Plant regeneration from stems and leaves was carried out for the growth of biomass, hybrid poplar(Populus alba x P. glandulosa)clone, which has various uses for plant purification. Callus was well induced when stem and leaf tissues were cultured in 1.0 mg/L 2,4-D containing MS medium. Shoot regeneration was best induced by zeatin among growth regulators, and Plant regeneration was more regenerated in leaf-derived callus than in stem-derived callus. The growth of regenerated shoots at high and low concentrations of zeatin was similar to that of the control at low concentrations. As the concentration of growth regulators increased, the growth of regenerated shoots showed a big difference among individuals. Hybrid poplar showed color variation of plant stem in medium containing high concentration of growth regulator. Regenerated individuals were in vitro rooted in MS medium containing 0.5 mg/L IBA after 2 weeks of culture. and transferred to the greenhouse for acclimatization. The study is believed to be widely used for the induction of in vitro variants through organogenesis.

수도권매립지 내 간척지에서 단벌기 목재에너지림 조성에 적합한 우수수종 및 클론을 선발하기 위하 여 이태리포플러, 미류나무, 현사시나무의 각 3개 클론을 1년, 2년 및 3년 수확구별로 목재에너지림을 조성하였다. 바이오매스 생산량을 추정하였고, 염분 흡수력, 활착율, 조기낙엽, 천공충 및 병·해충에 의한 피해율을 조사하였다. 클론별 연평균 바이오매스 생산량은 1년 수확구에서는 미류나무 97-18클론 이 5.97ton ha-1 year-1의 수확량을 나타내어 우수한 것으로 추정되었고 2년 및 3년 수확구에서는 미류 나무 97-19클론이 각각 9.33ton ha-1 year-1과 13.73ton ha-1 year-1으로 나타나 우수한 것으로 추정 되었다. 클론별 염분 흡수량은 미류나무 클론(Ay48, 97-18, 97-19)의 체내 Na+ 함량이 타 수종과 비교하여 높은 것으로 나타났다. 3개 수종 및 클론간의 평균 활착율뿐만 아니라 조기낙엽, 식엽충 및 천 공충의 피해도는 유의한 차이를 나타나지 않았다. 바이오매스 생산능력과 활착율 등을 토대로 적응능력 을 추정하였을 때, 미류나무 클론 97-18과 97-19의 적응능력이 높은 것으로 나타났다. 본 연구에서 간 척지에 적응능력이 우수한 수종은 미류나무, 이태리포플러 및 현사시나무 순으로 나타났고 모든 수종 및 클론에서 3년 수확구가 바이오매스 생산에 유리할 것으로 추정되었다.

The ability of plants to endure environmental stress factors, which are going to be more severe due to global warming, is important especially for forest plants. Because obtain trait of resistance to temperature using conventional breeding for woody plants is a time consuming way. In this study, chloroplast-localized OsHSP26 gene was overexpressed in Populus alba L. to breed tolerant transgenic poplar to temperature stress. The plantlets of OsHSP26-overexpressed transgenic poplar showed more heathy phenotypic response than wild-type plants under both prolonged low- and high-temperature stress. While the SPAD value, which refers chlorophyll content, in wild-type plants decreased depending on the exposure time to the temperature stress, higher SPAD value were shown in the transgenic plants. The contents of total phenolic compounds in the transgenic plants were lower than those of the wild-type plants, and not significantly changed except in the treatment of prolonged low-temperature. However, the total flavonoids contents of the transgenic plants were dramatically increased under prolonged temperature stress. The DPPH scavenging activities of the transgenic plants were higher than those of the wild-type plants under temperature stress. Consequently, it was revealed that overexpressing OsHSP26 allow for P. alba to be tolerant to temperature stress.

바이오오일은 고품질 화학물질로 이용이 가능하며 차세대 탄화수소 연료와 석유정제업 공급 원료로 사용할 수 있기 때문에 촉망받는 신재생에너지의 하나로 상당한 관심을 받고 있다. 또한 제올라이트는 급속열분해 과정에서 크래킹 반응을 효과적으로 촉진시켜 탈산소 반응을 증가 시키고 탄화수소가 많은 안정된 바이오오일을 만든다. 그래서 본 연구에서는 백합나무 바이오오일 품질개선을 위해 촉매열분해(Control, Blackcoal, Whitecoal, ZeoliteY 및 ZSM-5)를 적용하여 특성을 조사하였다. 바이오오일의 특성 변화를 알아보기 위하여 0.3～1.4 mm 크기의 백합나무 시료 500 g을 465℃에서 1.6초 동안 촉매열분해하여 바이오오일을 제조하였다. 촉매 조건 상태에서 바이오오일의 수율은 Control(54.0%)과 비교하여 Blackcoal(56.2%)를 제외하면, Whitecoal(53.5%), ZeoliteY (51.4%), 및 ZSM-5(52.0%)로 모두 감소했다. 수분 함량이 Control(37.4%)에서 촉매 처리후 37.4~45.2%로 증가함에 따라 발열량((High heating value)은 감소했다. 그러나 다른 다른 바이오오일 특성은 개선되었다. 촉매 적용 결과 바이오오일의 회분과 전산가(TAN)가 감소했고, 특히 수송연료로 중요한 특성인 점도는 Control cP(6,933) 에서 2,578 ~ 4,627 cP로 감소했다. 또한 ZeoliteY는 방향족탄화수소를 생산하고 점도를 개선시키는데 가장 효과적이였다.

수변완충림으로 조성된 4년생 포플러 5수종들에 대하여 바이오매스 및 적응능력을 조사하였다. 포플러들의 생존율은 평균 85.7%로 나타났고, 미루나무 교잡종 Dorskamp클론이 91.6%로 가장 우수하였다. 포플러 수종별 지상부 바이오매스는 미루나무 교잡종 97-19클론이 54.6 ton/ha으로 가장 높게 나타났으며, 수원포플러 Suwon클론은 17.7 ton/ha으로 다른 클론들에 비해 저조하게 나타났다. 식엽충에 의한 잎 피해는 미루나무 교잡종 97-19클론이 4.7로 나타나 가장 피해가 적었으며, 수원포플러 Suwon클론이 3.4로 피해가 가장 큰 것으로 나타났다. 생존율, 지상부 바이오매스, 수세 및 피해조사 등의 특성을 이용하여 산출한 포플러 수종별 수변지에 대한 적응능력은 미루나무 교잡종 97-19클론이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 Dorskamp클론이 높게 나타났다. 따라서, 미루나무 교잡종 97-19 및 Dorskamp클론이 수변완충림 조성에 적합한 포플러 수종으로 판단된다.

본 연구는 백합나무 우수개체의 조기선발을 위한 수령을 설정하기 위해 수행되었다. 이를 위해 1970~1981년에 조성된 백합나무 성숙림 6개소를 대상으로 생장, 입지, 기후인자를 조사하였으며, 재적생장에 대한 수령 간 상관분석을 실시했다. 각 조사지를 우량구, 보통구, 불량구로 나누어 입지요인별 출현빈도를 분석한 결과, 연평균기온 10~12℃, 극한최저기온 –15~-20℃, 연간가능일수 240~260일, 해발고 200~500m 범위 그리고 산록, 서 또는 북서사면, 사면경사 10°미만이고 풍노출도가 낮은 보호된 지역에서 백합나무의 생장이 우수한 것으로 나타났다. 백합나무의 수령별 재적생장에 대한 변이계수를 분석한 결과, 20년생 이후부터 변이가 크게 감소하며, 37년 이후에는 완만해지는 경향을 나타냈다. 수령별 연년재적생장량 분석에서도 37년생부터 생장량이 크게 감소하는 경향을 나타냈다. 이러한 분석결과를 토대로 백합나무의 적정 벌기령을 38년으로 추정했다. 수령 간 순위상관 분석을 통해 벌기령의 생장과 가장 빠른 시기에 유의한 상관을 나타낸 20년을 조기선발수령으로 제안했다.

간척지에 식재된 포플러 10클론을 대상으로 생육특성 및 적응능력을 평가하였다. 시험림 토양의 전기전 도도(EC)는 0.51 dS/m로 높지 않음에도 불구하고 Na+, Ca2+ 및 Mg2+ 함량은 일반 토양에 비해 각각 10.0배, 3.4배 및 1.5배 높았으며, 유기물과 총 질소 함량은 각각 22.9배, 23.0배 낮았다. 식재 후 3년째 포플러 클론의 평균 생존율은 88%로 양호하였으며, Eco28, I-476, Dorskamp 클론이 생존율 100%로 가 장 우수하였고, 97-19, Suwon 클론이 상대적으로 낮았다. 전체 클론의 평균 수고와 흉고직경은 각각 4.8 m와 3.6 cm로 나타났으며, 전체 10클론 중 Dorskamp 클론의 수고와 흉고직경 생장은 각각 5.9 m 및 5.0 cm로 가장 우수하였다. 간척지 환경에서 조기낙엽과 병해충 등 가시적 피해는 97-19 및 Dorskamp 클론이 가장 적었으며, Suwon 및 I-476 클론은 피해가 많은 것으로 밝혀졌다. 생존율, 생장, 가시적 피해를 대상으로 평가한 간척지 적응능력은 Dorskamp 클론이 가장 우수하게 나타났고, Suwon 클론이 가장 낮은 것으로 평가되었다.

수변완충림으로 조성된 3년생 포플러 4클론에 대하여 biomass 생산능력과 주요 비점오염원 중 하 나인 질소의 저장능력을 조사하였다. 현사시 72-31 및 미루나무 교잡종 Dorskamp 클론의 지상부 biomass 구성 비율은 줄기, 가지, 잎의 순으로 높았으며, 잎과 가지의 비율은 두 클론간에 차이를 보 였다. 지상부 biomass의 질소 함량은 잎, 가지, 줄기의 순으로 높았고 72-31 클론의 잎과 가지의 질 소함량은 Dorskamp에 비해 높았으나 줄기의 질소 함량은 낮게 나타났다. 3년생 Ay48 클론의 지상 부 biomass 추정량은 37.5 ton․ha -1로 가장 높았으며, 72-31 클론이 가장 낮았다. 3년생 포플러 클론의 지상부 biomass의 질소 저장능력은 biomass 생산량의 순위와 일치하였다. 지상부 biomass 생산능력 이 가장 우수한 3년생 Ay48 클론은 218.3 kg․ha -1의 질소를 지상부 biomass에 저장할 수 있는 것으로 추정되었다.

Brassinosteroids (BRs) play important roles in many aspects of plant growth and development. BR-induced AtBEE3 (brassinosteroid enhanced expression 3) is required for a proper BR response in Arabidopsis. Here, we identified a poplar (Populus alba x P. glandulosa) BEE3 homolog encoding a putative basic helix-loop-helix (bHLH)-type transcription factor through microarray analysis. Transcripts of PagBEE3 were mainly detected in stems, with the internode having a low level of the transcripts and the node having a relatively higher level. The function of the PagBEE3 gene was investigated through the phenotypic analyses with PagBEE3-overexpressing (ox) transgenic lines. This work mainly focused on a potential role of PagBEE3 in stem growth and development of polar. The PagBEE3-ox poplar showed thicker and longer stems than wild-type plants. The xylem cells from the stems of PagBEE3-ox plants revealed remarkably enhanced proliferation, resulting in an earlier thickening growth than wild-type plants. Microarray analysis revealed that the expression of many genes involved in xylem cell proliferation and development was altered in the PagBEE3-ox plants. Therefore, this work suggests that xylem development of poplar is accelerated in PagBEE3-ox plants and PagBEE3 plays a role in the stem growth by increasing the proliferation of xylem cells to promote the initial thickening growth of poplar stems.

Plant senescence is a final process of growth and a survival strategy to use limited nutrients efficiently during development and adaptation. Tree, however, runs senescence annually for winter dormancy. Therefore understanding senescence procedure and mechanism is striking issue for tree breeding and wood productivity. In this study, we isolated a SENESCENCE 1 (PagSEN1) gene from Populus alba ⨯ P. glandulosa and determined its expressional characteristics under various conditions. The PagSEN1 encodes a putative 243 amino acid protein containing a rhodanese domain. Southern blot analysis suggested that two copies of the PagSEN1 gene are present in the poplar genome. The PagSEN1 is expressed most strongly in mature leaves but most weakly in roots. The gene is significantly up-regulated by treatment with mannitol, NaCl, ABA and JA, but not by cold, SA and GA3. These results indicate that the PagSEN1 is involved in senescence response induced by natural aging and environmental stresses. This research will provide valuable information for senescence study. To clarify SEN1 gene in poplar, we will make PagSEN1 over-expressed poplar to understand senescence procedure in detail.

SCB액비 처리에 의한 포플러 클론들의 생육특성을 조사한 결과, 생존율은 처리구와 무처리구에서 각각 95.0%와 92.5%로 양호하게 나타났다. 포플러 클론들의 평균 줄기 수는 처리구 및 무처리구에서 각각 11.8개와 11.5개로 나타났으며, SCB액비 처리구에서 현사시 72-31, Bonghwa1 및 Clivus 클론이 각각 17.1개, 14.5개 및 13.8개로 우수하게 나타났다. 평균 엽면적은 처리구 및 무처리구에서 각각 71.0 cm2와 52.3 cm2로 나타나 처리구가 35% 높았다. 포플러 단벌기 맹아림의 연평균 지상부 바이오매스 생산량을 조사한 결과, 처리구 및 무처리구의 연평균 바이오매스 생산량은 각각 8.5 ton/ha와 5.6 ton/ha로 나타나 처리구가 51% 우수하였으며, SCB액비 처리구에서 현사시 Clivus, 72-31 및 Bonghwa1 클론이 각각 15.2 ton/ha, 14.0 ton/ha 및 11.6 ton/ha로 우수하였다.

Gene-expression analysis is increasingly important in biological research, with real-time reverse PCR (RTPCR) becoming the method of choice for high-throughput and accurate expression profiling of selected genes. However, this technique requires important preliminary work for standardizing and optimizing the many parameters involved in the analysis. Plant stress studies are more and more based on gene expression. The analysis of gene expression requires sensitive and reproducible measurements for specific mRNA sequence. Several genes are regulated in response to abitoic stresses, such as salinity, and their gene products function in stress response and tolerance. The design of the primers and TaqMan probes for real-time PCR assays were carried out using the Primer ExpressTM software 3.0. The PCR efficiency was estimated through the linear regression of the dilution curve. To understand the expression pattern of various genes under salt stressed condition, we have developed a unique public resource of 9 stress-related genes in poplar. In this study, real-time RT-PCR was used to quantify the transcript level of 10 genes (9 stress-related genes and 1 house keeping gene) that could play a role in adaptation of Populus davidiana. Real-time RT-PCR analyses exhibited different expression ratios of related genes. The data obtained showed that determination of mRNA levels could constitute a new approach to study the stress response of P. davidiana after adaptation during growth in salinity condition.

We have cloned an LTP gene (PoLTP1) from poplar (Populus alba × P. tremula var. glandulosa) suspension cells and examined changes in its expression levels in response to various stresses and ABA treatment. The full-length PoLTP1 cDNA clone encodes a polypeptide of 116 amino acids with typical characteristics of LTPs, notably a conserved arrangement of cysteine residues. Southern blot analysis indicate that two or three copies of the PoLTP1 are present in the genome of the investigated hybrid poplar. In addition, northern analysis of samples from soil-grown plants indicate that PoLTP1 is tissue-specifically expressed in the leaves and flowers. The gene is significantly up-regulated by treatment with mannitol, NaCl and ABA, but not by either cold or wounding. These results indicate that PoLTP1 is involved in osmotic stress responses in poplar plants and suspension cells.

미류나무 절간조직(2년생)을 이용하여 식물생장조절물질이 함유된 MS배지에서 대량의 식물체를 증식시켰다. 대부분의 식물체는 BA 1.0 + TDZ 0.1 mg/L가 함유한 배지에서 줄기의 형성층 부분에서 절편당 24.6 ± 4.6개의 줄기가 유기되었으며, 몇몇 줄기는 피목 부분의 조직에서 유기되었다. 신장된 줄기는 NAA 0.01 mg/L가 포함된 배지에서 94.6%의 발근이 이루어졌다. 신장된 줄기의 발근은 식물생장조절물질에 따라 차이를 보여 NAA와 IBA에서 90% 이상의 발근이 촉진되었으나, cytokinin류를 처리한 시료에서는 50% 이하의 낮은 발근율을 나타냈다. 발근된 유식 물체는 Cell-tray의 인공상토(peatmoss : vermiculite : perlite = 1 : 1 : 1)에 이식하여 8주간 생육후 98%의 높은 생존율을 나타냈다. 본 연구결과, 2년생 미루나무류의 줄기에서 직접 대량의 줄기를 유도하여 대량증식과정을 단순화 시켰을 뿐만 아니라 조직배양묘 경화시 multi-cap을 이용하여 생존율을 향상시킬 수 있었다.