KR100419124B1

KR100419124B1 - 자란 4배체 신품종 '충북자란'

Info

Publication number: KR100419124B1
Application number: KR10-2001-0056347A
Authority: KR
Inventors: 윤종선; 홍의연; 김익환; 신세균; 윤태; 이철희; 김태수; 이양희
Original assignee: 충청북도 (관리부서:충청북도 농업기술원)
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2004-03-03
Also published as: KR20030027161A

Abstract

본 발명은 자란(紫蘭,Bletilla striataReichb. fil.)의 4배체 신품종 '충북자란'에 관한 것으로, 자란의 위구경에 콜히친을 처리하여 2배체 식물을 4배체 식물로 만듬으로써, 식물체의 형태 및 꽃의 크기가 커져서 관상적 가치가 향상된 신품종을 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

자란 4배체 신품종 '충북자란' {New cultivar of Bletilla striata 'CHUNG BUKJARAN'}

본 발명은 자란(紫蘭,Bletilla striataReichb. fil.) 신품종에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 자란의 위구경에 콜히친을 처리하여 2배에서 4배체로 염색체수를 배가시킴으로써 식물체의 형태, 꽃의 크기가 커져 관상학적 가치가 향상된 자란 신품종 '충북자란'에 관한 것이다.

자란(紫蘭)은 우리나라의 제주도와 남해안 지방에서 자생하며, 잎은 길이가 20∼30cm, 폭이 2∼5cm 정도이고, 평행맥이 뚜렷하며 5∼6월이면 잎 사이에서 50cm내외의 꽃대가 자라나 직경 3∼4cm 정도의 홍자색 또는 백색의 꽃이 피는 자생란이다. 자란의 꽃은 주당 3∼7개의 꽃이 아래로부터 개화하여 20∼30일 정도 피어 있어 관상적 가치가 크지만, 원예적으로 개발되지 않은 야생화로서 꽃의 크기가 작고 잎이 늘어지는 등의 단점이 있다.

본 발명자는 상기와 같은 점을 감안하여, 자란의 위구경에 콜히친을 처리하여 2배체를 4배체로 유기시킴으로써 자란의 초형을 튼튼하게 하고, 꽃의 크기를 증대시킨 우수한 개체를 육성함으로써 달성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 자란(紫蘭,Bletilla striataReichb. fil. ) 4배체 신품종 '충북자란'을 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 자란 4배체 신품종을 육성하기 위하여 자란 2배체의 위구경(僞球莖; 지하부 뿌리부분에 달리는 둥근 형태의 줄기, pseudo-bulb)에 콜히친을 처리한 후 식물체들을 온실에서 재배하면서 염색체수를 확인하여 염색체수가 배가된 4배체 식물체를 선발하고, 4배체 식물체들을 2배체 식물체들(대조구)과 동일한 조건에서 재배하면서 잎의 크기, 초장 등 식물체의 외부 형태는 물론 꽃의 크기와 형태 등 여러 가지 특성을 조사함으로써 달성하였다

이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 설명한다.

도 1은 자란 2배체와 4배체의 염색체 비교한 사진도

도 2는 자란 2배체와 4배체의 기공 크기 비교한 사진도.

도 3은 자란 2배체와 4배체(신품종 '충북자란')의 개화상태 비교한 사진도.

도 4는 자란 4배체 신품종 '충북자란'의 사진도이다.

본 발명은 콜히친을 처리하여 염색체수를 배가함으로써 2배체 식물을 4배체 식물로 만든 다음 인공배지 파종 후 증식 및 선발단계로 구성된다.

상기의 방법에 의해서 생산된 본 발명 충북자란은 엽색이 진한 녹색이고, 초장 51.2∼55.7cm, 엽장 33.6∼40.8㎝, 엽폭 5.1∼5.5㎝, 줄기직경 9.5∼11.2 mm 이며, 꽃의 색은 자주색이고, 줄기당 꽃 수는 7∼9개, 꽃의 크기는 가로 58∼62㎜이고 세로 52∼54㎜이며, 꽃잎의 크기는 폭 10∼11㎜이고 길이 33∼35㎜를 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명 신품종의 구체적인 육성방법을 실시예를 들어 설명한다.

실시예 1 : 위구경 형성

자란의 자주색 꽃이 개화한 상태에서 인공수분 후 120일 정도 경과한 자방(子房)을 무균상(clean bench) 내에서 70% 에탄올에 10초 정도 침지하여 기포를 제거한 다음 NaOCl 3% 용액에 15분간 침지하여 표면 살균 후 멸균수에 2분, 5분 및 15분간 3회 침지하여 살균액을 세척하였다. 표면 살균된 자방의 중앙 부분을 자른 후 자란 종자를 Hyponex 3g/L에 peptone 2g/L, sucrose 20g/L, charcoal 1g/L 및 gelrite 2g/L을 첨가한 배지에 파종한 후 24±1 ℃, 1,500 Lux 및 16시간 일장의 명배양으로 5개월간 배양하여 위구경(僞球莖)을 형성시켜 직경 5mm 정도인 위구경을 실험에 공시하였다.

실시예 2 : 기내 콜히친 처리

자란 2배체에 콜히친을 처리하여 염색체수를 배가함으로써 식물체의 형태가 커지고 꽃의 크기가 커져서 관상적 가치가 향상된 자란 4배체 신품종을 육성하기 위하여 1997년 콜히친을 증류수 또는 DMSO(Dimethyl sulfoxide) 2% 용액에 용해한 다음 콜히친 농도 0.2%와 0.4%에 직경이 5mm 정도인 위구경을 30개씩 3반복으로 30 또는 60시간 침지 처리하였다. 침지 처리 후 위구경을 멸균수로 3회 세척 한 다음 Hyponex 3g/L에 peptone 2g/L, sucrose 20g/L, charcoal 1g/L 및 gelrite 2g/L을 첨가한 배지에 치상하여 24±1 ℃, 1,500 Lux 및 16시간 일장의 명배양으로 2개월간 배양한 후 생존율 등을 조사하였으며, 계대배양을 거쳐 기내에서 5개월간 배양한 후 온실에서 재배하였다.

콜히친 처리한 다음 위구경의 생존률을 표1에 나타내었다. 실험결과, 콜히친을 처리하지 않은 배지에서 위구경의 생존율은 100%였으나, 콜히친 처리 결과 용매로 증류수를 사용했을 때 생존율이 66.7∼76.7% 였으며, DMSO(2%)를 사용했을 때는 86.7∼96.7%였다. 용매로 증류수를 사용했을 때 모든 처리구에서 생존율이 유의하게 낮아졌으며, 콜히친 농도가 높아짐에 따라 생존율이 낮아지는 경향이었다. 그러나, 용매로 DMSO(2%)를 사용했을 때는 처리구에서 생존율이 다소 낮아 졌으나, 무처리구와 유의한 차이가 없었다. 따라서 콜히친 처리시 위구경의 생존율은 용매로 DMSO(2%)를 사용하는 것이 유리한 것으로 나타났다.

콜히친 처리 후 위구경을 배지내에서 계속 1개월간 배양한 결과 잎이 형성되었는데, 잎 형성율은 콜히친 무처리구에서 100% 였으며, 용매로 증류수를 사용했을때 잎 형성율은 43.3∼63.3% 였고, DMSO(2%)를 사용했을 때는 6.7∼33.3%로 나타나 콜히친 처리구에서 잎 형성율이 낮아진 것으로 나타났다. 또한 용매별로는 DMSO(2%)에 비하여 증류수를 사용했을 때 잎 형성율이 훨씬 높았으며, 콜히친 농도와 처리시간이 증가함에 따라 잎 형성율이 낮아지는 것으로 나타났다.

콜히친 처리가 자란 위구경의 생존 및 생장에 미치는 영향

콜히친	위구경수(개)	생존율(%)	잎 형성율(%)
용매	위구경수(개)	생존율(%)	잎 형성율(%)	농도(%)	처리시간(h)
무처리(대조구)	30	100 a^＊	100 a
증류수	0.2	30	30	76.7 bc	63.3 b
	0.2	60	30	73.3 bc	63.3 b
	0.4	30	30	70.0 bc	50.0 bc
	0.4	60	30	66.7 c	43.3 bc
DMSO 2%	0.2	30	30	96.7 ab	33.3 bcd
	0.2	60	30	93.3 ab	13.3 cd
	0.4	30	30	90.0 ab	16.7 cd
	0.4	60	30	86.7 ab	6.7 d
[주]DMRT 5% : 던컨의 다중검정 분석 방법에 의해 각기 다른 문자(a∼d)는 5% 수준에서 유의적 차이를 나타냄.

실시예 3 : 염색체수 확인

염색체수 배가 여부를 확인하기 위한 염색체 검경 순서는 다음과 같았다. 유백색의 신선한 근단을 5mm 정도 채취하여 차가운 증류수를 3mL 정도 채운 샘플병에 넣고, 다시 잘게 부순 얼음이 들어 있는 아이스 박스에 넣어 실내로 운반한 다음 전처리로서 4℃에서 24시간 보관하였다. 95% 에탄올과 빙초산을 3 : 1로 혼합한 고정액에 24시간 이상 고정한 후 1N HCl이 들어있는 샘플병에 근단을 넣고 60℃에서 8분간 반응시켜 조직을 연화시켰다. 그 다음 근단을 1% aceto-orcein 용액에 48시간 동안 염색하고 슬라이드를 준비하여 엄지 손가락으로 세게 압착한 후 광학 현미경 400배율에서 염색체수를 조사하고, 1,000배율에서 유액을 투입하여 사진을 촬영하였다.

자란 위구경에 콜히친을 처리한 후 잎이 3∼4매 형성된 식물체들을 배양병에서 꺼내어 소형 화분에 1개체 씩 심어서 개체별로 계통 번호를 부여한 후 1998년에서 1999년까지 온실내에서 재배하면서 어린 식물체의 뿌리 끝부분을 사용하여 실험 방법의 염색체수 확인 방법에 따라 처리당 24개체의 식물체에서 염색체수 배가 여부를 확인한 결과는 표 2와 같다. 현미경을 통한 염색체수 조사 결과 도 1에 나타난 바와 같이, 2배체 식물체의 염색체수는 2n=2X=32개 였고, 4배체 식물체의 염색체수는 2n=4X=64개 였으며, 4배체 식물체는 2배체 식물체에 비하여 염색체수가 2배 증가한 것으로 확인되었다. 처리별 4배체 유기율은 용매로 증류수를 사용했을 때 25.0∼33.3% 였으며, DMSO(2%)를 사용했을 때 25.0∼58.3%로 나타나 DMSO(2%)를 사용한 경우 더 높았으며, 처리농도와 시간에 따라서는 처리농도가 높아지고 처리시간이 길어짐에 따라 4배체 유기율도 높아진 것으로 나타났다.

따라서, 콜히친 농도가 높아지고 처리시간이 길어지면 위구경의 생존율과 잎 형성율은 낮아지는 반면 4배체 유기율은 높아지는 점을 고려할 때 자란 위구경에 콜히친을 처리하여 4배체를 유기하는 방법으로는 용매로 증류수 또는 DMSO(2%)를 사용하여 콜히친 농도 0.2%에서 30∼60시간 처리하는 것이 적합할 것으로 판단되었다.

콜히친 처리가 자란 4배체 유기에 미치는 영향

콜히친	처리식물체수(개)	4배체유기율(%)
용매	처리식물체수(개)	4배체유기율(%)	농도(%)	처리시간(h)
무처리(대조구)	24	0
증류수	0.2	30	24	25.0
	0.2	60	24	29.2
	0.4	30	24	33.3
	0.4	60	24	33.3
DMSO 2%	0.2	30	24	25.0
	0.2	60	24	50.0
	0.4	30	24	54.2
	0.4	60	24	58.3

실시예 4 : 기공의 길이 및 엽록소 함량 측정

4배체로 확인된 개체들 중 우량개체를 선발하여 (개체번호 3-12, 3-21, 7-18) 하기 실험을 실시하였다.

잎의 뒷면에 투명 메뉴큐어를 바른 다음 메뉴큐어가 마른 뒤 잎의 피층을 분리하여 광학현미경 400배율로 개체당 20개씩 기공의 길이를 측정하고, 기공의 수를 조사하였으며, 엽록소함량은 Minolta Chlorophyll Meter SPAD-502를 사용하여 5반복으로 조사하였다.

실험결과 표 3에 나타난 바와 같이, 2배체의 기공의 크기가 36.4㎛인 데 비하여 4배체들은 47.6∼50.8㎛로 30.8∼39.6% 커졌으며, 1mm²당기공의 수는 2배체가 111.7개인 데 비하여 4배체에서는 40.2∼56.6개로 49.3∼64.0% 만큼 감소하였다(도2). 즉, 자란의 염색체수가 2배로 증가하여 세포가 거대화됨에 따라 기공의길이는 커졌으나 기공의 수는 감소된 것으로 나타났다. 엽록소 함량은 2배체가 38.8인데 비하여 4배체에서는 48.6∼53.9로 2배체에 비하여 증가한 것으로 나타났으며, 엽록소 함량이 증가한 결과 표3에서와 같이 엽색이 2배체의 녹색에서 4배체의 진한 녹색으로 변한 것으로 판단된다.

자란 2배체와 4배체 우량 계통의 기공 및 엽록소 함량 비교

계통명	배수성	기공의길이(㎛)	기공의 수(개/mm²)	엽록소 함량^♩
대조구	2배체	36.4±2.01^♪	111.7±13.54^♪	38.8±3.47^♪
3-12	4배체	48.8±2.22	40.2±3.45	48.6±1.27
3-21	4배체	47.6±3.19	56.6±9.95	53.0±2.71
7-18(충북자란)	4배체	50.8±2.36	49.0±6.90	53.9±3.08
^♩엽록소 함량은 Minolta Chlorophyll Meter SPAD-502로 측정하였음.^♪평균±표준편차.

실시예 5 : 본 발명 자란 신품종의 특성조사

염색체수를 확인한 다음 자란 4배체 식물체와 2배체 식물체(대조구)를 개체별로 동일한 크기(직경 18cm, 높이20cm)의 화분에 심은 후 비닐하우스의 동일한 조건에서 재배하면서 초장, 엽수, 엽장, 엽폭, 줄기 직경, 개화기, 꽃의 크기(가로와 세로 길이), 꽃잎의 길이와 폭, 개화기간 및 줄기당 꽃의 수 등 여러 가지 특성을 조사하였고, 조사 결과 초형과 꽃의 크기가 개량된 3개 우량 계통을 선발하였으며, 그 결과는 표4 및 표5와 같다.

표 4에서 초장은 2배체가 38.2cm 인데 비하여 선발된 4배체 계통들은 45.0∼59.7cm로 17.8∼56.3% 길었으며, 줄기 직경 역시 2배체가 7.6mm인데 비하여 4배체들은 8.4∼10.8mm로 10.5∼42.1% 증가되어 키가 커지고 줄기가 굵어졌다. 개체 내에서 잎이 가장 긴편에 속하는 완전히 전개된 하위 제 4엽의 엽장은 2배체가 27.3cm 인데 비하여 4배체 계통들은 30.5∼42.8cm로 11.78∼56.8% 길었으며, 엽폭은 2배체가 4.3cm인데 비하여 4배체들은 4.5∼5.4cm로 4.7∼25.6% 증가되어 잎의 길이와 폭도 증가되었다. 또한 도 3에 나타난 바와 같이, 2배체 식물체의 엽색은 녹색인데 비하여 4배체 계통들의 엽색은 진한 녹색을 나타냄으로써 육안으로도 2배체와 4배체의 구별이 가능하였다.

자란 2배체와 4배체 식물체들을 비닐하우스에서 재배하면서 겨울에는 최저온도 4℃로 유지하여 동해를 방지하는 한편 저온 처리를 하였으며, 개화한 후 꽃의 특성을 조사한 결과는 표5와 같다. 자란 2배체는 보통 5∼6월 이면 잎 사이에서 꽃대가 자라나 직경 3∼4cm 정도의 홍자색 꽃이 피며, 꽃대당 3∼7개가 아래로부터 개화하여 20∼30일 정도 피어 있어 관상적 가치가 큰 편이다. 본 실험에서 조사 결과 4배체의 개화기간은 모두 30일 이상이었으며, 2배체에 비하여 계통에 따라 1일이 짧거나 7일이 길었다. 줄기당 꽃의 수는 2배체의 7개에 비하여 4배체에서 1∼4개 많았다. 꽃의 가로 폭은 2배체가 45.5mm 인 데 비하여 4배체 계통에서는 58.0∼60.0mm로 27.5∼31.9% 증대되었으며, 세로 길이는 2배체의 38.0mm에 비하여 4배체에서 21.1∼36.8% 증대되었다. 자란의 꽃잎은 모두 5개인 데 먼저 꽃잎의 폭은 2배체가 7.5mm인 데 비하여 4배체는 9.0∼10.4mm였으며, 꽃잎의 길이는 2배체가27.6mm인 데 비하여 4배체에서는 34.0∼38.2mm로 꽃잎의 폭은 30.7∼38.7%, 꽃잎의 길이는 23.2∼38.4% 증대되었다(도3) . 이러한 결과로 볼 때 자란 4배체 우량 계통들은 2배체에 비하여 꽃의 크기와 꽃잎의 크기가 모두 증대되어 관상적 가치가 향상된 것을 알 수 있었다.

이상의 결과를 종합하여 초형과 꽃의 크기가 개량되고 관상적 가치가 뛰어난 계통인 7-18을 최종 선발하였으며, 이 계통에 '충북자란'(忠北紫蘭)이라는 품종명을 부여하였다.

자란 2배체와 4배체 우량 계통의 특성 비교

계통명	배수성	초장(cm)	줄기직경(mm)	엽장^♩(cm)	엽폭^♪(cm)	엽색
대조구	2배체	38.2	7.6	27.3	4.3	녹색
3-12	4배체	45.0	8.4	30.5	4.5	진한녹색
3-21	4배체	59.7	10.7	42.8	5.2	진한녹색
7-18('충북자란')	4배체	53.8	10.8	36.7	5.4	진한녹색
^♩,♪엽장과 엽폭은 완전히 전개된 하위 제4엽을 측정함.

자란 2배체와 4배체 꽃의 특성 비교.

계통명	배수성	개화기간(일)	줄기당꽃 수(개)	꽃의 크기(mm)	꽃잎의 크기(mm)
계통명	배수성	개화기간(일)	줄기당꽃 수(개)	가로	세로	폭	길이
대조구	2배체	31	7.0	45.5	38.0	7.5	27.6
3-12	4배체	30	9.0	60.0	46.0	9.8	34.0
3-21	4배체	38	11.0	58.0	50.0	9.0	38.2
7-18('충북자란')	4배체	30	8.0	60.0	52.0	10.4	34.0

실시예 6 : 본 발명 신품종 '충북자란'의 무성번식

상기 실시예에서 선발한 자란 신품종의 위구경(pseudo -bulb)을 하나씩 떼어서 토양에 분주(division)하거나 위구경을 Hyponex 3g/L에 peptone 2g/L, sucrose 20g/L, charcoal 1g/L 및 gelrite 2g/L을 첨가한 배지에 치상하여 24±1 ℃, 1,500 Lux 및 16시간 일장의 명배양하여 무성번식시켰다.

이상, 상기 실시예에서 설명한 바와 같이 본 발명 자란 신품종 '충북자란'은 야생화 자란에 콜히친을 처리하여 염색체수를 배가함으로써 2배체 자란에 비하여 초장, 줄기 직경, 엽장 및 엽폭이 증대되어 식물체가 거대화되고, 엽록소 함량이 증대되어 엽색이 진한 녹색으로 변하였으며, 특히 꽃의 크기와 꽃잎의 크기가 커져 관상적 가치가 향상되는 효과가 있으므로 자생식물의 육종산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

엽색이 진한 녹색이고, 초장 51.2∼55.7cm, 엽장 33.6∼40.8㎝, 엽폭 5.1∼5.5㎝, 줄기직경 9.5∼11.2 mm 이며, 꽃의 색은 자주색이고, 줄기당 꽃 수는 7∼9개, 꽃의 크기는 가로 58∼62㎜이고 세로 52∼54㎜이며, 꽃잎의 크기는 폭 10∼11㎜이고 길이가 33∼35㎜로서, 염색체의 수가 4배체이며, 위구경(pseudo-bulb)을 하나씩 분주(division)하여 무성번식시킴을 특징으로 하는 자란의 신품종 '충북자란'.
제1항 기재의 자란 4배체 신품종 '충북자란'의 위구경.