반하(Pinellia ternata(Thunb.) Breit)는 천남성과에 속하는 다년생 초본식물로서 조직배양을 이용하 여 대량번식 방법 연구가 활발히 진행되어 왔다. 하지만 대량생산된 괴경들의 토양 순화 및 적응을 위 한 환경 조건의 확립의 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는 기내에서 증식된 반하의 괴경을 이용하 여 우수한 품질의 약재와 건전묘의 대량생산을 위해 생육에 적합한 토양조건을 탐색하였다. 본 연구에 서는 액체배지에서 현탁배양 한 괴경(Type 1)과 고체배지에 치상하여 배양된 괴경(Type 2)두 종류를 비 교하였다. 토양은 3개의 조성으로 조합하여 생육을 비교하였으며, 코코피트, 피트모스, 버미큘라이트, 펄라이트 및 제오라이트를 배합하여 사용하였다. 기내 배양 조건이 다른 처리구들의 토양 조성별 순화 율 측정하였으며, 생육의 차이를 확인하기 위해 8주동안 생육 후 초장, 잎 수, 마른잎 수, 괴경 수, 괴 경 크기, 생체중 및 건물중을 측정하였다. 또한 주아의 생성율을 확인하기 위하여 4주와 8주에 측정을 진행하였다. 그 결과 Type 2가 펄라이트를 20%증량한 상토 B에서 가장 우수한 생육을 보였다. 괴경의 비대에 영향을 주고 묘로서 이용을 위하여 필요한 잎의 수는 상토 B에서 가장 많은 1.7개로 나타났고 가장 잎의 출현이 없었던 Type 1의 상토 C가 0.9개로 나타나 1.8배의 차이를 나타냈다. 또한 같은 처 리구에서 건물중이 통계적으로 유의한 차이를 보이며 우수한 것으로 나타났다. 반하의 주아 생성율의 차이는 상토 B에서 1.1개로 우수하였으며, 가장 저조한 처리구의 수치보다 1.2배 높은 생성율을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 기내에서 배양된 반하의 토양 순화 및 적응기에 괴경의 비대를 유도하여 우 수한 한약재 생산이 가능 할 것으로 생각되며 차후 토양에서 재배 시 반하의 대량번식에도 도움이 될 것이라 사료된다.

감은 예로부터 우리나라를 비롯하여 아시아 지역에서 많이 재배되고 있는 과실 중 하나이다. 한의학 에서는 떫은감의 꼭지(꽃받침)를 시체(柿蒂)라고 하여 사용하였으며, 민간요법에서는 기침과 천식, 만성 기관지염, 딸꾹질, 야뇨증에 사용되어졌다. 본 실험에서는 가공하여 유통 될 때 버려지는 부산물 중 하 나인 감꼭지와 잎의 tannic acid 함량을 HPLC 기법을 통하여 분석하였다. 본 실험에서는 시기별 성숙 정도에 따라서 함양 고종시, 함양 단성시, 밀양 반시, 밀양 수시, 밀양 고종시로 5품종을 수집하였으며, 시기는 미성숙(8-9월), 성숙(10-11월), 곶감(12월-1월)로 구분하였다. 밀양 반시의 경우 이전의 연구에 서 산청 고종시, 산청 단성시, 밀양 반시의 tannic acid 함량을 비교해본 결과, 밀양 반시의 함량이 다 른 지역에 비해 높은 결과를 나타내었고, 이를 통해 밀양 지역의 품종을 확대하고, 밀양 반시의 잎 시 료를 준비하여, tannic acid 함량을 분석하였다. 성숙 시기별 tannic acid 함량은 미성숙에서 곶감 꼭 지로 갈수록 타닌산 함량이 줄어드는 경향성을 보이며, 미성숙의 생감꼭지에서는 밀양 고종시의 함량이 3.764mg/g로 높게 나타났다. 곶감으로 가공 건조되어 질수록 tannic acid의 함량은 줄어드는 것으로 나타났다. 미성숙 고종시 생감꼭지의 경우 함양 지역과 밀양 지역 내에서 공통적으로 가장 높은 tannic acid 함량을 나타내었으며, 밀양 반시 지역에서 함양 고종시에 비해 약 1.45배 높은 것으로 나타났다. 이는 가공식품으로 이용되는 떫은감의 미성숙 과실 또한 부가가치 창출을 위한 활용소재로 사용될 가능 성을 확인하였으며, 특히 떪은 감의 꼭지는 부산물로써 버려지는 자원이아니라 한의학적으로 중요한 한 약자원으로써 가치가 있을 것으로 사료된다.

하수오(Polygonum multiflorum Thunb.)는 여뀌과에 속하는 초본식물로 동아시아와 북아메리카에 자생하고 있다. 하수오는 관상용으로도 이용되며, 한의학에서 뿌리를 약용으로 사용한다. 하지만 월동 이 어렵고 노동력 소모가 많아 최근 재배농가가 감소하고 있다. 본 연구에서는 하수오의 우량종묘를 짧 은 시간에 대량생산하기 위하여 수경재배에 적합한 양액과 조직배양묘의 크기를 조사하였다. 토양에 적 응이 완료된 하수오 종묘는 크기에 따라 Type 1, Type 2 및 Type 3으로 나누어 4종류의 양액에 치상 하였다. 치상 후 양액과 종묘에 따른 생육차이를 확인하기 위하여 생육조사를 실시하였다. 생육조사는 8주 동안 양액에서 생육시킨 후 줄기길이, 잎 수, 마른 잎 수, 줄기 수, 생체중과 건물중에 대해 측정 하였다. 그 결과 양액3에서 Type 1과 Type 2의 뿌리길이는 각각 33.8cm와 29.5cm로 각각 나타났다. 이와 유사한 경향으로 덩굴 길이도 CaCl2가 첨가 된 양액3에서 Type 1과 Type 2가 가장 길게 나타나 우수한 생육을 보였다. 이처럼 뿌리가 증대된 종묘는 밭으로 이식 될 때 활착을 도와 우수한 초기생육 을 나타낼 것이라 사료된다. 반면 Type 3는 잎끝마름과 고사하는 현상을 보여 추후 양액의 적정농도에 대한 추가 실험이 필요할 것이라 사료된다.

지황은 현삼과(Scrophulariaceae)에 속하는 다년생 초본식물 Rehmannia glutinosa(Gaertn.) DC.로 서 한의학에서는 뿌리를 지황(地黃)이라는 한약재로 이용하고 있다. 지황은 선지황(鮮地黃), 생지황(生 地黃), 숙지황(熟地黃) 등으로 널리 사용되고 있지만 종자파종에 의한 재배보다 종근을 이용한 영양번식 으로 재배하고 있다. 종근을 이용한 재배법은 뿌리 썩음병으로 인해 종근의 관리와 생산성이 높은 고품 질의 지황 생산이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 형태적 특징과 유전자 분석을 통해 기원이 검증된 지황 기원식물을 이용하여 정확한 기원의 무균 배양묘와 종근 생산을 위한 최적 조건을 확립하고자 하 였다. 기내배양묘 생산에 필요한 최적의 생장율과 다개체 형성율, 그리고 뿌리 형성율 및 비대조건을 탐색한 결과, WPM 배지와 1.0mg/L의 IAA와 0.5mg/L의 IBA 옥신계 생장조절제가 첨가된 배지(WPM + IAA 1.0mg/L + IBA 0.5mg/L)에서 최적 생장율과 뿌리다개체 형성율을 나타내었으며, 0.1mg/L의 NAA가 첨가된 WPM 배지(WPM + NAA 0.1mg/L)에서 가장 많은 수의 뿌리가 형성되었고 비대율도 높 게 나타났다. 이러한 최적조건에서 생산한 기내식물체는 토양 순화 후 정식하였을 경우에도 높은 뿌리 형성율과 지속적인 비대 효과를 보였다. 이상의 결과는 지황의 무균 배양묘 생산과 배양묘기반 종근 생 산을 통해 지황 대량 생산에 필요한 배양묘와 종근 생산에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 고품질 지황 생산량에기여할 것으로 사료된다.

대반하[大半夏: Pinellia tripartita(Blume) Schott]는 천남성과에 속하는 다년생 초본식물로써 중국, 일본, 우리나라를 포함한 아시아 전역에 분포하며 꽃과 전초가 아름다워 최근 원예용으로도 많이 이용 되고 있으나 체계적인 대량번식 체계가 구축되어 있지 않다. 본 연구에서는 조직배양을 통해 증식된 대 반하 기내 식물의 토양조성별 괴경 생육을 조사하여 비교하였다. 기내 증식된 대반하 괴경의 크기에 따 라 직경이 1cm 이상인 경우 TypeⅠ, 1cm 이하를 TypeⅡ로 나누어 6종의 조합상토에 파종하여 괴경의 비대와 생육을 조사하였다. 괴경의 비대와 전초의 생육변화를 확인하기 위하여 초장, 잎 수, 마른 잎 수, 괴경 수, 괴경 크기, 생체중 및 건물중을 8주간 변화를 측정한 결과, Type I와 II 모두 코이어 68.0%, 피트모스 14.7%, 펄라이트 3.0%, 버미큘라이트 7.0% 및 제오라이트 7.0%로 구성된 조합상토 B에서 가장 우수한 생육을 보였다. 특히 TypeⅠ은 조합상토 B에서 괴경 크기와 생체중이 각각 45%와 101%를 보였으며, 이는 생육이 가장 좋지 못했던 처리구인 조합상토 E(코이어 14.3%, 피트모스 14.3%, 펄라이트 42.9%, 버미큘라이트 14.3% 및 제오라이트 14.3%)와 약 2배의 차이를 보였다. 이러한 연구 결과는 종자번식이 어려운 대반하의 기내 대량증식을 통한 육묘에 있어 안정적인 토양 순화와 대규모 배양묘 생산을 위한 중요한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

한약재는 전초, 잎, 뿌리, 종자, 열매 등 다양한 부위가 약용부위로 활용되고 있다. 우수한 한약재를 안정적으로 생산하기 위해서는 종자의 특성 분석 및 발아율 검증을 통해 우량종자를 선발하고 발아율을 향상시키는 것이 매우 중요 하다. 특히 한약자원식물의 종자는 다른 작물종자와 비교하면 모양과 크기 및 내·외부 형태적 특징이 매우 다양하다. 본 연구에서는 비파괴측정기술인 광학현미경(Light microscopy) 와 X-선 회절분석법(X-Ray Diffractometer)을 이용하여 한약자원식물의 종자의 내·외부 특성을 평가 하여 건전종자를 파악하였고, 분광분석법(Hyperspectral system)을 이용하여 종자의 발아율을 예측 하 였다. 23개의 한약자원식물 종자를 대상으로 외부형태(길이와 폭)와 내부형태를 관찰하여, 배(Embryo) 의 상태가 건전한지 파악하였다. 종자표면이 거칠고 입체적인 표면을 가진 종자를 제외하고, 대부분의 종자들은 건전성 여부가 파악되었다. 한약재 내복자(萊菔子, Raphanus seed)로 사용되는 무(Raphanus sativus L.)종자를 선정하여, 192개의 종자를 임의적으로 선발한 후 국제종자검정협회(ISTA) 규정에 따 라 발아율 실험을 실시하였다. 총 192립의 종자 중 150립의 종자가 발아하였고, 42립의 종자가 발아되 지 않았으며, 이것을 바탕으로 발아 종자와 비발아 종자의 예측가능 모델 스펙트럼의 자료를 확보하여 최적 모델개발에 적용하였다. 발아측정모델을 만들기 위해서 근적외선 분광분석기(FT-NIR), 단파 적외 선 초분광기(SWIR) 및 가시/근적외선 초분광기(Vis/NIR)를 이용하여 발아 유무를 예측한 결과, 가시/ 근적외선 초분광기(Vis/NIR)를 이용한 분석 결과(Accuracy=90%)가 단파 적외선 초분광기(SWIR) 분석 결과(Accuracy=71%) 및 근적외선 분광분석기(FT-NIR) 분석결과(Accuracy=85%)보다 예측율이 높았 다. 본 결과를 바탕으로 한약자원식물 종자의 특성를 평가하고, 발아율을 예측하여 건전종자 및 우량종 자를 선발하는 기술로 활용이 가능하리라 사료된다.

대반하[大半夏: Pinellia tripartita(Blume) Schott]는 천남성과에 속하는 초본성 식물로써, 중요 한약재인 반하[半夏: Pinellia ternata(Thunb.) Makino]의 국내 자생 동속 종으로 활용가치가 높은 식물이나 반하에 비해 생리학 및 유전학 등 관련 연구가 거의 진행되지 않았다. 본 연구는 대반하의 소괴경 형성 및 분화에 적합한 최적 배지와 식물생장조절물질의 농도를 규명하고, 유전적인 안전성 및 토양환경 순화조건을 검증하여 향후 반하의 대체 약재로 활용시 이용가능한 배양묘 대량생산조건을 확립하기 위하여 수행되었다. 자생지에서 채집한 대반하는 소독 후 MS 기본배지에서 배양하여 기내식물체를 확보하였고, 소괴경 분화와 비대 최적배지 규명을 위해서 10종류의 다양한 식물배지에서 6주간 배양 한 결과, Nitsch & Nitsch(NN) 배지에서 가장 효과적이었다. 기내 배양 시 발생한 캘러스를 이용하여 식물체 최적 재분화 조건을 규명하기 위하여, 명/암 반응과 BA 호르몬의 다양한 농도별(0.5ppm-3.0ppm) 처리를 통해서 4주 동안 배양한 결과, 명상태에서 BA 1.0 ppm이 첨가된 배지에서 가장 효과가 높았다. 최적 기내배양 및 재분화 개체는 2주 후 토양으로 이식하여 환경적응을 유도한 후 배양묘 대량 생산조건을 설정하였다. 기내배양 및 재분화를 통해 생산된 배양묘의 유전적 안전성을 검증하기 위해서 각 증식 단계별 식물조직 및 캘러스 시료의 RAPD genomic profile을 분석한 결과, 원 식물체와 각 단계별 개체의 유전적 안전성이 증명되었다.

본 연구는 바이오매스 증진 억새 품종개발을 위한 기초 실험으로 물리화학적 변이원 처리에 적합한 출수 후 종자 성숙시기와 방사선 처리에 따른 선량별 발아율 및 생존율을 알아보고자 실시하였다. 변이처리를 위한 적정 성숙일자를 결정하기 위하여 참억새를 대상으로 출수 후 7-11주 동안 일주일 간격으로 수확 시기를 달리하여 생육상(30℃, 14/10시간 명/암) 조건에서 파종 4주 후 발아율과 3주 후 발아세를 조사하였다. 또한 성숙이 완료된 2배체 참억새(M.sisnensis)와 4배체 물억새(M.sacchariflorus) 종자를 이용하여 변이체 유도에 적합한 방사선 세기를 알아보기 위하여 방사선 조사선량(0, 100, 200, 300, 400, 500, 600Gy/day)을 다르게 처리 한 후 종자 발아율과 발아세를 위와 동일한 생육상 조건에서 생육 조사하였다. 참억새를 이용한 적정 성숙시 기 결정을 위한 실험에서 종피처리 (2% 락스에 30분 침지) 종자의 경우 출수 후 9주 및 11주 후 수확종자가 70 및 84%의 발아율을 보였고, 파종 3주 후 발아세도 출수 후 9주 및 11주 후 52% 및 76% 로 나타났다. 본 실험결과 억새 변이체 유도를 위해서는 출수 후 최소 9주가 경과되어야 하고, 11주가 경과한 종자의 경우 충분히 성숙한 것으로 판단된다. 방사선량을 달리하여 발아율을 조사한 결과 참억새는 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600Gy/day에서 77, 81, 78, 70, 72, 59, 그리고 55%의 발아율을 보였고, 물억새는 74, 66, 66, 70, 69, 58 그리고 58%의 발아율을 보였다. 발아율 기준 50% 치사선량은 참억새는 750Gy 및 물억새 800Gy로 추정되었 으나, 높은 선량에서는 시간이 경과되면서 녹색 유엽을 가진 생존 개체의 수와 식물체 크기가 급감하고, 검고 갈색의 지상 및 지하부 기관으로 변하는 것으로 보아 200Gy가 최고 치사선량으로 판단되었다. 본 연구에서 나타난 출수 후 적정 수확시기와 방사선량 결정을 위한 발아율, 발아세 및 생존율에 관한 자료는 바이오매스 증진 억새 변이체 유도와 개발 연구에 실용적으로 활용될 수 있을 것이다.