본 연구에서는 우단일엽(Pyrrosia linearifolia)의 전 엽체 및 포자체의 생활환을 이용한 주년 대량번식체계의 기초를 제공하기 위하여 전엽체 증식 및 포자체를 이용한 식물체 재생에 미치는 기내 환경요소를 구명하였다. 전엽 체 증식은 2MS배지에서 가장 왕성하였다. 질소급원 또한 첨가량이 많아질수록 증식율과 생육이 우수하였으며, 120mM 첨가구에서 생육이 가장 왕성하였다. 전엽체 증 식에 가장 적합한 sucrose의 첨가농도는 3%였다. IAA, NAA, BA 및 kinetin을 5~20 μM정도 첨가하는 것은 전엽체의 생육을 촉진하였으나, 2iP는 전엽체의 생육을 억제하였다. 액체배지에서는 전엽체의 생육이 억제되었 으나, 진탕배양했을 때에는 고체배지와 증식량이 유사하 였으며, 생식기관 또한 정상적으로 형성되었다. 포자체의 엽신과 근경의 절편을 다져서 배양한 결과, 근경 절편 에서만 포자체가 재생되었다. 곱게 다진 근경의 절편은 1/8MS배지에서 포자체 재생이 가장 왕성하였으나, 재 생된 포자체의 생육은 1/2MS배지에서 가장 우수하였다. 1/8MS배지에서 포자체 재생 및 생육을 촉진시킬 수 있는 적정 sucrose의 첨가 농도는 1%이며, NaH2PO4를 50~ 100mg·L−1 첨가하는 것은 균질배양한 근경의 절편에서 포자체가 형성되는 것을 촉진하였다.

Pteris cretica ‘Wilsonii’의 대량생산에 적합한 배양 환경을 구명하기 위하여 연구를 수행하였다. 포자는 7주 안에 모두 발아하였다. Knop과 Hyponex배지에서 전 엽체 증식이 왕성하였지만, 전엽체의 생육에는 Hyponex 배지가 더 유용하였다. MS배지에서는 전엽체가 괴사하 였으며, 질소급원과 sucrose의 농도를 조절한 경우에도 sucrose 무첨가구를 제외한 모든 첨가구에서 전엽체가 괴사하였다. Sucrose 1%와 agar 0.6%를 첨가한 Hyponex배지가 전엽체의 증식과 생육에 가장 적합한 것으로 나타났다. 접종방법을 달리한 결과, Hyponex배 지에서는 다져서 접종하는 전엽체의 증식 및 생육에 효과적이었지만, MS배지에서는 전엽체의 군집을 4등 분하여 접종한 처리구에서 전엽체의 증식 및 생육이 우수하였다. 고체배지에서 배양하는 것이 액체배지에서 배양하는 것보다 효과적이었다. 액체배양은 전엽체의 괴사를 유도하였다. 액체진탕배양한 전엽체는 생육은 우수하였으나 고체배양한 전엽체에 비하여 증식이 억 제되었다.

본 연구는 진퍼리고사리의 전엽체 증식을 위한 배지를 선발하고, 포자체 증식을 위한 적정 배양토를 구명하여 대량생산 체계를 구축하고자 수행되었다. 전엽체 증식연구는 배지종류(1/4, 1/2, MS 배지, Knop 배지), sucrose (0, 1, 2, 3, 4%),의 농도를 달리한 배지에 전엽체 300 ㎎를 각각 접종하여 8주간 배양한 후 전엽체의 생육을 비교하였다. 포자체 형성 연구는 분쇄한 전엽체를 인공토양위에 접종하여 수행하였다. 인공토양은 원예상토, 펄라이트, 마사토의 비율을 다르게 조성하거나 원예상토단 용으로 사용했다. 그 후 접종한 전엽체를 12주간 배양한 다음 포자체 형성 및 생육을 조사하였다. 본 연구의 결과, 기내 전엽체는 2% sucrose를 첨가한 MS 배지에서 생체중과 생육이 가장 우수하였다. 포자체 형성을 위한 배양토 조성 실험에서는 원예상토:펄라이트 2:1(v:v)와 원예상토:마사토 2:1(v:v) 처리구에서 포자체의 형성이 가장 많았으며, 전반적인 생육은 원예상토:마사토 2:1(v:v)가 우수하였다.

This study was conducted to determine the optimal conditions of growth medium, temperature, and light quality for efficient propagation of Lygodium japonicum spores. The rate of spore germination and prothalium development was high in Knop and 1/8MS and 1/4MS media, which had low mineral content; in particular, the germination rate exceeded 74%, and the germinated spores developed into heart-shaped prothallia. However, in Knop‘s medium with the lowest mineral content, a rapid prothallium senescence was observed; in 1/4MS medium, prothallium development was delayed. Germination rate increased with the increase in temperature and reached its maximum, 86.7%, at 30°C; however, at this temperature, the prothallia were thinner and abnormal development of rhizoids was observed compared to normally developed prothallia and rhizoids at 25°C. Therefore, the results suggested that the optimal temperature for L. japonicum spore germination was 25°C. The rate of germination was also measured under different light conditions, and the highest rate of 90.6% was observed under LED red light compared to fluorescent (77.2%) or LED blue (5.4%) lights. The germinated spores developed into heart-shaped prothallia under LED red light; however, 15 days after seeding, prothallium development decreased and the became elongated. In contrast, a normal and continuous development of heart-shaped prothallia was observed under fluorescent light.

Background : This study was conducted to determine the optimal conditions of growth medium, temperature, and light quality for efficient propagation of Pyrrosia petiolosa spores. Methods and Results : P. petiolosa spores were collected from Andong-si area in February 2015, and the spores were subjected to a careful selection process. The selected spores were stored at the Korea National Wild Plant Seed Bank (4℃, RH 40%) and used as our experimental materials (GR0000182302). The spore germination rate and prothalium development were high in Knop media (24.5%), which had low mineral content. The germination rate increased with the increase in temperature and reached its maximum, 24.5%, at 25°C. The germination rate was also measured under different light conditions, and the highest rate of 28.7% was observed under LED blue light compared to fluorescent lights (24.5%). The germinated spores developed into heart-shaped prothallia under LED blue light; however, 3 weeks after sowing, prothallium development decreased compared to fluorescent lights. Conclusion : In conclusion, the optimal P. petiolosa In vitro propagation method include spore germination on Knop medium at 25°C under LED blue light, and the change in light source to fluorescent light 3 weeks after sowing for prothallium formation and proliferation.

본 연구는 식용 양치식물인 고사리의 대량번식체계를 확립하기 위하여 기내에서 전엽체 증식에 미치는 배지종류, 당의 종류와 농도, agar 농도, 전엽체 접종량 및 배양기간의 영향을 구명하기 위하여 수행되었다. MS배지를 기본으로 하여 배지구성물질을 1/4~2배 첨가한 배지와 Hyponex를 0.1~0.4%에서 전엽체를 배양한 결과 2MS배지에서 전엽체의 생육이 가장 왕성하였으며, MS배지 구성물질들 중 인산염이 고사리 전엽체의 증식에 가장 영향이 큰 것으로 나타났다. 탄소원의 종류 및 농도별로는 sucrose와 glucose 공히 1% 이상을 첨가한 구에서 전엽체의 생육이 비슷한 경향을 보였다. Agar의 첨가량은 전엽체의 증식에 큰 영향을 미치지 않았으며, agar를 첨가하지 않은 액체배지에서도 전엽체 증식이 왕성하였다. 액체배지 100 mL에 전엽체를 각각 100과 200 mg 접종하여 22일 동안 진탕배양한 결과, 전엽체는 20일 이후에는 증가속도가 완만해지는 경향을 보였으며, 초기 접종량이 20일 후 전엽체 증식에 큰 영향을 미치지 않으므로 100 mg을 곱게 다져 진탕배양 한 후, 20일 후 계대배양 하여 증식시키거나, 기외로 이식하여 포자체를 형성하는 것이 유리한 것으로 사료되었다.

자생 상록양치류의 대량번식의 체계를 위해 배양조건에 따른 전엽체 유도와 발달에 미치는 배지, 질소급원, 탄소원, 생장조절물질의 조합 및 배양조건를 조사한 결과는 다음과 같다. 전엽체증식에 있어 적절한 배지는 4종 모두 MS배지가 전엽체의 증식에 가장 양호하였고, 질소량이 NH4+:NO3-이 20:40mM로 첨가된 배지에서 가장 양호하였는데, 특히 큰봉의꼬리(Pteris cretica)에서는 NH4+:NO3-이 60:0보다 20:40mM에서 생체중이 1.48g으로 4.1배로 증가를 보여 가장 양호하였다. 탄소원인 sucrose 농도별로 전엽체의 증식에 큰 차이를 보였는데, 큰봉의꼬리(Pteris cretica)에 있어 3% 첨가구에서 대조구에 비해 7.7배로 전엽체의 증식이 가장 양호하였고, 배지내의 NaH2PO4 100mg/L에서 더부살이고사리(Polystichum lepidocaulon)의 경우에 있어 가장 양호하였으며 전반적으로 유사한 경향을 보였다. 생장조절 물질에 대한 생육반응에 있어 골고사리와 버들참빗은 NAA 0.1mg/L에서 볼 수 있었으나, 돌담고사리 경우에는 Kinetin 0.01∼10mg/L와 NAA 0.01∼1mg/L에서는 효과의 차이를 볼 수 없었다. 손고비에서는 전반적으로 무처리구에서 전엽체 증식이 가장 현저하였다. 배양시 광조건은 1,000 Lux의 광도에서 배양한 것이 전엽체 증식률이 가장 높았으며, 배양방법에 있어 큰봉의꼬리(Pteris cretica)는 액체배양에서는 1.59g에 비해 고체배양에서 3.34g으로 2.1배의 현저한 증가를 볼 수 있었다.

도깨비고비와 참쇠고비의 포자발아에서 얻은 전엽체를 균질화하여 배양함으로써 전엽체 개체발생과 포자체 형성과정을 연구하였다. 배양 2주일이 지나자 균질화한 전엽체 세포들이 일차원의 필라멘트 형태를 형성하였고, 4주일째에는 다수의 가지를 뻗은 형태의 전엽체가 출현하였다. 배양 6주일째에 apical notch가 발달된 전엽체가 형성되었는데. 중심부에는 분열조직이 발달되었다. 8주의 배양기간이 지나자 전엽체의 중심부에서 장란기의 형성 없이 무수정생식에 의한 bud가 관찰되었다. 10주일이 지나자 무수정생식에 의한 bud는 포자체로 발달되었는데, flow cytometric 분석 결과 도깨비고비와 참쇠고비 모두에서 전엽체와 포자체는 동일한 ploidy level을 지닌 것으로 확인되었다. 이는 도깨비고비뿐만 아니라 참쇠고비 또한 무수정생식을 하는 양치식물임을 증명하는 결과로 생각된다.

6 종(도깨비고비, 참쇠고비, 족제비고사리, 꼬리고사리, 거미고사리 및 변산일엽)의 양치식물에서 돌연변이원 처리에 따른 영향을 구하고 인위적인 돌연변이를 유도하기 위하여, 균질화한 전엽체에 감마선 및 EMS, NMU, NaN3등의 회학돌연변이원과colchicine을 처리하였다. 전엽체 증식률은 전반적으로 처리농도 및 처리시간에 비례하여 감소되는 경향을 보였다. 전엽체의 증식률에 근거할 때, 감마선 처리의 최적 조건은 족제비고사리의 경우 20krad였으며, 그 나머지 종은 5~10krad 수준이었다. EMS의 적정 처리조건은 50mM에서 3시간이었으며, NMU는 5~10mM에서 1~3시간 수준이었다. 그리고 NaN3 처리의 적정조건은 0.5~1mM 에서 1~3시간이었으며, colchicine의 경우 각각의 처리조건에서 전엽체 증식률은 종에 따라 다소 차이를 보였다.

본 실험은 꼬리고사리과에 속하는 3종의 양치식물들(꼬리고사리, 거미고사리 및 변산일엽)에서 배지의 조성물질과 물리적 조건 및 생장조절물질이 전엽체 생장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 3종 모두에서 전엽체 배양에 적합한 배지는 MS배지로 확인되었다. 배지 내 NH4+:NO3-의 적정 농도비율은 꼬리고사리와 변산일엽의 경우 20:40mM(1:2 비율) 이었으며, 거미고사리는 30:30mM(1:1 비율) 이었다. 전엽체 생장에 적합한 당 농도는 1~2%였으며, pH는 3.8~5.8이었다. 배지에 첨가된 agar 농도는 전엽체 생장에 별다른 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 6종의 생장조절물질(NAA, IA4, 2,4-D, BAP, kinetin 및 2ip)을 배지에 첨가하여 3종의 전엽재를 배양한 결과, 시토키닌류의 경우 생장촉진효과가 관찰되었으나 옥신류는 농도가 높아질수록 전엽체의 생장을 저해하는 것으로 확인되었다.

본 연구는 족제비고사리의 대량번식법을 개발하기 위하여 전엽체의 기내배양 및 기외 포자체 형성의 적정 조건을 구하고자 실시되었다. 기내에서 전엽체 증식은 MS배지의 무기물 조건에서 가장 활발하였고, NH4+:NO3-의 농도비가 10:50mM이고, 2%의 sucrose가 첨가된 배지에서 생장이 향상되었다. 전엽체 생장에 적합한 배지의 pH는 5.8이었으며, 적정 agar 농도는 0.6~0.8%로 조사되었다. 배지에 첨가된 생장조절물질(NA, IAA, 2,4-D, BAP, kinetin 및 2ip)은 대부분 농도가 높아질수록 전엽체의 생장을 더욱 저해하는 것으로 나타났다. 기내에서 증식된 전엽체를 토양 별로 기외이식한 결과, 상토 단용구에서 가장 많은 포자체가 형성되었으며, GA3 100μM에서 3시간 동안 침지처리 한 전엽체로부터 포자체의 형성이 현저히 촉진되었다.