고추역병균(Phytophthora capsici)은 고추 생육 전반에 걸쳐 병을 발생시켜 농가 소득에 큰 손실을 일으키고 있다. 고추 역병균 저항성은 양적 형질 유전자좌(Quantitative Trait Loci, QTL)에 의해 조절되며 주동 유전자는 고추의 5번 염색체에 존재한다고 보고 되었지만, 후보 유전자의 선발 및 저항성 유전자 규명 연구는 아직 초기 단계이다. 특히, 고추는 형질전환이 어려운 작물로써 병원균과의 상호작용 연구를 통한 저항성 유전자 동정에 제한이 많다. 반면 고추와 같은 가지과 작물인 담배(Nicotiana benthamiana)는 병원균 상호작용 모델로 알려져 형질전환을 통해 저항성 유전자 규명에 활용된다. 본 연구에서는 고추 역병 저항성 기작 규명을 위한 기초 연구로써, 식물 저항성 유사 유전자(Resistance Gene Analog, RGA)를 선발하고, 이들 유전자들에 대한 담배 형질전환 기법 최적화 연구를 수행하였다. 고추 5번 염색체에 존재하는 고추 역병 저항성 분자표지들을 분석하여 RGA 후보 유전자인 CaNBARC105, CaNBARC112 유전자를 동정하였다. 이들 유전자들에 대해 Agrobacterium tumefaciens를 매개체로 하여 고추 RGA가 삽입된 담배 형질전환체를 개발하였다. 형질전환 여부는 유전자 특이적인 서열을 이용한 genomic PCR과 RT-PCR 검증을 통해 이들 형질전환 된 담배들의 생육 및 발달에 영향이 없다는 것을 확인하였다. 본 연구는 향후 고추 병 저항성 후보 유전자들이 삽입된 담배 형질전환체는 고추 역병 저항성 유전자 규명 및 기작 연구에 기반이 될 것이다.

토마토의 착과와 수확량은 여름철 비닐하우스내 고온스트레스로 인하여 감소하게 된다. 본 연구는 여름철 화천지역에 위치한 비닐하우스에서 지베렐린(GA3)과 2,4-Dichlorophenoxy Acetic Acid(2,4-D) 처리가 토마토의 수확량, 착과율, 착과 후 과실품질에 미치는 영향을 알아보기 위해 ‘Adoration‘ 품종을 이용하여 실험하였다. GA3 0-, 5-, 10-, 15mg·L−1와 2,4-D 0-, 5-, 10mg·L−1를 개화 초기에 처리한 후 착과율, 수확량, 과실품질과 관련된 형질을 관찰한 결과, GA3 10mg·L−1처리구에서 대조구에 비해 14.2%의 착과율 증가를 보였다. GA3처리구에서는 수확량, 과중, 상품과실 수에 유의한 차이가 있었다. 2,4-D를 개화기에 처리했을 경우 착과율, 수확량, 상품과의 과중에 영향을 미쳤으며 GA3과 2,4-D를 각각 5mg·L−1 농도로 혼합처리 하였을 때 가장 높은(62.5%) 착과율을 나타내었다. 과실크기와 고형물함량은 GA3처리구에서만 유의성 있는 차이를 보였다. 따라서 여름철 비닐하우스의 고온조건에서 GA3 0mg·L−1처리구와 2,4-D 5mg·L−1를 처리했을 때 착과율이 가장 높아 많은 수확량을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 칼륨의 독성에 따른 배추의 생육과 생리적 특성 그리고 형태적 변화를 관찰하기 위하여 수행하였다. 100mM의 칼륨 농도 처리구까지 전체적인 생육이 증가한 반면, 600mM 처리구에서 생육이 가장 저조하였다. 칼륨 처리 농도가 높을수록 N, P, K, 함량은 증가하였지만 Ca, Mg, Na 함량은 감소하는 경향을 보였으며 미량원소, Fe, Mn, Zn의 경우 100mM의 처리구에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 생체중당 Chl a, b와 carotenoid 함량은 600mM에서 가장 많이 증가하였으나 증가한 엽록소 함량에 비해 광합성효율(Fv/Fm)은 처리구간에 차이가 없었고 CO2 동화율은 오히려 감소하였다. 이는 칼륨 과다에 의한 삼투스트레스의 결과로 기공의 퇴화와 CO2 동화능력과 밀접한 관계가 있는 것을 형태학적 관찰로 확인되었다. Total free amino acid의 경우 100mM 처리구까지 칼륨 처리 농도가 증가함에 따라 증가한 반면 600mM에서 급격히 감소하였다. 따라서 본 실험에서의 배추는100mM의 칼륨 농도까지는 긍정적인 효과가 있는 것으로 판단되었다.

토마토 초장의 경우 심층수처리는 대조구에 비해 두상관수는 50%, 저면관수는 58% 감소하였고, 표층수 처리구에서는 두상관수는 49%, 저면관수는 56% 감소하였으며, NaCl 처리구에서는 두상관수는 47%, 저면관수는 57%감소하여 저면관수 처리방법이 도장억제에 더 효과적이었다. 지상부 생체중의 경우 두상관수보다 저면관수에서 더 감소하는 경향을 보였으나 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다. 지하부 생체중 대조구에 비하여 두상관수는 38%정도 감소한 반면 저면관수는 49% 정도 감소하여, 저면관수에 의해 생육이 현저히 억제되는 결과를 보였다. 지상부와 지하부의 건물중은 생체중과 비슷한 경향을 나타냈다. 이와 같은 결과는 염에 의한 뿌리생육의 저하 때문인 것으로 판단된다. 경경은 대조구에 비해 감소하였지만 처리 방법 간에 뚜렷한 차이를 보이지는 않았다. T/R률에 비추어 보면 두상관수 처리에서 묘소질이 더 뛰어났으나, 묘의 충실도(compactness)는 처리구간 차이는 나타나지 않았다. 토마토의 경우 초장의 억제정도나 묘의 충실도에 비춰보아 저면관수 방법이 도장억제에 더 효과적이라 사료된다. 오이의 경우 처리 농도의 증가에 따라 초장, 생체중, 건물중, 경경, 엽면적이 감소하였다. 저면관수가 두상관수에 비해 도장억제 효과와, 생육억제가 좀 더 뚜렷이 나타나기는 하였으나 두 처리간의 유의적 차이는 나타나지 않았다.

고추의 고유 특성인 매운맛은 태좌 조직에서 주로 발현되는 capsaicinoid라는 화학물질에 의한 것으로 알려져 있고, 이 물질을 생합성하는 유전자와 매운맛의 유무를 판별할 수 있는 분자표지까지 개발되어 있다. 그러나, 아직 매운맛 함량에 대한 유전연구와 분자적 기전은 그 연구가 깊지 못한 상황이고, 본 연구는 고추 매운맛 함량 연구를 위한 F7 RIL mapping집단을 육성하고 매운맛 함량을 비롯한 주요한 원예적 특성들을 평가하기 위해 수행되었다. 자방친인 ‘생력211’의 capsaicinoid 함량은 341.6 mg/100 g으로 ‘청양’ 고추 품종보다 높은 수준인 것으로 확인되었고, 화분친인 ‘생력213’은 무신미인 것으로 HPLC 결과와 분자표지 결과가 일치하였다. 양친을 교배 후 자가수정하여 육성된 F7 RIL 93계통들에 대해서 매운맛 함량을 분석한 결과, 최저 77.8 mg/100 g부터 최고 1046.0 mg/100 g까지로 그 변이 폭이 매우 크며, 매운 계통들 내에서의 함량 분포도는 정규곡선 양상을 보여 본 육성 집단이 향후 매운맛 함량 연구를 위해 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 고추의 다양한 품질 관련 특성 연구를 위한 분자육종시스템 구축의 기초 연구로서, 고추의 매운맛과 고색소, 다양한 색소, 과형 등이 다양한 고세대(F6) RIL 집단을 육성하여 그 원예적 특성을 조사하였다. 자방친으로 단고추 계통인 “만다린(Capsicum annuum L.)”을 이용하였고, 화분친으로는 “블랙클러스터(Capsicum annuum L.)”를 이용하여 F1 조합을 작성한 후, 자식으로 세대를 유지한 고세대(F6) RIL 집단 129계통들에 대해서 과실특성과 초장, 잎, 꽃 등 13가지 원예적 특성들을 평가했다. 미숙과에서 성숙과로의 색 변화의 경우 그 변화 양상이 매우 다양하여 모두 12가지 양상으로 구분해 볼 수 있었는데, 녹색에서 바로 적색으로 변화하는 양상이 51계통으로 가장 많은 분포를 차지했고, 녹색에서 진보라색으로의 변화가 45계통, 상아색에서 주황색으로 변색하는 양상이8계통 등 숙기에 따른 과색 변화가 대단히 다양한 것을 확인할 수 있었다. 숙과색은 적색과가 99계통으로 가장 많은 분포를 보였고, 주황색이 17계통, 황색이 13계통이었다. 과형은 크게 세가지로 구분되었는데, 삼각형 과실이 64계통으로 가장 많은 분포를 보였고, 타원형이 52계통, 심장형이 13계통이었다. 착과방향은 61.2%가 상향 착과성을 보였고, 38.7%가 하향이었다. 원예적 특성 평가 결과 본 F6 RIL 집단은 그 다양성이 풍부하여 향후 고추 품질 특성 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

해양심층수의 처리에서 처리농도가 높아짐에 따라 대조구보다 작물의 생육이 떨어짐으로 과실의 생육과 수량은 감소한다. 평균 생체중은 전체적으로 양액 내 해양심층수의 농도가 높을수록 감소하는 경향이었다. 특히 1화방에 비하여 2화방의 생계중이 처리농도가 높아질수록 현저히 감소하였다. 과실의 고형물 함량은 심층수의 농도가 높을수록 증가하는 경향이었다. 제 1화방의 경우 10mM과 20mM 처리구에서 가장 많이 증가하였으나, 제 2화방의 경우 30mM과 40mM 처리구가 가장 많이 증가하였다. 토마토 과실을 구성하는 당은 glucose와 fructose가 대부분이었고 sucrose는 미량만 검출되었다. 과실 내 fructose와 glucose의 함량이 처리농도가 높을수록 줄어드는 이유는 심층수에 의해 생긴 염 스트레스에 의해 잎의 생육이 저하된 것에 기인한 것으로 보인다. 이 실험에서는 20mM 처리구의 라이코펜 함량이 가장 많은 것으로 나타났으며 무처리구와 나머지 처리구의 함량은 크게 차이가 없는 것으로 나타났다. 심층수 처리는 염 스트레스로 작용하여 에틸렌 형성을 유도 및 촉진시켜 과실의 성숙이 빨라진 것으로 생각되었다. 해양심층수의 처리는 가용성 고형물 함량과 lycopene 함량을 높임으로써 토마토 과실의 품질에 효과가 있으나 생체중의 감소로 인한 생산량 감소가 생긴다. 이에 적정처리 농도인 20mM로 처리하였을 때 고품질의 과실 생산이 가능함과 동시에 생산량 감소를 최소화할 수 있을 것으로 생각된다. 전체 ginsenosides 중 Re의 농도가 전 처리구에서 모두 가장 높은 함량을 차지하였으며, ginsenosides의 총함량은 EC 8 처리구를 제외한 전 처리구에서 대조구 보다 높게 나타났다. PT/PD의 값은 EC 8 처리구가 1.31로 가장 낮았고, EC 6 처리구가 2.52로 가장 높았으며, 나머지 처리구는 큰 차이가 없었다.

The investigation of the effect of the deep sea water in different concentration (0%, 10%, 20%, 30%, 40%) on the inhibition of growth, fresh weight, dry weight of the tomato, hot pepper, cucumber plug seedlings were conducted. As the concentration of the deep sea water was higher, the greater inhibition was noticed. The height were decreased at the rate of 8%, 25%, 32% in tomato, 9%, 26%, 27% in hot pepper, and 21%, 50%, 58% in cucumber plug seedlings as compare to local check. The fresh weights were decreased highly, as the concentration of the deep sea water increased. Tomato seedlings showed the decrease rate of 12%, 23%, 33% at above the ground part of plants, and 2%, 30%, 52% at under the ground parts. Likewise, Hot pepper seedlings showed the decrease rate of 1.1%, 5.7%, 15.4% at above the ground part of plants, and 22.1%, 25%, 47.1%, respectively at under the ground parts. The fresh weight of cucumber was decreased at the rate of 8.1%, 36%, 51% in the above the ground, and 6.2%, 11%, 65% at the under the ground parts. In tomato, hot pepper, and cucumber seedlings, the dry weight was decreased as the concentration of deep sea water was increased. Thirty percent of deep sea water treatment reduced the dry weight of the seedlings as half of the control seedlings. One of the important factors of the seedling quality is compactness. Compactness was highest at 20% deep sea water in all the three crop seedlings.

온대 수도작에 있어서 발아시의 조건에 가까운 저온.담수 토양조건에서의 출아에 관련된다고 생각되어지는 β-아밀라제 유전자 발현과 발현 양상이 실제로 호분층 인접 부분의 전분 분해에 영향을 미치는지 in situ hybridization과 현미화학적방법으로 검토하였다. 1. 18℃ 의 저온.담수토양조건하에서 출아했던 장향도 품종은 호분층에서 β-아밀라제 유전자의 발현이 보였다. 2. 18℃ 의 저온.담수토양조건하에서 출아하지 못했던 수원 287호는 β-아밀라제 유전자의 발현이 보이지 않았다. 3. β-아밀라제 활성의 유무에 의해 배반세포에 인접한 배유부분의 전분분해량에 변화를 보여 β-아밀라제 활성이 높은 장향도, 은방주(Ginbozu), Fortana I-133가 18℃ 의 저온.담수토양조건하에서는 β-아밀라제 활성을 나타내지 않는 수원 287호와 시험한 모든 조건하에서 β-아밀라제의 활성이 보이지 않았던 농림(Norin) 6호, 고시히까리(Koshihikari) 보다 배반상피세포 및 배반상피세포에 인접한 호분층 근접 배유부분의 전분립 감소가 컸다. 이상의 결과 저온.담수토양조건하에서 벼 종자의 출아에 β-아밀라제 유전자의 발현과 전분 분해의 연관 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 헛개나무 조직 배양에서 체세포배 유토 및 식물체 재분화를 위한 적절한 배지, 생장조절물질, 탄소원 그리고 배양 환경을 조사하였으며 대량 번식 시스템을 위해 체세포 배로부터 식물체로 재분화 하기전 세포 동조화와 건실한 유묘 생산에 최적인 배양 조건을 조사하였다. 강원도 양양 헛개나무 자생지에서 채취한 종자를 배배양하여 기내 발아시킴으로 기내 식물체를 얻었으며 이를 본실험에 이용하였다. 기내 발아후 7-14일 된 식물체의 자엽과 잎 절편을NAA를 처리한 배지에 배양했을 때 callus 상태를 거치지 않고 직접 shoot가 유기되었는데 NAA 0.5mg/에서 43.6%로 형성율이 가장 높았으며 절편체 당 shoot의 수도 2.8개였다. NAA와 BA 조합처리 하였을 때 BA 0.1mg/ + NAA 1mg/에서 38.1%의 형성율을 보였으며 절편체 당 shoot의 수는 4개 이상으로 유기 되었다. 체세포배는 NAA와 2,4-D의 단독처리 또는 BA와의 조합처리에서 발생하였으며 직접 체세포배 또는 배발생 캘러스가 형성하였다. BA 0.1mg/ + 2,4-D 1mg/ 또는 BA 0.1mg/ + NAA 1mg/ 에서 발생한 배발생 캘러스의 생장과 성숙 및 발아에 최적 배양 조건을 조사하였을 때 GA3 1mg/ 을 처리하여 배 발아를 촉진시켰으며 자엽은 발달하지 못하고 하배축이 신장하여 유근이 발생한 형태의 유묘를 생산하였다.

각 균주에 대하여 씀바귀 분말 시료들이 독성을 나타내지 않는 범위에서 강력한 발암물질로써 직접 변이원으로 사용된 MNNG(0.4μg/plate)의 경우 S. typhymurium TA100 균주에서 시료농도 100μg/plate에서 메탄올 추출물이 84.51%로 가장 높은 억제효과가 나타났으며, 4NQO(0.15μg/plate)에 대한 S. typhymurium TA98 균주에서 시료농도 100μg/plate에서는 물 분획물이 86.73%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다 또한, TA100균주의 경우에는 부탄올 분획물에서 88.93%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 간접변이원인 B(a)P를 사용한 실험에서 TA98 균주에서는 메탄올 추출물이 86.98%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, TA100 균주에서는 부탄올 분획물이 75.35%로 가장 높은 억제효과를 나타냈다. 암세포주(A549, Hep3B, MCF-7)에 대한 씀바귀 분말의 증식 억제효과를 알아보기 위하여 실험한 결과, 폐암세포주인 A549세포에서는 핵산 분획물(500μg/ml)이 87.91%로 가장 높은 억제효과를 나타내었으며, 간암 세포주인 Hep3B 에서는 핵산 분획물(375μg/ml)이 70.64%로 가장 높은 억제효과를 나타냈다. 유방암 세포주인 MCF-7에서도 핵산 분획물(375μg/ml)이 82.89%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, 인간 정상 간세포 293에 대해서는 24% 이하의 생육억제율을 보였다. 이는 암세포주에 대한 높은 억제효과에 비해 정상세포에 대해서는 비교적 낮은 증식 억제효과를 나타냄을 알 수 있었다.

본 실험은 돌연변이원성 억제작용을 검토하기 위하여 Ames test에서 양성반응을 나타내며, 물질 그 자체로서 돌연변이를 유발하는 직접 변이원물질로 MNNG와 4NQO 그리고 대사활성을 필요로 하는 간접 변이원 물질인 B(a)P를 사용하여 각각의 농도에 따른 돌연변이원성 억제효과를 검토하였다. 그 결과 직접 변이원으로 사용된 MNNG(0.4μg/plate)의 경우 S. typhimurium TA100 균주에서 시료농도 100μg/plate에서 메탄올 추출물이 89.3%로 가장 높은 억제효과가 나타났다. 또한, 핵산, 부탄올 분획물에서도 각각 75.53, 72.68%로 높은 억제효과를 보였다. 4NQO(0.15μg/plate)에 대한 S. typhimurium TA98 균주에서 시료농도 100μg/plate에서 메탄올 추출물이 79.29%로 가장 높은 억제효과를 나타냈으며, TA100 균주의 경우에서는 핵산 분획물에서 79.49%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 또한, B(a)P(10μg/plate)에서는 TA98, TA100 두 균주에서 모두, 75μg/plate의 시료농도에서 메탄올 추출물이 75.38, 68.85%로 가장 높은 억제효과를 보였다. 암세포주(A549, Hep3B, MCF-7)에 대한 음나무 내피 추출물의 세포독성을 알아보기 위하여 실험한 결과 폐암세포주인 A549에서는 핵산 분획물(1000μg/ml)이 81.54%로 가장 높은 억제효과를 나타내었으며, 간암 세포주인 Hep3B에서도 핵산 분획물(1000μg/ml)이 78.57%로 가장 높은 억제효과를 나타냈다. 유방암 세포주인 MCF-7에서도 핵산 분획물(1000μg/ml)이 81.92%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, 에칠아세테이트 분획물에서도 우수한 성장 저해효과를 나타냈다. 정상 간세포주인 293에 대한 시료농도에 따른 세포독성 효과를 보면 1000μg/ml 시료 첨가시 암세포주에 대하여 대부분 50% 이상의 억제율을 보이는데 반해 293세포에 대해서는 25% 이하의 성장 저해효과를 보였다. 이는 암세포주에 대한 높은 억제효과에 비해 정상 세포주에 대해서는 비교적 낮은 독성효과를 나타냄을 알 수 있었다.

본(本) 연구(硏究)는 잉글리쉬 라벤다의 실생번식(實生繁殖)을 통한 대량증식(大量增殖) 체계확립(體系確立)을 위하여 종자발아(種子發芽)에 미치는 온도(溫度), 광(光), 및 생장조절물질(生長調節物質)의 효과(效果)를 조사(調査)하였는던 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 4℃ 항온기(恒溫器)에 건조보관(乾燥保管)한 종자(種子)는 4% 정도(程度)의 극히 낮은 발아율(發芽率)을 보였다. 2. 광의 효과는 9주간 층적처리(層積處理)한 종자에서 명발아(明發芽)가 암발아(暗發芽)에 비해 발아율(發芽率)이 15%이상 증가(增加)하였고, 이러한 차이는 암상태(暗狀態)에서 GA3 1000mg/L 처리에 의하여 극복(克服)되어 GA3가 부분적으로 광대체(光代替) 효과(效果)가 있는 것으로 나타났다. 3. GA3 용액(溶液)을 처리한 종자(種子)에서 발아적온(發芽適溫)은 25℃인 것으로 나타났다. 4. 발아율(發芽率) 향상(向上)을 위한 방법(方法)으로, GA3 처리는 500~2000mg/L 농도(濃度)에서 75% 정도(程度)의 높은 발아율(發芽率)을 보였고, GA3와 BA의 조합처리(組合處理)는 GA3 1000mg/L+BA 10mg/L가 GA3, 단독처리(單獨處理)에 비해 10%정도의 발아율(發芽率) 향상(向上)을 보였다. 저온층적처리(低溫層積處理)는 4℃에서 9~12주간 모래 습윤저장(濕潤貯藏)한 종자가 발아율(發芽率)이 70% 이상으로 가장 높았고, 평균발아일교(平均發芽日敎)도 3日 이내(以內)로 단축(短縮)되었다. 또한 층적처리(層積處理) 종자에 대한 GA3 처리는 6주 이내(以內)의 층적처리(層積處理) 종자가 효과적(效果的)인 것으로 나타났다. 5. GA3처리에 의한 종자(種子)의 출아율(出芽率)은 vermiculite : peatmoss (1 : 1, v/v) 혼합상토(混合床土)에서 무처리 0.7%에 비해 GA3 1000mg/L처리는 65%로 높게나타났다.