보고서 정보
주관연구기관 |
경상남도농업기술원 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2016-02 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
과제관리전문기관 |
농촌진흥청 Rural Development Administration |
등록번호 |
TRKO201600003214 |
과제고유번호 |
1395040087 |
사업명 |
국책기술개발 |
DB 구축일자 |
2016-06-25
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201600003214 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
1. 남부자생 상록활엽수의 생태적 특성 구명과 이용기술 개발(제1세부과제)
○ 우리나라 남부지역에 자생하는 상록활엽수를 새로운 소득작목으로 육성하기 위하여 주요 자생지의 생태적 특성을 분석과 함께 분화상품화 가능성을 검토하고자 실시하였다.
○ 우리나라 남부 대표 상록수립대의 주요 수종과 생태환경을 검토하였다.
○우리나라 남부자생 상록활엽수 종자들의 발아율을 검토하기 위하여 까마귀쪽나무 등 6종의 상록활엽수 종자를 성숙기에 채취한 후 종자를 파종하였다.
○ 까마귀쪽나무는 종자를 채취한 후
Ⅳ. 연구개발결과
1. 남부자생 상록활엽수의 생태적 특성 구명과 이용기술 개발(제1세부과제)
○ 우리나라 남부지역에 자생하는 상록활엽수를 새로운 소득작목으로 육성하기 위하여 주요 자생지의 생태적 특성을 분석과 함께 분화상품화 가능성을 검토하고자 실시하였다.
○ 우리나라 남부 대표 상록수립대의 주요 수종과 생태환경을 검토하였다.
○우리나라 남부자생 상록활엽수 종자들의 발아율을 검토하기 위하여 까마귀쪽나무 등 6종의 상록활엽수 종자를 성숙기에 채취한 후 종자를 파종하였다.
○ 까마귀쪽나무는 종자를 채취한 후 직접 파종하는 것이 유리할 것으로 판단되었다. 먼나무는 파종 후 2년째 발아하였으며 수확 후 직파하는 것이 유리할 것으로 사료되었다. 사철나무는 파종 후 90일 정도에 발아하기 시작하였으며 국립원예특작과학원 남해출장소내에서 채취한 종자의 경우 파종 4개월째 85%까지 높게 나타났다. 백량금(Asdisia crenata)은 채종 후 4개월 동안은 4℃ 저장이 90% 발아하였다. 광나무는 채종 후 2개월째까지는 91% 이상으로 높았으나 3개월째에 4℃ 저장이 75.9%로서 상온저장보다 높았다. 참식나무는 직파시 98%의 발아율을 나타내었으나 저장기간이 증가하면서 급격히 감소하였으며 4℃ 저장이 유리하였으며 저장 9개월까지 60%의 발아율을 나타내었다.
○ 우리나라 남부자생 상록활엽수의 상품화를 위한 기초조사를 위하여 주요 자생지의 토양 환경을 조사하였다. 상록활엽수 자생지는 15개 지점 중 13개 지점이 양질사토~미사질양토로 나타났으며 53%가 양질사토로 나타나 상록활엽수 생육 토양은 양질사토가 적절할 것으로 판단되었다. 토양 산도와 유기물 및 무기물은 자생지마다 다양하였다.
○ 자생 상록활엽수의 새싹상품화 가능성을 조사하기 위하여 시중에 유통 중인 분화 6종과 비교한 결과 까마귀쪽나무와 참식나무가 상품성이 있는 것으로 나타났다. 까마귀쪽나무의 새싹나무 상품화를 위한 화분크기별 적정 재식수량을 산출한 결과 재식수를 (y), 화분 직경을 (x)로 하는 회귀직선의 방정식 y=1.07x-3.3333으로 나타났으며 결정계수 R2=0.98483으로 나타났다.
○ 참식나무는 화분크기별 적정 재식수량을 산출한 결과 재식수를 (y), 화분 직경을 (x)로 하는 회귀직선의 방정식 y=0.782x-1.3, 결정계수 R2=0.9663으로 나타났다.
남부자생 상록활엽수의 분화상품화를 위하여 까마귀쪽나무, 광나무, 그리고 백량금의 어린묘를 화분에 심은 후 암실, 15.94μmolm-2s-1, 36.74μmolm-2s-1, 209.81μmolm-2s-1 등 4개의 광처리를 실시하였다. 까마귀쪽나무와 광나무, 그리고 백량금은 36.74μmolm-2s-1이상의 광량에서 생육이 양호하여 실내 분화용 식물로서 활용이 가능할 것으로 사료되었다.
2. 석곡의 신품종 육성 및 산업 소재화(제2세부과제)
○ 석곡류 염기서열 생명정보를 분석하여 유연관계를 분석한 결과 D. loddigesii L.(환초석곡)의 경우 양지와 음지에서 재배된 시료에서의 유전적 차이는 없었고, D. moniliforme (자생석곡)의 경우, 색에 따른 계통상의 유전적 차이는 없었다.
○ Neighbor-joining (Nj) 기법으로 유연관계 분석을 한 결과, 국내산 및 일본산 D. moniliforme과 D. nobile는 같은 클레이드에 있고, D. candidum(철피석곡)은 D. catenatum 및 D. scoriarum과 같은 클레이드에 있다.
○ 표준품 dendrobine, dendrophenol, erianin 3종에 대하여 시험해본 결과 dendrobine은 금채석곡에서 약 0.03 % ~ 0.26 %, 개량석곡에서 0.001 ~ 0.002 %로 검출되었으며, erianin 은 고추석곡에서만 0.09 %로 검출되었고, dendrophenol은 석곡의 종류에 상관없이 0.001% ~ 0.021%로 매우 낮게 나타났다. 석곡의 참고문헌에서 dendrobine의 함량은 0.065 %~ 0.599 %, 참고문헌에서 Erianin은 0.008 % ~ 0.215 %, 참고문헌에서 dendrophenol은 0.001 % 정도로 보고된 것과 크게 차이가 없었으나 참고문헌에서 보면 . D. moniliforme과 D. candidum에서 dendrobine이 검출되었다고 보고되었으나 본 연구에서 D. moniliforme과 D. candidum에서는 dendrobine이 검출되지 않고 특이하게 국내의 개인농가에서 개량된 재배종(D. moniliforme + D. candidum 교잡종)에서 dendrobine이 검출되었다.
○ 석곡의 항산화 효과는 전체적으로 석곡 시료 대부분에서 대조군인 Vitamin C와 유사할 정도로 높은 항산화 활성을 나타내었으며 그중에서도 철피석곡이 가장 낮은 농도에서 가장 높은 항산화 활성을 나타내는 것으로 나타났다.
○ 석곡의 미백활성 확인을 위하여 측정한 티로시나제 저해 활성에 관해서 대부분의 석곡시료에서 티로시나제 저해활성이 농도의존적으로 나타났으며, 이는 미백활성을 나타낸다고 알려진 Kojic acid에 비하여서는 같은 농도에서 비교적 그 효과가 낮게 나타났지만 단일 성분에 비하여 천연물이라는 특성을 고려한다면 그리 낮은 효과는 아닌 것으로 판단된다. 그중에서도 가장 높은 저해활성을 나타낸 것은 음지에서 재배한 환초석곡이었으며, 가장 낮은 저해활성을 나타낸 종은 D. moniliforme 이었다. 하지만 각 시료별로 티로시나제 저해활성의 차이가 그리 크지는 않았다.
○ 석곡의 항염증 효과를 확인하기 위하여 각 석곡 추출물이 NO 생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 석곡 추출물을 10, 50, 100, 200 ug/ml의 농도로 세포에 처리하여 생성되는 NO 양을 측정하였다. 석곡추출물을 전 처리하고 LPS로 자극하여 24 시간 후에 세포 상층액에서 NO의 생성을 측정한 결과 LPS만 처리한 군에서는 NO의 생성량이 현저하게 증가하였으며, 석곡 추출물 중에서도 D. loddigesii L.(환초석곡), D. fimbriatum(마편석곡)에서 가장 NO 생성 억제 효능이 높았다. 그래서 환초석곡, 마편석곡 추출물을 대상으로 추가로 염증성 사이토카인 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 환초석곡과 마편석곡 모두에서 염증성 사이토카인 생성량이 억제됨을 확인하였다.
○ 결과들을 토대로 산업화 소재를 선정하여 화장품 소재개발을 위한 미백 및 주름개선 활성 연구와 식품소재 개발을 위한 장기능 개선 효과를 확인하여 자생석곡, 환초석곡, 황초 석곡, 대명석곡 추출물의 화장품 소재 개발을 위한 미백 및 주름개선 효능 연구를 완료하였으며, 자생석곡, 대명석곡의 장기능 개선 효과를 입증하였다.
○ 석곡의 안전성 검증을 위한 랫드를 이용한 단회 경구투여 독성시험에서 2,500 및 5,000mg/kg 용량으로 암수 각각 5마리씩 단회 투여 후 14일 동안 일반증상 및 체중을 측정하고 종료시 부검한 결과 대조군 및 투여군에서 사망동물은 발생하지 않았으며 체중변화 장기중량 등 독성반응은 관찰되지 않았다.
3. 나도풍란을 이용한 저온내성 및 고향기성 분화류 육성(제3세부과제)
○ 유전자원은 2013년부터 2015년까지 대만과 국내 난농장에서 30종 이상이 수집되었으며 UPOV 기준에 의해 영양생장과 생식생장적 특성이 조사되었다.
○ 풍란을 이용한 속간교잡 연구에서 2013년 98개 조합, 2014년 33개 조합, 2015년에는 20조합 이상이 실시되었다. 2013년에는 속간교배결과 54%가 교배 후 1주내 낙화하였으며, 20%가 비정상적인 배주발달과 수정장애로 인해 낙화되었고 나머지 24% 개체들이 정상적인 ovule를 형성하였다. 2014년 속간교배조합에서는 대략 50% 이상이 1주내 화분관 발아 실패 등의 이유로 조기낙화 하였으며 나머지 30~40%가 pod 형성이 진행되었으나 이들중 10%정도가 발아가 진행되어 묘생산되었다. 2015년 속간교배 조합에서는 65% 이상이 1주내 조기낙화가 되었으며 나머지 35%가 pod 형성이 진행되어 이중 20%가 조기낙화 하였다. 남은 15%가 정상 ovlue를 형성하여 파종하였다.
○ 나도풍란과 호접란 간의 교잡은 높은 결협율과 발아율, 잡종식물 획득율을 나타냈다. 도리테놉시스와 나도풍란간 그리고 나도풍란과 도리테놉시스간의 교잡은 팔레놉시스를 교배친으로 사용했을 때 보다 결협율이 매우 낮은 것으로 나타났다. 소엽풍란과 호접란간의 교잡은 매우 어려운 것으로 나타났다. 실생계통 양성은 2009년부터 2015년까지 전체 8개 조합 890주가 양성되었는데 589주가 Doritis pucherrima var. champonesis "Lakeview splash" X Sedirea japonica, 250주는 Neofinetia falcata X Phalaenopsis equestris, 12주는 Sedirea japonica X Dtps. Yulin star, 1주는 Neofinetia falcata X Doritis pulcherriam white 조합에서 얻어졌다.
○ 저온성 잡종품종을 선발하기 위해 겨울동안(1월) 30일간 난방이 되지 않는 온실에서 저온 적응성을 검증하였다. 30일 저온처리후 대부분의 잡종들이 저온피해를 받았지만 그중에서 도리티스와 나도풍란 교배조합에서 153개체중 105개체는 저온피해를 입었고 48개체가 저온 저항성이 있는 것으로 관찰되었다. 그리고 소엽풍란과 도리티스간 교배조합에서는 저온 저항성이 있는 5개체를 선발하였다. 소엽풍란과 팔레놉시스 이퀴스트리스 교배조합에서는 잡종개체 전부가 저온에 매우 약한 것으로 관찰되었다.
○ 2013년 여교배에서 (Doritis pulcherrima X Sedira japonica) X Sedirea japonica에서 2개 조합교배가 실시되어 1개 조합에서 seed pod가 형성되었으며 나머지 조합에서는 착과 후 조기낙과하여 seed pod 를 얻을 수가 없었다. 2014년에 실시된 여교잡에서는 74개 조합이 실시되어 Parent와 F1 교잡에서 35.7% 의 결실율을 보였고, F1과 Parent에서 33.3%의 pod 결실율을 보여주었다. 2015년 여교잡에서는 93개 조합이 진행되어 65%가 pod 형성되었으며 이들 중 38% 인 23개 조합에서만 pod 성숙이 이루어졌다.
○ 속간교배에서 얻어진 F1 실생들의 염색체를 현미경 검경과 flow cyometry 분석으로 배수체 검정을 실시한 결과 Doritis pulcherrima X Sedirea japonica 조합에서 양친의 경우 2n=38로 2배체를 확인했으나 F1의 경우 개체에 따라서 2배체와 3배체의 결과를 보여주었다. Neofinetia falcata X Doritis pulcherrima 조합에서는 양친이 2배체임을 확인하였으며 F1의 경우에는 3배체의 결과를 얻었다. Neofinetia falcata X Phalaenopsis equestris 조합에서 양친의 경우 2배체를 확인하였고 F1개체 또한 2배체로 확인되었다. 교배불친화성 극복과 대량증식 시스템 확립을 위한 속간잡종의 배발생 연구에서 화분관 신장과 Ovule 발달과정을 관찰한 결과 화분관 신장은 수정 후 1-2주에 가장 활발하게 이루어지고 ovule는 74~90일 정도에서 embryo와 binucleate가 관찰되는 것을 확인하였다.
○ 속간잡종의 pollen mitosis 발생시기 조사 실험에서 Doritis pulcherrima, Sedirea japonica는 첫꽃으로부터 2번째 화아에서 염색체 관찰빈도가 높았으며 이들의 속간잡종 개체는 최상부 꽃으로부터 6번째 화아에서 염색체관찰이 용이하였다. Neofinetia falcata 는 4~6개 꽃이 일시에 개화되는 습성이 있어 화아의 크기를 기준으로 pollen mitosis를 조사하였으며, Phalaenospsis equestris 의 경우에는 개화순서로 볼때 2~3번째 화아에서 염색체 관찰이 용이하였다.
○ Doritis pulcherrima X Sedirea japonica 간의 속간교잡으로부터 350개의 잡종이 얻어졌으며 최종적으로 화색과 화형이 좋은 1계통(819-3B-1)이 선발되었다. 이 계통은 백색바탕에 핑크색 무늬가 들어가 있으며 꽃모양은 양친의 중간형태를 띠었지만 모친의 형태를 약간 더 닮은 것으로 나타났다. 화서는 직립형으로 부친의 화서형태를 더 닮은 모양이다. 그리고 하계개화성으로 시장성이 높을 것으로 예상되어 선발되었다.
○ Neofinetia falcata X Doritis pulcherrima 속간교잡으로부터 다수의 잡종을 얻어냈으나 화형과 화색이 좋은 개체를 위주로 5개체가 1차선발되었고 최종적으로 1계통(803-4B)이 선발되었다. 이 계통은 연한 핑크색이 물들어 있는 백색 미니의 꽃을 가지고 있다. 꽃잎과 화탁의 형태는 양친의 중간모양을 가지고 있으며 전반적으로는 도리티스 형태를 더 닮아 있었다. 화서는 직립형이며 개화시기는 여름철이다. 화수가 많고 화형이 우수하여 최종선발 하였다.
○ Neofinetia falcata X Phalaenopsis equestris 의 속간교잡에서 70개체의 잡종이 개화되었고 그중 화형과 화색을 고려하여 최종 1계통(K-9256)이 선발되었다. 이 계통은 백색바탕에 핑크색 무늬가 들어가 있으며 화색과 화형은 부친을 더 닮아 있다. 소엽풍란은 긴 spur를 가지고 있고 호접란에는 spur가 짧거나 없는 편인데 이들간 잡종의 spur는 길이가 중간이었다. 화서는 cascade 타입으로 복총상이며 약하지만 향기가 있어 시장성이 있을 것으로 판단되어 선발되었다.
○ 나도풍란과 속간개체의 향기분석 시험에서 나도풍란 개체간 향기성분 peak 수와 각 성분별 양적차이를 보였다. 전자코 분석에서는 4.2초와 5.8초 시간대 성분이 공통적으로 나타났다. 전자코와 GC/MS 향기분석결과 retentio time 3.2초, 4.2초, 5.4초, 5.8초, 6.3초, 6.9초, 7.5초, 8.4초, 10.4초에서 9개의 강한 chromatogram peak가 나타났다. 공통적으로 나타나는 peak를 중심으로 6개의 peak를 선발하여 추정해본 결과 3.2초 peak는 2-furanmethanol, 4.2초 peak는 linalool, 5.4초 peak는 citronellol, 5.8초 peak는 neral, 6.3초 peak는 nerolidol, 6.9초 peak는 benzoic acid 성분일 것으로 판단되었다. 개화단계별 향기분석에서 대부분의 향기성분들이 개화가 완전히 진행된 화서의 중앙부위에서 높은 발현을 나타냈다. 꽃의 소기관별 향기분석결과 꽃의 sepal과 petal 조직에서 향기성분들이 대량으로 발현되었다.
○ 시간대별 향기발현 양상분석에서 9시에서 24시까지 측정한 결과 오전 9시에서 10시가 가장 높은 향기 발현량을 보였으며 11시 이후로 줄어들어서 20시 이후에는 향기발현이 거의 나타나지 않았다. 추가로 진행된 연속적인 암처리와 광조사처리에 따른 향기발현 양상시험 결과에서는 연속적인 광조사시 낮 시간대 나타나는 강한 향기패턴을 보였지만 연속적인 암처리에서는 개체마다 향기발현양의 차이를 보였으며 일관성 있는 자료를 얻을 수 없었는데 이는 식물의 생체리듬에 기인한 결과로 추정되었다.
○ 나도풍란의 대량번식체계 확립을 위해 조직별 multishoot 유기 및 증식효율을 비교시험에서 화경조직의 경우 화경조직을 가장 밑부분 vegetative node, 중간부분을 node 1∼4, 꼭대기 부분을 node slice 부분으로 분리하여 배양한 결과 node 1에서 신초유기율이 높았다. 나도풍란의 화경 조직을 대상으로 TDZ를 농도별로 처리하여 multiple shoot 발생 정도를 확인한 결과 1/2 MS + CW 10% + TDZ 2.5 mg/L 배지조건이 적정한 것으로 확인되었다.
Abstract
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IV. Research and Development Results
1. Commercialization of Evergreen Broad leaf trees among wild species of Southern Province(Subproject 1)
- Ecological characteristics and main tree speciesof the typical habitats in southern Korea were researched.
- The optimum seed-time in L. japoni
IV. Research and Development Results
1. Commercialization of Evergreen Broad leaf trees among wild species of Southern Province(Subproject 1)
- Ecological characteristics and main tree speciesof the typical habitats in southern Korea were researched.
- The optimum seed-time in L. japonica was immediately after harvest without storage.
- The optimum seed-time in Ilex rotunda was immediately after harvest and germinated in two years later after seeding.
- Euonymus japonicus was began to germinate about 90 days after seeding and the seed collected at Namhae substation, National Institute of Horticultural and Herbal Science, RDA was the best germination rate at 85%.
- The germination rate of A. crenata during four months was significantly higher at 4℃ storage, 90 percentage than that of room temperature.
- The germination rate of L. japonicum during two months was high over 91%. The germination rate at three months was higher at 4℃ storage than that of room temperature.
- The optimum seed-time in N. sericea was immediately after harvest and sharply decreased with storage period. The germination rate according to storage method was higher at 4℃ storage than that of room temperature and was 60 percentage by nine months. Soils of the typical habitat in southern Korea were between loamy sand and sand loam.
- We suggest that the optimum soil for broad-leaved evergreen tree be loamy sand. Soil pH, organic matter, and inorganic constituent were varied each habitat. To selection of young seedling trees for pot plants, N. sericea, L. japonica, L. japonicum, A. crenata, R. indica were compared with six commercial pot plants. The taste evaluation results were showed N. sericea and L. japonica have a good merchantable quality.
- The regression analysis on optimum planting number for pot plant of L. japonica was y=1.07x-3.3333(y, planting number; x, pot diameter). And a coefficient of determination was R2=0.98483.
- The regression analysis on optimum planting number for pot plant of N. sericea was y=0.782x-1.3(y, planting number; x, pot diameter). And a coefficient of determination was R2=0.9663. The light intensity for L. japonica, L. japonicum, A. crenata. needed over 36.74μmolm-2s-1 and showed suitable growth as indoor plants. This result showed that these three species evergreen broad-leaved trees can be indoor plants as pot plants.
2. Breeding of New Orchid in Dendrobium moniliforme and Industrial Utilization through Functional Analysis,(Subproject 2)
- When evaluating the genetic relationship by analyzing the vital information of base sequence for Dendrobii Caulis, there was no genetic difference between D. loddigesii L. (Dendrobium nobile Lindley) cultivated in a sunny spot and one cultivated in a shady spot, and there was no genetic difference of biological genetic difference by color in case of D. moniliforme (nature Dendrobii Caulis).
- When analyzing the genetic relationship by Neighbor-joining (Nj) technique, domestic and Japanese D. moniliforme belonged to the same clade, and D. candidum (Dendrobium candidum Wall. ex Lindley) was the same clade with D. catenatum and D. scoriarum.
- When analyzing three species of standard dendrobine, dendrophenol and erianin, dendrobine was detected about 0.03% ~ 0.26% in Dendrobium nobile Lindley and about 0.001 ~ 0.002% in improved Dendrobii Caulis, and erianin was detected 0.09% in Capsicum Dendrobii Caulis, and dendrophenol was detected as very low concentration of 0.001~ ~ 0.021% regardless of the species of Dendrobii Caulis.
- The assay of dendrobine was 0.065% ~ 0.599%, and that of Erianin was 0.008% ~ 0.215%, and that of dendrophenol was 0.001%, and these showed the similar results with those of reference literature. Although the reference literature reports that dendrobine is detected in D. moniliforme and D. candidum, dendrobine was not detected from D. moniliforme and D. candidum in this study, and it was only detected from the improved cultivar in domestic private farmhouse (cross hybrid of D. moniliforme and D. candidum).
- The antioxidant effect of Dendrobii Caulis was generally as high as that of Vitamin C in most Dendrobii Caulis specimens in control group, and that of Dendrobium candidum Wall. ex Lindley among them showed the highest antioxidant effect in the lowest concentration level.
- Regarding the inhibition activation of tyrosinase performed for ensuring the whitening activation, most of Dendrobii Caulis shows that its inhibition activation is concentration-dependent. Although this result exhibits relatively low effect than that of Kojic acid known to have its whitening activation, it is evaluated that the effect is not too low when considering it is natural product compared with single component.
- Among these, Dedrobium loddigesii Rolfe cultivated in a shady spot showed the highest inhibition activation, and D. moniliforme was the species which shows the lowest inhibition activation. However, the inhibition activation of tyrosynase did not have a big difference in each species.
- For ensuring the anti-inflammation effect of Dendrobii Caulis and for investigating the effect influenced to NO generation, the extract of Dendrobii Caulis was treated to cells as each concentration of 10, 50, 100 and 200 ug/ml, and NO quantity generated was measured.
- When analyzing NO generation in upper liquid of cell after pre-treating the extract of Dendrobii Caulis and after stimulating by LPS and after allowing to stand for 24 hours, NO generation remarkably increased in the group treated only LPS, and the inhibition effect of NO generation was the most in D. loddigesii (Dendrobium loddigesii Rolfe) and D. fimbriatum (Dendrobium fimbriatum Hook. Var. oculatum Hook).
- The effect influenced to the generation of inflammatory cytokine was therefore investigated for the objects of Dendrobium loddigesii Rolfe and Dendrobium fimbriatum Hook. var. occulatum Hook. The result showed that the generation quantity of inflammatory cytokine was inhibited in both Dendrobium loddigesii Rolfe and Dendrobium fimbriatum Hook. var. occulatum Hook.
- The study for the effects of whitening and crease improvement for a cosmetic material development used each natural Dendrobii Caulis, Dendrobium loddigesii Rolfe, Dendrobium chrysanthum Wall. ex Lindley and Dendrobium speciosum has been completed by selecting the industrial material based on the above results, and by performing the improved activation study for developing a cosmetic material and by identifying the improvement effect of intestinal function.
- Single oral administration of toxicity experiment was performed as a dose of 2,500mg/kg and 5,000mg/kg per each of five rats for verifying the stability of Dendrobii Caulis, and general symptom and their weights were measured. When performing the autopsy at the termination time, any death animal did not occur in both control group and administration group, and any toxic reaction such as weight change and intestinal weight so on were not observed.
3. Development of Cold Resistance and Fragrance Pot Plant using Sedirea J aponicum. (Subproject 3)
- Breeding materials were collected from Taiwan breeding company and domestic orchid farms during 2013-2015. In 2013, 5 Phalaenopsis culivars, 2 Sedirea japonca and theirs hybrids, 3 Sedirea japonca and theirs hybrids was collected. And 33 individual plant(Sedirea japonca and theirs hybrids) and 6 Phalaenopsis culivars was collected from two orchid farms in 2014. In 2015, 90 Sedirea Japonca and theirs hybrids was collected from orchid breeding company.
- To get intergeneric hybrids between Wind orchids and Moth orchids in 2013-2015, total 151 intergeneric crosses were tried. Intergeneric hybrids were obtained from 12 cross combinations and normal flowering was observed in only 3 combinations so far. In the study of seed pod formation and seed development, we observed that 54% of flowers dropped after pollination without forming seed pods. About 20% formed seed pods but dropped early due to abnormal endosperm development or failed pollination. In the 26% of cross combinations, the ovule continued to grow 3 to 4 months to form normal ovules
- The cross combination between Sedirea japonica and Phalaenopsis produced the highest values for seed pod production frequency, percent germination and the rate of obtaining hybrid plants. For Doritaenopsis X Sedirea japonica and it s reciprocal cross Sedirea japonica X Doritaenopsis, the pod formation rate was lower than when Phalaenopsis was used and less than 10% of crosses produced hybrid plants. It is assumed that Doritaenopsis and its hybrid Doritaenopsis are distantly related to Sedirea japonica. Hybridization between Neofinetia falcata and Phalaenopsis was very difficult, indicating that Neofinetia falcata is less closely related to Phalaenopsis than is Sedirea japonica. In terms of the reciprocal crosses, in the case of Phalaenopsis and Sedirea japonica, pod formation frequency, seed germination and hybrid production rates were slightly higher when Phalaenopsis was used as the male parent. Total 890 Intergeneric hybrid plants(250 plans from Doritis pucherrima var. champonesis "Lakeview splash" X Sedirea japonica, 250 plants, Neofinetia falcata X Phalaenopsis equestris, 12 plants from Sedirea japonica X Dtps. Yulin star, 1 plants Neofinetia falcata X Doritis pulcherriam white) were obtained.
- Screening for cold tolerance was done by growing in an unheated greenhouse for 30 days in the winter (January). Plants were selected 30 days after treatment. Out of 153 seedling of the Doritis X Sedirea japonica combination, 105 seedlings were injured by cold and 48 undamaged seedlings were selected. For the Neofinetia falcata and Doritis pulcherrima combination, 5 out of 10 seedlings were cold tolerant. None of the 40 seedlings from the Neofinetia falcata and Phalaenopsis equestris combination were damaged by cold. By contrast, most of Phalaenopsis hybrid seedlings used as the control plants had cold damage.
- To obtain hybrids which more resembled parents, we tried 169 backcross combination. In the back cross combination of (Doritis pulcherrima X Sedirea japonica) X Sedirea japonica in 2013, one combination showed cross compatibility but other represented incompatibility. Among 74 back cross combination in 2014, combination of (F1 X Parents) and (Parents X F1) showed respectively 35.7% and 33.3% of normal pod development. In 2015, 93 back crosses were tried. Among them 65% of combination showed normal pod formation and 38% of them made normal pod and seed maturation.
- In the analysis of chromosome and flow cytometer we conclude that moth orchids and wind orchids used were diploid. From observation of chromosomal behavior at mitosis and meiosis of intergeneric hybrids we found chromosome number variation and irregular chromosome segregation and abnormal pollen formation.
- From the Doritis pulcherrima X Sedirea japonica combination, 350 hybrids were obtained and line 819-3B-1 was ultimately selected for its good flower shape and color. Flowers of the selected 819-3B-1 line were pinkish white, indicating influence of the male parent Sedirea japonica. Flower shape in the hybrid was intermediate of the parents, tending toward the shape of the female parent. The inflorescence of Doritisis erect while that of Sedirea japonica is the cascade type. The inflorescence of the hybrid was erect like that of Doritis. It appears that generally the hybrid more resembled the female parent morphologically.
- In the intergeneric cross between Neofinetia falcata and Doritis pulcherrima white, 5 plants flowered and among them line 803-4B was selected for its flower shape and color. The intergeneric hybrid is close to light green. The intergeneric hybrid has the leaf width of Doritis. Flowers of Neofinetia falcata are completely white but Doritis has white flowers with a yellow stripe at the tip. The 803-4B intergeneric hybrid had white flowers with a pinkish tinge. The flower shape of the hybrid, although showing intermediate traits in petals and calyx, generally more closely resembled that of Doritis. Neofinetia falcata has the cascade type inflorescence while that of Doritisis erect. 803-4B had erect-type inflorescence. Overall, the characteristics of Doritis were expressed more in the morphology of the hybrid.
- Among 70 hybrids that flowered from the intergeneric cross between Neofinetia falcata X Phalaenopsis, 100 plants were recovered and line K-9256 was selected for its good flowers shape and color. The flowers of K-9256 were purple on a white background, similar to those of Phalaenopsis equestris. The inflorescence of K-9256 was intermediate to that of the parents with inclination toward Phalaenopsis equestris. Interestingly the long spur characteristic of Neofinetia falcata was expressed in the F1 hybrid as a short spur. Both Neofinetia falcata and Phalaenopsis equestris have cascade type inflorescences, as did K-9256. In general, it appears that more of the Phalaenopsis genetic material for morphology was expressed in the F1 hybrid.
- Major components of floral fragrance and fragrance production pattern in Wind orchids (Sedirea japonica) were investigated using both GC/MS and electronic nose. Analysis using electronic nose and GC/MS showed 9 chromatogram peaks in electronic nose while GC/MS analysis delivered 13 chromatogram peaks. Six peaks were similar in both electronic nose and GC/MS chromatogram peak analysis. They are the ones with retention time 3. 2, 4. 2, 5.4, 5.8, 6.3 and 6.9 seconds and considered to correspond to 2-furanmethanol, linalool, citronellol, neral, nerolidol, benzoicacid, hexadecanoicacid, 1,2-benzenedicarboxylic acid. Comparative analysis o individual plants for 6 components those are considered to be major components showed that all individual plants contained them but amount of fragrance was different depending on individual plants. Amount of fragrance was low when the flowers were at bud or old stage. The peak was at fully opened stage. The flowers at the center of inflorescence had the highest amount of fragrance. Comparison of floral organs in a flower, sepal and petal produced most of the major fragrance components while the amount is negligible at column and spur. Analysis of amount as well as pattern of fragrance production showed the highest production at 11 o’clock in the morning, decreasing after 5 o’clock in the afternoon. No fragrance was produced after 8 o’clock in the evening. Dark treatment for 40 hours reduced the fragrance production while measurement by electronic nose at 10:00 PM after 40 hours light treatment showed the same fragrance production as10:00 AM in the morning of control plants. This experiment indicates that light and biological rhythm are important factors for the production of fragrance.
- To development clonal propagation technic in Sedirea japonica, different media and explants were tested. In the experiment to find suitable explants, top node parts of floral stem were best for multi-shoot formation. For multiplication and induction of multi-shoot, 1/2 MS media with 2.5 mg/L TDZ were good results.
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