당근의 약배양을 통한 효율적 식물체 재생 시스템을 확립하고자 실험을 수행하였다. 당근 유전형 ‘S&P2342’의 약을 2,4-D와 NAA를 각각 0.1 mg/L 또는 1.0 mg/L 단독 또는 조합 처리한 배지에 치상하여 암조건에서 18주간 배양하였을 때, 2,4-D 1.0 mg/L + NAA 0.1 mg/L 조합처리에서 캘러스 형성율 22.0%, 배형성율 2.0%로 반응이 가장 좋았다. 약으로부터 직접적으로 유도된 1차배를 분리하여 명조건에서 2주간 배양 후 재생배지로 옮겨 배양하였을 때 배양 4주 후부터 발아하다가 생장이 멈추어진 1차배로부터 다수의 2차배가 형성되기 시작하였다. 배양 8주 후 62.5%가 식물체로 전환되었으며, 12주 후 본엽이 전개된 소식물체로 발달하였다. 또한 약으로부터 유도된 캘러스를 분리하여 재생배지에서 배양하였는데, 8주 후 93.9%의 캘러스로부터 1차배가 형성되었으며, 38.8%에서 1차배로부터 2차배 형성을 거쳐 식물체로 전환되었다. 약배양 유래 소식물체(본엽 2매 이상, 초장 2-4 cm)의 건전한 기내 생장을 유도하기 위해 실시한 광도(10, 30, 100, 150 μmol·m-2·s-1) 처리에서 100 μmol·m-2·s-1이 소식물체의 생장에 가장 효과적이었다. 소식물체의 효율적인 기외 활착을 위하여 본엽 4매 이상, 초장 5 cm 이상의 소식물체를 플러그 트레이에 이식 후 플라스틱 재배용기 안에 넣은 다음 온도 (15, 20, 25℃)와 광도(μmol·m-2·s-1) 처리를 각각 2주간에 걸쳐 실시하였는데, 온도 처리에서는 15℃가 기외 활착에 가장 적합하였으며, 광도 처리에서는 100 μmol·m-2·s-1 처리구만 기외 활착이 원활하였다. 결론적으로 당근의 약배양으로부터 직접 배형성 또는 캘러스 단계를 거치는 간접 배형성이 이루어졌으며, 1차배로부터 2차배가 형성된 후 발아를 거쳐 소식물체가 재생되었으며 이를 성공적으로 활착시켜 정상적인 식물체를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 당근에서의 약배양으로부터 직접 및 간접 배형성을 통한 식물체 재생 시스템을 구축하였으며, 향후 당근의 F1 잡종 생산을 위한 순수 동형접 합성 유지계통 및 화분친 모본계통의 획득에 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

국화 ‘백마’의 잎 절편체로부터 신초 기관형성을 통한 식물체 재분화 기술을 개발하고자 배지조성과 배양기간을 달리하여 실험을 실시하였다. 잎 절편체를 식물생장조절제와 AgNO3의 농도를 달리 한 11가지 배지에서 배양하였을 때 bud는 형성되었으나 신초로의 발달은 이루어지지 않았다. Bud 유도 이후 신초 형성을 유도하고자, 서로 다른 식물생장조절제 조성을 가진 배지를 이용한 2단계의 실험을 수행하였다. Bud유도배지(BA 0.2 mg/L, IAA 1.0mg/L, 2,4-D 1.0mg/L를 첨가한 MS 배지)에서 1-4주간 배양한 후 신초 형성배지(식물생장조절제 무첨가, BA 1.0 mg/L, IBA 1.5 mg/L와 AgNO3 5.0 mg/L 또는 BA 1.0 mg/L, NAA 1.0 mg/L와 AgNO3 5.0 mg/L를 각각 첨가한 MS 배지)로 옮겨 배양하였다. Bud 유도에 이어 신초 형성을 위해서는 bud 유도 배지에서 3주 이상의 배양기간이 필요하였으며, bud 유도배지에서 4주간 배양한 후 BA 1.0 mg/L, IBA 1.5 mg/L와 AgNO3 5.0 mg/L를 첨가한 신초 형성배지로 옮겨 4주간 배양한 처리에서 신초 형성율은 50.0%, 절편체당 신초 수는 1.6개로 가장 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 재생된 신초는 신초 형성배지에서 8주간 배양 후 신장하였으며, 1 cm 이상 신장된 신초를 분리하여 발근을 유도한 후 활착시켜 온실에서 재배하였을 때 식물체는 정상적인 표현형을 보여주었다.

차세대 바이오매스로 주목받고 있는 섬유질계 에너지작물 중 국내에서 활용 가능성이 높은 갈대(Phragmites communis)를 바이오에너지 작물로 개발하기 위하여 미성숙 화기로부터 callus 유도 및 유도된 callus로부터 식물체 재생에 미치는 배지조성의 영향을 조사하였다. 갈대의 미성숙 화기를 절단한 절편체를 callus 유도 배지에 치상하였으며, 배양 4주 후 callus 형성율과 cluster 당 형성된 callus 수를 조사하였다. Callus 유도를 위해서 MS 배지에 2,4-D 1.0mg/L를 첨가하고 배지고형제로 Phytagel 4.0g/L를 첨가한 배지가 callus 유도율 88.9%와 callus 수 8.7개로 가장 좋았다. 배양 4주 후 callus를 분리하여 동일배지로 옮겨주었으며, 4주 간격으로 계대배양 하였고, 이를 재생배지에 치상하여 식물체 재생을 유도하였다. 미성숙 화기 유래 callus를 N6 배지에 BA 0.25mg/L, NAA 0.1mg/L가 첨가된 배지에서 배양하여 식물체 재생을 유도하였을 때, 재생율은 100%, callus당 재생된 식물체수는 17.4개로 가장 양호하였다. 식물체를 분리하여 MS 배지에서 신장을 유도하였고, 배양 4주 후 8～10cm 길이의 소식물체가 형성되었다. 소식물체를 배양용기에서 꺼내어 육묘판으로 이식하였고, 6주 후 지상부가 20cm 이상 발달하면서 성공적으로 활착되었다. 본 연구를 통하여 갈대의 미성숙화기로부터 callus 유도를 거쳐 식물체를 재생시키는 시스템을 확립하였다.

바이오에너지 작물로 주목받고 있는 억새(Miscanthus sinensis)의 성숙 종자로부터 캘러스를 유도하고 식물체를 재생시키는 방법을 개발하였다. 억새 종자로부터의 캘러스 유도에 적합한 조건을 알아보고자 기본배지와 2,4-D의 농도, proline의 농도, 배지고형제의 종류와 농도 처리를 각각 실시하였다. 기본배지로 MS배지와 N6배지를 두고 2,4-D를 농도별로 처리하였을 때, MS 배지에 2,4-D 4.0 mg/L를 첨가한 처리구에서 캘러스 형성율이 42.2%로 가장 높았다. Proline은 종자로부터 캘러스 형성을 증가시키는 효과가 있었고, 3.0 g/L 이하의 저농도에 비해 12.0 g/L를 첨가하는 것이 캘러스 형성에 좋았다. 배지 고형제는 agar에 비해 Phytagel이 효과적이었으며 Phytagel 2.25 g/L를 첨가한 처리구에서 캘러스 형성율이 86.1%로 가장 높았다. 억새의 종자로부터 유도된 캘러스는 4주 간격으로 계대배양하였고, 캘러스 유도 3개월 후 진한 노란색의 둥근 돔 형태를 갖는 캘러스를 분리하여 신초 재생에 이용하였다. 종자로부터 유도된 캘러스를 호르몬 무첨가 MS 배지 또는 MS 배지에 BA 1.0 mg/L를 첨가한 배지에서 배양하여 신초 재생을 유도할 수 있었다. 재생된 신초는 신장과 발근을 거쳐 소식물체로 발달하였으며, 소식물체는 성공적으로 활착되었고 정상적인 표현형을 나타냈다.