발표요지 : 몇가지 희귀 멸종위기 수종의 기내번식

문흥규,석진영,이석구 한국식물생명공학회 ( 구 한국식물조직배양학회 ) 1994 한국식물생명공학회 춘계학술연구발표회 Vol.1994 No.-

음나무의 줄기증식에 미치는 배지 및 싸이토키닌의 효과

문흥규,김세현,이재순,김태수 한국산림과학회 2000 한국임학회 학술발표논문집 Vol.2000 No.-

N/A N/A

유칼리나무 클론임업 실행을 위한 삽목 및 조직배양 기술적용

문흥규,이현신,구영본,손석규,이돈구 한국산림과학회 2004 한국임학회 정기학술발표논문집 Vol.2004 No.-

희귀 및 멸종위기 수종 개느삼의 액아배양을 통한 기내번식

문흥규,김용욱 한국식물생명공학회 2008 식물생명공학회지 Vol.35 No.3

An efficient micropropagation was established by using axillary bud explants from two-year-old tree (Echinosphorea koreensis Nakai), which has been known as a rare and endangered species. Among various basal media tested, DKW medium was shown to be the best for axillary shoot elongation. The addition of both BA and TDZ to the medium induced 6 to 10 shoots per explant during eight weeks of culture, without showing any abnormal morphology at the shoot proliferation stage. However, high concentration of TDZ (> 0.05 mg/L) appeared to cause hyperhydration on either leaf or shoot at the later developmental stage. Approximately 20 % of shoots produced roots by the addition of 1.0 mg/L NAA but not by IBA (0.2 ~ 1.0 mg/L). Ex vitro micro-cuttings were better source for root induction; up to 58.6% of the micro-cuttings rooted when 100 mg/L IBA was applied to the soil (vermiculite). More than 90% of plantlets with roots were successfully acclimatized and grew normally in the field. Therefore, we suggest that this endangered tree species can be effectively micropropagated by axillary bud culture system developed in this study.

참나물(Pimpinella barchycarpa)의 체세포 경발생에 의한 식물체 대량증식

문흥규,윤양,이석구,Moon, Heung-Kyu,Yoon, Yang,Lee, Seok-Gu 한국식물생명공학회 1994 식물생명공학회지 Vol.21 No.2

Attempts were made to regenerate plants from petiole explane of Forest Pimpinella barchycarpa via repetitive somatic embryogenesis. Effective induction of somatic emb교ogenesis was achieved on both MS and modified $B_{5}\;(mB_{5})$ media containing BA + 2,4-D or BA + 2,4-D + NAA under light condition (16-h photoperiod/day) cultures. The explants exposed to the ligt produced numerous somatic embryos while those kept under the dark did not form any on the same medium. Somatic embryos at different developmental stages were observed to arise within a individual explants. Plantlets could be regenerated on $mB_{5}$ basal medium or $mB_{5}$ containing 0.1 mg/L NAA Secondary adventive embryos were formed on the surface of the somatic embryos. Therefore, repetitive somatic embryogenesis could be achieved by secondary embryogenesis. Although the treatment of 2,4-D or NAA alone was effective in callus formation and growth, but not in induction of somatic embryogenesis. Some explants, cultured on NAA-containing media in darkness, produced only adventive roots. The embryogenic potential was maintained for two years when subcultured to BA and 2,4-D containing media with 5 weeks inteval. Regenerated plantlets were maintained on $mB_{5}$ or MS basal media for 4 to 6 more weeks and transferred to soil of an artificial mixture for acclimation. Most plantlets (more than 97%) survived, and grew without any deformity. 기내증식 중인 참나물(Pimpinella brachycarpa)의 엽병을 절편으로하여 체세포배형성을 통한 식물체의 대량증식을 유도하였다. 체세포배 발생은 MS 및 $mB_5$ 기본배지에 BA와 2,4-D, 혹은 BA, 2,4-D 및 NAA를 혼용하여 명배양 하였을때 효과적이었으며, 농도는 BA 0.1 mg/L, 2,4-D 및 NAA는 0.5 mg/L 이었다. 광조건은 식물생창조절 물질의 반응에도 크게 영향을 미쳐, 명배양에서 효과적인 조건이 암배양에서는 전혀 다른 결과를 나타냈다. 즉 MS 및 $mB_5$ 배지에 0.5 mg/L 2,4-D를 각각 첨가하고 명배양한 조건에서는 100%의 체세포배 발생을 보인 반면, 암배양에서는 동일한 배지 조건에서 체세포배가 전혀 형성되지 않았다. 체세포배의 발육단계는 동일한 젤편에서도 많은 차이를 보였으며, 배발생한 캘러스를 $mB_5$ 기본배지 및 0.1 mg/L NAA가 첨가된 배지로 계대배양 하였을때 식물체의 재생에 주효하였다. 이미 형성된 체세포배는 배양기간이 길어지면 캘러스화 되면서 또다른 2차 체세포배가 형성되어 하나의 체세포배로 부터 연속적인 식물체의 재생이 가능하였다. 2,4-D와 NAA의 단독첨가는 캘러스의 형성에는 양호하나 체세포배로부터 식물체의 재생에는 비효과적이었다. NAA를 단독첨가하여 암배양한 절편에서는 2차 계대배양시 절편 표면으로부터 부정근이 형성되었다. 배발생한 캘러스는 BA와 2,4-D가 첨가된 배지에서 약 5주간 간격의 계대배양으로 2년 이상 유지가 가능하였다. 체세포배를 통하여 재생된 식물체는 $mB_5$ 및 MS 기본배지에서 4-6주간 생장시킨 다음, 인공 배양토에서 효과적으로 환경순화 되었다. 이 식물체는 엽병을 절편으로 체세포배 발생을 통한 기내 대량증식이 가능 하다고 사료되었다.

참다래$\times$다래 교잡종의 액아배양 및 캘러스 배양에 의한 기내번식

문흥규,권영진,이병실 한국식물생명공학회 2001 식물생명공학회지 Vol.28 No.4

내한성이 강하여 수원지역에서 재배가 가능한 참다래$\times$다래 교잡종의 기내번식은 액아배양과 캘러스 배양으로 증식이 가능한 것으로 나타났다. 액아에서 줄기유도는 St 배지에 0.2 mg/L BA, 3.0 mg/L GA$_3$처리로 4주마다 약 3배의 증식이 가능했다. 줄기의 발근은 기내발근보다 기외삽목이 매우 효과적이었으며 환경순화 후 포지에서 95% 이상 활착되었다. 한편 캘러스 유도는 엽육을 절편으로 MS및 B$_{5}$배지에 2,4-D 및 NAA 처리로 100%가능하였으며 처리 농도에 따른 차이는 없었다. 캘러스에서 줄기의 재분화는 NAA 처리로 유도된 캘러스에서만 가능하였다. 줄기의 재분화는 MS 배지에 3.0 mg/L. zeatin 처리로 평균 64% 가능했으며 정상적인 생장이 가능했다. 이상의 결과로 볼 때 새로운 키위 교잡종은 기내배양으로 대량번식이 가능할 것으로 사료된다.다. Kiwi (Actinidia deliciosa) is exotic plant and thus susceptible to cold climate in the middle part of Korean peninsular. Several hybrids have recently been developed to enhance cold tolerance by crossing them with domestic species (A. arguta), We have developed an efficient micropropagation technique for the hybrids using both axillary bud and callus culture systems. Shoot proliferation from axillary buds was possible on St medium supplemented with 0.2 mg/L Bh and 3.0 mg/L GA$_3$. In vivo cuttings of the proliferated shoots were more effective for root induction and subsequent survival than in vitro rooting. More than 95% of the plantlets were successfully transferred to field. Effective callus induction was achieved on MS or B$_{5}$ medium with 2,4-D or NAA. Although callus induction could be made from any combinations of media and auxins, shoot regeneration was observed only from the callus induced on medium containing NAA.A.

국내 임목류 기내증식 연구현황 및 전망

문흥규,김용욱,박소영,한무석,이재선 한국식물생명공학회 2010 식물생명공학회지 Vol.37 No.4

Plant micropropagation techniques include bud cultures using apical or axillary buds, organogenesis through callus culture or adventitious bud induction, and somatic embryogenesis. In Korea Forest Research Institute (KFRI), the first tissue culture trial in woody plant was initiated from the bud culture of hybrid poplars (Populus alba x P. glandulosa) in 1978. Since then several mass propagation techniques have developed from conifer and hardwood species, resulting in allowing practical application to Poplars, Birches and some oak species. In addition, useful micropropagation and genetic resources conservation techniques were established in some rare and endangered tree species including Abeliophyllum distichum. Among various in vitro propagation techniques, somatic embryogenesis is known to be the most efficient plant regeneration system. Since the first somatic embryo induction was reported in Tilia amurensis by KFRI in 1986, various protocols for direct or indirect somatic embryogenesis systems have developed in conifer and hardwood species including Larix leptolepis, Pinus rigida x P. taeda F1, Kalopanax septemlobus and Liliodendron tulipifera, etc. However, most of these technologies have been developed using juvenile tissues, i.e. immature zygotic embryos or mature embryos. Therefore it has been difficult to directly application to tree breeding program due to their unproven genetic background. Recently remarkable progresses and new approaches have been achieved in mature tree somatic embryogenesis. In this article we reviewed several micropropagation techniques, which have been mainly developed by KFRI and recent international progresses.

두릅나무 체세포배 유래 소식물체의 순화에 미치는 배양토 및 공급액의 효과

문흥규,배찬호,김용욱,이재순,이재선 한국식물생명공학회 2001 식물생명공학회지 Vol.28 No.5

두릅나무의 체세포배 유래 소식물체의 효과적인 순화 방법을 개발하고자 플라스틱 용기를 사용 4가지 인공배양토 및 MS 액체배지 등 7가지 수용액 처리를 통해 활착률 및 생장을 조사하였다. 상토는 perlite가 vermiculite보다 활착 및 생장에 양호하였고, 입자가 클수록 활착률 및 생장이 좋았다. 액체배지는 2차 증류수 처리가 가장 양호하여 96%의 활착률을 나타냈으며, 염류농도를 1/4 및 1/8로 낮춘 MS배지는 각각 92%의 활착률을 보인 반면 기본배지 및 1/2 MS배지는 활착률이 저조하였다. 한편 0.1% hyponex와 2% sucrose 처리는 84% 및 76%의 활착률을 각각 나타냈다. 결론적으로 두릅나무의 체세포배 유래 소식물체의 순화는 입자가 큰 perlite를 사용하고 증류수 처리 혹은 염류 농도를 낮춘 MS배지 처리로 효과적인 순화가 가능함을 보여주었다. In order to develop effective acclimatization methods for Aralia elata plantlets regenerated from somatic embryos, various acclimatizing conditions were compared regarding both survival rate and growth of the plantlets. The plantlets were transplanted into plastic boxes containing artificial soil in the presence of either several levels of MS liquid media, distilled water, 2% sucrose or 0.1% hyponex solution. They were then cultured by spraying of distilled water twice a week and maintained in the normal tissue culture room. Perlite was proved to be better than vermiculite on survival rate and growth of the plantlets. As the size of perlite (larger than 0.2 cm in diameter) increased, both the survival rate and growth of the plantlets improved. Among the various MS liquid media and different aqueous solutions tested, distilled water appeared to result in the best survival rate and growth. MS media were also effective in increasing survival rate and supporting growth when diluted to 1/4 and/or 1/8. The acclimatized plantlets could be transplanted directly onto the nursery bed and grown normally. The above results suggest that plantlets regenerated from somatic embryos of Aralia elata be effectively acclimatized using a plastic box containing perlite with distilled water treatment.

음나무 배발생 캘러스의 증식 및 체세포배 발달을 위한 액체 현탁 배양조건 확립

문흥규,김선자 한국식물생명공학회 2009 식물생명공학회지 Vol.36 No.1

This study was conducted to establish the optimal suspension culture system for both the propagation of embryogenic cells (ECs) and the induction of somatic embryos (SEs) of Kalopanax septemlobus. The proliferation rate of ECs was reduced as the inoculum density was increased; the highest rate was obtained when 0.1 g/100 ml of cells was initially inoculated. According to the analysis of cell growth pattern and cell growth cycle (G1, S and G2/M), the cell growth started in 5 days culture initiation, grew rapidly until 15 days and then decreased gradually. Distinctive changes of the cell growth cycle by the culture periods was also observed; the growth cycle was doubled from initial 5.6% to 11.7% of S stage in 5 days culture and then reached in stable stages again. Therefore, the results indicated that a 15-day-cycle was the optimal culture period for the propagation of the ECs through the suspension culture. Furthermore, the cell inoculum density was also important for the induction of SE; more than 65% of SEs at the torpedo stage was induced by using the low level of cell inoculum (0.5 g/L), while the higher inoculum densities were rapidly reduced the proportion of SEs at that stage. Although the higher inoculum density delayed the development of SE, it did not affect the proportion of SEs at the globular and heart stage. In conclusion, this study showed that the suspension culture of the Kalopanax septemlobus ECs through the control of inoculum density was an efficient way for both the propagation of ECs and the induction of SEs, suggesting that the development of this system might help to reduce the culture period for the somatic embryo production. 본 실험은 음나무 배발생 세포의 증식 및 체세포배 발달을 위한 액체 현탁 배양조건의 확립을 위해 수행되었다. 배발생 세포의 생 장율은 접종 밀도가 증가할수록 감소하였다. 배발생 세포의 증식 에 가장 효과적인 접종 밀도는 0.1 g/100 ml 로서 이 농도에서 세포 의 생장율이 가장 높았다. 배양기간에 따른 배발생 세포의 생장 패 턴 및 세포 주기 (G1, S, G2/M) 분석 결과, 세포의 생장은 배양 5일 후부터 증가가 시작되어 15일 까지 급격히 생장하였으며 그 이후 에는 점차 감소하였다. 배양 기간 별 세포 주기 (cell cycle) 의 변화 가 명확하게 관찰되어 배양 5일째 S기는 초기의 5.6% 에서 11.7% 로 두 배 정도 증가하였으며, 배양 15일 이후부터는 다시 초기의 세포 주기로 되돌아 가면서 안정화되는 것으로 나타났다. 따라서 음나무 배발생 세포의 현탁배양은 15일의 주기로 배양하는 것이 증식에 가장 효과적인 것으로 생각되었다. 한편 배발생 세포에서 체세포배의 유도는 배양초기의 접종 밀도가 중요한 것으로 나타났 다. 0.5 g/L 의 낮은 밀도로 접종 시에는 65% 이상의 어뢰형 배가 유도된 반면 접종 밀도가 높아질수록 어뢰형으로의 배발달은 급격 히 감소하였다. 초기의 접종 밀도가 증가할수록 특히 어뢰형 배의 발달은 지연되었으나 구형 및 심장형 배의 유도는 초기 접종밀도 에 영향을 받지 않았다. 이상의 실험결과로 음나무 액체 배양 시 초기 접종 밀도를 조절함으로써 배발생 캘러스의 증식 및 체세포 배를 효과적으로 유도할 수 있었으며 이는 체세포배 생산을 위한 배양 기간의 단축이 가능함을 보여주는 결과이다.

액아배양에 의한 유묘 및 성숙 히어리나무의 기내번식

문흥규,노은운,하유미,심경구,Moon, Heung-Kyu,Noh, Eun-Woon,Ha, Yoo-Mi,Shim, Kyung-Ku 한국식물생명공학회 2002 식물생명공학회지 Vol.29 No.2

히어리나무 1년생 및 10년생을 재료로 액아배양을 통한 기내번식을 시험하였다. 줄기의 증식은 zeatin과 BA의 공조처리가 효과적이었으며 MS배지에 zeatin 0.5∼3.0 mg/L, 0.2 mg/L BA 처리시 주효하였다. 1년생이 10년생보다 전반적으로 증식 및 생장이 양호하였으며, 배양 6개월 후에는 10년생에서도 매월 절편 당 3개의 줄기유도가 가능하였다. 기내 줄기의 발근은 1년생은 97%, 10년생은 62%를 나타내었고, 토양이식시 1 년생 유래 배양묘는 67%, 10년생은 48%생존되어 모수령에 따른 차이를 나타냈다. 본 실험결과 히어리나무의 액아배양으로 유시, 성숙목의 대량번식이 가능함을 보여주었으나 선발개체의 효율적인 기내번식을 위해서는 재유령화의 기술개발과 토양순화율을 증진시켜야 하는 것으로 나타났다. We have developed an in vitro micropropagation system via shoot formation from axillary buds using nodal segments of Corylopsis coreana. Explants from both juvenile tree (one-year-old greenhouse stock seedlings) and mature tree (ten-years-old tree in nursery) were compared with regard to propagation efficiency. Combined treatment of both BA and zeatin were effective on shoot proliferation since the best result was obtained on MS medium supplemented with 0.5∼3.0 mg/L zeatin and 0.2 mg/L BA. Generally, juvenile explants were better in both shoot proliferation and growth than mature explants. However, as the duration of in vitro culture was proceed to 6 months, explants from mature tree also produced three shoots per explant. Distinctive differences in rooting and adaptability to soil of shoots obtained from mother trees. Whereas shoots originated from juvenile explants rooted as high as 97%, those from adult explants showed 62% rooting. Similar result was also observed in soil acclimatization. The plantlets derived from juvenile plants survived 67%, while only 48% of those from adult trees survived. The results showed a possibility of the micropropagation of Corylopsis coreana through shoot formation from axillary buds. In addition, the advance of the research still remain to enhance the frequency of acclimatization of plantlets from mature trees for practical application.