본 실험의 목적은 생물반응기를 이용한 현삼 종묘의 기내증식과 기내순화에 관여하는 적정 배지조건을 검토하여 추후 종묘의 건전한 생육과 안정적 생산에 활용할 수 있는 기초자료를 얻고자 하였으며 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 생물반응기에서 4주간 배양한 신초의 발근과 생장은 1X MS 액체배지에서 양호하였으나 6주간 배양한 신초는 1/10 MS 배지에서 좋았다 2. MS 고체배지에서의 잎 전개율은 생물반응기에서 6주간 배양한 신초가 4주간 배양한 신초보다 높았다. 3. 잎이 전개된 신초의 수와 신초당 잎의 수는 1X MS 고체배지에서 많았으나 유리화도 1/2X MS 고체 배지에서 보다 많이 발생하였다. 4. 전반적으로 보아 신초의 지상부 생육은 MS 기본배지에서 양호하였으나 지하부 생육은 암모니아 태 질소를 1/4로 줄인 배지에서 좋았다. 5. 암모니아태 질소를 1/4로 줄이고 아가농도를 1.2%로 조정한 배지에서 신초의 생육이 좋았으나 유리화가 많이 발생하였다. 6. 신초의 생육과 순화는 1X MS배지에 1.6% 아가농도가 좋았으나 1/2X MS에 1.2%의 아가를 첨가한 경우보다 유리화가 많이 나타났기 때문에 신초의 순화는 1/2 MS 기본배지에 아가농도를 1.2%로 한 배지가 가장 적합한 것으로 생각되었다.

This study was conducted to select sesame varieties with high cultural stabilities by comparing several parameters of agronomic traits under the different cultural environments. Of the six areas, Iksan and Jinju areas which showed positively larger environment index values were relatively adequate cultural conditions for sesame. At the comparison of cultural stability of agronomic traits by Eberhart and Russell regression model among sesame breeding lines, Suwon 169 showed more stable regression coefficient values to the number of capsules per plant, number of seeds per capsule and seed weight per plant, and Iksan 12 showed more stable regression coefficient values to culm length and weight per plant. At the comparison of cultural stability of yield per 10a, Suwon 169 and Iksan 12 among sesame breeding lines showed more stable respectively, deviation values of 0.99, 0.98 respectively, and more less regression deviation values of 0.074, 0.167 respectively. Therefore those breeding lines are comparatively higher stabilities to yield determining agronomic traits under the different cultural environments, and it was concluded that those two breeding lines had the possibility to recommend promising breeding lines in the future.

국내에서 재배되는 약용식물인 정선시호와 삼도시호 두 재배종의 생육특성을 비교한 결과 , 정선시호가 삼도시호보다 경장이 크고 주당근중이 높았으며 숙기가 빠른 반면, 삼도시호는 정선시호보다 경엽중이 크고 지경수가 많았으며 근피율이 높았다. 주요 생육형질들의 개체간 변이는 삼도시호가 정선시호보다 대체로 높았다. 생육형질들간의 상관분석에서 근중, 근경 등 지하부형질과 경태, 경엽중, 지경수 등 지상부형질과 정의 관계를 나타냈다. 생육시기별 두 재배종 시호의 생육량 변화를 비교한 결과, 두 재배종 모두에서 경장, 마디수는 9월 이후 거의 변화가 없었으나 근장, 지경수는 11월까지 계속 증가하는 경향을 보 였다. 경엽중과 근중은 두 재배종 모두 9월 이후에 계속 증가하였다. 삼도시호는 경엽중 증가율이, 정선시호는 근중 증가율이 높았다. 그리고 근중비율은 정선시호에서, 근피율은 삼도시호에서 생육기간중 계속 높게 나타났으며, 특히 삼도시호의 경우 10월 이후까지 두 형질이 계속 증가하는 경향이었다. 개화기의 경우 정선시호 (8월 17일) 가 삼도시호 (9월 16일) 보다 1개월 빨랐으며 정선시호는 8월 30일에, 삼도시호는 9월 30일경에 전부 개화하였다. 두 재배종 시호의 기본적 생육특성의 차이는 숙기에 있었으며, 정선시호는 10월 정도에 지상부 생육이 거의 정지하였고 개화기가 늦은 삼도시호는 11월까지 계속 생육이 진행되었다. 개화가 빠른 정선시호는 근중이 높았는데 뿌리 생육기간이 상대적으로 길었기 때문으로 생각되었다.

지황 기내 식물체의 줄기 조직을 재료로 생물반응기에서 부정아 발생 과정을 통하여 기내 종묘를 생산하기 위해 본 실험을 수행하였다. 공기부양형 생물반응기가 교반형에 생물반응기의비해 신초 형성에 유리하였다. 2.5L 규모의 생물반응기에서 적절한 배양 밀도는 배지 1.5L에 시료 50g(줄기절편 90개)이었고, 이 때 공기의 주입량은 0.5 v.v.m으로 조절하는 것이 효과적이었다. 신초의 생산 효율을 높이기 위해 배지에 pH 완충제인 MES를 첨가한 결과, 생성된 신초의 수가 증가하였다. 유리화 억제제를 5g/1의 농도로 배지에 첨가하였을 경우 신초의 유리화 현상이 뚜렷하게 억제됨과 동시에 신초의 형성도 증가되었다.

본 실험은 생물반응기를 이용한 현삼 종묘의 기내생산과 기내 발근에 관여하는 요인을 검토하여 추후 종묘의 건전한 생육과 안정적 생산에 활용할 수 있는 기초자료를 얻고자 실험한 결과는 다음과 같다. 1. 생물반응기에서 현삼 배양은 MS 기본배지의 NH4NO 양을 1/4 로 줄여 413mg/ l 의 농도로 처리하고 6주간 배양하는 것이 신초의 유도에 유리하였다. 2. 생물반응기 배양시 신초의 형성과 생장에는 NH4NO3를 413mg/ l로줄인 MS 배지가 유리하였다. 3. 배지량 1.5L 의 생물반응기에서 줄기 절편의 접종량이 300개 이상일 경우 기내 식물체가 과밀화 되어 신초의 생육이 저해되고, 생물반응기 내부 및 배지 위로 노출된 신초는 괴사되었다. 따라서 신초의 생체중이 무거우면서도 신초수를 많게 하기 위해서는 적정 접종량을 300개체로 하는것이 유리하였다. 4. 신초의 발근 수와 길이생장에는 IBA 0.05mg/ l 가 효과적이었다. 5. 생물반응기에서 6주간 배양하는 것이 신초의 생육이 정상적으로 되었으며 또한 이들 신초에서 발근과 뿌리의 발육에도 유리하였다.

생물 반응기를 이용한 현삼 종묘의 생산에 있어 적정 탄소원과 질소원의 종류 및 농도와 , 생물 반응기 형태에 대한실험의 결과는 다음과 같다. 탄소원으로서 과당을 사용하였을 때 자당 사용의 경우보다 다신초의 형성은 좋았으나, 비정상적인 개체가 많아 종묘 생산용으로는 부적합하였다. 질소원으로 질산태 질소의 효과적 이었으며, 암모니아태 질소 413 mg/L 에 절산태 질소 1,900 mg/L 로 조합하는 것이 신초형성에 가장 적합하였는데, 500 ml 플라스크 배양에서 전 질소 함량은 3 주째 까지는 83% 에서 75% 로 완만하게 감소하다 이후 46% 로 급격히 감소하였다. 이러한 현상은 신초가 급속히 증가하는 시기와 일치하였고 생물 반응기에서는 일정한 속도로 감소되었으며, 배양 종료시인 6주 째에는 500ml 플라스크에서나 생물 반응기 배양액 내의 질소함량은 거의 남아 있지 않았다. 생물반응기의 배지내 자당은 2주째에 완전히 고갈되었으며 500ml 플라스크 배양에서 자당은 3주째에 완전히 고갈되었고, 자당에서 전환된 과당과 포도당은 절편체의 생체중이 급격히 증가되는 4주와 5 주 사이에 감소되었다. 현삼의 배양에 적합한 생물 반응기 형태는 inner loop 가없는 air lift형 sphere type이었다.

현탁배양에 의하여 fusaric acid 저항성인 세포주를 선발하고, 선발된 세포주들의 fusaric acid 저항성, 저항성의 안정성 및 식물체 재분화 능력을 조사하였다. 선발된 20개의 세포주의 저항성 정도는 세포주에 따라 상이하였으나, 일반적으로 fusaric acid 감수성인 세포주보다 fusaric acid가 첨가된 배지에서 높은 캘러스 생장을 보여 높은 저항성을 나타냈으며 RF-9, RF-11, RF-15는 100 μM에서도 70% 이상의 높은 캘러스 생장을 나타냈다. Fusaric acid가 첨가되지 않은 배지에서 5주 동안 계대 배양한 후, fusaric acid 안정성을 조사한 결과, 10 μM에서는 모두60% 이상의 생장율을 나타냈으며, 100 μM에서는 약 30%에서 80%까지 생장이 억제됨을 보여 농도가 높아질수록 캘러스 생장 억제 정도가 증가함을 알수 있었다. Fusaric acid 저항성 세포주들의 식물체 분화능력은 세포주에 따라 상이하였으며, 50 μM fusaric acid 농도에서도 13개의 세포주들이 1개 이상의 줄기가 분화되었고 두개의 세포주는 분화가 되지 않았다.

충북, 경남, 전남으로부터 배향초 종자를 수집하여 수원에서 재배하면서 수집종간 정유와 estragol 생산량을 비교한 결과는 다음과 같다. 1. 지상부 건물중을 기준으로 생육정도를 비교한 결과, 가령산종과 순천종은 초기 생육이 좋았으며 목포종과 진도종은 개화 후 생육이 좋았다. 반면 담양종은 수집종 중에서 건물중이 가장 가벼웠다. 2. 대체적으로 estragol 함량은 각각 잎 82.3~89.1%, 화기 81.1~89.2%, 줄기 72.0~45.6%였으며, 수집종간에 큰 차이는 없었고, 개화성기에 가장 높은 함량을 보였다. 3. 정유함량은 개화성기에 1.0% (잎 1.0%, 화기 2.1%, 줄기 0.5%)로 수확시기 중 가장 높았으며, 특히 개화성기에 수확한 목포종의 화기는 3.3%의 정유함량을 보여 가장 많은 함량을 보였다. 4. 건물중과 정유함량이 좋았던 개화성기에 가장 많은 정유와 estragol이 생성되었으며, 수집종중에서는 목포종과 진도종에서 가장 많이 생성되었다.