 신아특성은 2,000l ux에서 가장 우수하였으며, 2년생 유묘의 초장은 자연광 대비 4,000 lux에서 1.3 ㎝ 길었고, 익년에 식물체로 분화되는 신아(new bud)의 발달 정도도 가장 좋았음. 3년생 유묘의 엽수는 3.0∼3.7개 내외이었고, 엽장 및 엽폭은 4,000 lux에서 자연광 대비 21 %, 16 % 증가되었으며, 지하부의 발달 정도인 신아수는 0.5개 더 많았고, 신아직경은 0.7 ㎜ 더 굵었음. 1년생 유묘는 2,000 lux에서, 2∼3년생 유묘는 4,000 lux에서 광합적 특성이 가장 우수하였음. 광도별 성묘(개화주)의 생육특성 조사 결과, 초장은 대조구에 비해 4,000 lux에서 3.4 ㎝ 크고, 줄기직경은 0.4 ㎜ 굵어졌으며 개화기는 5월 25일이었음. 광합적 특성 또한 4,000 lux 처리에서 광합성율, 기공전도도, Ci농도 및 증산율이 유의한 차이를 보이며 가장 높았고, 신아수, 신아장 및 신아직경은 대조구대비 1.3배, 14 %, 6.5 % 정도 증가하여 신아의 생육특성이 가장 우수하였음. 본 연구 결과로 보아 기외 순화재배 시 조직배양 유묘 1년생은 2,000 lux, 유묘 2, 3년생 및 성묘의 광도는 4,000 lux가 가장 적정한 것으로 판단되었음.
2) 자생 복주머니란 재배법 확립을 위하여 기내에서 번식시킨 유묘 및 성묘를 기외순화 재배 시 적정 용토 조건을 구명코자 연구를 수행한 결과는 다음과 같았음. 용토별 유묘 1년생의 생육특성 조사 결과 초장은 부엽토:마사토(8:2)에 비해 부엽토:마사토(5:5)에서 0.4 ㎝ 길어졌고, 엽수는 전 처리구에서 2.3∼3.0개이었고, 신아장은 부엽토:펄라이트(8:2)에 비해 부엽토:마사토(5:5)에서 1.5 ㎜ 굵었음. 유묘 2년생의 초장은 7.4∼8.6 ㎝내외이었고, 줄기직경은 부엽토:마사토(5:5)에서 다른 처리구에 비해 굵어졌고, 신아수는 부엽토:펄라이트(8:2)에 비해 부엽토:마사토(5:5)에서 1.0개 증가되었음. 유묘 3년생의 엽수는 전 처리구에서 유의차가 없었으나, 엽장및 엽폭은 부엽토:마사토(8:2)에 비해 부엽토:마사토(5:5)에서 7.5 % 증가되었으며 다른 처리구에서는 감소되었음. 성묘의 초장은 전 처리구에서 32.0∼38.5 ㎝이었고, 엽장 및 엽폭은 부엽토:마사토(5:5)에서 증가하였고, 개화기는 5월 26일∼5월 27일이었음. 성묘의 신아수, 신아장 및 신아직경은 부엽토:펄라이트(8:2) 대비 부엽토:마사토(5:5)에서 1.0개, 10.8 %, 11.4 %증가하였으나 다른 처리구에서는 감소하였음.
3) 자생 복주머니란 재배법 확립을 위하여 기내에서 번식시킨 유묘와 성묘의 기외순화재배 시 적정 시비방법을 구명코자 연구를 수행한 결과는 다음과 같았음. 완효성비료 시비 시 유묘 1년생의 초장은 무시용 3.4 ㎝에 비해 8 g 시용 시 0.7 ㎝ 컸으며, 엽수 및 엽장, 엽폭도 증가하였음. 4종복비 관주 시 초장은 무시용 대비 1,000배액 6회 관주 시 35 % 증가하였고, 줄기직경은 시비농도와 관주횟수간의 유의차가 인정되었음 신아의 생육 특성은 완효성비료 8 g 시용 시 신아수, 신아장이 증가하였고, 4종복비 1,000배액 6회 관주 시 신아 직경은 무시용 대비 0.65 ㎜ 굵어졌음. 유묘 2년생 생육특성 조사 결과 초장 및 엽장, 엽폭은 시비농도가 높고 관주횟수가 많을수록 길어졌는데, 특히 완효성비료 8 g, 4종복비 1,000배액 6회 관주 처리 시 19 %, 25 % 증가하였음. 신아의 생육 특성은 완효성비료 8 g 시용 시 신아수, 신아장이 증가하였고, 4종복비 1,000배액 6회 관주 시 신아 직경은 무시용 대비 0.9 ㎜ 굵어졌음. 유묘 3년생 완효성비료 시용 시 초장은 무시용(11.8 ㎝) 대비 8 g에서 1.2 ㎝ 길었고, 4종 복비 관주 처리 시에는 농도 및 관주 횟수가 많을수록 증가하였음. 신아장은 무시용 대비 1,000배액 6회 관주에서 14 % 증가되었음. 성묘의 완효성비료 시용 시 초장은 26.8∼28.2 ㎝ 내외이었고, 4종복비 관주 시에는 무시용 대비 1,000배액 6회 관주 처리 시 7.1 ㎝ 증가하였고, 엽장 및 엽폭도 같았음. 신아수는 무시용 1.3개에 비해 완효성비료 8g 시용 시 0.9개 많았고, 신아장은 10.4 % 증가하였다음. 4종복비 관주 처리는 1,000배액 6회 관주 시 신아수가 .6개 많고, 신아직경이 굵었으며, 신아장은 11.2 % 증가하였음.

Abstract ▼

The genus Cypripedium, known as lady' s slipper orchid has been considered to have an considerable marketability as a potted and garden plant with beautiful, bright rose pink to deep purple flowers. But this species are becoming endangered and extinct because of habitat destruction and illegal colle

The genus Cypripedium, known as lady' s slipper orchid has been considered to have an considerable marketability as a potted and garden plant with beautiful, bright rose pink to deep purple flowers. But this species are becoming endangered and extinct because of habitat destruction and illegal collections. Also they often have specific and limited conditions for flowering, seed germination, and offspring production. Therefore, we need the development of artificial propagation system for their conservation and horticultural cultivation.
From these reasons, we have tried to investigate the effects of in vitro culture conditions on the seed germination and proliferation of PLBs(protocorm-derived bodies) in lady' s slipper orchid. The seed germination rate was significantly affected by disinfection methods and cultivation type. Especially when seeds were maintained in liquid culture after direct sterilization using sodium hypochlorite, the germination rate increased to 6.5 times and the contamination rate decreased by 81 % in comparison with the results from seed pods sterilization and solid culture. When the protocorm-derived bodies from seeds were inoculated into variable medium compositions, the fresh weight and uptake of sucrose and mineral nutrient significantly increased in Phytamax orchid maintenance medium with 3㎎ • L^-1 of BAP. On the other hand, the rhizome growth and root elongation were shown to be mostly poor in Phytamax orchid multiplication medium.
This study was conducted to investigate the effects of inoculum density, aeration volume, sucrose concentration and medium supplement method on the growth of plantlets in lady' s slipper orchid(Cypripedium macranthum Sw.) using bioreactor. After 80 days of culture, we compared the growth characteristics of new buds and plantlets according to the respective inoculum density of PLBs, aeration volume. sucrose concentration in medium as well as medium supplement method. When 2 or 4 g • L^-1 of PLBs were inoculated and air was supplied into the bioreactor vessel at 0.2 vvm, the PLBs growth and new buds formation were improved. We also found that the input of sucrose 3 % and application of immersion type could increase the rate of normal plantlet growth and development.
In addition, we have tried to investigate the effect of different irradiance levels on the growth and photosynthetic traits of native lady`s slippers orchid under artificial conditions for horticultural cultivation during the past two years and find the optimum light condition. The general plant growth characteristics of 1-year-old plants were best under 2,000lux, on the other hand, those of 2-year-old, 3-year-old and adult plants were best under 4,000lux for native lady`s slippers orchid under horticultural cultivation when the plant growth including height, leaf length, leaf width and new bud number and so on were compared.
We tried to investigate the effect of different irradiance levels on the photosynthetic characteristics and plant growth of native lady' s slippers orchid (Cypripedium macranthum Sw.) under artificial conditions for horticultural cultivation and find the optimum light condition. The general growth characteristics of 1-year-old plants were best under 2,000 lux, on the other hand, those of 2-year-old and 3-year-old plants were best under 4,000 lux when the plant growth including height, leaf length, leaf width and new bud number and so on were compared. 1-year-old plants under 2,000 lux showed the highest photosynthetic activity such as photosynthetic rate, intercellular CO₂ concentration and transpiration rate. On the contrary, 2-year-old and 3-year-old plants under 4,000 lux showed the highest photosynthetic activity. Under 4,000 lux, the adult plant height increased by 3.4 cm, stem diameter also increased by 0.4 mm and the flowering time was May 25th. The photosynthetic rate, stomatal conductance, intercellular CO₂ concentration, and transpiration rate were noticeably higher, furthermore, the new bud number, diameter and width increased separately by 30%, 14% and 6.5% under 4,000 lux. From these results, we found the optimum light intensity for horticultural cultivation of native lady' s slipper orchids, 2,000 lux was best for 1-year-old plants, on the other hand, 4,000 lux was best for 2-year-old plants, 3-year-old plants and adult plants.
We tried to find the optimum soil mixture for horticultural cultivation of native lady' s slipper orchids(Cypripedium macranthum Sw.) which were obtained from in vitro culture. The plant height and new bud length of one-year seedlings grown in soil mixture of leaf mold and sandy loam(5:5) increased by 0.4cm and 1.5mm in comparison with soil mixture of leaf mold and sandy loam(8:2), the leaf number was 2.3∼3.0 in all treatments.
The plant height of two-year seedlings was 7.4∼8.6cm, the stem diameter increased in soil mixture of leaf mold and sandy loam(5:5), the number of new buds in soil mixture of leaf mold and sandy loam(5:5) increased by 1.0 in comparison with soil mixture of leaf mold and sandy loam(8:2).
There were no differences in leaf number of three-year seedlings, but the leaf length and width increased by 7.5% in soil mixture of leaf mold and sandy loam(5:5). The height of adults plants was 32.0∼38.5cm in all treatments, the flowering time was 26th∼27th May, and the leaf length and width increased in soil mixture of leaf mold and sandy loam(5:5). The number, length and diameter of new buds increased by 1.0, 10.8% and 11.4% in soil mixture of leaf mold and sandy loam(5:5) in comparison with soil mixture of leaf mold and sandy loam(8:2), but decreased in other treatments.
We tried to find the optimum fertilization method for horticultural cultivation of native lady' s slipper orchids(Cypripedium macranthum Sw.) which were obtained from in vitro culture. In application of slow-releasing fertilizer, the plant height of one-year seedlings applied by 8g increased by 0.7cm in comparison with non-fertilization, the leaf number, length and width also increased. Similarly, the number and length of new buds increased. The plant height and new bud diameter of one-year seedlings applied by 1000× dilution solution of compound fertilizer 6 times yearly increased by 35% and 0.65mm in comparison with non-fertilization. There were significances in stem diameter between fertilization concentration and frequency. When the fertilization concentration and frequency were higher, the plant height, leaf length and width increased. The number and length of new buds also increased in application of 8g slow-releasing fertilizer, the diameter of new buds applied by 1000× dilution solution of compound fertilizer 6 times yearly increased by 0.9mm compared with non-fertilization.
The plant height of three-year seedlings applied by 8g slow-releasing fertilizer increased by 1.2cm in comparison with non-fertilization(11.8cm), the length of new buds increased by 14% in application of 1000× dilution solution of compound fertilizer 6 times yearly. The plant height was 26.8∼28.2cm in application of slow-releasing fertilizer, particularly, that increased by 7.1cm in application of 1000× dilution solution of compound fertilizer 6 times yearly. The number and length of new buds increased by 1.3 and 10.4% in application of 8g slow-releasing fertilizer. The number and length of new buds increased by 1.6 and 11.2% in application of 1000× dilution solution of compound fertilizer 6 times yearly.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• 목차 ... 9
• 제 1 장 서 론 ... 10
• 제 1 절 자생식물의 보존 및 이용 증진 강화 ... 10
• 제 2 절 자생 복주머니란 원예화 ... 10
• 제 3 절 대량배양 및 산업화 ... 11
• 제 4 절 연구개발의 필요성 ... 11
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제 1 절 국내 연구 현황 ... 12
• 제 2 절 국외 연구 현황 ... 12
• 제 3 절 국내 • 외 연구현황 비교 및 필요 연구 분야 ... 13
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 14
• 제 1 절 연구 내용 ... 14
• 제 2 절 연구 결과 ... 19
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 60
• 제 1 절 : 목표대비 달성도 ... 60
• 제 2 절 : 정량적 성과 ... 60
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 62
• 제 6 장 중요 변동사항 ... 63
• 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 64
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 64
• 제 9 장 참고문헌 ... 65
• 끝페이지 ... 74