다양한 환경에서 수집한 국내 민들레속 유전자원 수집종의 엽록체 DNA 영역(trnL-trnF와 rps16-trnK) 염기서열을 이용하여 종내․ 간 변이 및 배수성을 구명하여 유전자원 육성의 기초 자료룰 제공하고자 수행하였다. 민들레속 유전자원의 배수성은 털민들레, 서양민들레, 붉은씨서양민들레가 3배체이고, 흰 민들레와 흰노랑민들레는 4배체였다. 염기서열의 길이는 trnLtrnF 영역에서 자생종류인 털민들레, 흰민들레, 흰노랑민들레 가 931 bp에서 935 bp, 서양민들레는 910 bp, 붉은씨서양민들레 는 975 bp로 종간 차이를 나타내었고, 종 특이적 염기서열 88개, 자생종 및 귀화종 특이적 염기서열 41개가 검출되었다. rps16- trnK 영역은 털민들레 882∼883 bp, 흰민들레 875∼881 bp, 흰 노랑민들레는 878∼883 bp 서양민들레 874∼876 bp, 붉은씨서 양민들레는 847∼848 bp로 37개 종특이적 염기서열이 검출되 었다. 염기서열의 유사도는 trnL-trnF 영역에서 0.860∼1.000 사이로 평균 0.949이며, rps16-trnK 영역의 유사도는 0.919∼ 1.000 사이로 평균 0.967이었다. 염기서열을 바탕으로 유연관계를 분석한 결과, trnL-trnF 영역은 크게 자생종류와 귀화종 류로 구분되었으며, 서양민들레와 붉은씨서양민들레는 같은 종 간에 유집되었고, 자생종류는 분리되지 않았으며, rps16-trnK 4개 그룹과 유집되지 않은 5개체로 나뉘었다. 흰노랑민들레는 두 영역 모두 흰민들레와 동일 계통군을 형성하였고, 염기서열 상 두 종간 뚜렷한 차이가 없었다. 유연관계에서 모두 독립적으로 존재한 흰민들레 No. 10 (조계산)과 털민들레 1번(광양)은 민들레 유전자원 육성소재로 활용이 기대된다.

The morphological characteristics and genetic relationships among 32 germplasms of Zanthoxylum schinifolium and Zanthoxylum piperitum collected from two farms in Korea were investigated. The traits with the most variability were seed color, leaf size, and spine size. The intraspecific polymorphism of Z. schinifolium and Z. piperitum was 96.5% and 60.3%, respectively. The genetic diversity and Shannon’s information index values ranged from 0.11 to 0.33 and 0.19 to 0.50, with average values of 0.26 and 0.42, respectively. Two ISSR primers (UBC861 and UBC862) were able to distinguish the different species. The genetic similarity matrix (GSM) revealed variability among the accessions ranging from 0.116 to 0.816. The intraspecific GSM for Z. schinifolium and Z. piperitum was 0.177–0.780 and 0.250–0.816, respectively. The GSM findings indicate that Z. schinifolium and Z. piperitum accessions have high genetic diversity and possess germplasms qualifying as good genetic resources for cross breeding. The clustering analysis separated Z. schinifolium and Z. piperitum into independent groups, and all accessions could be classified into three categories. Z. Schinifolium var. nermis belonged to independent groups. Comparison of the clusters based on morphological analysis with those based on ISSR data resulted in an unclear pattern of division among the accessions. The study findings indicate that Z. schinifolium and Z. piperitum accessions have genetic diversity, and ISSR markers were useful for identifying Z. schinifolium and Z. piperitum.

Plant regeneration via organogenesis and somatic embryogenesis was investigated in Korean soybean cultivars including Cheongja 3, Jinpumkong 2, Taekwangkong and Uram. Cotyledon, cotyledon+hypocotyl and hypocotyl segments of 7-day-old seedlings were cultured on MS medium containing various concentration (0, 1, 2 and 4 ㎎/L) of BA and TDZ. The results showed that MS medium supplemented with BA 2.0 ㎎/L yielded the highest shoot formation ratio of 83.3%. In 4 cultivars, Taekwangkong showed the highest ratio of shoot formation. When various sizes of immature cotyledons (S: 1∼ 2 ㎜, M: 3∼5 ㎜, L: 6∼8 ㎜) were tested on MS medium containing 2,4-D 40 ㎎/L for somatic embryogenesis, the optimum size for embryogenic callus induction was 3∼5 ㎜ in length of immature cotyledons. In 4 cultivars, Taekwangkong showed the highest percentage of embryogenic callus induction. The results indicate that Taekwangkong is the best soybean cultivar for plant regeneration via organogenesis and embryogenic callus induction among the 4 cultivars.

활용가치가 높은 부존식물자원인 갈대의 기내 번식을 통한 배양체계를 확립하고 재분화 식물체들의 유전적 다양성을 검토한 결과, 성숙종자 유래의 캘러스를 통한 기내 식물체 재분화는 N6배지에서 MS배지보다 양호하였고, 0.25~0.5 mg/L의 BA를 포함한 N6배지에서 가장 높았다. ISSR 마커를 이용하여 재분화 식물체의 유전적 안정성을 분석한 결과, 검출된 총 94 유전좌중 유전적 다형성은 17%였고, 평균 유전자다양도 값(h)은 0.03, BA 5 mg/L를 포함한 N6배지에서 0.008, NAA 0.1 mg/L와 kinetin 2 mg/L를 포함한 MS 배지에서 0.040으로 나타났다. 이것은 재분화된 갈대식물체 개체간에 유전적으로 구조가 매우 단순하고 균일하며, 유전적 다양성 진단에 ISSR 마커가 효과적임을 시사한다.

기내배양한 양란 심비디움 원괴체에 전자빔(2 MeV/n, 0.5 mA)을 10 Gy～300 Gy로 조사하여 생장 변화와 유전적 변이의 다양성을 검토하였다. 전자빔을 조사 후 배양 10주째에 선량의 증가에 따라 원괴체로부터 신초유도가 감소하였고, 200 Gy 이상의 선량을 조사한 처리구에서는 신초분화가 크게 억제되었다. 원괴체 18개체를 ISSR 분석한 결과 대조구는 12.5% 다형성을 나타내었고, 전자빔 조사구에서는 42.2%의 다형성을 나타내었다. RAPD 분석한 결과 대조구에서 13%의 다형성을 나타내었고, 전자빔 조사구에서는 43.8%의 다형성을 나타내었다. 따라서 RAPD 및 ISSR 분석 모두에서 전자빔 조사시 대조구보다 3.5배 정도 다형성이 증가한 것으로 나타났다. 유전적 유사도 지수(GSM)는 전자빔 처리가 대조구보다 낮게 나타나 전자빔 처리에 의하여 개체들 간의 유전적 다양성이 높아진 것으로 보인다. 군집분석 결과 RAPD와 ISSR 분석 모두 대조구와 전자빔 처리구가 분리되어 그룹을 이루었다. 이와 같이 전자빔 조사로 기내 배양 양란 심비디움의 유전적 다형성이 증대됨을 확인하였다.

This study was conducted to evaluate the effect of light spectrum using red (660 nm), blue (460 nm), red and blue mixed (Red : Blue = 6 : 4) LED (light-emitting diode), and fluorescent lamp on antioxidant activities and functional components of dandelion (Taraxacum officinale). Total polyphenol contents in dandelion irradiated with the red and blue mixed or the red LED were 121.77 mg/100 g or 115.36 mg/100 g, respectively, which were greater than those in dandelion treated with blue LED and fluorescent lamp. Asparagine showed the highest content among amino acids in leaves and roots regardless of treatments. Total amino acid was the highest when illuminated with the red LED. DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical-scavenging activity and SOD (super oxide dismutase) activity of ethanol extracts were increased under all of the LED treatments compared with fluorescent lamp, and the antioxidant activities were increased by the red and the mixed LED illumination. The results indicate that application of the red and the mixed LED illumination promote antioxidant activity and increase functional components during cultivation of dandelion.

서양민들레의 부위별 성분 및 생리활성 차이를 검토하고자 폴리페놀 함량, 플라보노이드 함량, 항산화성 및 세포독성을 분석하였다. Folin-Denis방법에 따른 총 페놀 함량은 꽃 추출물에서 72.0 mg kg-1으로 가장 높게 나타났으며, 그 다음이 잎, 뿌리, 꽃대 추출물 순으로 나타났다(p〈0.05). 한편, 총 플라보노이드 함량은 총 페놀 함량과 같은 경향을 보였으나 더 낮은 범위의 함량이 검출되었다. DPPH 라디컬 소거능은 추출물 농도가 증가할수록 높은 활성을 보였으며 그 중 꽃 추출물 (IC50 값 = 624.3 mg kg-1)에서 가장 높은 활성을 보였고 그 다음으로 잎, 뿌리, 꽃대 추출물 순으로 나타나(p 〈0.05), 이는 페놀 및 플라보노이드 함량이 DPPH 라디컬 소거능과 관련이 있음을 보여 주었다. MTT법에 의한 세포독성 시험에서 폐암세포주(Calu-6)와 위암세포주(SNU-601)의 세포 생존율은 꽃 추출물에서 가장 낮았고(IC50값 = 85.7과 311.4 mg kg-1), 그 다음으로 잎, 꽃대, 뿌리 추출물 순으로 뿌리 추출물이 가장 높은 생존율을 보였다. 이는 세포독성이 꽃 추출출물에서 가장 높고, 뿌리에서 가장 낮은 것을 보여 준 것이다. 결론적으로 총 페놀 함량과 총 플라보노이드 함량이 항산화성(r2=0.7280 to 0.9971)과 세포독성(r2=0.5795 to 0.9515)에 높은 상관관계가 있고, 그 함량과 활성은 식물체 부위별로 다르게 나타남을 확인하였다.

식물유전자원의 소재를 확대하고자 동진 1호 벼의 건조 종자에 감마선(60Co, 300 Gy)을 조사하여 선발한 조기출수 계통의 유전적 변이성을 분석하였다. 선발한 조기출수 계통의 M7(2010년)과 M8(2011년) 세대에서 평균 출수기는 대조품종인 동진 1호(중만생종) 보다 각각 11일(γ-2 계통), 10일(γ-5 계통), 6일(γ-1 계통), 5일(γ-3 계통), 4일(γ-4 계통)이 빠르게 나타났다. ISSR 분석 결과, 선발계통의 유전적 다형성은 γ-2 계통 5.9%, γ-1 계통 7.5%, γ-4 계통 15.1%, γ-3 계통 15.3%, X-1 계통 19.4%, γ-5 계통 23.4%로 대조품종의 4.3% 보다 높게 나타나 방사선 조사로 DNA 수준에서 변이가 증가되었음을 확인하였다. 엽록체 DNA(rps16-trnK 영역) 분석 결과, 염기 길이는 대조 품종과 같은 664 bp인 반면, 총 5개 염기서열 영역에서 치환 변이가 발생하였고 그 중 6 bp 및 587 bp 영역의 변이는 선발 계통에서만 나타났다.

본 품종들은 우리나라 남부지방에 적응한 양질유, 양질막 다수성 품종을 육성하기 위하여 Erra(female)와 Tower(male)를 인공교배하여 육성한 양질유, 양질박, 다수성 품종으로서 목포51호, 목포52호라는 계통명을 부여하여 지방 적응 연락 시험 및 농가 실증 시험을 거쳐서 장려 품종(내한유채, 영산유채)으로 결정된 품종이다. 특히 본 품종들은 한 조합 내에서 장수, 다분지, 다협, 다립 품종으로 수량 형질이 우수하며, 유질에서 지방산 조성이 극히 양호하며 불량 지방산은 전혀 함유치 않고 양질 지방산인 oleic acid과 linoleic acid이 80% 이상 함유된 양질유 품종이며, 박에서도 glucosinolate가 전혀 없는 무독박 품종이다. 또한 생산력은 전국평균 16~22% 증수된 다수성 성분 육종 품종들이다.

The genetic diversity and the genetic relationship among 30 genetic resources of T. officinale and T. coreanum collected from 20 regions in Korea were evaluated by using ISSR markers. Out of 127 loci detected overall, 122 were identified to be polymorphic with a rate of 96.0% at the 30 individuals. The intraspecific polymorphism between T. officinale and T. coreanum was 92.6% and 88.2%, respectively. The genetic similarity matrix (GSM) revealed a wide range of variablility among the 30 accessions, spanning from 0.179 to 922. According to the clustering analysis, different species T. officinale and T. coreanum, were divided into independent groups and all of the accessions could be classified into 7 categories. Especially, all of the mountain collected accessions belonged to independent groups. The study findings indicate that T. officinale and T. coreanum accessions have a high genetic diversity and accordingly carry a germ-plasm qualifying as good genetic resources for breeding.

기내 배양된 Cymbidium속 춘란과 한란의 근경을 대상으로 장기배양에 따른 변이성을 비교하기 위하여 RAPD 분석을 실시하였다. 춘란은 총 151개 DNA 밴드 중 40개의 다형성 밴드가 증폭되어 다형성 비율은 26.4%였으며, 한란은 총 155개 밴드 중 56개의 다형성 밴드가 증폭되어 36.1%의 다형성 비율을 나타내었다. 단순일치 계수(simple-matching coefficient)를 사용하여 유전적 유사도 지수를 분석한 결과, 춘란의 개체간의 유전적 유사도 지수는 0.825~1.00 사이로 평균 0.944였다. 한란의 개체간 유전적 유사도 지수는 0.812~1.00 사이로 평균 0.913이었다. 군집분석결과 춘란은 유전적 유사도 지수 0.841과 0.837에서 1개의 그룹과 유집되지 않는 2개체로 나누어졌으며 한란보다 단순하게 유집되었다. 이와 같이 생장조절제가 첨가된 기내 배지에서 장기간 배양된 Cymbidium 근경은 유전적 다형성을 나타냈으며, 유전적 유사지수도 다소 낮게 나타났다. 이 결과는 추후 여러 가지 변이원을 이용한 자원식물개발과 품종육성의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

The polymorphism and the genetic relationships among 32 genetic resources of genus Nelumbo from Korea, Japan, China, USA, India, Thailand and Gabong were thoroughly investigated and extensively examined using ISSR markers. Out of 103 loci detected overall, 94 were identified to be polymorphic with a rate of 91.2%. The genetic similarity matrix revealed a wide range of variability among the 32 accessions, spanning from 0.227 to 0.833. The study findings indicate that the Nelumbo accessions have a high genetic diversity, and accordingly carry a germplasm qualifying as good genetic resources for cross breeding. According to the clustering analysis, different subspecies, N. nucifera and N. lutea, were divided into independent groups and all of the N. nucifera accessions could be classified into five categories. Compared to RAPD analysis, ISSR method showed a clearer picture of polymorphism among the accessions and exhibited a definite distinction even among the subspecies. In this respect, ISSR analysis is considered to be more effective in differentiating the accessions and subspecies of the genus Nelumbo than RAPD test.

Effects of proton beam irradiation on seed germination and growth pattern of tobacco (Nicotiana tabacum L. cv. BY-4; N. plumbaginifolia) and rice (Oryasativa L.) plants were estimated to develop the efficient conditions of irradiation. Seed germination rate was decreased by increasing the proton beam the current and the beam irradiation time in both tobacco and rice seeds. The beam irradiation conditions showing 50% germination were over 60 sec at 10 nA, approximately 5 sec at 100 nA and at 500 nA beam current in tobacco seeds. And the conditions of 50% germination were 60 sec at 10 nA, and 100 nA and 30 sec at 500nA in rice (cv. Dongjin 1) seeds. The growth of irradiated plants was decreased, but significant difference in morphological changes was not observed by the proton beam treatment. The proton beam is able to use as a mutagen, but some of the factors including beam size and beam detector-system must be established for efficient usage of the beam.

재배종담배(Nicotiana tabacum L. cv.), 야생종담배 (N. plumbaginifolia)와 벼종자(Orya sativa L, cv.)에 neutron빔을 각각 조사(irradiation)하여 발아, 식물체의 생장과 DNA의 변이에 미치는 영향을 검토하였다. 담배종자와 벼종자에 90, 180, 270, 360, 450, 540 Gy까지 조사로 발아율은 크게 감소하지 않았고, 생장에 있어 유의적인 차이는 없었다. 그러나 담배식물체에서 총 200개체 중 71개체(약 36%)가 잎에서 형태 이상을 나타내었다. 또한 줄기색 변이체, 엽색변이체, 화형변이체를 유도하였다. 이 결과는 neutron빔이 유용한 돌연변이원으로서 가능성이 있음을 시사해 준다. Neutron빔을 조사한 후 생장한 담배식물체의 잎에 대하여 총 34개의 primer를 이용하여 RAPD 분석한 결과 20개의 primer에서 총 104개의 DNA 단편이 증폭되었고, 중성자 빔조사처리구에서만 출현하는 DNA 단편은 나타나지 않았다.

중이온빔(20Ne)을 담배 식물체에 조사(irradiation)하여 식물체의 생장과 DNA의 변이에 미치는 영향을 검토하였다. 발아율과 초장은 조사선 량이 증가함에 따라 감소하였다. 반면 50Gy~10Gy의 저선량에서 추대와 개화가 촉진되어 발육은 오히려 촉진되었다. 총 100개의 primer를 이용하여 RAPD분석한 결과, 59개의 primer에서 총 336개의 DNA단편이 증폭되었고, 1개의 primer에서 중이온빔 조사처리구에서만 출현하는 DNA단편이 나타났다. AFLP분석 결과, 개체 특이적인 DNA단편은 나타난 반면 중이온빔 처리구 특이적인 DNA 단편은 관찰되지 않았다.

염류내성 식물은 염류농도의 변화에 따라 세포내의 삼투압을 유지하기 위한 화합물을 합성하는 기작을 가지고 있는데 이런 화합물은 주로 proline, glycine, betaine, polyols, sugar등으로 체내에 축적함으로서 고농도의 염류에 견디는 것으로 알려져 있다. Betaine은 미생물에서 2단계 반응을 통해 choline에서 합성되는데, 첫단계는 choline dehydrogenase (CDH)에 의해서 촉매되고(Bet A gene), bet B 유전자의 산물인 betaine aldehyde dehydrogenase(BADH)에 의해 수행된다. 본 실험에서는 Bet A, Bet B 유전자를 아그로박테리움에 도입하여 새로운 conjugants 2 종을 획득하였으며 (Agrobacterium tumefaciens MP90/pBet A, Agrobacterium tumefaciens MP90/pBet B), 먼저 재조합된 binary vector가 식물에서 발현 및 형질 전환되는지 여부를 조사하기 위해서 이미 담배에 형질전환을 시켰으며, 형질전환된 담배에서는 ,고농도의 kanamycin배지에서 생장이 가능하였고, PCR에 의하여 NPT II, Bet A, Bet B gene를 조사한 결과 담배 유식물체 모두 band가 형성되어 형질전환체임을 확인할 수 있었다. 인삼에 Beth, BetB gene의 도입은 1M의 mannitol이 함유된 식물호르몬 무첨가 MS 배지에서 단일배 발생방법에 형질전환체를 획득하였으나, 형질전환체의 발생빈도(12%)가 매우 낮았다.

노동력의 절약은 물론 농기계의 효율을 증진시키고 생산비를 절약하여 취약한 보리재배의 국제 경쟁력을 제고하기 위한 일환으로 보리종자에 종자처리를 하여 발아시기와 유묘생장을 조정함으로서 벼·보리수확 동시파종재배를 실용화하기 위하여 보리종자에 프라이밍 처리하였던 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 평균발아율은 대조구보다 PEG 처리구에서 더 높았는데 처 리 기간이 길어질수록 점차 감소하였다. 2. 평균발아율은 PEG 처리한 다음 수세하여 PEG를 제거한 종자가 수세하지 않은 종자에 비해, PEG처리 후 재건조 종자의 발아율은 건조하지 않은 종자보다 저조하였다. 3. 발아소요시간은 PEG 처리에 의해 크게 단축되었는데 처리기간이 길면 길수록 길었다. 4. 포장 출아율은 PEG 처리 종자가 대조구에 비해 훨씬 높았는데 처리기간이 지 연될수록, 처리 농도가 높아질수록 저조하였다. 6. 출아소요시간은 PEG처리한 다음 수세 하여 PEG를 제거한 종자가 수세하지 않은 종자에 비해 단축되었으며, PEG 처리 후 재건조 종자는 재 건조하지 않은 종자보다 지연되었다. 7. PEG 처리 종자의 포장 출아율은 모든 토양수분 함량에서 대조구 보다 훨씬 높았으며, 포장 용수량의 50%에서 70과 90%보다 높았다. 8. 토양수분함량별 출아소요시 간은 포장용수량의 50%토양수분함량에서 가장 단축되었으며, 이보다 높으면 지연되었다 9. PEG 처 종자의 유묘장은 D.W 프라이밍 종자가 대조구보다 컸으며, PEG처리 종자는 오히려 대조구보다 작았다. 유근장도 이와 비슷하였다.