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동질 사배체 탱자의 종자 발아 증진과 염류 과잉에 따른 엽록소 형광 반응
채치원(Chi Won Chae),윤수현(Su Hyun Yun),박재호(Jae Ho Park),김민주(Min Ju Kim),한승갑(Seung Gab Han),강석범(Seok Beom Kang),고상욱(Sang Wook Koh),한상헌(Sang Heon Han) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.9
향상된 종자 파종법과 비료 투입에 따른 신속한 발아와 생육 촉진된 감귤 대목 나무는 직접적인 근계의 이용면에서 더 큰 대목 특성 연구의 기회를 제공한다. 본 연구는 자연발생적인 대목 계통의 발아와 생육상에 대한 종피 제거와 비료 농도 수준에 따른 생리 반응 및 염류 스트레스에 대한 4배체의 내성 정도에 관해 평가했다. 2배체와 4배체의 종자는 박피 처리된 군과 무처리한 군을 포트에 각각 파종하여 비료 농도는 0, 2, 4, 6, 8 및 10g.l<SUP>-1</SUP> 수준으로 시험설계는 2×6 요인(종피 제거×비료 농도)상의 난괴법을 따랐다. 또한 염 스트레스를 부여하기 위한 비료 농도는 0, 10, 20 및 30 g.l<SUP>-1</SUP> 수준으로 하였다. 기내에서 종피를 제거하여 치상한 처리는 무처리인 원형 그대로의 종자와는 달리 발아력이 66.7-80% 범위 내에서 향상되었다. 종피를 제거한 2배체 처리구에서는 무처리와는 달리 양액 농도가 증가할수록 수고도 증가하였다. 종피 제거는 2배체와 4배체 간에 발아를 촉진하고 높은 신장 생장을 유도하였고 영양 생장은 두 부류의 대목에서 더 농도가 높을수록 증가했다. 염 스트레스 처리 11일 후 Fv/Fm 값은 2배체에서는 0.4였지만 건전한 상태를 보이는 4배체는 0.8를 나타냈다. 종피 제거는 탱자 종자의 발아를 향상시킬 수 있으며 4배체 탱자는 2배체 탱자와 달리 염 스트레스에 대한 저항성이 있다고 판단된다. Speed germination success and robust vegetative growth of citrus rootstock through improved sowing methods and fertilizer inputs offer the usage of root system for the citrus. The current study evaluated the influence of seed coat removal and different fertilizer concentrations on plant germination and plant growth of spontaneous rootstock siblings. Decoated and coated seeds of diploid and tetraploid plants were sown in tubes. Commercial fertilizer concentrations of 0, 2, 4, 6, 8 and 10 g;l<SUP>-1</SUP> were added. The experimental layout followed a randomized block 2 ×6 factorial design (seed coat removal × fertilizer concentration) for each rootstock. Fertilizer concentrations were 0, 10, 20 and 30 g;l<SUP>-1</SUP> of the fertilizer for the resistance of the strength on the salt level. The germination rate of seeds without testa sown in vitro was improved (67 - 80%) compared to that of nontreated seeds. The eventual tree height of the seeds without testa in the diploid group was increased due to higher fertilization compared to that in the nontreated group. The removal of seed testa promoted the seed germination of both diploid and tetraploid trifoliate orange and resulted in greater height. Their vegetative development was also increased due to the increased fertilization of the rootstock. The Fv/Fm value for the diploid plants was 0.4 and 0.8 for the tetraploid ones under salt stress after 11 days of treatment. The removal of seed testa may improve the seed germination of trifoliate orange. Tetraploid trifoliate orange appears to possess resistance to salt stress compared to the diploid variety.
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조생 온주밀감의 과실발육 중 건조 스트레스 시기가 과즙의 당 농도와 당 관련 효소 활성에 미치는 영향
채치원(Chi-Won Chae),송관정(Kwan-Jeong Song),문두길(Doo-Khil Moon) 한국원예학회 2007 원예과학기술지 Vol.25 No.3
화분에 심은 탱자대목 ‘흥진조생’ 온주밀감(Citrus unshiu Marc. cv. Okitsu Wase)을 이용하여 과실 횡경 30㎜ 정도인 7월 21일부터 수확일인 11월 20일까지 전 기간 최고 잎수분포벤살(Ψmax) -0.3~-0.4㎫ 정도의 적습(WW), 전 기간 Ψmax -0.6~-0.7㎫ 정도의 건조(DD), 7월 21일부터 9월10일까지 50일 간 건조(DW), 10월 1일부터 11월 20일까지 50일 간 건조(WD) 등 4처리를 두어 과실의 생장과 더불어 과실 성숙기에 과즙의 유리당 농도와 당 관련 효소인 sucrose synthase(SS)와 sucrose phosphate synthase(SPS) 활성을 분석하였다. 건조처리는 과실의 비대를 억제하였지만 건조 후 적습 조건에서 비대가 왕성하여 수확시 과경은 DW구에서 가장 컸다. 과즙의 과당과 포도당 농도는 건조에 의하여 증가하였으며 그 증가량은 건조기간이 길어도 변하지 않았으며 건조에서 적습으로 바뀌면 건조에 의한 증가 효과가 없어졌다. 자당 농도도 건조에 의하여 증가되었는데 그 증가량은 건조기간이 길수록 커졌으며 적습으로 바뀌어도 일단 증가된 효과는 없어지지 않았다. 건조에 의해 SS와 SPS 활성이 증가되었는데 그 변화 양상은 자당보다 과당이나 포도당과 비슷하였다. SS의 활성 차이는 건조에 의한 수용부위 강도 증가량을, 육탄당의 증가량은 삼투조절 기작의 작동 정도를 나타내주며, 자당 축적의 증가는 건조에 의한 수용부위 강도 증가의 결과가 축적된 것이라고 생각되었다. Sixteen uniform potted 7-year-old ‘Okitsu Wase’ satsuma mandarin (Citrus unshiu Marc.) grafted on trifoliate orange stock in a glass house were randomly assigned to four groups; conventional soil water supply at level of Ψmax of -0.3~-0.4 ㎫ during the whole period from July 21 (fruit diameter about 30㎜) through Nov. 20 (WW), mild drought stress at level of Ψmax of -0.6~-0.7 ㎫ during the whole period (DD), drought stress during 50 days from July 21 through Sept. 10 (DW), and drought stress during 50 days from Oct. 1 through Nov. 20 (WD). Drought stress inhibited the fruit growth, but the growth became most vigorous in response to supply of water after drought, resulting in the largest fruit in DW. The concentration of fructose and glucose in fruit juice was increased by drought stress, and the difference between fruits with and without stress did not changed during the prolonged drought, but disappeared in response to supply of water after drought. The concentration of sucrose was also increased by drought, but the difference between fruits with and without stress steadily increased during the prolonged drought and maintained even under the condition without drought. The activity of sucrose synthase (SS) and sucrose phosphate synthase (SPS) was increased by drought, and the pattern of change was similar to that of fructose or glucose rather than that of sucrose. It was suggested that the increase in the activity of SS by drought represents the increase in sink strength, the increase in the concentration of hexoses accounts for the degree of active osmoregulation, and the accumulation of sucrose is the accumulated results of the increased sink strength.
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Chi Won Chae(채치원),Su Hyun Yun(윤수현),Jae Ho Park(박재호),Min Ju Kim(김민주),Sang Wook Koh(고상욱),Kwan Jeong Song(송관정),Dong Hun Lee(이동훈) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.7
배수체는 무핵 감귤 육종 프로그램 있어서 잠재적으로 매우 중요한 유전자원이다. 무핵성은 만다린 품종이 갖추어야 할 가장 유망한 형질 중 하나이고 3배체는 영구적으로 무핵이다. 새로운 3배체 잡종은 이종속간 배수체의 교배 또는 저빈도의 2배성 배우체 형성과 합성 같은 행동에 기인된 2배체 이종간 교배로도 이룰 수 있다. 그러나 소립의 F1 합성 종자로 발달된 이 같은 형태에 기초한 육종은 효과적인 무균적 배 적출 및 배양법 없이는 불가능하다. 본 연구에서, 무균의 배배양을 이용하여 단배의 2배체 제주 재래귤과 만다린잡종에서 방임 수분되어 자연적으로 발생한 소립종자로부터 유묘를 얻었고 배수 검정기를 이용하여 배수 정도를 검정하여 다양한 수준의 배수체를 획득하였다. 총 792 과실을 이용하여 10,289 개의 획득된 종자를 분석하여 과실당 평균 13개의 종자가 함유됨을 알 수 있었다. 정상종자와 유사한 형태로 발달된 소립종자의 과실 내 평균 함유율은 7.1%였다. 과실당소립종자의 평균 출현 빈도는 ‘클레멘타인’, ‘하레히메’, ‘감자’, ‘편귤’, ‘사두감’ 그리고 ‘ 윌킹’ 순으로 각각 8.9, 10.2, 2.6, 3.1, 2.8, 그리고 7.0% 였다. 종자 크기가 조사된 ‘클레멘타인’ 품종 내 정상 종자의 평균 크기는 49.52±0.07 mm2 였고 반면에 소립종자는 7.95±0.04 mm2로 전자보다 1/6배 더 작았다. 이러한 분류 기준으로 총 731 개의 소립종자를 획득하였다. 이들 소립종자 중 일부는 무균의 배 배양이 수행되었고 기내 발아되어 회복된 모든 개체들은 단 하나의 배가 확인되었고 건전하게 발육하였다. 3배체 발생 빈도 비교에 있어서, ‘클레멘타인’은 ‘윌킹’과 제주 재래귤인 ‘편귤’ 품종에 비해 각각 14배와 109배 높게 나타난 바 전자는 3배체 발생이 높음을 알 수 있었다. 자연 발생적인 배수체에 관한 기초 정보는 무핵 감귤 개발을 위해 3배체 고정종 합성에 활용될 수 있으며 그 효율 증진에도 기여할 것이라 여겨진다. Polyploids are a potentially important germplasm source in seedless citrus breeding program. Seedlessness is one of the most promising traits of commercial mandarin breeds that mandarin triploid hybrids possess permanently. The formation of new constant triploid hybrids can be recovered through diploid species hybridization from the fusion of divalent gametes at low frequencyor intra-and inter-ploidy crosses. However, extensive breeding work based on small F1 hybrid seeds developed is impossible without a very effective aseptic methodology and ploidy event. In this study, in vitro embryo culture was employed to recover natural hybrids from monoembryonic diploid, open-pollinated mandarin. Flow cytometry was used to determine ploidy level. A total of 10,289 seeds were extracted from 792 fruits having approximately 13 seeds per fruit. Average frequency of small seeds developed was 7.1%, while the average frequency of small seeds per fruit were: 8.9% for ‘Clementine’ 10.2% for ‘Harehime’ 2.6% for ‘Kamja’ 3.1% for ‘Pyunkyool’ 2.8% for ‘Sadookam’ and 7.0% for ‘Wilking’ mandarin. Average size of a perfect seed was 49.52±0.07 mm2 (‘Clementine’) while the small seed measured 7.95±0.04 mm2 (‘Clementine’), which was about 1/6 smaller than the perfect seed. In total, 731 small seeds were obtained and all of them contained only one embryo per seed. The efficiency of ‘Clementine’ was 14 times higher than ‘Wilking’ and more than 109 times higher than ‘Pyunkyool’. The basic information on spontaneous polyploidy provides for the hybridization of constant triploids and increases the efficiency of conventional cross.
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Development of a SCAR Marker Linked to Male Fertility Traits in ‘Jinkyool’(Citrus sunki)
Chi Won Chae(채치원),Manjul Dutt,Su Hyun Yun(윤수현),Jae Ho Park(박재호),Dong Hoon Lee(이동훈) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.12
감귤류 중 수술이 퇴화되어 웅성불임형질을 나타내는 ‘청견’ 품종에 정상적인 수술의 형태를 가진 웅성가임인 ‘진귤’ 품종을 교배하여 150개체의 F₁ 집단을 구축하여 수술이 퇴화되는 개체와 정상인 개체를 분리하였다. 분리된 F₁ 개체들을 사용하여 SRAP 기법과 집단 분리 분석법(BSA)을 조합하여 웅성 가임 연관 마커 개발에 활용하였 다. F1 집단 내 150개체 중 66개체가 퇴화 수술을 갖고 있으며 웅성 가임성과 웅성 불임성의 분리비는 1:1이며 χ² 값은 2.16(p=0.05)이었다. 197개의 SRAP 프라이머 조합들 중 웅성가임 특이밴드를 형성하는 3개의 SRAP 프라이머 조합(F4/R27, F39/R60, 및 F15/R37)을 선발하였으며, 이 중 F39/R60 프라이머에 특이적으로 증폭하는 DNA단편의 염기서열을 기본으로 하여 새롭게 작성한 양방향 프라이머 조합 중 웅성 가임 계통에서만 약 1.4 Kb의 특이밴드를 증폭하는 프라이머 조합, pMS 33U/pMS 1462L를 선발하여 SCAR 마커를 개발 하였다. 이러한 결과는 개발된 SCAR 마커로 무핵성 계통들의 육종 선발에 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다. In Citrus, an F1 segregation population of 150 plants was constructed from a cross between ‘Kiyomi’ (C. unshiu × C. sinensis) carrying the male sterility trait and ‘Jinkyool’ (C. sunki). Sequence-related amplification polymorphism (SRAP) combined with bulked segregant analysis was used to develop markers linked to male fertility. In the F1 population, 66 out of 150 seedlings had aborted anthers and the ratio of male sterile plants to fertile plants in the progenies matched the expected Mendelian segregation ratio of 1:1 (χ² =2.16 at p=0.05). From the profiling of the 197 SRAP primer sets, three SRAP primer sets (F4/R27, F39/R60, and F15/R37) that were closely linked to the target trait were identified and successfully converted into a sequence characterized amplified region (SCAR) marker for selection of male fertility in citrus. The SCAR marker, using the pMS 33U/pMS 1462L primer set specifically, produced a single 1.4-Kb fragment that was linked to male fertility. Our results suggested that this SCAR marker can be useful for marker-assisted selection of male sterile individuals in breeding F₁ progenies in Citrus.
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