Background : Glycyrrhiza uralensis Fischer is one of most important medicinal (Glycyrrhizae radix) herbs in traditional oriental medication and they are also important commercial products used worldwide in sweetening and flavoring. They contain the similar compounds, such as the triterpenoid saponins and flavonoids. Therefore, it is necessary to develop more efficient and sustainable methods for the production of G. uralensis Fischer and its medicinal constituents. This study was accomplished to investigate the effect of medium composition on in vitro propagation and plantlet regeneration from nodal explants of G. uralensis Fischer, and to establish a reliable protocol for micropropagation. Methods and Results : Young and actively growing stem segments were excised from adult plants of new cultivar ‘manju’. They were cut into a 1cm nodal segments with single node after sterilization, and cultivated in the different medium supplemented with various plant growth regulators for two weeks. For shoot multiplication, one-node stem segments, approximately 1 ㎝ in length, were taken from in vitro derived shoots and subcultured. After four weeks of culture, the efficacy of each medium on shoot proliferation and growth was determined, and these shoots were transferred onto medium with different auxin hormones for rooting. Conclusion : After seven to ten days of culture, shoots began to emerge from axillary buds. They showed a vigorous growth and elongation in multiplication medium. During culture period, in vitro cultured plantlets showed significantly different responses to the respective medium with different plant growth regulators. Our experiments confirmed that in vitro growth and multiplication of palntlets could depend on its reaction to the different medium composition, and this micropropagation techniques could be a useful system for healthy and vigorous plant production.

Background : Platycodon grandiflorum has been used as food material and a traditional medicine in Korea. In order to develop an efficient in vitro micropropagation technique for a rare plant species and conservation for inbred line of plant breeding. Methods and Results : Plant regeneration via organogenesis and somatic embryogenesis was investigated in Platycodon grandiflorum. Leaf, stem, root tissues of 7-day-old seedlings were cultured on 1/2MS medium containing various concentration (0, 0.5, 1 and 2 ㎎/L) of IBA, BA and NAA. The results showed that 1/2MS medium supplemented with BA+NAA 2.0 ㎎/L yielded the highest callus formation ratio of 73.5%. When various tissues (leaf, stem, root) were tested on 1/2MS medium containing BA 2.0 ㎎/L+ NAA 2.0 ㎎/L for somatic embryogenesis, the optimum tissue for embryogenic shoot induction was stem tissue. Callus were cultured on MS medium containing various concentration (0, 0.5 and 1 ㎎/L) of BA and NAA. The best rooting rate was achieved by three different medium (B5, 1/2MS and MS) and 1/2MS medium cultured the highest rooting ratio (82%). Conclusion : This study suggested that above micropropagation techniques can be used for rapid multiplication as well as in vitro or in vivo conservation of the Platycodon species.

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.

본 연구는 한국형 바이오에너지작물로 선발된 물억새인 ‘우람’의 미성숙 화기를 이용한 캘러스 유도 및 식물체 재분 화 조건을 확립하고자 하였다. 캘러스 유도율은 MS배지에 2,4-D 3 mg L-1 첨가에서 93.3%로 높게 나타났으며, 2,4-D 3 mg L-1과 BA 0.1 mg L-1 처리에서 86.7%로 높게 나타났 다. 식물체 재분화율은 BA가 첨가된 배지에서 유도된 캘러스 를 이용하였을 경우 BA가 첨가되지 않은 배지에서 유도된 캘 러스보다 높게 나타나는 것을 확인하였다. 재분화를 위한 배 지 조성은 BA 5 mg L-1과 NAA 0.1 mg L-1 호르몬 조합에 서 재분화율이 86.7%로 가장 효과적이었다. 재분화된 소식물 체는 캘러스로부터 분리하여 MS배지에서 발근을 유도하였을 때 배양 4주 이후 뿌리가 3 cm 이상 신장하였다. 기내에서 발 근이 된 소식물체의 순화를 위해 상토에 이식하고 온실에서 재배하였을 때, 5주 후 지상부가 20 cm 이상으로 신장하여 성공적으로 활착되었다.

억새(Miscanthus spp.)는 화본과 중 광합성 효율이 높은 C4 식물군에 속하는 식물로 한국, 일본, 중국 등 동아시아가 원산지인 대표적인 바이오에너지 원료작물이다. 억새는 주로 지하경을 이용하여 번식하여 왔으나 지하경을 이용한 번식은 유전형은 유지할 수 있으나 우량 품종 개발에 불리하다는 문제점이 있다. 조직배양기술은 유용 자원을 이용한 돌연변이 육종과 형질전환 기술을 이용한 신품종 육종을 위한 기반기술로 활용 될 수 있어 바이오매스의 확보측면에서 유용하다. 국내 유망 바이오매스 자원인 억새의 신품종 육성을 위해서는 캘러스 유도 및 식물체 재분화에 효율적인 조직배양 기술을 확립하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 농촌진흥청에서 선발한 ‘우람’ 억새(Miscanthus sacchariflorus cv. Wooram)의 미성숙 화기를 이용한 안정적인 캘러스 유도 및 식물체 재분화 조건을 확립하여 신품종 육종을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 식물재료는 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소 내의 억새 재배포장에서 미성숙 화기가 5 mm 이하로 분화한 개체만 채취하여 사용하였으며, 수집한 재료는 70% EtOH로 2분, 0.45% NaOCl으로 20분간 표면 살균하여 배지에 치상하였다. 미성숙화기로부터 캘러스 유도율을 조사한 결과, MS배지에 생장조절제인 3 mg L-1 2,4-D를 첨가한 처리가 캘러스 유도율 93.3 %로 가장 높게 나타났고 3 mg L-1 2,4-D + 0.1 mg L-1 BA를 혼합 처리한 배지에서도 86.6 %의 캘러스 유도율을 나타냈다. 이후 캘러스로부터 식물체 재생 실험에서 3 mg L-1 2,4-D에 0.1 mg L-1 BA를 혼합 처리한 배지에서 유도된 캘러스가 3 mg L-1 2,4-D 처리 배지에서 유도된 캘러스보다 식물체 재분화율이 높게 나타났다. 캘러스 유도에는 최종적으로 3 mg L-1 2,4-D + 0.1 mg L-1 BA 처리 배지가 가장 효과적인 것으로 나타났다. 식물체 재분화를 위한 최적 생장조절제 농도에 대한 실험에서는 5 mg L-1 BA + 0.1 mg L-1 NAA 배지에서 재분화율 86.6 %로 가장 효과적이었다.

억새(Miscanthus spp.)는 화본과에 속하는 다년생 C4 식물로 국내에 자생하는 대표적인 바이오에너지 원료작물이 다. 농촌진흥청에서 개발한 ‘거대 1호’는 4배체 물억새로 초장 및 경태 등이 일반 억새의 두 배 크기로 탁월한 건물 생산성을 보여 유망한 바이오매스 자원으로 여겨지고 있다. 본 연구에서는 ‘거대 1호’의 미성숙 화기를 이용한 안 정적인 캘러스 유도 및 식물체 재분화 조건을 확립하여 대량증식 및 분자육종을 위한 기초자료를 확보하고자 하였 다. 재료는 억새의 2mm 이하인 미성숙화기를 사용하였으며, 수집한 재료는 70% EtOH로 2분, 0.45% NaOCl으로 20 분간 표면살균 후 미성숙화기의 정단부위를 실체현미경 하에서 적출 후 사용하였다. MS배지에 2,4-D(Auxin)와 BA(Cytokinin)를 각 농도 별로 첨가하여 캘러스 유도율을 조사한 결과, 2,4-D 5 mg/L와 BA 0.1 mg/L를 혼합 처리한 배지에서 가장 높은 캘러스 유도율을 나타내었다. 유도된 캘러스로부터 신초 재분화를 위해 MS 배지에 NAA와 BA, 2,4-D와 BA 등을 농도별로 첨가하여 배양한 결과, NAA 1mg/L와 BA 1mg/L이 첨가된 MS 배지와 5 mg/L BA와 0.1 mg/L NAA가 첨가된 배지에서 각각 15.4, 15.2 %의 신초 재생율을 보였다.

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.

본 연구는 인삼 기내에서 생산된 재분화 식물체의 토양 순화를 위해 순화과정을 단축하고 생존율을 높일 수 있는 방법을 개발하기 위하여 실시하였다. GA3를 0.4mg l-1로 9시간을 처리하였을 때 토양에서 생존율은 59.6%로 가장 높게 나타났으며, 그 다음이 1mg l-1에서 9시간을 처리하였 때 43.7%의 생존율을 나타냈다. 재분화 식물체의 뿌리길이가 4 cm 이상일 때는 48개체가 생존하여 생존율은 53.3%로 처리 중 가장 높게 나타났으며, 뿌리 무게는 4 g 이상일때는 46.7%가 생존하여 가장 높은 비율을 나타냈다. 4년생 때 지상부 생육 특성을 조사한 결과, 초장은 35.3 cm, 경장은 18.3 cm, 엽장은 12.1 cm, 엽폭은 4.8 cm로 이식 재배한 연풍의 생육 특성과 비교해 보면 재분화 식물체의 생육이 약간 떨어짐을 볼 수 있었다. 3년생 때 지하부 특성을 보면 근장은 15.3 cm, 동장은 4.5 cm, 동직경은 2.1 cm, 그리고 근중은 15.4 g으로 지하부도 지상부와 마찬가지로 대조구인 묘삼을 이식하여 재배한 처리구에 비하여 생육이 약간 떨어졌다.

본 연구는 기내에서 발아된 까마중 유식물체의 조직별로 신초 및 뿌리 유도를 통해 효율적인 재분화 조건을 확립하고자 실시하였다. 신초 형성은 식물체 부위별로 서로 달랐으며, 잎에서의 신초 형성빈도가 자엽이나 하백축 그리고 상배축보다 높았다. 절편체당 신초의 수는 잎과 자엽에서 다소 많았으며, 신초의 길이도 다른 부위에 비해 잎과 자엽에서 빠른 증식과 신장을 나타내었다. 특히, 2.0 mg L-1 BAP가 첨가된 배지에서 재분화율, 신초의 수와 길이가 증가하여 2.0 mg L-1 BAP가 고빈도 신초의 유도 및 생장에 효율적인 것으로 판단되었다. 뿌리분화는 IBA와 IAA가 NAA보다 더 효과적인 것으로 나타났으며, 0.05 mg L-1 IAA가 첨가된 배지에서 뿌리 형성율이 90%이며, 뿌리의 갯수와 길이도 각각 평균 4.0개와 7.82 cm로 가장 양호하게 나타났다. 더욱이 배양토에 이식한 재분화체는 100%의 생존율을 보였으며 정상적인 식물체로 생장하였다. 이러한 결과를 토대로 2.0 mg L-1 BAP 조건에서의 잎 절편에서 다발성 신초 유도, 그리고 0.05 mg L-1 IAA 조건에서의 뿌리형성 유도가 까마중의 대량번식을 위한 최적의 조건임을 알 수 있었다.

본 연구는 최근 한방자원, 사료자원, 바이오에너지 자원 등 다양하게 이용되는 국내 자생 억새(Miscanthus sinensis)의 대량생산 및 신품종 개발을 위한 조직배양체계 확립을 위해 수행되었다. 이를 위해 억새 완숙종자로부터의 캘러스 유도와 재분화를 위한 식물생장조절제의 적정농도를 규명하였다. 억새의 성숙종자유래 배발생 캘러스 유도를 위해 2,4-D, IBA, NAA를 1~10 mg·L-1의 농도로 단용 처리한 결과, 5 mg·L-1 2,4-D 처리에서 가장 높은 85.3%의 캘러스 유도율과 캘러스의 증식을 보였으며 조직배양 과정 중 갈변화율도 가장 낮았다. 또한, 캘러스의 재분화를 위해 옥신인 NAA와 Kinetin, 2-iP, 또는 BAP 등의 사이토키닌을 혼용 처리한 결과, 각각 19.0%~59.0%, 23.0%~67.3%, 14.7%~83.7%의 재분화율을 보여 NAA와 BAP의 혼용 처리구가 NAA와 Kinetin 또는 2-iP와 혼용 처리구보다 식물체 재분화에 효과적이었다. 특히 3 mg·L-1 NAA와 5 mg·L-1 BAP 혼용 처리된 배지에서의 재분화율이 83.7%로 가장 높게 나타났으며, 캘러스 당 재분화 식물체 개수도 5.5개로 동일농도의 2-iP 또는 Kinetin 혼용 처리 시 2.1 및 2.0개보다 많았다. 본 연구결과 억새 성숙 종자로부터의 배발생 캘러스 유도에는 5 mg·L-1 2,4-D가 그리고 캘러스의 재분화에는 3 mg·L-1 NAA와 5 mg·L-1 BAP 혼용 처리가 가장 효율적이었다. 본 연구를 통해 확립된 조직배양체계는 억새의 대량생산 및 신품종 개발에 유용할 것으로 판단된다.

본 연구는 쌈채소로 각광받고 있지만 산림에서는 희귀한 식물이며 번식이 까다로운 병풍쌈(Cacalia firma)을 기내 번식을 통한 식물체 번식을 위하여 진행되었다. 병풍쌈의 기내 종자발아를 위해서는 종자의 절단 및 GA3처리가 효과적이었다. 종자유래 유식물체의 자엽, 잎, 엽병 및 뿌리절편을 BA가 첨가되 배지에 배양한 결과 엽병 절편당 2.76개로 가장 양호하였다. 부정아 유래 식물체의 엽병 절편을 다양한 종류의 cytokinin(2-iP, kinetin, zeatin, TDZ, 및 BA)를 각각 2 mg·L-1씩 단독 첨가한 배지와, 오옥신으로 NAA 0.5 mg·L-1을 혼합 첨가한 배지에 접종하였다. 그 결과 TDZ와 BA에서 높은 부정아 유도율을 나타냈고, kinetin에선 낮은 부정아 유도율을 보였으며, 2-iP와 zeatin에서는 부정아가 형성되지 않았다. NAA를 혼합한 배지는 단독 처리 배지보다 높은 유도율을 나타냈지만 배양절편당 부정아의 수는 오히려 줄어들었다. 대부분의 부정아는 cytokinin 단독 처리시 배양절편으로부터 직접부정아가 발생되었으며, cytokinin과 NAA 혼합된 배지에서는 일부 캘러스화된 부분에서 부정아가 발생되었다. 이들 부정아는 IBA가 첨가된 배지에 옮겨준 경우 뿌리가 발생되어 식물체로 재생되었다. 재생된 식물체는 토양에 성공적으로 순화되었다.

Camptotheca acuminata, a native of South China is a well known natural source of monoterpene-indole alkaloid camptothecin(CPT), one of the most promising anti-tumoural compounds. This study was conducted to optimize plant growth regulators and culture conditions on plantlets regeneration through organogenesis from callus of Camptotheca acuminta. Callus were induced from various explants of in vitro germinated plantlets of C. acuminta using WPM medium containing 0.2 ㎎/L 2,4-D. Hypocotyl segments were exhibited higher embryogenic callus than the other explants. Shoot buds formation from embryogenic callus was affected by plant growth regulators, pre-treated dark condition and liquid culture. Organogenesis was optimal in WPM liquid medium containing 0.5 ㎎/L BA. The dark pre-treatment for 2 weeks before the solid culture was effective for organogenesis. The regenerated shoots were rooted in WPM medium with 0.2 ㎎/L NAA and successfully acclimated in green-house conditions.

물레나물 약유래 캘러스로부터 신초 재분화에 미치는 저온 전처리 및 식물생장조절물질의 효과를 조사하기 약배양을 실시하였다. 약유래 캘러스 유도 및 식물체 재분화에 미치는 식물생장조절제의 효과를 조사하기 위해 2,4-D, NAA, BA 및 TDZ를 8종류로 혼합한 1/2 MS 배지에 약배양을 실시한 결과 물레나물은 식물생장소절물질에 의존적인 식물로 배지내 식물생장조절물질이 첨가되지 않으면 캘러스가 형성되지 않았다. 2,4-D가 포함된 배지에서 약유래 캘러스 형성이 양호하였으며 2.0mg/L 9,4-D단용 처리에서 캘러스 형성율이 52.6%로 가장 높았으며 지속적 캘러스의 증식 및 shoot 분화는 0.1mg/L 2,4-D와 1.0mg/L BA 혼용처리가 효과적이었다. 2.0mg/L 2,4-D 단용처리에 의해 형성된 캘러스로부터 부정적 다수의 신초분화에 미치는 TDZ와 BA 효과를 조사한 결과 1.0mg/L TDZ 처리구에서 단 한개의 shoot가 분화된 것을 제외하고는 갤러스가 갈변되어 효과적이지 못하였으나 모든 BA 처리구에서 갤러스는 shoot가 분화되어 TDZ에 비해 효과적이었다. 특히 3.0mg/L BA 처리구에서는 캘러스 모두 shoo4로 분화되어 다수의 multishoot가 형성되어 가장 효과적이었다. 개화 1주일전의 화뢰를 5℃ 에서 8일간, 15일간 저온 전처리 하여 0.1mg/L 2,4-D와 1.0 mg/L BA 혼용처리된 DIS 배지에 배양한 결과 무처리에 비해 처기구에서 약의 생육기간이 길었으며 특히 5℃ 15일간 저온처리한 약이 배양기간 동안 지속적으로 캘러스 및 부정 shoot를 형성하여 저온처리 효과가 있었다.

노지에 있는 교잡종 블랙베리의 근맹아를 채취하여 1.2% sodium hypochlorite 용액에 침지하여 표면 살균한 후 BA를 첨가한 변형된 × 1, × 1/2 MS 고체배지에서 다경유도를 시도하였다. 4주간 배양하였을 때 BA 1mg·L-1가 첨가된 기본 MS배지에서 고빈도(83.3%)의 다경유도가 이루어 졌으며, 절편체당 신초수는 0.5mg·L-1 BA를 첨가한 MS 기본배지에서 3.7개로 가장 높게 형성되었다. 또한 12주간 배양하였을 때 4주간 한 경우에 비하여 신초형성율이 4.1배 많은 15.4개가 형성됨을 관찰할 수 있었다. 형성된 신초로부터 뿌리발생은 식물생장조절물질이 첨가되지 않은 MS배지를 1/1, 1/2, 1/4배로 희석하여 신초를 배양하였을 때 특히 1/2 MS 배지에서 95%로 가장 양호하였다. 재생된 식물체는 모래 : 원예용상토 : 버미큘라이트(1:1:1, vol.)혼합토양에서 순화하였을 경우 95%의 생존율을 나타내었다.