억새와 갈대 미성숙 화기로부터의 식물체 재생

백범선 상명대학교 대학원 2011 국내석사

바이오 에너지 작물인 억새(Miscanthus sinensis)와 갈대(Phragmites communis)의 미성숙 화기로부터 최적의 식물체 재생시스템을 확립하고자 본 연구를 수행하였다. 억새의 미성숙 화기로부터 캘러스 유도 및 캘러스부터의 기관형성을 통한 식물체 재생에 미치는 식물재료, 배지 조성, 배양환경의 영향을 조사하였다. 미성숙 화기를 절단하여 4-5개의 절편체를 하나의 cluster로 배지에 치상하고, 배양 4주후 캘러스 형성율과 cluster당 형성된 캘러스를 조사하였는데, 미성숙 화기의 길이에 따른 차이를 비교하였을 때 ‘10-15cm' 미성숙 화기의 중간부분에서 캘러스 유도율 95.8%, 캘러스 수 10.4개로 가장 높게 나타났다. 배지조성은 MS배지에 생장조절제 2,4-D 5-10mg/L, BA 0.1mg/L와 배지고형제 Phytagel 2.0g/L를 첨가하는 것이 캘러스 형성에 가장 좋았으며, 암상태에서 배양하였을 때 높은 캘러스 유도율을 나타내었다. 캘러스로부터의 신초 형성을 위하여 미성숙 화기에서 유도된 캘러스를 4주 간격으로 계대배양하여 유도 후 5개월이 경과한 캘러스를 재생배지에 치상하여 신초 기관형성을 유도하였다. 신초 기관형성은 2,4-D 10mg/L와 BA 0.1mg/L가 첨가된 배지에서 유도된 캘러스를 MS 배지에 BA 1.0mg/L와 NAA 1.0mg/L가 첨가된 신초재생배지에서 6주간 배양하였을 때 신초 재생률 58.3%, 신초수 6.3개로 가장 효과적이었으며, Phytagel의 농도는 3.0g/L가 효과적이었다. 캘러스로부터 재생된 신초를 분리하여 MS배지에서 발근을 유도하였을 때 배양 6주후 4개 이상의 뿌리가 형성되어 성공적으로 소식물체를 생산할 수 있었다. 발근된 소식물체는 배양 용기에서 꺼내어 육묘판으로 이식하였고, 6주 후 소식물체는 15cm이상의 지상부와 튼튼한 뿌리를 형성하였고 성공적으로 활착되었다. 또한 갈대의 미성숙 화기로부터 캘러스 유도 및 배형성캘러스로부터의 체세포배형성을 통한 식물체 재생에 미치는 식물재료, 배지 조성, 배양환경의 영향을 조사하였다. 갈대의 캘러스 유도를 위해서 MS배지에서 2,4-D 1.0mg/L를 첨가하고 배지고형제로 Phytagel을 첨가한 배지가 캘러스 유도율 88.9%와 캘러스 수 8.7개로 가장 좋았다. 캘러스로부터 체세포배형성을 통한 식물체 재생에서, 배지조성에 N6가 MS배지에 비하여 재생률에서는 큰 차이가 없었으나, 재생 식물체 수에서 약 3배정도로 높은 결과를 나타냈다. 생장조절제에서는 BA 0.25mg/L와 NAA 0.1mg/L가 첨가된 재생배지에서 재생률 100%, 식물체 수 17.4개로 가장 높은 결과를 나타냈다. IAA보다 NAA를 BA와 혼용처리하여 재생배지에 첨가하는 것이 식물체 재생에 보다 효과적이었다. 재생된 식물체는 캘러스로부터 분리하여 MS배지에서 신장을 유도하였을 때 배양 4주후 8-10cm 소식물체를 생산할 수 있었다. 신장된 소식물체는 배양 용기에서 꺼내어 육묘판으로 이식하였고, 6주 후 소식물체는 20cm이상의 지상부와 튼튼한 뿌리를 형성하였으며 성공적으로 활착되었다. Abstract Optimum plant regeneration systems from immature inflorescence of Miscanthus sinensis and Phragmites communis in bioenergy crop were developed. In M. Sinensis the effects of plant explants, medium composition and culture environment on callus induction and plant regeneration via organogenesis from immature inflorescence were investigated. Clusters with 4-5 sections to cut from immature inflorescence were cultured on medium. After 4 weeks of culture on callus induction medium, callus induction rate and the number of callus per cluster were observed. When compared to the length of immature inflorescence, middle part of '10-15 cm' immature inflorescence exhibited the highest callus induction rate (95.8%) with 10.4 callus. For callus induction, a medium composition with MS medium supplemented 5-10 mg/L 2,4-D, 0.1 mg/L BA and 2.0 g/L Phytagel and a dark culture produced the highest callus induction. Calli were subcultured every 4 weeks and 5 month after culture initiation shoot organogenesis from callus was tested. When callus derived from MS medium containing 10 mg/L 2,4-D and 0.1 mg/L BA was transferred to MS medium containing 1.0 mg/L BA and 1.0 mg/L NAA, the highest efficiency for shoot regeneration rate (58.3%) with 6.3 shoots were obtained after 6 weeks. The regenerated shoots were separated from the callus and then cultured on MS medium for rooting. After 6 weeks, the shoots produced four or more roots. The plantlets were transferred to soil. After 6 weeks, the plants with 15 cm or more aerial parts and strong roots were successfully acclimatized. In P. communis the effects of medium composition and culture environment on callus induction and plant regeneration via somatic embryogenesis from immature inflorescence were investigated. For callus induction, medium composition with MS medium supplemented with 1 mg/L 2,4-D and 4 g/L Phytagel exhibited the highest callus induction rate (88.9%) with 8.7 callus. In plant regeneration via somatic embryogenesis from callus, N6 medium producted higher plant regeneration than MS medium. 0.25 mg/L BA and 0.1 mg/L NAA showed the highest plant regeneration rate (100%) with 17.4 plants. Regeneration medium containing combination of NAA and BA were more better than combination IAA and BA in plant regeneration. Regenerated plants were cultured on MS medium for elongation. After 4 weeks, 8-10 cm plantlets were produced. Elongated plants were transferred to soil. After 6 weeks, plants that had 20 cm or more of aerial part and strong roots were successfully acclimatized.

土壤의 窒素蓄積과 石灰處理가 Oryza sativa의 地上部 分解에 미치는 影響

채희명 중앙대학교 대학원 2007 국내석사

토양에 질소와 석회의 시비가 Oryza sativa의 생장과 식물조직의 화학적 조성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고 이로 인하여 식물체의 분해와 같은 생태적 과정이 달라질 수 있는지 검토하기 위하여 야외실험과 실험실 실험을 병행하였다. 온실조건에서 토양 처리를 달리한 실험구에서 벼를 발아시켜 약 3개월간 재배하였다. 재배식물을 수확하여 C와 N의 함량, lignin과 cellulose 함량 등을 측정하여 식물체 조직의 화학적 조성의 차이를 조사하였고, 이러한 식물을 이용하여 25℃에서 140일간 microcosm에서 분해실험을 진행하면서, 중량의 변화, 분해식물체상의 microbial biomass C와 N, 그리고 Dehydrogenase와 Urease 활성을 측정하였으며, 분해과정 중 발생하는 CO₂의 양을 정량하였다. CP(growing plant on control soil), NP(growing plant on nitrogen soil), LP(growing plant on lime soil), LNP(growing plant on nitrogen-lime mixture soil)로 처리한 각 토양시험구에서 벼 개체 당 평균 건중량은 각각 0.70g, 1.32g, 0.59g, 0.94g이었다. 각 처리구에서 재배한 식물체의 S/R의 값은 control 토양에서 가장 낮은 값을 나타내었으며 질소 처리구에서 높게 나타났다. 각 토양 처리구에서 성장한 식물체의 탄소함량은 질소를 처리하여 재배한 식물체(NP, LNP)에서 유의하게 높은 값을 보였으며, 질소함량의 경우에도 동일한 결과를 나타내었다. 한편, 각각 CP, LP에서의 C/N은 26.7과 25.6을 나타내었으나 NP, LNP는 19.7과 17.1의 ratio를 보여주었다. 식물체의 cellulose 함량은 토양 처리구에 따라 차이가 나타나지 않았으며, lignin 함량은 질소가 처리된 토양에서 재배한 식물체에서 낮은 값을 나타내었다. Microcosm에서 분해실험 결과, CP는 53.0%, LP는 52.5% 그리고 NP는 47.1%, LNP는 45.7%의 잔존율을 나타내었다. 대조구 토양 및 석회 처리구에서 재배한 식물체(CP, LP)는 질소가 함유된 토양 처리구(NP, LNP)에서 획득한 litter보다 분해율이 낮았다. 식물체의 C의 함량은 분해가 진행되면서 현저한 감소경향을 나타내었으며, LNP litter에서 높은 값을 보였다. 한편, N함량은 낙엽분해의 시간경과에 일정한 수준을 유지하거나(NP, LNP), 일정기간 동안 초기의 N 함량보다 늘어나는 경향을 보였다(CP, LP). 분해 중인 낙엽에서의 microbial biomass C는 LNP litter의 경우에 분해 초기 높은 값을 보였으며, 나머지 CP, NP, LP 간에는 유의한 차이를 나타내지 않았다. Microbial biomass N은 분해초기에 LP, LNP litter에서 높은 값을 보였으나 90일 이후부터는 CP보다 다른 3개 처리구의 microbial biomass N 값이 낮게 나타났다. 효소활성은 토양에 질소와 석회를 함께 처리한 구획에서 재배한 식물체의 분해 시 가장 높은 dehydrogenase와 urease 활성을 나타내었다. 영양원소와 금속원소의 변화는 K는 분해의 진행에 따라 현저한 감소를 나타내었으며, 낙엽분해에 따라 Ca, Mg, Mn, Fe에서 영양원소의 증가가 가장 현저하였으나, P의 경우에는 초기함량에 비하여 거의 일정한 함량을 유지하였다. 본 실험결과 질소시비는 식물의 생장에 필요한 양분을 공급해 생장을 증가시키고, 식물체에서 N 함량 증가와 lignin의 감소로 인한 상대적으로 높은 litter quality를 나타냈으며, 분해율에 차이를 유발하여 질소의 시비가 생태적 과정에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 한편 석회의 시비로 인한 식물체의 화학적 조성과 분해율의 차이는 나타나지 않았다. As a results of fossil fuel combustion, nitrogen gradually deposing and causes acidification of soil. Usually we use the lime to mitigate the acid effect of soil. We investigated that the decomposition of Oryza sativa which rose on the N fertilized and liming treated soil in the microcosm. The mass loss, enzyme activity, CO₂ evolution, microbial biomass C and N of decomposing litter were measured. The plants growth showed the highest value at nitrogen fertilized soil (1.32g per capita), 0.70g at control plot and 0.59g at lime treated soil, respectively. The contents of C and N of shoot of O. sativa showed higher content at N fertilized soil, but lignin content, C/N and lignin/N were higher at control soil. The mass loss of each plant sample which was raised at different soil treatment showed 47.0%, 47.5%, 52.9% and 54.37% of initial weight of control, lime, N, and N plus lime treated soil respectively, for 140days at 25℃. These litter quality parameters are closely related with decomposition rate of litter. N content of litter was positively related to the decomposition rate, but lignin, C/N, lignin/N, cellulose/N showed negative correlation. Enzyme activities of dehydrogenase and urease, soil microbial biomass C, and respiration of decomposing litter samples showed positive relationship with decomposition rates, but soil microbial biomass N exhibit no significant correlations. The consequences of our experiments suggested that the nitrogen fertilization affected on the litter quality and then the results enhanced decomposition process of terrestrial ecosystems. On the other hand, the liming treatment affected a little on the decomposition rates.

상추의 원형질체, 자엽 및 제 1엽 절편체들로부터 식물체 재분화

박철규 경상대학교 대학원 2006 국내석사

The system for plant regeneration from cotyledon and primarry leaf explants of lettuce was established, and highly regenerable lettuce cultivar was screened. Plant regeneration efficiency was shown 91.2% from cotyledon and 85.7% from primary leaf explants in variety 'Jungtongpogi' of lettuce. Plant regeneration efficiency was also estimated with various plant regeneration media in variety 'Chungchima' of lettuce. KI medium showed 78% of regeneration efficiency from cotyledon and 81% from primary leaf explants. Protoplasts of lettuce were isolated from mesophyll tissues with 1.2% cellulase R-10 and 0.3% macerozyme R-10 and cultured on KM8P/KM8 medium using agarose-embedding method. Fertile plants were regenerated from protoplasts of lettuce.

서양고추냉이(Armoracia rusticana (Lam.) gaerth., Mey. et scherb.)의 器內 植物體 再生과 옥수수 遊動遺傳子 Ac 및 Ds에 의한 形質轉換

배창휴 全南大學校 大學院 1995 국내박사

십자화과 향신료 작물인 서양고추냉이(Armoracia rusticaua (Lam.) Gaertn., Mey. et Scherb.)의 조직배양에서 기관분화의 기구를 밝히고, 이를 이용하여 옥수수 유동유전자(maize controlling element)의 도입에 의한 형질전환 체계를 확립하고 형질전환체의 변이성을 검토하기 위하여 기내 배양에서의 기관분화 경로와 기관분화 과정에서의 조직의 형태적 차이, 단백질 양상의 변화 및 재생 식물체의 RAPD 분석을 통한 DNA 단편의 차이를 조사하였다. 또한, 확립된 배양체계를 토대로하여 옥수수 유동유전자 Ac(Activator) 및 Ds(Dissociation)를 도입, 작성한 형질전환체의 변이성을 조사하였다. 서양고추냉이는 1) 생장점, 엽신, 엽병 및 뿌리 절편과 전엽(whole leaf)에서 직접 식물체가 발생하였고, 2) callus가 형성된 다음 기관형성원기를 거쳐 식물체가 재생 되었으며, 3) 체세포 배발생을 거쳐 식물체가 형성되는 경로를 가지고 있었다. 이러한 기관형성 과정은 생장조절물질에 의하여 인위적으로 조절이 가능하였다. 2,4-D를 제외한 IAA, NAA 및 IBA는 뿌리의 분화를, zeatin, BA 및 kinetin은 shoot의 형성을 촉진하였다. NAA와 BA를 조합 처리한 경우 NAA의 비율이 상대적으로 높으면 뿌리의 분화를, BA의 비율이 높으면 shoot의 분화를 촉진하였다. 식물체 재생에 미치는 여러 요인 중 수소이온농도는 pH 4.0∼7.5의 비교적 넓은 범위에서 shoot가 형성되었고, 광의 영향은 엽신 절편을 3주 동안 암배양한 후 명 배양할 경우에 기관형성이 가장 좋았다. 탄소원에 따른 shoot의 형성은 glucose, maltose 및 surose에서 높았으며 적정 sucrose 농도는 2∼4% 였다. AgNO_(3)는 뿌리의 형성을 촉진하고 shoot의 발생을 억제하였으나 callus 배양에서는 shoot의 형성을 촉진하였다. polyamine류는 shoot와 뿌리의 형성을 동시에 촉진하였다. 기관분화에 따른 조직의 형태적 변화를 보면 엽신은 배양 후 3일경부터 유관속의 형성층 부위의 조직이 부풀기 시작하여 12일경부터는 탈분화된 callus 조직세포가 주변조직보다 치밀하게 분열하였다. 기관분화 중인 조직에서 특이적인 단백질이 생성된 것이 확인되었고 그 외에 배양 기간이 경과함에 따라 감소, 소멸되거나 증가, 생성되는 단백질 밴드의 패턴이 관찰되었다. 기내 재생 식물체를 20회 이상 계대배양 후 RAPD 분석한 결과 DNA 단편의 0.26%가 변이를 나타내었다. 십자화과 식물의 유용유전자를 cloning하기 위한 기초연구로서 서양고추냉이의 형질전환계의 확립과 gene tagging을 하기 위하여 binary vector에 삽입된 옥수수의 transposon 유전자 Ac 및 Ds를 도입한 결과 NAA 0.1 mg/L와 BA 1.0 mg/L를 함유한 MS 배지에서 최적의 shoot를 유기할 수 있고, 이를 MS 기본배지에 옮기면 쉽게 발근을 유도할 수 있었다. 옥수수의 Ac 및 Ds의 유전자에 의한 형질전환율은 엽신 절편에서는 각각 8% 및 10%이었고 엽병에서는 두 유전자 모두 각각 4%이었다. kanamycin 100 mg/L의 농도에서 선발한 개체를 PCR 및 Southern blot 분석한 결과, PCR 분석에서 Ds 유전자가 식물에 도입된 것이 확인되었고 Southern blot 분석에서 Ac/Ds 양인자 모두가 도입된 것이 확인되었다. 형질전환 식물체의 변이를 RAPD법으로 조사한 결과 조사된 총 DNA 단편의 2.6%가 변이를 나타내었다. This study was carried out to establish an in vitro regeneration system, and then transformation system of Armoracia rusticana (Lam.) Gaertn., Mey. et Scherb. with maize controlling elements, Activator(Ac) and Dissociation(Ds) via Agrobacterium tumefaciens. Explants of leaf blade, petiole and root segments as well as whole leaves were cultured on Murashige and Skoog's medium containing various amounts of auxins(IAA, NAA, IBA, 2,4-D) and / or cytokinins(zeatin, BA, kinetin). It was possible to regenerate plants from the calli and organs(shoot tip. leaf blade, petiole and root segments) via organogenesis or somatic embryogenesis in the tissue culture system. Among the auxins, IAA, NAA and IBA stimulated rooting, but 2,4-D was effective only for callus induction. Cytokinins were effective for shoot production; zeatin and BA stimulated multiple shoot production. In the interaction between auxins and cytokinins, auxins treated to promote rooting, while cytokinins treated to promote shooting. Rapid multiplication was achieved on the MS medium containing 0.5∼1.0 mg/L of BA and 0.1 mg/L of NAA. Shoot development occurred at a relatively wide range of hydrogen ion concentration from pH 4.0 to pH 7.5. Transfer to light condition after 2 to 3 weeks of incubation under dark condition facilitated multiple shooting. Among the carbohydrates tested for carbon source, glucose, maltose and sucrose were effective for multiple shoot production, and the optimal concentration was determined to be 2 to 4% in the case of sucrose. AgNO_(3) promoted rooting but inhibited shooting in the organ culture, whereas it promoted shooting in the callus culture. Polyamines stimulated shooting as well as rooting in petiole segments and whole leaves culture. Histological observation showed that the dedifferentiation and cell division were initiated at the cambial layers within vascular bundles in the culture of leaf blade segments. It was observed the cells in the calli were deviding actively compared with neighboring cells in 12 days of culture. Protein profiles varied with the progress of organogenesis: bands of specific proteins related to quality and quantity changed during organogenesis in vitro culture. A random amplyfied polymorphism DNA(RAPD) analysis was performed so as to assess the genetic variability of the plants regenerated after 20 rounds of subcultures. About 0.26 percent DNA polymorphism appeared in the total DNA band. For the gene tagging of A. rusticana, maize controlling elements, Ac and Ds were introduced into the plant by Agrobaterium-mediated transformation method. For transformation, the leaf blade, petiole and root explants of 4. rusticana were cocultivated with Agrobacterium tumefaciens LBA4404 which habors a binary vector pEND4K containing maize controlling elements Ac or Ds, respectively. The putative transformed plants were easily obtained by shooting from the cocultures on MS medium containing 0.1 mg/L of NAA and 1.0 mg/L of BA and rooting of the shoots on MS basal medium free of growth regulators. Selections were performed in the shoot induction medium containing 100 mg/L of kanamycin and 500 mg/L of carbenicillin. Transformation frequency ranged from 8 to 10% in the case of leaf blade segment culture. PCR and Southern blot analyses showed that the elements, Ac and Ds were integrated into a chromosome of the donor plant. A RAPD analysis was performed to assess the genetic stability of the transformants. About 2.6 percent DNA polymorphism was observed in the total DNA band.

고구마의 체세포배발생을 통한 식물체 재분화 및 Peroxidase 활성

權銀貞 목원대학교 2002 국내석사

고구마는 7대 식량 작물로 21세기 식량 및 환경문제를 해결해 줄 수 있는 중요한 작물 중의 하나이다. 따라서 이러한 특성을 가진 고구마에 분자 유전학적 기술을 적용함으로써 복합 스트레스에 대해 강한 내성을 보이는 신기능성 고구마 개발은 중요하다. 이를 위해서 국내 주요 고구마 품종인 자미, 율미, 신황미와 국외 품종인 화이트 스타의 효율적인 식물체 재분화 체계를 확립하였고, 나아가 체세포배로부터 유식물체로 발달하는 동안의 POD 활성 및 동위효소 연구를 통하여 고구마 배 발달에 관여하는 POD의 기능을 이해하고자 하였다. 고구마 4 품종 (자미, 율미, 신황미, 화이트 스타)의 정단분열조직을 1 mg/L auxin (2,4-D, picloram, dicamba)이 첨가된 MS 배지에 치상하였을 경우 배발생 캘러스가 형성되었으며, 특히 1 mg/L 2,4-D 첨가 배지에서 4 품종 모두 80% 이상의 배발생 캘러스 유도율을 나타내었다. MS 기본 배지로 옮긴 체세포배는 대부분 소식물체로 발달하였고 재분화된 소식물체는 온실에서 완전한 식물체로 생장하였다. 체세포배로부터 유식물체로 발달하는 동안에 각 발달 단계에 따른 총 POD 활성은 배발생 캘러스와 소식물체의 뿌리조직에서 가장 높게 나타났고, POD 비활성도는 소식물체의 잎, 줄기, 뿌리 중 뿌리조직에서 가장 높게 나타났다. 체세포배로부터 유식물체로 발달하는 동안에 POD 동위효소 패턴은 서로 비슷하였고 특히 유식물체로 발달하면서 새로운 POD 동위효소들이 발현하는 것이 관찰되었다. 고구마 종자가 발아하여 유식물체로 발달하는 동안에 총 POD 활성은 유식물체의 뿌리조직에서 가장 높았고 POD 동위효소는 초기 발아 단계에서 전혀 발현되지 않다가 유식물체로 발달하면서부터 발현되는 것이 관찰되었다. POD 동위효소의 이러한 발현결과는 POD 동위효소가 식물체의 생장 및 발달에 관여하고 있음을 시사한다. 고구마 배양세포 및 식물체 조직별로 살펴 본 POD 활성은 품종과 상관없이 비배발생 캘러스가 배발생 캘러스보다 2-5배정도 높았고 POD 비활성도는 4 품종 모두 여러 조직 중 뿌리조직, 품종별 비교에서는 화이트 스타가 가장 높게 나타났다. POD 동위효소 패턴에서 품종별 차이는 없었고 4 품종 모두 POD 활성이 높았던 비배발생 캘러스와 뿌리조직에서 POD 발현이 강하게 나타나는 것이 관찰되었다. 또한 비배발생 캘러스에 비해 배발생 캘러스에서만 발현되는 하나의 POD 동위효소가 관찰되었는데 이는 식물체의 발달에 관여하는 POD라 사료된다. 고구마 배양세포로부터 분리한 12종의 POD 유전자의 발현을 비교 분석한 결과, 비배발생 캘러스에서 강하게 발현되는 그룹, 비배발생 캘러스와 배발생 캘러스에서 유사한 발현 양상을 보이는 그룹, 배양세포에서 전혀 발현되지 않는 그룹으로 나타났다. 배발생 캘러스에서 발현되는 유전자는 swpa4, swpn1, APX, 및 PRX이었으며, 이들 POD 유전자는 고구마의 체세포배발생과 같은 식물체 발달에 관여 할 것이라 여겨진다. 이러한 결과를 바탕으로 고구마의 식물체 재분화 체계 확립은 산화적 스트레스하에서 강하게 유도되는 SWPA2 프로모터를 이용하여 환경 스트레스에 내성이 강한 고구마 형질전환 식물체 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 또한 고구마 체세포배발생 및 종자발아 동안에 각 발달 단계에서 발현되는 POD 결과를 기초로 하여 식물체 발달 및 생리학적 면에서의 POD 기능을 밝힐 수 있을 것이다. Sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ranks the seventh among food crops in annual production in the world and is one of the most important crops to secure a staple food supply and to solve the global environmental problems in 21^(st) century. We are interested in development of industrial transgenic sweetpotato with an enhanced tolerance to stress and high value-added materials. In this study, an efficient plant regeneration system of three major cultivars (Sinhwangmi, Zami, and Yulmi) of sweetpotato in Korea and cv. White star via somatic embryogenesis in sweetpotato was established and peroxidase (POD) activity during embryo development was investigated to understand the function of POD involved in the germination on the basis of isoenzyme. Shoot apical meristem cultures of sweetpotato were formed embryogenic callus when cultured on MS medium supplemented with 1 mg/L auxin. After 4 weeks of culture, approximately 80% of shoot apical meristem from all cultivars formed embryogenic callus on MS medium supplemented with 1 mg/L 2,4-D. Upon transfer onto MS basal medium, most of somatic embryos developed into plantlets. Regenerated plantlets were transplanted to potting soil and grown to mature plants in a greenhouse. During developmental stage from somatic embryos to plantlets, total POD activity (units/g fr wt) was high in embryogenic callus and root of plantlet. Root tissues of regenerated plantlets showed the highest POD specific activity (unit/mg protein) among tissues investigated, such as leaves, stem, and roots. POD isoenzyme patterns were dramatically changed during somatic embryogenesis. New POD isoenzyme bands were detected at the stage of root development. POD activity and isoenzyme pattern during seed germination were similar to those of somatic embryogenesis. Non-embryogenic calli and roots showed higher POD specific activity than other tissues, such embryogenic calli, leaves, and stems. Specially, White Star showed the highest POD specific activity among 4 cultivars. And non-embryogenic callus and roots had additional POD bands which were not found in embryogenic callus or other tissues (leaf and stem). But POD isoenzyme had the similar patterns of cultivars. Twelve POD cDNAs isolated from cultured cells of sweetpotato were investigated the expression pattern in embryogenic and non-embryogenic calli. Most POD genes of sweetpotato were highly expressed in non-embryogenic callus rather than in embryogenic callus. Interestingly, swpa4, swpn1, APX, and PRX genes were expressed both in embryogenic and non-embryogenic calli. These results suggest that they are involved in somatic embryogenesis of sweetpotato. The overall results that the plant regeneration system of sweetpotato may be applicable for the development of transgenic sweetpotato plants with enhanced tolerance to environmental stress under control of a strong oxidative stress-inducible SWPA2 promoter. The physiological function of POD isoenzymes during embryo development in sweetpotato will be studied.

참나물(Pimpinella brachycarpa)의 체세포배발생을 통한 식물체 재분화와 배발생 캘러스 유래 유전자, Phc5,Pbmyb, Pbapx 및 Pb14-3-3의 클로닝

손수인 江原大學校 大學院 2000 국내박사

반수체 육종을 위한 쌀보리(Hordeum vulgare L.) 약배양 체계 확립 및 약배양 유래 식물체의 생육 특성

박태일 全北大學校 2003 국내박사

약배양은 반수체 육종의 한 방법이나 아직 쌀보리에서는 연구 보고가 없어 쌀보리 약배양을 이용한 반수체 육종기술의 체계화 및 실용화를 위한 일련의 실험과 이를 통해 얻은 약배양 유래 후대 식물체의 몇 가지 농업적 특성을 검토하였다. 약배양 모식물 재배 상태에 따른 효율: 국내에서 육성된 쌀보리의 주요 품종간 캘러스 유기율은 0∼5.6% 내외였고 식물체 재분화율은 캘러스 대비 0∼30.0%이었으나 녹색체는 0∼4.4%로 낮았다. 약배양 유래 식물체 재분화율은 동절기 온실재배 모식물체와 하절기 포장재배 모식물체가 각각 30.4%와 21.3%로 동절기 재료에서 높았다. 정상 생육한 모식물체와 한발 스트레스를 받은 모식물체의 캘러스 유기율은 각각 19.2%와 7.2%로서 모식물체의 재배환경에 따라 큰 차이를 보였다. 약 채취시기 및 치상전 전처리에 따란 캘러스 유기율: 약배양 적정시기는 모식물체의 엽이간장 5∼10cm이고 두 번째 엽이가 엽초내 이삭 선단에 일치할 때이었으며, 이삭 중앙부위 약의 배양효율이 가장 높았다. 약의 전처리는 직경 10∼15cm의 비닐봉지에 5∼10 개체의 이삭을 밀봉하여 4℃에서 3주간 실시하는 것이 효과적이었는데 이 방법에 의한 캘러스 유기율은 두원찹쌀보리와 새쌀보리가 각각 4.8%와 1.7%이었다. 치상방법 및 배양온도에 따른 효과: 치상부위별 약배양 효율은 소수치상이 2줄보리가 6줄보리에 비해 오염율이 낮고 치상효율이 높았으며 대부분 30∼50일에서 캘러스가 유기 되었다 또한 25℃에서의 약배양은 15, 20℃에서의 배양보다 캘러스 유기 및 재분화 효율이 앙호하였고 캘러스 유기는 25℃에서는 25일∼50일, 20℃에서는 50일∼60일에 대부분 유기 되었다. 배지, 식물 생장 조절제, 배지성분에 따른 약배양 효율: 캘러스 유기배지는 Cl 고체배지에서, 질소원은 질산태 질소의 비율을 높이고 유기질인 L-glutamine, L-proline 등의 아미노산 성분을 첨가한 배지에서, 탄소원은 sucrose 대신 maltose 50g를 첨가한 배지가 캘러스 형성율이 높았다. 식물체 재분화는 캘러스 유기 배지와는 달리 sucrose 30 g/ℓ 사용하거나 maltose와 sucrose를 30 g/ℓ씩 혼합 사용하는 것이 바람직하였고, CuSO_4 농도는 기존의 50배(1.25 mg/ℓ)처리에서 가장 좋았으며 그 이상 농도에서도 백색체 발생률은 감소하는 경향이었다. 식물 생장 조절제는 2,4-D나 NAA의 단독 처리보다 2,4-D 1.5 mg/ℓ와 2-ip 1.5 mg/ℓ의 복합처리에서 캘러스 유기율이 18.3%로 가장 높았으며, 녹색체 분화는 NAA 2.0 mg/ℓ와 BAP 1.0 mg/ℓ의 조합에서 가장 우수하였다. Stavation에 의한 재분화 효율증진 효과는 30℃에서 새쌀보리는 7일간 두원찹쌀보리는 10일간 처리에서 높았다 재분화 식물체의 배수성 유기빈도: 재분화체의 형태적 특성으로 분류한 자연 배가체와 반수체 비율은 F_1 조합은 62.9%와 22.5%, 두원찹쌀 보리는 87.3%와 7.4%, 그리고 두산29호는 86.9%와 9.4%이었다. 쌀보리 약배양 후대 생육특성: HB15375 F_1 조합의 재분화 식물체 출수기는 모본에 비해 비교적 10일 정도 늦은 경향이었으며, 간장과 수장은 정규분포에 유사한 변이 분포를 보였고, 망장과 1수 립수는 비정규분포로 모본과 부본의 2개의 분포 양상을 나타냈다. 두원찹쌀보리 유래 계통들은 간장, 수장, 망장, 1수립수등에서 안정된 정규분포를 보였으나, 두산29호의 A_2, 81계통은 비연속적인 변이를 보였다. As the anther culture has been successfully employed in the haploid breeding systems in many crops other than naked barley, an efficient anther culture system for naked barley was developed through the serial evaluations of plant materials and culture conditions, and haploid plants were obtained using the system. The major features of the system and major agronomic characteristics of the progeny plants derived from the system are summarized as follows: The genotypes and physiological conditions of donor plants affected anther culture efficiency Callus induction rates from anther cultures of the major domestic naked barley varieties ranged from 0 to 5.6%, and the green plant regeneration rates from 0 to 4.4% relative to the transferred calli. Plant regeneration rate was 30.4% in the donor plants grown in a glasshouse during winter, whereas 21.3% in those grown in the field during summer. In addition, callus induction rates of donor plants grown in a normal and drought-stressed condition were 19.2% and 7.2%, respectively. The sampling time of and pretreatment on anthers dected anther culture efficiency The proper sampling stage of anthers was when the length between the 1st and 2nd auricles reaches 5 to 10cm and the tip of the 2nd auricle aligns with the middle of panicle in the leaf sheath, at which pollens are at the uninucleate stage. The treatment of anthers at 4°C for 3 weeks with 5 to 10 panicles in a 10 to 15cm diameter polyethylene bag resulted in higher callus induction rates in Duwonchapssalbori and Saessalbori as 4.8% and 1.7%, respectively. Plating materials and culture temperature qffected anther culture efficiency Among the inoculation tissues or organs such as anthers, spikelets and whole panicles, culture efficiency was higher with spikelets in two-rowed than six-rowed barley due primarily to a lower contamination, and calli were induced within 30 to 50 days. Callus induction and plant regeneration rates were higher in cultures at 25°C than at 15°C and 20°C. Days to callus induction were 25 to 50 days at 25°C and 50 to 60 days at 20°C. Medium compositions affected anther culture efficiency Callus induction was higher on the modified CI solid medium (CIH_(1)) with higher NO_(3)-N and supplemented with L-glutamine and L-proline, and 50 g/ℓ of maltose. For plant regeneration, 30 g/ℓ of sucrose was better than maltose as a carbon source. In addition, the fortification of CuSO_(4) about 50-fold than the basic level was effective in reducing albino plants. Callus induction rate was 18.3% with the combination of 1.5 ㎎/ℓ 2,4-D and 1.5 ㎎/ℓ 2-ip which was higher than with the individual use of 2,4-D and 2-ip at the same concentration. Starvation at 30°C improved plant regeneration but the duration for the optimal effect was 7 days in Saessalbori and for 10 days in Dooweonchapssalbori. Frequency of ploidy among the regenerated plants Ploid by morphological traits from anther-derived regenerated plants divided into doubled-hapoid, haploid and aneuploid. The frequency of doubled-haploid : haploid showed 62.9%: 22.2% in F_(1), 87.3% : 7.4% in Duwonchapssalbori and 86.9% : 9.4% in Doosan 29. Agronomic characteristics of progenies derived from anther culture In the progenies derived from anther culture from the F_(1) hybrid HB15375, the days to heading was delayed about 10 days than their parents. Culm and panicle length showed normal distribution, while awn length and number of grains per panicle a bimodal distribution centered at the means of their parents. In the progenies from anther culture of Duwonchapssalbori, culm length, panicle length, awn length, and number of grains per panicle showed a stable normal distribution. In 81 A_(2) lines of Dusan 29, however, the characters showed discontinuous variations.

Establishment of production methods for adventitious roots and plantlets using bioreactor systems in Angelica acutiloba

황호동 충북대학교 2021 국내석사

일당귀는 Apiaceae과에 속하는 다년생 초본 약용식물로, 일당귀의 뿌리는 전통적으로 한의학에서 알레르기성 질환의 대표적인 치료제로 사용되어 왔고, 빈혈, 혈액 정체 및 염증성 통증 치료에도 사용되어 왔다. 뿌리 이외에도 지상부에도 높은 농도를 약용성분을 함유하고 있으며, 뿌리와 유사한 항염증 효과를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 약용작물을 노지에서 재배할 경우 살충제, 제초제, 살균제 등의 농약이 사용되며, 뿌리 등에 중금속이 축적될 우려가 있고, 이러한 성분들은 약용식물의 품질을 저하시킨다. 또한 식물 2 차 대사산물의 구조가 복잡하기 때문에 약용식물의 유용성분을 인공적으로 합성하는 것은 일반적으로 비용 측면에서 부적합한 것으로 밝혀졌다. 이 문제를 극복하기 위해 널리 사용되는 한 가지 접근 방식은 이러한 약용식물의 부정근을 무균적으로 기내에서 대량생산하는 것이다. 이러한 부정근은 빠른 증식과 안정적인 2차 대사산물 생산으로 인해 약용식물의 바이오매스 생산을 위한 효과적인 대안으로 간주된다. 이러한 부정근의 생장과 증식은 옥신의 농도, 또는 영양 요구에 따라 식물마다 다를 수 있다. 최근 들어 부정근의 대량생산을 위한 기내 배양시스템으로 공기부양식 생물반응기가 널리 사용되고 있다. 공기부양식 생물반응기 시스템은 멸균된 공기를 강제로 공급하여 식물의 세포 및 기관을 배양하는 시스템으로서 다양한 식물 종의 세포 및 부정근 배양에서 바이오매스 및 2차 대사산물 생산에 매우 효율적이다. 공기부양식 생물반응기 배양 시스템에서 배양과정 중 식물체로 산소의 전달은 바이오매스 및 대사산물 축적 측면에서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 일당귀는 약제로서 뿌리 이외에도 지상부 부분이 사용되며, 품종화가 되어있지 않기 때문에 소식물체의 증식 또한 중요하다. 일당귀 소식물체의 효율적인 대량증식을 위한 간헐적 침지 시스템(TIS)의 생물반응기는 과수화 발생과 같은 액체배양의 단점을 보완하고, 배양시스템의 자동화로 인해 비용적 측면에서 매우 유리하다. TIS의 배양조건 중에서 배지의 침지시간 및 빈도의 조절은 효율적인 생산 기술을 최적화하는데 매우 중요하다. 따라서 본 실험에는 IBA, MS, sucrose 그리고 배양밀도에 따른 일당귀 부정근의 액체배양 조건을 최적화하였으며, 일당귀 부정근의 공기부양식 생물반응기 조건에서 산소전달에 따른 부정근 증식을 분석하였다. 또한 일당귀 소식물체의 고체배양과 액체정체배양과 TIS 생물반응기 배양을 비교하여 TIS의 효율성을 조사하였고, TIS의 최적의 배지 침지 조건을 구명하였다. 일당귀 부정근의 액체배양 조건은 2.0 mg·L-1 IBA, 1.0배 MS 배지, 30 g·L-1 sucrose의 조건에서 가장 증식이 좋았으며, 이때 부정근의 배양밀도는 5.0 g FW·L-1 이 가장 적합하였다. 공기부양식 생물반응기 배양에서 부정근의 생장은 부정근이 증식함에 따라 산소전달계수 kLa이 점차 낮아졌으며, QO2이 증가하는 1주와 3주차에 2차 부정근의 유도가 시작되어 급격한 생장을 이루었다. 또한 일당귀 소식물체의 효율적인 대량생산을 위한 TIS 생물반응기 배양 실험 결과, TIS에서 생장한 소식물체가 식물체 당 생체중 0.90g과 건중 162.87 mg으로 액체정체 배양과 함께 가장 높았는데, 이는 고형배지에 비해서 생체중과 건중이 1.4 배와 1.7배 높았다. TIS에서 생장한 식물체의 잎 면적 또한2.98 cm2로 TIS시스템은 잎의 발달에도 효과적이었다. TIS 배양시 배지의 공급은 8시간에 1회 배지를 공급해주고, 이때 배지 침지시간을 10분으로 하였을 때 소식물체의 생장이 식물체 당 생체중 0.39g과 건중 76.8 mg으로 가장 높았으며, 초장 역시 6–8 cm로 가장 균일하고 좋은 생장을 보였다. 본 연구결과를 통해 일당귀 부정근의 효율적인 배양조건을 확립하였으며, 공기부양식 생물반응기 배양에서 산소전달의 중요성을 구명하였다. 또한 TIS 시스템이 우량한 유전자형, 신품종 또는 바이러스 무독묘와 같은 중요한 종묘의 대량생산을 하기 위해 최적의 시스템이 될 수 있음을 보여주었으며, 본 연구를 통해 얻은 결과는 앞으로 건전묘 생산을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. Angelica acutiloba is a perennial herbaceous plant belonging to the Apiaceae family, whose roots are traditionally used in the treatment of anemia, blood congestion, and inflammatory pain, as well as a representative treatment of allergic diseases in medicine. In addition to the therapeutic properties of its roots, it also contains highly bioactive substances in the shoot, which have an anti-inflammatory effect similar to that of the roots. Currently, medicinal plants that are naturally grown are impacted by problems, such as pesticides, herbicides, disinfectants, and heavy metal contamination from industrial wastes, which are harmful to human health and degrade the quality of the medicinal plants. Additionally, artificial chemical synthesis has generally been found to be inadequate in terms of cost because of the complex structure of secondary metabolites in plants. One approach that is widely utilized to overcome this problem is to use adventitious root cultures of target plants. Adventitious roots are considered the most promising method for biomass production because of their rapid growth and stable metabolite production. The growth and development of these adventitious roots can vary from plant to plant depending on the concentration of auxin or other nutritional needs. Air-lift bioreactors are widely used as an in vitro culture system for the mass production of adventitious roots. The air-lift bioreactor system is a system for culturing plant cells and organs by forcibly supplying air, and it is very effective in producing biomass and secondary metabolites in cultures of cells and adventitious roots of various plants. Oxygen transfer in air-lift bioreactor culture is one of the most important factors in terms of increasing biomass and metabolite accumulation. In addition to the roots of A. acutiloba, the shoot segments are used as medicinal materials, and plantlet proliferation is also essential because they are not unbred. The bioreactor of the temporary immersion system (TIS) method for efficient mass propagation of A. acutiloba plantlets compensates for the disadvantages of liquid culture, such as hyperhydration, and is advantageous in terms of cost because of the automation of the culture system. Among the culture conditions of TIS, control of the immersion time and frequency in the medium is vital for the optimization of efficient plantlet production. Therefore, in this experiment, the liquid culture conditions of the A. acutiloba adventitious roots were optimized for concentrations of IBA, MS, sucrose, and culture density. The progress of oxygen transfer was analyzed under the air-lift bioreactor conditions of A. acutiloba adventitious roots. Furthermore, the efficiency of the TIS was investigated by comparing the solid and liquid stagnant cultures of A. acutiloba plantlets with the TIS bioreactor culture of A. acutiloba plantlets, and the optimal immersion conditions for the TIS were assessed. The liquid culture conditions of the adventitious roots of A. acutiloba were most effective at 2.0 mg·L-1 IBA, 1.0-fold MS, 30 g·L-1 sucrose, and 5.0 g FW·L-1 culture density. In the air-lift bioreactor culture, kLa gradually decreased as the adventitious roots proliferated, and the induction of the secondary adventitious roots began at weeks 1 and 3 when QO2 increased, resulting in rapid growth. In the TIS bioreactor culture for efficient mass production of A. acutiloba plantlets, plantlets grown in the TIS were the heaviest at 0.90 g of FW per explants and 162.87 mg of DW per explant, which were 1.4 and 1.7 folds higher than that of the solid medium, respectively. The leaf area was also 2.98 cm2, which was adequate for leaf development. In the TIS culture under medium immersion conditions, plants grown at 10 m immersion time and 8 h immersion frequency were the heaviest at 0.39 g FW per explant and 76.8 mg DW per explant, and plantlets with the most uniform growth and tallest at 6–8 cm were obtained. Therefore, through the results of this study, the most effective culture conditions for the adventitious roots of A. acutiloba were established. Furthermore, the effects of oxygen transfer on the growth of adventitious roots in an air-lift bioreactor culture were investigated. Our study also shows that the TIS system could be an optimal system for mass production of useful plantlets, including superior genotypes, new varieties, or virus-free plantlets, and our study could be used as basic data to produce healthy plantlets.

Genetic transformation of rice via a protoplast-to-plant regeneration system using the rolA gene from Agrobacterium rhizogenes

이성호 University of Nottingham 1996 해외박사

본 연구는 Japonica, Indica, Javanica 쌀에서 reproducible 할 수 있는 protoplast-to-plant regeneration system의 확립과 이 system을 이용해서 Japonica 쌀 품종인 Taipei 309의 원형질체에 PEG를 매개로하여 Agrobacterium rhizogenes의 Ri TL-DNA에 encode된 rolA 유전자를 도입하는데 촛점을 맞추었다. 배발생 캘러스는 Japonica 쌀 품종인 Zhonghua 8, Taipei 309, Indica 쌀 품종인 IR36, IR43, Javanica 쌀 품종인 Tinawen의 성숙 종자 (mature seed)로 부터 유기 하였다. 배발생 세포 현탁배양은 이들 배발생 캘러스를 AA2 액체 배지에 옮겨 주어 develop 시켰다. 원형질체들은 이들 배발생 세포 현탁배양으로 부터 유리 시켰고 agarose-embedding 방법 (Zhonghua 8, Taipei 309)과 feeder cells로서 Lolium multiflorum을 이용한 filter membrance 방법 (Taipei 309, IR36, IR43 Tinawen)으로 배양했다. Japonica 쌀 품종인 Zhonghua 8, Taipei 309의 원형질체 배양에서는 feeder cells을 사용하지 않은 agarose-embedding 방법에서나 Lolium multiflorum feeder cells을 사용한 filter membrance 방법 모두에서 식물체 재분화를 획들할 수 있었다. 그러나 Indica나 Javanica 품종들에서는 단지 feeder cells을 사용한 filter membrance 방법에서만 원형질체에서 유래한 식물체들을 얻을 수 있었다. 또한 이들 식물체의 protoclonal variation을 조사하였고 종자에서 유래한 control 식물체와 비교 하였다. 원형질체에서 재분화된 식물체들은 panicle 길이, panicle 당 일차branches와 spikelets의 수를 포함한 plant height, flag leaf length, width 그리고 이들의 ratio등 variation을 나타 내었다. Japonica 품종인 Taipei 309 원형질체에서 PEG를 사용해서 plasmid pLBR29를 삽입 시키는 형질전환 실험을 수행했다. Plasmid pLBR29는 Agrobacterium rhizogenes의 Ri TL-DNA에 encode된 rolA 유전자와 selectable marker 유전자인 nptⅡ 유전자들을 함유하고 있다. Transgenic 이라고 추정되는 15개의 식물체들이 항생제 G418에 저항성을 나타내며 원형질체로 부터 유래한 식물체들로 부터 재분화 되었다. 그들 중 10개의 식물체에서 rolA 유전자가 PCR에 의해 amplication 되었고, 또한 Southern blot hybridization에서도 rolA 유전자가 쌀의 genome에 intergration된것을 확인 하였다. RolA 유전자를 함유한 transgenic rice 식물체에서는 심한 wrinkled, dark green 잎들과 같은 형태적인 변이를 나타내었다. 이러한 특징들은 많은 transgenic 쌍지엽식물에서도 역시 발견되는 현상들이다. 일반적으로 transgenic 식물체들은 원형질체로 부터 유래한 non-transformed 식물체 보다 shorter vegetative 성장을 나타 내었다.

養液濃度와 CCa/K 比率이 고추의 初期生育과 木質部溢泌液 및 植物體의 無機成分에 미치는 影響

양승구 전남대학교 1998 국내석사

養液栽培時 培養液의 養液濃度와 Ca/K 比率이 고추의 生育 및 養水分 吸收 特性에 미치는 影響을 究明하여 培養液造成과 營養診斷의 基礎자료로 이용하고자 조사한 結果를 要約하면 다음과 같다. 1. 고추의 葉面積과 生體重은 養液濃度가 標準濃度보다 4倍까지 增加 되어도 크게 影響을 받지 않았으나, 標準濃度보다 낮아짐에 따라 顯著하게 減少하였다. 2. 木質部溢泌液의 Ca^(2+)濃度는 標準濃度에서 높았으며 NO₃^-, H₂PO₄^-, SO₄^(2-), K^+濃度는 養液濃度가 標準濃度보다 낮아져도 減少되지 않았으나, 4倍濃度에서는 크게 增加하였고 蒸散量과 木質部溢泌液量은 標準濃度와 2倍濃度에서 높았다. 그리고 木質部溢泌液의 Ca^(2+) 濃度는 薰散量과 正의 相關關係가 있었다. 3. 木質部溢泌液의 陰이온(NO₃^- : H₂PO₄^- : SO₄^(2-))과 陽이온(K^+ : Ca^(2+) : Mg^(2+))比와 K/Ca 吸收比는 除外하고 1.0이상이었다. 그리고 養液濃度가 標準濃度 보다 낮아짐에 따라 吸收된 無機이론 絶對量의 Ca^(2+)과 Mg^(2+)이온은 다른 이온에 比하여 크게 減少하였다. 4. Ca결핍과 過剩 처리에서 고추의 生育이 지연되었으며 특히 Ca결핍 처리에서 頂端部의 生長이 顯著하게 抑制되었고 木質部溢泌量과 Ca^(2+)과 K^+ 및 Mg^(2+)吸收量은 減少되었다. 그리고 生育이 進行되는 동안에 木質部溢泌液量은 減少하였고 植物體내 Ca含量은 增加하였으나 K과 Mg 含量은 차이가 적었다. 5. 木質部溢泌液의 K^+濃度는 K결핍처리에서 顯著하게 低下하였으며培養液에 K^+濃度가 증가하여도 溢泌液의 K^+濃度와 植物體내 K含量은 변화가 적었으며, Ca標準濃度에서 植物體의 K含量은 Ca缺乏과 過乘처리에 比뇌하여 높았다. 그리고 植物體의 Ca含量은 Ca와 K결핍처리에서 각각 減少하였다. 6. 培養液濃度에 대한 植物體의 養分吸收比인 木質部溢泌液의 濃縮係數는 Ca결핍처리의 Ca^(2+)濃縮係數는 3∼6이였으나, K결핍처리에서 K^+의 濃縮係數는 74∼90으로 K^+吸收量이 Ca^(2+)에 比하여 현저하게 높았다. 7. 培養液에 Ca量이 增加됨에 따라 植物體내 Ca含量은 增加하였으나 Mg含量은 減少하에 植物體내 Mg含量과 Ca合量은 負의 相關을 보였다. 8. 木質部溢泌液내 K^+濃度와 吸收量이 增加하면 植物體내 K含量이 높고, 木質部溢泌液내 K^+濃度와 吸收量이 減少되면 植物體내 K含量도 減少하였으며, 木質部溢泌液의 Ca^(2+)濃度와 吸收量이 增加하면 植物體내 Ca含量도 增加하여 植物體 木質部溢泌液의 無機이온과 植物體 無機 成分은 相互間에 密接한 相關關係가 있었다. Pepper plants, Capsicum annuum. L., were hydrponiaclly grown under glasshouse condition to study the effects of ionic strength and Ca/K ratio in nutrient solution on the growth, xylem exudation rate and mineral composition of the xylem sap and of plant. The expansion of leaf area was severly reduced by low concentration of nutrient solution while it was not affected by high concentration. Transpiration and xylem exudation rates were highest in standard and double strength nutrient solution. Anion(NO₃^-+ H₂PO₄^-+SO₄^-) to cation(K^(+)+Ca^(2+)+Mg^(2+)) and K^+ to Ca^(2+) ratio of xylem sap were around 1.0 in all the nutrient concentration except standard nutrient solution which was 0.85. There was a positive correlation between calcium concentration in xylem sap and transpiration. The nutrient solution without Ca and/or K resulted in less growth than the standard solution, especially growth and development in apical part was inhibited by the solution lacking Ca. Xylem exudation rate of pepper plants decreased in the solution containing Ca high or too low. The Ca/K ratio of 3 : 6 in the solution resulted in higher level of K content in the pepper plant tissues. Ca content, amount of xylem sap and Ca content of plant, tissues increased as Ca concentration in the solution increased, while Ca amount of xylem sap decreased at 9me·L^(-1) of Ca concentration in the solution. Mg content of plant tissues decreased as Ca concentration in the nutrient solution increased. There was a negative correlation between calcium content and magnesium content in pepper plant tissues of red pepper.