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한국에 자생하는 봉의 꼬리와 부싯깃고사리의 조직배양기술을 이용한 대량번식
이철희,진연희 충북대학교 한국과학재단 지정 첨단원예기술개발 연구센터 1998 연구보고서 Vol.3 No.-
본 연구는 자생 양치식물인 봉의꼬리(Pteris multifida)와 부싯깃고사리(Aleuritopteris argentea) 의 포자배양시 전엽체의 증식과 포자체의 발생에 미치는 배지의 종류와 구성물질, 접종과 배양방법을 구명하고, 전엽체를 토양으로 이식하였을 때 포자체 형성에 미치는 토양조성의 영향을 구명하여 자생 양치식물의 대량번식체계를 확립하기 위해 실시하였다. 포자로부터 전엽체 형성에 봉의꼬리는 45일, 부싯깃고사리는 48일이 소요되었으며, 포자체 형성에는 각각 93일, 72일이 소요되었다. 봉의꼬리의 전엽체 증식에 있어서는 MS, Hyponex배지가 효과적이였으나 포자체 형성에 있어서는 1/2MS가 효과적이였다. 질소 농도별로는 30mM 첨가구에 비해 60mM 첨가구에서 부싯깃고사리의 전엽체 증식과 포자체 형성이 양호하였으며, 질소급원의 비율별로는 MS배지의 조성과 동일한 NH₄+:NO₃이 20:40mM로 첨가된 구에서 생체중의 증가 및 포자체 형성이 가장 우수하였다. Sucrose의 농도별 실험의 결과는 봉의꼬리는 당이 첨가되지 않은 처리구를 제외한 모든 처리구에서 왕성한 생체중의 증가를 보였다. 부싯깃고사리는 NaH₂PO₄ 농도에 관계없이 비슷한 생체중의 증가를 보인 반면 포자체 형성은 100mg/L 첨가구에서 가장 양호하였다. 생장조절제별로는 부싯깃고사리의 경우 kinetin, NAA, IAA를 첨가하면 대조구에 비해 전엽체의 형성이 양호하였으나 봉의꼬리는 생장조절제의 첨가가 오히려 전엽체 증식에 억제적으로 작용하였다. 포자체 형성은 봉의꼬리의 경우에는 kinetin, 2iP, IAA, 부싯깃고사리는 kinetin, IAA 첨가구에서 각각 양호하였다. 접종방법별로는 전엽체를 다지는 것이 절단하는 것보다 생체중 증가에 효과적이었다. 봉의꼬리는 다진 후 1∼2주간 현탁배양한 전엽체에서, 부싯깃고사리는 전엽체를 절단하여 접종한 처리구에서 각각 포자체 형성율이 높았다. 각 식물의 전엽체를 토양별로 이식하여 포자체 형성율을 알아본 결과 2종 공히 상토에서 많은 포자체를 형성하였는데, 종별로는 봉의꼬리는 2g 전엽체당 57.4개, 부싯깃고사리는 2g 전엽체당 172.6개의 포자체를 형성하였다. 본 실험의 결과 2종의 자생 양치식물의 대량번식에 적합한 경제적인 방법을 개발하는데 성공하였으며, 앞으로 산업계에서의 양치류 대량번식에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다. The experiments were carried out not only to evaluate the effects of medium composition, prothallus innoculation and culture methods on the development of prothallus and sporophytes, but also to establish the economic mass propagation system when culturing spores of Pteris multifida and Aleuritopteris argentea native to Korea. The effects of soil composition on the formation of prothallus were also studied. Duration required for prothallus formation of Pteris multifida and Aleuritopteris argentea was 45 and 48 days, and duration for sporophyte formation was 93 and 72 days respectively. Prothallus growth of Pteris multifida was promoted on MS and hyponex media, but, sporeling foramtion was favorable on the half strength of MS medium. Higher concentration (60mM) of total nitrogen was favorable for prothallus growth and sporeling formation of Aleuritopteris argentea, when compared to low concentration (30mM). The ideal ratio of nitrogen sources was 20mM NH4+-N and 40mM NO₃-N. Prothallus growth of Pteris multifida was promoted by addition of sucrose regardless concentration. The addition of NaH₂PO₄were not favorable for the growth of prothallus in Aleuritopteris argentea. However, sporeling formation was promoted with 100mg/L NaH₂PO₄. The addition of kinetin, NAA and IAA to MS medium promoted prothallus growth of Aleuritopteris argentea, but growth regulators were inhibitory for Pteris multifida. Sporeling formation was favorable on the MS media supplemented with kinetin, 2iP, IAA for Pteris multifida, and kinetin, IAA for Aleuritopteris argentea. Chopping and suspension culture method promoted prothallus growth compared to using devived prothallus. However, sporeling formation was promoted from prothallus chopped and suspension-cultured for 2 weeks in Pteris multifida but was promoted from devided prothallus in Aleuritopteris argentea. Multiple shoots were successfully obtained by planting prothallus on soils in vivo. The effects of soil composition were varied. The highest number of multiple shoots were obtained with compost in Pteris multifida (57.4/2g) and Aleuritopteris argentea (172.6/2g). As a result of these experiments, economic mass propagation systems were established for both species. These results would be useful in industrial aspects.
제비꽃속 제비꽃아절의 유전적 다양성과 RAPD 분석에 의한 계열별 marker의 개발
진연희,오병준,이철희,고문경 충북대학교 한국과학재단 지정 첨단원예기술개발 연구센터 1996 연구보고서 Vol.1 No.-
제비꽃아절에 속하는 종들의 유전적 근연관계를 구명하기 위하여 30 종류의 종들과 그들의 교잡종을 사용하여 RAPD 분석을 실시하였다. 선발된 13개의 primers는 56개의 informative marker를 증폭하였으며, 이를 바탕으로 UPGMA 분석을 하여 Group A와 B로 집괴하였다. 제비꽃계열에 속하는 대부분의 종들(19종)과 남산제비꽃계열에 속한 남산제비꽃이 A그룹에 속했으며, A그룹은 A-Ⅰ, A-Ⅱ, A-Ⅲ의 3개의 아그룹으로 구분되었다. 이 dendrogram을 분석한 결과 각각의 아그룹들은 어느 정도 형태적인 특성과 일치하였다. 그러나 형태적 분류에 의해서는 다른 계열에 속하는 태백제비꽃, 단풍제비꽃과 남산제비꽃은 높은 유사도지수를 보이며 아그룹 A-Ⅲ에 함께 집괴되었다. 알록제비꽃계열에 속하는 7종류의 식물들과 뫼제비꽃계열에 속하는 자주잎제비꽃은 B그룹으로 집괴되었다. 화업제비꽃과 자주잎제비꽃의 양친을 구명하기 위하여 선발된 10개의 random primers로 RAPD 분석을 하여 44개의 informative bands를 얻었다. 이를 바탕으로 한 UPGMA 분석의결과 화업제비꽃은 자주잎제비꽃의 한쪽친으로 생각되는 남산제비꽃과 상대적으로 높은 유사도지수를 보였다. 또한 제비꽃과 호제비꽃 중의 하나가 화업제비꽃이나 자주잎제비꽃의 한쪽친인 것으로 생각된다. RAPD 분석에 의한 제비꽃속 식물의 유전적 분류는 전통적인 방법인 형태적 특성에 의한 분류와 대체적으로 일치하는 경향이었다 The genetic relationships of Viola in the Subsection Patellares were analyze using random amplified polymorphic DNA (RAPD) method. A total of 56 PCR products amplified by 13 random primers were used to perform for the cluster analysis with UPGMA. Nineteen Viola from the series Chinensis and V. chaerophylloides from the series Pinnatae were clustered into group A, and were subdivided into subgroups, A-Ⅰ, A-Ⅱ, and A-Ⅲ. Each subgroups to some extent corresponding to morphological characteristics were readily distinguished on this dendrogram. However, V. albida, V. albida var. takahasii, and V. chaerophylloides were clustered into A-Ⅲ with a high similarity coefficient, although they are classified into different series by morphological characteristis. Seven Viola species in he series Variegatae and V. violacea in the series Patellares were clustered into group B. In order to deduce putative parents of V. ibukiana and V. vioacea, ten primers selected from the previous study amplified 44 informative polymorphic products. From the cluster analysis, V. ibukiana had a relative high similarity coefficienct with V. chaerophylloides which might be one of putative parents of V. violacea. One of V. mandshurica and V. yedoensis may serve as another putative parents of V. ibukiana and V. violacea. Genetic relationships of Viola derived using data from RAPD analysis might be in agreement with conventional taxonomy from morphological characteristics