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.

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.