Albino 담배 변이체의 기내 생장과 기내 분화의 특성

배창휴,이영일,김동철,민경수,김종홍,정재성,이효연,Yoshida Shigeo 한국식물생명공학회 1999 식물생명공학회지 Vol.26 No.3

수분후 담배의 배에 중이온 beam ($^{14}$ N)을 조사하여 얻은 종자로부터 albino식물체를 분리하여 기내 생장과 분화의 특성을 검토하였다. 기내에서 생장시킨 albino식물체는 엽록소함량이 급격한 감소를 나타내었고 기공수는 잎의 이면 및 표면 표피에서 녹색 식물체 보다 많았다 연속광 조건하의 탄소원을 첨가한 MS배지에서 albino개체는 절간이 신장하지 않았으나 10.0mg/L 의 GA$_3$처리로 절간신장이 회복되었다. 잎절편 배양시 albino식물체는 1.0 mg/L 의 BAP와 kinetin의 단용처리로 다수의 신초를 형성하였고, 1.0mg/L의 2,4-D와 NAA의 단용처리로 다량의 캘러스를 형성하였다. 잎절편에서 유도된 albino 캘러스에 1.0mg/L BAP+0.1mg/L NAA를 혼용처리하면 다수의 식물체가 재분화 되었다. 이와같이 albino 식물체는 다경줄기 형성, 캘러스 형성, 캘러스로부터 재분화율 등이 녹색 식물체와 차이가 없었다. 또한 NAA와 BAP를 혼용처리 하였을 때 잎절편으로부터 기관분화의 유형도 정상주와 비슷하였다. 이러한 결과는 본 albino담배 변이체가 색소체 함량의 급감과 같은 광합성과 관련된 기능에서는 결손을 보이고 있음에도 불구하고 조직수준의 기관분화계에는 이상이 없다는 것을 시사한다. The albino plants of tobacco (Nicotiana tobacum L. cv. BY-4) were isolated from seed populations that were induced by heavy-ion ($^{14}N$) beam irradiation to proembryo and the in vitro growth and differentiation have been characterized. The in vitro cultured albino plants showed significant reduction of chlorophyll content and possessed larger number of stomata on both upper and lower epidermis than that of wild-type plants. Stem growth of the mutants remained dwarfed, however, the internode recovered its normal length after GA$_3$ treatment (10.0mg/L) on the MS medium containing sucrose under continuous light. When explants of leaf blades of albino plants were cultured, multiple shoots formed directly on MS medium containing 1.0mg/L of BAP or kinetin and a large number of calli were induced on the MS medium containing 1.0mg/L NAA or 1.0 mg/L 2,4-D. The albino calli regenerated multiple albino plantlets in the MS medium containing 0.1mg/L NAA + 1.0 mg/L BAP. No significant differences between the wild-type and albino plants were detected in the multiple shoot induction, callus formation from the explants and the plantlets regeneration from calli. In addition, albino plants have a similar organogenesis Pattern to that of the wild-type in the media with different combinations of NAA (0 to 5.0mg/L) and BAP (0 to 5.0mg/L) treatment. These results indicate that the albino mutant has the same normal regeneration ability as that of wild-type, although the mutant has lost functions in photosynthesis, such as pigmentation.

Agrobacterium tumefaciens를 매개로 한 옥수수 유동유전자 Ac 및 Ds에 의한 서양고추냉이 (Armoracia rusticana)의 형질전환

배창휴,노일섭,임용표,민경수,김동철,김학진,이효연 한국식물생명공학회 1994 식물생명공학회지 Vol.21 No.6

십자화과 식물의 유용유전자를 cloning하기 위한 기초연구로서 십자화과 식물인 Armoracia rusicna의 재분화계와 형질전환계를 확립하고, gene tagging을 하기 위하여 binary vector에 삽입된 옥수수의 transposon 유전자 Ac/Ds를 도입한 결과, NAA 0.1 mg/L와 BA 1.0 mg/L를 함유한 MS 배지에서 최적의 shoot를 유기할 수 있었으며, MS 기본배지에 옮기면 쉽게 발근을 유도할 수 있었다. 옥수수의 Ac/Ds의 유전자를 잎에 형질전환시킨 결과 8-10%의 형질전환율을 보였으며, 엽병의 경우에도 4%의 형질전환 식물체가 얻어졌다. Kanamycin 100 mg/L 농도에서 선발한 개체를 PCR 분석 및 Southern blot분석을 행하였던 결과 PCR분석으로부터 Ds유전자가 식물에 도입된 것이 확인되었고, Southern blot 분석으로부터 Ac/Ds 모두가 도입된 것이 확인되었다. For the gene tagging of Armoracia rusticana, maize controlling element Ac and Ds were introduced into A.rusticana via Agrobacterium-mediated transformation method. We established an efficient in via regeneration and transformation system for gene transfer in A. rusticana. The optimum in via regeneration condition has been obtained from leaf, petiole and root organs on modified MS medium supplemented with NAA 0.1 mg/L plus BA 1.0 mg/L for direct shooting and with free growth regulators for root induction for transformation, the leaf, petiole and root explants of A. rusticana were concultivated with Agrobacterium tumefaciens, LBA4404 which carries a binary vector pEND4K containing maize controlling element Ac or Ds, respectively: Selections were performed in the shoot induction medium supplemented with 100 mg/L kanamycin, and 500 mg/L carbenicillin transformation frequency showed about 8 to 10% in case of leaf disks. PCR md Southern blot analyses showed that the Ac and the Ds elements were integrated into the chromosome of donor plants.

Variegated 담배 (Nicotiana tabacum L. cv. BY-4)의 잎 절편 배양에 따른 재생 식물체의 특성

배창휴,이효연 한국식물생명공학회 1999 식물생명공학회지 Vol.26 No.4

Plantlets derived from leaf blade-segment culture of a variegated tobacco (Nicotiana tabacum L. cv. BY-4) that was induced by a heavy-ion ($^{14}N$) beam irradiation to proembryos, were characterized. When explants from both white and green sections of leaves of the variegated plant were cultured on MS medium containing 0.1 mg/L NAA and 1.0 mg/L BAP, the white sections yielded only white shoots, whereas the green sections generated approximately 47.2% green, 37.4% white and 15.4% variegated shoots. In the F1 generation of a green tobacco derived from the leaf blade-segment culture, the segregation ratio of green to white was 1,651:54. Furthermore, reciprocal crosses showed that all of the progenies was green, indicating that the variegation is not maternally inherited. When the signal intensity of photosynthesis genes was determined by DNA gel blot analysis using the variegated leaves derived from green sections of variegated leaves, there were more of the rbcL, psbA, 16S rDNA and 23S rDNA chloroplast genes in the white sections than the chloroplast genes in wild type and green sections of the variegated plants. 수분 후 담배의 배에 중이온 ($^{14}$ N) beam을 조사하여 유도한 variegated담배의 잎 조직을 기내배양하여 재생된 식물체의 특성을 조사하였다. NAA 0.1mg/L 와 BAP 1/0mg/L를 첨가한 MS배지에서 variegated담배의 잎을 배양하면 백색부위에서는 백색 식물체만이 유도되었으나 녹색부위에서는 녹색 식물체가 47.2%, 백색 식물체가 37.4%, variegated식물체가 15.4% 유도되었다. 재생된 녹색 식물체는 자가수분한 후대 (F$_1$)에서 녹색 식물체 1,651 개:백색 식물체 54개로 분리되었다. 또한 variegated 잎에서 재생된 녹색 식물체와 정상주를 정역교배 한 결과, 전부 녹색체가 분리되었다. 이 결과는 variegated잎의 표현형 유전은 최소한 모성 유전이 아님을 보여준다. Variegated잎의 녹색부위를 배양하여 재생된 variegated식물체의 잎을 이용하여 DNA gel blot한 결과, 엽록체 유전자인 psbA, rbcL, 165 rDNA, 23S rDNA의 양은 흰색부위 잎에서 정상주인 녹색 잎과 variegated식물체 잎의 녹색부위 보다 많았다.

담배 (Nicotiana tabacum L. cv. BY-4) 잎절편의 기관분화에 대한 항생제 carbenicillin의 auxin 유사효과

배창휴,양덕춘,이효연 한국식물생명공학회 2000 식물생명공학회지 Vol.27 No.6

Agrobacterium tumefaciens를 매개로 한 형질전환 과정에서 제균제로 사용되고 있는 항생제인 carbenicillin이 담배(Nicotiana tabacum L. cv. BY-4) 잎절편 배양시 기관분화에 미치는 영향을 검토하였다. BAP와 kinetin을 각각 0.5 mg/L 첨가한 MS 배지에 250 mg/L∼2000 mg/L의 carbenicillin을 처리한 배지에서 신초 수는 크게 감소하였다. 또한 carbenicillin을 단독첨가하거나 0.5 mg/L의 2,4-D 또는 NAA와 혼합첨가한 MS 배지에서 250 mg/L∼500mg/L농도의 carbenlcillin은 캘러스 형성을 증가시켰다. 반면 carbenicillin을 0.5 mg/L의 2,4-B, NAA와 각각 혼합첨가한 배지에서 배양 4주째 치상조직의 생중량은 carbenicillin의 농도가 250mg/L에서 2000mg/L로 높아질수록 감소하였다. 이러한 결과는 carbenicillin이 캘러스 형성을 촉진하고 신초형성을 억제하는 auxin과 유사한 효과를 가지고 있다는 것을 시사해 준다. 따라서 담배 잎절편에 Agrobacterium tumefaciens를 매개로 형질전환하고자 할 때 최적 재분화용 식물생장조절제의 농도는 carbenicillin이 제균제뿐만 아니라 auxin 유사효과를 가지는 물질임을 고려하여 결정하여야 한다. Effect of the antibiotic carbenicillin on callus and shoot formation from the leaf disc culture of tobacco (Nicotiana tabacum L. cv. BY-4) was examined. The number of shoot induced from the leaf explants was decreased as the amount of carbenicillin increased from 250 mg/L to 2,000 mg/L on MS medium containing 0.5 mg/L of BAP or kinetin. In addition, calli formation from the leaf explants was increased by the treatment of 250 mg/L ∼ 500 mg/L carbenicillin with or without 0.5 mg/L of 2,4-D or NAA. However, the fresh weight of 4-week-cultured explants was decreased with increasing carbenicillin from 250 mg/L to 2,000 mg/L on MS medium containing 0.5 mg/L of 2,4-D or NAA. These results indicate that carbenicillin has an auxin-like effect, such as promoting callus formation and inhibiting shoot induction. It leads to the conclusion that the auxin-like property should be taken into account for the production of transgenic plants via Agrobacterium-mediated transformation.

발표요지 : 포스터 발표 ; 산채대근 (山蔡大根) ( Armoracia rusticana ) 의 조직배양에 관한 연구 Ⅰ. NAA 및 BA 가 기관분화에 미치는 영향

배창휴,민경수,김동철,김종홍,이효연 한국식물생명공학회 ( 구 한국식물조직배양학회 ) 1993 한국식물생명공학회 춘계학술연구발표회 Vol.1993 No.-

중이온 빔 조사에 의한 담배의 돌연변이 유도와 내염성 식물의 선발

배창휴,Abe, Tomoko,민경수,김동철,정재성,이춘환,임용표,이효연 충남대학교 생물공학연구소 1999 생물공학연구지 Vol.7 No.-

중이온 빔을 이용한 방사선 돌연변이의 기초자료를 얻고자 담배의 수분·수정 직후의 원배에 100 Gy의 중이온빔을 조사하여 M_1세대의 종자를 얻었다. NaCI 2.0과 2.5%를 포함된 MS배지에 M_1 세대의 종자를 파종하여 17개통의 NaCI 저항성 식물체를 선발하였다. 저항성 식물체는 BY-4품종에 ^14N빔을 조사한 처리구에서만 관찰되었다. M_1 세대의 저항성 식물체의 경우 영양생장기간 중에는 외형적 변이가 관찰되지 않았으나 생식생장기의 화기에 있어서는 다양한 변이가 관찰되었다. 특히 암술 수술의 길이의 변화, 꽃잎의 변화, 불완전 화분립, 줄기당 꽃의 착생수 감소 등의 변이가 발생하였다. M_1 세대에서 17개의 NaCI저항성 계통 중에서 8계통은 M_2 세대에도 저항성형질이 발현되었고, 또한 M_2 세대의 3계통은 Mannitol이 포함된 배지에서 저항성을 보여주었다. Tobacco proembryos were irradiated with 100 Gy of heavy-ion beams (^14N, ^20Ne : 135 Mev/u) after 24 to 96 hours of pollination as a mutagen and screened M_1 generation for morphological mutants and salt-tolerant plants. Morphological and physilolgical characteristics of the salt-tolerant plants derived from the irradiated proembryo are discussed in this report. Mutants irradiated porembryos with the beams after pollination produced various kinds of morphological variation. A total of 17 salt-tolerant plants were selected from tobacco cultivar (BY-4) by treatment with ^14N beam. Shapes of filament and pollen grain of most salt-tolerant plants were abnormal compared with non-irradiated wild type, and seeds weight and fertility obviously decreased. The germination rates of the several M_2 lines on the saline and the mannitol condition were higher than that of wild type.

寶城江댐 水域의 水生管束植物

金琮鴻,鄭泳喆,裵昌烋 順天大學校 1992 論文集 Vol.11 No.1

A study on the flora and distribution of aquatic vascular plants in Posoun River was conducted for the investigation on ecosystem of river, on ten station from November 1991 to July 1992. As the results, 30 species of hydrophytes were identified, and 51 species of hygrophytes and 111 kinds of water side plants were collected. Among hydrophytes emerged plant (E, 56.7%), submerged plant (S, 20.0%), floating-leaved plant (FL, 13.3%) and free-floating plant (FP, 10.0%) were occupied, respectively. The flora of aquatic plants in the upper Posong River was 48 families, 131 genera, 168 species, 1 subspecies, 22 varieties, 1 forma in total 192 taxa. Most of the hydrophytic species distributed in a few sites, but ruderal plants that appeared on water side had wide distributional range.

중이온 빔 조사에 의한 담배의 돌연변이 유도와 내염성 식물의 선발

배창휴,민경수,김동철,정재성,이춘환,임용표,이효연 한국식물생명공학회 1998 식물생명공학회지 Vol.25 No.2

중이온 빔을 이용한 방사선 돌연변이의 기초자료를 얻고자 담배의 수분ㆍ수정 직후의 원배에 100 Gy의 중이온빔을 조사하여 $\textrm{M}_{1}$세대의 종자를 얻었다. NaCl 20과 25%를 포함된 MS배지에 $\textrm{M}_{1}$세대의 종자를 파종하여 17개통의 NaCl저항성 식물체를 선발하였다. 저항성 식물체는 BY-4품종에 $^{14}\textrm{N}$빔을 조사한 처리구에서만 관찰되었다. $\textrm{M}_{1}$세대의 저항성 식물체의 경우 영양생장기간 중에는 외형적 변이가 관찰되지 않았으나 생식생장기의 화기에 있어서는 다양한 변이가 관찰되었다. 특히 암술 수술의 길이의 변화, 꽃잎의 변화, 불완전 화분립, 줄기당 꽃의 착생수 감소 등의 변이가 발생하였다. $\textrm{M}_{1}$세대에서 17개의 NaCl저항성 계통 중에서 8계통은 $\textrm{M}_{2}$ 세대에도 저항성형질이 발현되었고, 또한 $\textrm{M}_{2}$세대의 3계통은 Mannitol이 포함된 배지에서 저항성을 보여주었다. Tobacco proembryos were irradiated with 100 Gy of heavy-ion beams($^{14}\textrm{N}$, $^{20}\textrm{Ne}$: 135 Mev/u) after 24 to 96 hours of pollination as a mutagen and screened $\textrm{M}_{1}$ generation for morphological mutants and salt-tolerant plants. Morphological and physiological characteristics of the salt-tolerant plants derived from the irradiated proembryo are discussed in this report. Mutants irradiated proembryos with the beams after pollination produced various kinds of morphological variation. A total of 17 salt-tolerant plants were selected from tobacco cultivar (BY-4) by treatment with $^{14}\textrm{N}$ beam. Shapes of filament and pollen grain of most salt-tolerant plants were abnormal compared with non-irradiated wild type, and seeds weight and fertility obviously decreased. The germination rates of the several $\textrm{M}_{2}$ lines on the saline and the mannitol condition were higher than that of wild type.

대두 자엽 조직의 분화에 미치는 2,4-D와 BA의 영향

배창휴,김종홍 순천대학교 기초과학연구소 1992 基礎科學硏究誌 Vol.3 No.-

The effects of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D) and benzyl adenine(BA) on the differentiation from cotyledon of soybean(Glycine max L.) were investigated. Callus induction was very effective in 5 x 10 exp (-5) M and 5 x 10 exp (-6) M of 2,4-D, and the fresh weight of the callus was the highest in 5 x 10 exp (-5) M and 5 x 10 exp (-6) M of 2,4-D. Adventitious root formation was the highest at the concentration of 5 x 10 exp (-6) M of 2,4-D. Callus induction, callus fresh weight and adventitious root formation were not promoted by the combination treatment of 2,4-D and BA. The calli formed from the cultured cotyledon tissue were observed from the cutted parts of the cotyledons in 5 days of the culture.

미국자리공 및 겨자무 잎 추출물의 Allelopathy 효과 기내 검정

裵昌烋,盧一燮,姜權圭,高榮珍 韓國作物學會 1997 Korean journal of crop science Vol.42 No.6

미국자리공 및 겨자무의 잎추출물을 이용하여 기내배지상에서 몇가지 작물들과의 allelopathy를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 미국자리공 잎의 methanol 추출물의 농도가 증가함에 따라 공시한 모든 작물의 발아율, 근장, 배축장, 초장, 생체중, 건물중, 유묘의 활력이 급격하게 감소하였다. 2. 미국자리공의 autoallelopathy는 고농도(50u l 및 100u l) 첨가시에 나타나기 시작하였으며, 생체중과 건물중은 농도가 증가함에 따라 현저히 감소하였다. 3. 겨자무 잎의 methanol 추출물은 공시한 모든 작물의 초기생장량을 유제시키는 효과는 보였으나, 미국자리공의 잎추출물의 효과보다는 높았다. 4. 겨자무 뿌리의 methanol 추출물 처리는 밀, 미국자리공의 배축장을 농도 증가에 따라 감소시켰으나, 나머지 작물은 증가시켰다. 또한 초장도 밀, 고추, 미국자리공에서는 추출물의 농도가 증가할수록 감소하였으나 그 외의 작물에서는 약간 증가하였다. 5. 미국자리공의 methanol 추출물로부터 재출물한 4종의 분획물 중 ethyl acetate 분획물이 발아율 및 초기생육을 가장 크게 감소시켰다. 6. Ethyl acetate 분획물은 다른 분획물보다 벼, 보리, 배추의 엽록소 함량을 감소시켰다. 7. Ethyl acetate 분획물 100u l l 첨가시에 배추의 유리 proline의 함량은 31.2배 증가하였으며, 추출물농도가 증가할수록 proline 함량이 증가하였다. Allelopathic effects on some crops(rice, barley, wheat, Chinese cabbage, leaf mustard, onion, welsh onion, tobacco, red pepper) for extracts of Phytolacca americana and Armoracia rusticana were investigated in MS solid medium. Germination percentage, radicle length, hypocotyl length, plant height, fresh weight, dry weight, and seedling vigor were rapidly inhibited by methanol extract from Phytolacca americana according to increase of the concentration in test plants. Autotoxicity of Phytolacca americana began to appear at concentrations greater than 50~mu l methanol extracts per 20ml medium. The fresh weight and dry weight of Phytolacca americana were also decreased by its own methanol extract according to increase of the concentration. Initial amounts of growth of all crops were also inhibited by methanol extracts from Armoracia rusticana, but the inhibitory effects were lowered than those of methanol extracts of Phytolacca americana. Of four fractions, ethyl acetate, petroleum ether, 1stH2O, 2ndH2O , reextracted from methanol extracts of Phytolacca americana, the ethyl acetate fraction showed the highest allelopathic effects on germination percentage and initial amounts of growth. Chlorophyll contents of rice, barley and Chinese cabbage were more inhibited in the ethyl acetate fraction than in the other fractions. Free proline content of Chinese cabbage was increased 31.2 times in the 100~mu l ethyl acetate fraction, and the contents of rice and barley were also increased according to concentration levels in the ethyl acetate fraction.