본 연구는 종자의 높은 유지 함량으로 인해 식･약용 및 바이오에너지 원료 소재로 활용 가치가 높은 문관과(Xanthoceras sorbifolium)의 부정아 유도를 통한 기내 재분화 기술을 개발하기 위해 수행되었다. 미성숙 종자 절편을 0.5 mg l-1 6-benzylaminopurine (BA)이 포함된 MS 배지에 치상하였을 때 부정아 유도율은 68.6%로 나타났으나, 성숙 종자 절편을 이용하였을 때 상대적으로 매우 낮은 비율(2.86%)로 유도되었다. 부정아 유도를 위해 싸이토키닌류의 종류를 달리하여 치상하였을 때 thidazuron (TDZ)과 BA가 포함된 배지에서 70% 이상이 유도되었다. 유도된 부정아의 증식을 위해서 절간을 BA와 TDZ이 혼용 처리된 배지에 치상하였을 때 최대 94.29%까지 신초 유도율이 증가되는 것을 확인하였다. 이 후 유도된 신초는 정상적인 발근과정을 거쳐 식물체로 재분화되었다. 본 연구에서 제시된 문관과의 부정아 유도 방법을 이용하여 안정적인 종묘확보에 활용될 수 있을 것이다.

Dianthus caryophyllus (carnation) is a globally important ornamental plant. Tissue culture techniques have been used for the commercial production of carnation; however, the micropropagation of carnation has been impeded due to the occurrence of hyperhydricity during the shoot multiplication process or micropropagation stage 2. In the present study, the effects of different concentrations of rare earth elements on the reduction of hyperhydricity in micropropagated carnation were investigated. Nodal explants of D. caryophyllus ‘13827’ were cultured on Murashige and Skoog medium containing 1.0 mg·L-1 6-benzyladenine and 0.5 mg·L-1 indole-3-acetic acid with 3.0% (w/v) sucrose and 0.8% (w/v) agar (control medium). The medium was supplemented with lanthanum nitrate, La(NO3)3, cerium nitrate, Ce(NO3)3, or neodymium chloride, NdCl3 at a concentration of 0.05, 0.1, or 0.15 mM. Hyperhydricity was observed in 68.9% of the cultures produced on the control medium. The lowest percentage (42.2%) of hyperhydricity was observed in plants propagated on the medium supplemented with 0.05 mM Ce(NO3)3. Furthermore, the soluble protein concentration was higher in both the non-hyperhydric and hyperhydric plants produced on the medium supplemented with 0.05 mM Ce(NO3)3, whereas the activity of catalase, guaiacol peroxidase, and ascorbate peroxidase was lower in comparison with the media lacking Ce3+. The results of this study suggest that supplementation of the culture medium with 0.05 mM Ce(NO3)3 alleviates oxidative stress and reduces hyperhydricity in carnation during the adventitious shoot multiplication stage.

Eucalyptus pellita의 유엽을 재료로 효율적인 재분화 시스템을 확립시켰다. 부정줄기는 MS배지에 1.0㎎l-1 benzyl aminopurine(BA)과 1.0㎎l-1 naphthalene acetic acid (NAA)가 첨가된 배지의 유엽에 서 유도되었다. 그리고 절편의 종류와 위치에 따라 다양한 재분화 반응을 보였다. Auxin과 cytokinin이 혼합 첨가된 배지에서 엽병이 포함된 유엽의 잎 절편(LP)은 잎 끝이 포함된 유엽(LT)의 절편과 비교하여 더 높은 재분화율을 보여주었다. 줄기와 뿌리의 길이신장은 호르몬이 무첨가된 1/2 Woody Plant Medium(WPM)배지에서 이루어 졌다. 이렇게 유도된 식물체는 성공적으로 온실에 이식되었다.

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.

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 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.

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.

노각나무의 기내번식법을 개발하기 위하여 성숙 배조직을 절편으로 MS 배지에 BA 및 NAA의 단독 또는 혼용처리로 부정아 유도에 미치는 효과를 조사하였다. 대체적으로 BA의 단독 처리가 부정아 유도에 효과적이었으며 1.0mg/L 처리 시 절편 당 약 11개의 부정아가 유도되었다 NAA와의 혼용 처리 시는 대체로 부정아 유도 율이 저조하였으나 0.5mg/L이상의 BA를 처리하였을 때 일부 혼용 효과를 확인할 수 있었다 생장조절제의 처리에 따라 부정아의 형태에 많은 차이를 나타내어 BA와 NAA의 혼용처리 시는 BA 단독처리 시보다 짧고 진녹색의 부정아로 유도되었고, 뿌리 발달은 0.5mg/L의 NAA 처리구에서 가장 높아 정상적인 식물체로 재분화 되었다. 본 연구는 노각나무의 성숙 배조직을 절편으로 기내 식물체 유도가 가능함을 보여 주었다.