KR100505930B1

KR100505930B1 - 사라세니아속 식물의 기내 대량증식용 배지 및 이를사용한 대량생산방법

Info

Publication number: KR100505930B1
Application number: KR10-2003-0034057A
Authority: KR
Inventors: 최수영; 한나영
Original assignee: 원바이오 주식회사
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2005-08-04
Also published as: KR20040102548A

Abstract

본 발명은 식물 조직 배양용 배지 중의 성분의 농도를 1/4 ~ 1/2로 줄인 MS 배지에 엽산 25 ~ 50 mg/l, 아스코르브산 100 ~ 200 mg/l 및 시트르산 100 ~ 200 mg/l를 포함하는 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지를 제공한다. 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지는 NAA 0.1 ~ 2 mg/l 및 카이네틴 1 ~ 10 mg/l 중 하나 이상의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기내 대량증식용 배지를 사용하여 유식물체를 유도하고 고빈도로 증식시키는 방법과 분화식물체의 대량생산방법을 제공한다. 본 발명에 의하여 단기간내에 무균의 사라세니아속 식물을 대량생산할 수 있다.

Description

사라세니아속 식물의 기내 대량증식용 배지 및 이를 사용한 대량생산방법{In vitro masspropagation medium of Sarracenia species and method for mass production thereof using the same}

본 발명은 식물조직배양법에 의해 단기간내 대량생산이 가능한 사라세니아속 식물의 기내 대량증식용 배지 및 이를 사용한 사라세니아속 식물의 대량생산방법에 관한 것이다.

식충식물은 일반 식물이 살기 힘든 산성 습지 토양에 적응하며 살아 온 식물이다. 정체된 습지 환경에서는 동식물의 유기체가 분해되어 방출되는 탄닌 (tannin) 과 같은 산성 화합물들이 축적되어 물의 산성도를 증가시켜 물이 산성으로 변하게 된다. 산성화가 진행되면 토양도 산성화되어 동식물이 죽어도 분해되지 않고 그대로 쌓여 살아 있는 식물이 자양분을 동화시키는 것이 어렵게 된다. 이런 환경에서 살아남기 위해 식충식물은 곤충을 유인한 후 포획하여 단백질 분해 효소를 분비함으로써 필요한 양분을 공급받는다. 산업화, 현대화가 진행되면서 생태계의 균형이 파괴되어 점점 식충식물의 자연 서식지 면적도 줄어들고 있다.

사라세니아는 사라세니아목 (Sarraceniales), 사라세니아과 (Sarraceniaceae) 에 속하는 사라세니아 (Sarracenia) 속으로 1속 9종이며 미국 동부, 캐나다 동부에서 자생하는 다년생 식충식물이다. 1속 9종이지만 아종, 변종, 교잡종을 포함하면 여러 종으로 세분화된다. S.amabamensis, S.alata, S.flava, S.leucophylla, S.minor, S.oreophila, S.psittacina, S.purpurea, S.rubra 등이 있으며 아메리칸 피쳐 플랜츠 (American pitcher plants), 트럼펫 피쳐 플랜츠 (Trumpet pitcher plants) 라고 불리워진다. 사라세니아는 뿌리에 근경 (rhizome) 을 형성하며 식충 활동을 위해 잎이 속이 빈 긴 튜브모양으로 변형되어 포충엽을 형성한다. 포충엽의 길이는 30-60cm까지 자란다. 곤충을 유인하기 위해 봄에는 포충엽이 매우 아름답게 착색되거나 S.leucophylla의 경우 화려하게 엽맥의 무늬가 드러나며 포충엽 입구의 꿀샘으로 곤충을 유인한다. 곤충은 더 많은 꿀을 얻기 위해 포충엽 입구보다 점점 좁아지는 아래쪽으로 들어가 결국 다시 나오지 못하고 포충엽 안에 있는 소화액에 의해 분해되어 사라세니아는 필요한 양분을 소화 흡수한다. 곤충이 포획되면 단백질 분해 효소가 분비되어 비소화성 단백질인 키틴물질로 이루어진 곤충의 외피는 소화되지 않고 필요한 양분만 분해되어 잎의 표면을 통해 흡수되기 때문에 광합성에 의한 자가영양식물인 동시에 타가영양식물로 알려져 왔다.

사라세니아는 3월부터 화경이 자라나와 1개의 화경 끝에 크고 아름다운 꽃을 1개씩 개화한다. 꽃은 5개의 꽃잎, 5개의 꽃받침과 우산모양의 암술에 5개의 돌기가 나오는데 이것이 암술주두이며 50개 이상의 수술을 형성한다. 곤충이 꿀을 찾아 날아와 꿀을 먹는 과정에서 쉽게 충매화가 되도록 수술의 꽃가루는 끈끈한 점액 성분을 가지고 있다. 개화한지 15-20일이 지나면 꽃잎이 떨어져 버린다. 그러나 꽃받침이 남아있어 마치 꽃이 핀 것처럼 보인다. 꽃잎이 떨어져도 포충엽의 아름다운 색깔, 향, 꿀샘으로 먹이를 유인하는 포충활동은 계속해서 이루어진다. 가을이 되면 화려한 포충엽은 갈색으로 점점 변해가며 포충낭 생산을 서서히 멈추고 겨울 휴면을 위해 준비한다. 겨울에는 땅 속의 근경이 월동하며 봄, 여름보다 엽장이 짧은 식충성이 없는 포충엽으로 월동한다. 사라세니아 푸푸레아, 사라세니아 푸시타치나는 붉게 물든 포충엽이 생장기에 자라나온 잎의 길이 그대로 월동한다.

도 1의 사진들은 사라세니아속 여러 종들의 잎이 곤충을 포획하기 위해 다양한 형태로 발달한 모습을 보여주고 있다. 도 2의 사진들은 사라세니아속 식물의 꽃이 3-4월 개화기에 활짝 핀 모습을 보여준다. 도 3의 사진들은 사라세니아가 포충엽의 내벽의 꿀로 모기를 유인하여 포충활동을 하는 모습을 보여준다.

이와 같이, 사라세니아속 식물의 잎의 다양한 색깔 및 다양한 형태와 다양한 꽃들로부터 사라세니아속 식물이 원예상품으로 개발하기 위한 유용한 유전자원을 충분히 보유하고 있음을 알 수 있다.

또한, 포충엽의 모양, 색깔, 향과 꽃의 아름다움으로 관상 가치가 매우 높을 뿐만 아니라 사라세니아는 식충식물 가운데 초장이 큰 식물에 속하므로 분화에 적합하고 포충엽의 활동은 신비감과 호기심을 유도하여 식충식물 매니아 또는 식충식물 동호회가 활동할 정도로 인기가 높은 식물이므로 원예상품화로의 개발 가능성이 높다.

사라세니아속 식물은 자생지가 북아메리카 동남부, 캐나다 동남부이므로 우리나라에서는 자생하지 않는 대표적 식충식물인 반면에 원산지에서는 자생 군락지를 형성하여 자라기 때문에 당해 식물에 대한 공급을 미국, 호주 등으로부터의 수입에 의존하는 현실이다. 따라서 소량의 수입 사라세니아의 성체가 분화 상품으로 한정된 소비자들에게 인터넷의 오프라인 (off-line) 을 통해 고가로 판매되고 있는 상황이다. 또한 국내로 도입된 사라세니아는 자가수분으로 종자를 수확할 수 없으며 개화기에 타가수분으로 채종이 가능하지만 채종된 종자는 직파의 경우 발아율이 매우 저조하여 거의 발아되지 않으며 최소한 4-6개월 이상 긴 저온처리를 해주어야 하고, 발아되어도 낮은 발아율 및 낮은 생장속도를 보이므로 채종에서 성체로 자라는데 거의 3-4년 이상이 소요된다. 따라서 다양한 소비자층에 저렴한 가격의 분화로 개발하여 공급할 필요성이 있는 것이다.

대부분 초본식물체를 대상으로 하는 조직배양법에 의하면 식물체의 종에 따라 혹은 동일한 식물체내에서도 배양에 이용되는 절편체가 식물체의 어느 부위의 세포 또는 조직인가에 따라 반응이 다르며, 또한 배지의 성분, 배양 조건 및 배양 방법에 따라 효과가 다르게 나타난다. 특히 배지에 어떤 성분이 얼마나 첨가되었는가에 따라 반응의 결과가 크게 좌우된다.

식물조직배양법으로 식물체를 배양할 경우 보편적으로 MS (Murashige-Skoog) 배지를 기본 배지로 하여 수크로즈 3%, 한천 (agar) 0.8%를 첨가하고 pH 5.8로 맞춘 배지가 거의 모든 초본식물의 조직배양에 적용되어 왔다.

종래 기술에 의하면 식충식물 가운데 Drosera burmanni을 조직배양 [문헌 참조: 조직배양에 의한 식충식물 (Drosera burmanni Vahl) 의 대량번식, 이 철희, 식물조직배양학회지 1991년, 18권, 6호 p21] 한 결과 1/8 ~ 2 MS 배지 가운데 1/4 MS 배지가 pH 1.0 ~ 12.5 가운데 pH 4.0 처리구에서 신초 및 뿌리의 발생이 양호하여 식충식물 가운데 끈끈이주걱류에 속하는 Drosera burmanni가 타식물에 비해 토양에 대한 영양요구도가 낮고, 호습성, 호산성 식물임을 알 수 있었으며 신초 증식 및 뿌리 발생은 엽산의 농도에 따라 많은 차이를 나타내었는데, 엽산은 0.01mg/l에서 가정 좋은 경향을 보였다고 한국식물생명공학 (구 한국식물조직배양학회) 1991년 춘계학술연구발표회에서 발표된 바 있다.

대한민국 특허출원번호 제1997-0045387호에는 끈끈주걱류 가운데 Drosera tokaiensis를 대상으로 절취한 잎을 pH 5.7로 맞춘 1/2 MS 배지에서 배양하여 신초를 유기하고 3-4개월마다 계대배양함을 특징으로 하는 끈끈이주걱의 조직배양법이 기재되어 있다. 이와 같이, 현재 식충식물 가운데 끈끈이주걱류의 몇종에 국한되어 조직배양이 이루어지고 있는 실정이며 사라세니아속 식물을 조직배양기술을 통해 대량생산하여 원예상품으로 개발하기 위한 연구는 전무한 실정이다.

본 발명은 세계적으로 희귀종인 식충식물 가운데 사라세니아속 식물을 대상으로 생물산업상 부가가치가 높은 원예상품으로 개발하고자 연중 대량 생산이 가능하도록 하기 위해, 식물조직배양 기술을 통해 대량생산이 가능한 배지 조성과 대량생산 기술을 제공하고자 한다.

본 발명은 사라세니아속 식물의 대량 생산을 위한 식물 조직 배양용 배지에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 식물 조직 배양용 배지 중의 성분의 농도를 1/4 ~ 1/2로 줄인 MS 배지에 엽산 25 ~ 50 mg/l, 아스코르브산 100 ~ 200 mg/l 및 시트르산 100 ~ 200 mg/l를 포함하는 것을 특징으로 하는 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 대량증식용 배지는 NAA 0.1 ~ 2 mg/l 및 카이네틴 1 ~ 10 mg/l 중 하나 이상의 성분을 추가로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 대량증식용 배지를 이용하여 사라세니아속 식물을 기내 대량증식시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 하나의 실시양태는 사라세니아속 식물의 종자를 채종한 후, 식물생장호르몬이 첨가되지 않은 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에 무균적으로 기내 파종하여 명조건하에서 배양함으로써 사라세니아속 식물의 종자로부터 유식물체를 유도하는 방법을 포함한다.

본 발명의 또 하나의 실시양태는 전형성능이 높은 자엽과 유근이 출현한 유식물체로부터 뿌리를 절단해 버리고 신초만을, 식물생장호르몬이 첨가된 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에 접종하여 사라세니아속 식물의 유식물체를 고빈도로 증식시키는 방법이다.

본 발명의 또 하나의 실시양태는 고빈도로 증식된 유식물체로부터 분리된 포충엽을, 식물생장호르몬이 첨가된 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에 접종하여 포충엽 잎 기부로부터 유식물체를 재분화시켜 고빈도로 증식시키는 방법을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 유식물체를 고빈도로 증식시키는 방법에 의해 신초와 뿌리가 유도된 유식물체를 토양에 이식하여 순화시키는 것을 포함하는 사라세니아속 식물의 분화식물체의 대량 생산방법을 제공한다.

이에 따른 본 발명의 구체적인 기술 내용은 다음과 같다.

본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지 [이하, 본원에서 SPM (Sarracenia Plant Medium) 배지라고도 한다] 의 기본 배지로서는 식물의 조직배양에서 널리 사용되고 있는 MS 배지를 사용하나, 사라세니아속 식물이 영양분이 부족한 산성 습지 토양에 적응되어 살아온 식충식물이라는 점에서 무기영양소의 대량원소와 미량원소를 기본 MS 배지 성분의 1/4 ~ 1/2 농도로 낮추어 배지에 첨가한다. 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지는 기본 MS 배지 성분을 바람직하게는 1/2 농도로 함유한다. 무기영양소를 저농도로 첨가함으로써 배양초기의 식물체의 생존률을 높일 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지 중의 무기영양소의 첨가량은 표 1에 나타낸 바와 같다. 암모니아태 질소와 질산태 질소의 배지 첨가 비율은 바람직하게는 1:1.5이다. 또한 첨가된 비타민류는 바람직하게는 미오-이노시톨 5 mg/l, 니코틴산 25 mg/l, 피리독신·HCl 25 mg/l, 티아민·HCl 5 mg/l, 글리신 100 mg/l을 기본으로 한다.

SPM 배지 성분표

성분	첨가량
MgSO₄·7H₂O	18.5 g/l
MnSO₄·H₂O	845 mg/l
ZnSO₄·7H₂O	430 mg/l
CuSO₄·5H₂O	1.25 mg/l
KH₂·PO₄	8.5 g/l
H₃BO₃	310 mg/l
Na₂MoO₄·2H₂O	12.5 mg/l
NH₄·NO₃	82.5 g/l
KNO₃	95 g/l
CaCl₂·2H₂O	22 g/l
KI	41.5 mg/l
CoCl₂·2H₂O	1.25 mg/l
FeSO₄·7H₂O	1.39 g/l
Na₂EDTA	1.86 g/l
미오-이노시톨	5 mg/l
니코틴산	25 mg/l
피리독신·HCl	25 mg/l
엽산	25 ~ 50 mg/l
티아민·HCl	5 mg/l
글리신	100 mg/l
아스코르브산	100 ~ 200 mg/l
시트르산	100 ~ 200 mg/l

또한, 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지는 엽산, 아스코르브산 및 시트르산을 추가로 포함할 수 있다. 식물체의 기내 증식률을 높이기 위해, 엽산 (비타민 M; C₁₉H₁₉N₇O₆) 을 25 ~ 50 mg/l의 저농도로 첨가하고, 아스코르브산 (비타민 C ; C₆H₈O₆) 100 ~ 200 mg/l와 유기산인 시트르산 100 ~ 200mg/l를 첨가함으로써 배양초기에 사라세니아 모본에서 절단한 절편체 배지의 폴리페놀 옥시다제 (polyphenol oxidase) 에 의한 갈변화 지연 효과가 나타난다. 따라서, 배양초기에 갈변배지로부터 배지의 성분이 동일한 배지로 계대할 필요가 없으므로, 작업 능률을 높일 수 있다. 또한, 갈변된 배지에서는 사라세니아 유묘의 재생이 저빈도로 출현하거나 생장과 증식이 낮았으나, 엽산, 아스코르브산 및 시트르산을 포함하는 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지를 사용함으로써 배지의 갈변화가 지연되어 사라세니아의 절편체로부터 유식물체의 재생이 촉진될 수 있으며 식물체의 증식률도 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에는 식물생장호르몬 가운데 NAA 0.1 ~ 2 mg/l 및 카이네틴 1 ~ 10 mg/l 중 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다. 당해 성분들을 포함함으로써 사라세니아속 식물의 유식물체를 재분화 증식시킬 수 있으며, 특히 사라세니아속 식물의 엽절편로부터 유식물체의 재분화 증식효과가 인정된다. 게다가, 유식물체의 재분화 및 증식과 발근이 동시에 이루어져 시약의 생산비용 절감 및 작업 효율성의 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 대량증식용 배지는 예를 들면 SPM 배지의 성분을 첨가한 후 수크로즈 3%를 첨가하여 에너지원을 공급하여 주고, 사라세니아속 식물이 산성습지 식물이므로 배지의 산도를 pH 5.5 ~ 5.8로 맞춘 후, 한천고형배지를 제조하기 위해 한천 0.8 ~ 1%를 첨가하여 제조한 것을 사용할 수 있다. 이를 배양병에 적정량 25ml로 분주하여 고압멸균기에 넣어 1기압 121℃에서 15분 살균하여 본 발명에서 사용하기 위한 SPM 고형배지를 만들 수 있다. 이어서 조직배양법에 따라 접종한 후 배양실의 온도 조건을 25+1℃로 하고, 광 조건은 1500LUX 백색 형광등의 조사로 하여 16시간의 명조건하에서 사라세니아속 식물을 배양할 수 있다.

본 발명의 실시에 사용되는 사라세니아속 식충식물은 식물조직배양법에 따라 배양 초기의 기내 도입을 위해서, 사라세니아속 식물의 종자를 인공수분한 후 채종하고 이를 무균 살균한 후 조직배양기술을 통해 기내에 도입한다. 이어서, 식물 생장호르몬이 제외된 본 발명의 사라세니아속 식물을 위한 대량증식용 배지가 함유된 배양병에서 명조건하에서 배양함으로써 무균적으로 발아시킬 수 있다.

이렇게 조직배양 기술을 통해 기내에 무균적으로 파종하여 발아된 종자식물들의 유식물체는 조직학적으로 어리고, 전형성능이 높아 부가가치가 높은 1개체의 대량 생산을 위한 재료로서 가장 적합하다.

이어서 전형성능이 높은 자엽과 유근이 출현한 유식물체로부터 뿌리를 절단해 버리고 신초만을, 식물생장호르몬 NAA, 카이네틴을 포함하는 본 발명의 SPM 배지에 접종하여 배양함으로써 유식물체를 고빈도로 증식시킬 수 있다.

배양 6개월 후부터 재분화된 유식물체는 노화가 서서히 진행되므로 다시 SPM 배지에 계대배양할 필요성이 있으며, 부가가치가 높은 1개체의 대량생산을 위해서는 분화능이 높은 유식물체를 기내에 모주로 사용하기 위해 일정한 수량을 유지시켜야 한다. 배양 6개월 이후 노화가 진행될수록 원예상토에 이식하여 25+1℃의 온도와 70% 이상의 습도를 유지하여도 순화되지 않고 고사되는 경향이 심하다. 따라서 부가가치가 높은 원예상품으로 개발하기 위해서는 적정기간 동안의 배양 기간이 요구됨을 알 수 있다. 건실한 사라세니아 배양묘를 얻기 위해서 지속적으로 예를 들어 2개월에 한번씩 계대를 할 수 있다.

예를 들면, 기내 도입한지 4개월 후 발아하여 성장한 유묘를 계대배양하여 재분화한 유묘를 다시 2개월마다 계대배양하여 사라세니아의 모본을 기본수 유지한 후 본 발명의 배양 재료로 이용할 수 있다.

사라세니아 종자를 기내 발아시켜 얻은 유묘을 계대배양하여 재분화된 묘를 식물생장호르몬을 포함하는 본 발명의 SPM 배지에 접종하여 기내에서 대량증식시키는 경우, 식물체의 발근 유도과정을 거치지 않고도 SPM 배지에서 유식물체의 증식과 동시에 발근이 유도되므로 사라세니아를 대량생산하기 위한 시간을 단축시키는 효과가 크다.

또한, 고빈도로 증식된 유식물체로부터 분리된 절편체를 식물생장호르몬을 포함하는 본 발명의 SPM 배지에 접종하여 절편체로부터 유식물체를 재분화시켜 고빈도로 증식시킬 수 있다. 사라세니아속 식물에 있어서, 절편체는 바람직하게는 잎 기부를 포함한 포충엽을 사용한다. 이 경우, 예를 들어 배양 2개월 후에 포충엽의 기부 부분에서 부정아가 출현하여 형성되기 시작하며, 예를 들어 3-4개월 후 발근상태의 재분화된 유식물체가 배양 시간이 지날수록 고빈도로 증식되어 대량생산이 가능하게 된다. 그러나 사라세니아속 식물의 엽절편 기부로부터 출현한 유식물체 역시 6개월 이상의 배양 기간이 지나면 노화가 서서히 진행되어 뿌리가 굵고 길더라도 순화 과정에서의 고사률이 높다. 따라서 포충엽 기부를 본 발명의 SPM 배지에 접종하여 기부에서 유식물체가 출현하여 증식되면 2-3개월마다 한번씩 계대배양을 하여 순화 후 건실한 사라세니아 소식물체를 대량 생산할 수 있다.

상기와 같이 하여 신초와 뿌리가 유도된 유식물체를 토양에 이식하여 순화시킴으로써 분화식물체를 대량 생산할 수 있다. 사용되는 토양으로서는 바람직하게는 피트모스:퍼얼라이트=1:1 혼합토양이다. 예를 들어, 계대배양 3-4개월된 기내에서 발근된 묘를 기외에서 순화 활착시켜 하우스에서 6개월 이상을 성장시킴으로써 사라세니아속 식물을 고품질의 원예상품화하여 연중생산이 가능하게 할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 실시예를 들어 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : SPM 배지에 의한 사라세니아속 식물의 기내 발아

사라세니아속 식물의 종자를 채종하여 정선한 후 치염소산나트륨 1 ~ 2% 수용액에 20-30분간 침지하여 종자의 표면살균을 실시하였다. 종자의 무균처리 과정에서 곰팡이에 의한 오염을 줄이기 위해 치염소산나트륨 1 ~ 2% 수용액에 전착제인 트윈 20 (Twin 20) 을 스포이드로 한방울 떨어뜨려 종자을 살균한 후 멸균수로 3회 세척하였다. 이어서 NAA와 카이네틴을 첨가하지 않고, 표 1에 나타낸 본 발명에 따른 사라세니아속 식물의 대량증식용 SPM 배지 성분 (단, 엽산 25 mg/l, 아스코르브산 100 mg/l 및 시트르산 200 mg/l를 사용하였다) 을 첨가한 SPM 배지에 수크로즈 3%를 첨가하고 pH 5.5 ~ 5.8로 조정한 후 한천 0.8 ~ 1%를 첨가하여 용해시켰다. 시험관에 25ml로 분주하여 고압멸균기에 넣어 1기압 121℃에서 15분 살균하여 SPM고체 배지를 제조하였다. 크린벤치 안에서 상기 SPM 고체배지에 살균한 종자를 1개의 시험관에 1개씩 기내 파종하였다. 배양실의 온도 조건을 25+1℃, 광 조건을 1500LUX 백색 형광등의 조사로 하여 16시간의 명조건하에서 배양하였다.

기내에 무균 파종된 사라세니아 종은 다음과 같다

S1 : Sarracenia purpurea ssp purpurea

S2 : Sarracenia flava

S3 : Sarracenia (purpurea * flava) * leucophylla

S4 : Sarracenia flava copperlid

S5 : Sarracenia alata

S6 : Sarracenia umphllana

S7 : Sarracenia willisii

S8 : Sarracenia (purpurea * pist) "courtii"

S9 : Sarracenia rubra

기내에서 발아된 사라세니아 종은 다음과 같다

S1 : Sarracenia purpurea ssp purpurea

S2 : Sarracenia flava

S3 : Sarracenia (purpurea * flava) * leucophylla

S4 : Sarracenia flava copperlid

S9 : Sarracenia rubra

사라세니아속 식물의 종자를 살균하여 기내에 무균 파종하면 종자의 최초 발아로서 배양 30-35일째에 유근이 발아한 모습을 관찰할 수 있다. 도 4의 발아묘는 기내 파종 5개월의 모습이다. s.(purpurea * flava) * leucophylla와 s.purpurea ssp purpurea의 경우 계속 발아가 진행되어 배양 초기에 발아된 유식물체에서 10-12개의 잎이 출현하고 2개의 발근이 일어나며 근경은 4-5cm로 자라는 유식물체가 얻어졌다. s.flava, s.flava copperlid, s.rubra의 경우 6-7개의 잎이 출현하고 2개가 발근되어 근경은 4-5cm로 자라는 유식물체가 얻어졌다. s.alata, s.umphllana, s.willisii, s.(purpurea * pist) "courtii"의 경우 기내 파종 5개월째 유식물체의 출현을 볼 수 없었다. 따라서 종자의 휴면타파를 위해 4-6개월간의 저온처리가 필요함을 알 수 있다.

실시예 2 : SPM 배지에 의한 사라세니아속 식물의 유식물체 재분화 증식

본 실시예의 SPM 배지에 첨가되는 NAA로서는 NAA 10mg을 소량의 알코올에 용해시키고 100cc의 증류수를 첨가하여 NAA 100ppm 저장액를 만들어 사용하였고, 카이네틴은 10mg을 측정하여 소량의 HCl에 용해시키고 100cc의 증류수를 첨가하여 카이네틴 100ppm 저장액을 만들어 사용하였다. 이어서 표 1의 SPM 배지성분 (단, 엽산 25 mg/l, 아스코르브산 100 mg/l 및 시트르산 200 mg/l를 사용하였다) 과 수크로즈 3% 첨가한 배지에 상기 NAA의 100ppm 저장액에서 NAA 0.1 mg/l와, 상기 카이네틴의 100ppm 저장액에서 카이네틴 1 mg/l를 첨가하고, pH 5.5 ~ 5.8로 조정한 후 한천 0.8 ~ 1%를 첨가하여 용해시켰다. 배양병에 분주하고 고압멸균기에 넣어 1기압 121℃에서 15분 살균하여 NAA 0.1 mg/l와 카이네틴 1 mg/l를 포함한 SPM 고체배지를 제조하였다. 크린벤치 안에서 기내에 무균파종하여 발아된 s.(purpurea * flava) * leucophylla, s.purpurea ssp purpurea, s.flava, s.flava copperlid, s.rubra의 전형성능이 높은 자엽과 유근이 출현한 어린 유묘를 뿌리를 절단해 버리고 신초만을 접종하여 배양실의 온도 조건을 25+1℃, 광 조건을 1500LUX 백색 형광등의 조사로 하여 16시간의 명조건하에서 배양하였다.

배양 3-4개월 후 유식물체의 신초 유기와 발근 유도가 잘 되었으며 유식물체가 재분화하여 고빈도로 증식되었다. 이와 같이, 유식물체를 유식물체 증식 배지에서 배양하는 단계와 발근 유도용 식물생장호르몬을 첨가하여 발근을 유도하는 단계, 즉 각각의 두 단계를 거칠 필요없이, SPM 배지에서는 유식물체의 재분화 및 증식과 발근이 동시에 이루어질 수 있었다. 건실한 사라세니아 배양묘를 얻기 위해서 지속적으로 2개월에 한번씩 계대를 하였다.

실시예 3 : SPM 배지에 의한 사라세니아속 식물의 엽절편의 유식물체 재분화 증식

상기와 같은 방법으로 NAA 0.1 mg/l, 카이네틴 1 mg/l의 식물생장조절물질을 첨가한 표 1의 SPM 배지 (단, 엽산 25 mg/l, 아스코르브산 100 mg/l 및 시트르산 200 mg/l를 사용하였다) 에 수크로즈 3% 넣고 pH 5.5 ~ 5.8로 조정한 후 한천 0.8 ~ 1%를 첨가하고 분주하여 고압멸균기에 살균하여 NAA 0.1 mg/l와 카이네틴 1 mg/l를 포함한 SPM 고체배지를 제조하였다. 기내에 증식된 사라세니아 유식물체를 크린 벤치 안에서 메스로 포충엽의 기부 부분을 절단하여 분리된 포충엽 기부를 포함한 엽절편체 각각을 NAA 0.1 mg/l와 카이네틴 1 mg/l를 포함한 SPM 고체배지에 1개의 배양병당 8-10개씩 배지면에 뉘워 치상하였다. 배양실의 온도 조건을 25+1℃, 광 조건을 1500LUX 백색 형광등의 조사로 하여 16시간의 명조건하에서 배양하였다.

배양병의 8-10개의 절편체 가운데 3-4개가 유식물체로 재분화되었고 나머지는 검게 고사하였다. 배양 2개월 후에 포충엽의 기부 부분에서 부정아가 출현하여 형성되기 시작하며 3-4개월 후 발근상태의 재분화된 유식물체는 배양 시간이 지날수록 고빈도로 증식되어 대량생산이 가능하게 되었다. 배양 중 노화에 의한 고사률을 낮추기 위해, 포충엽 기부를 SPM 배지에 접종하여 기부에서 유식물체가 출현하여 증식되면 2-3개월마다 한번씩 계대배양을 하여 순화 후 건실한 사라세니아 소식물체를 대량 생산하게 되었다.

실시예 4. : 기내에서 기외로 식물체 토양 순화

기내에서 증식 단계에 있는 계대배양 두달된 기내 안의 사라세니아속 식물을, 피트모스:퍼얼라이트을 1:1과 일정량의 수분을 공급하여 배합한 인공토양을 37.5cm * 24cm의 육묘용 사각분에 담아 유식물체의 뿌리부분의 한천배지를 제거하고 옮겨심는다. 25+1℃의 온도에서 95%의 차광막과 70% 이상의 습도유지가 가능한 미스트 장치가 되어 있는 하우스에서 순화를 시킨다. 순화 30일 이내에는 사라세니아의 배양잎이 마르지 않고 유식물체가 활착되도록 했으며 피트모스:퍼얼라이트 1:1 인공토양에서 새로운 유근이 자라나오도록 하였다. 유식물체가 순화된 후에는 75%의 차광막과 베드에 저면관수하여 하우스에서 분화식물로 재배할 수 있었다. 3-6개월 이상 재배하여 유식물체의 뿌리와 포충엽이 건실한 묘목으로 자라도록 생장시켰다. 순화 과정을 거쳐 생육시킨 사라세니아속 식물을 분화식물로 원예상품화하기 위해 분에 정식하여 겨울에 하우스에서 월동시켰다. 월동하고 나면 봄에 새로운 포충엽이 나와 상품 가치가 높은 분화식물로 대량 생산이 가능하게 되었다.

본 발명의 사라세니아속 식물의 조직배양용 배지를 통하여, 파종하여 얻은 어린묘에서 성체까지의 생육기간을 식물조직배양을 통해 단축시킬 수 있어 단기간내에 무균의 사라세니아속 식물을 대량 생산할 수 있다. 이로써 멸종 위기에 있는 희귀 식충식물인 사레세니아속 식물의 유전자원을 보존하고 원예상품화로 개발하여 고품질의 사라세니아종을 연중 생산가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하여 농산물 수입 개방시대에 수입품과의 경쟁력을 강화시킬 수 있고 부가가치를 높힐 수 있다.

도 1은 사라세니아속 식물의 포충엽의 다양한 형태 사진도이다. 각 사진에 나타낸 사라세니아속의 종은 다음과 같다.

도 1a : Sarracenia rubra

Sarracenia minor

Sarracenia (purpurea * pist) 'courtii'

Sarracenia umphllana

Sarracenia (purpurea * pist) paradisia

Sarracenia purpurea

도 1b : Sarracenia willisii

도 1c : Sarracenia flava

도 1d : Sarracenia alata

도 1e : Sarracenia (purpurea * flava) leucophylla

Sarracenia leucophylla

Sarracenia leucophylla hybrid

도 2은 사라세니아속 식물의 개화 사진도이다. 각 사진에 나타낸 사라세니아속의 종은 다음과 같다.

도 2a : Sarracenia umphllana

도 2b : Sarracenia willisii

도 2c : Sarracenia (purpurea * pist) paradisia

도 2d : Sarracenia alata

도 2e 및 2f : Sarracenia purpurea hybrid

도 3은 사라세니아 포충엽이 곤충을 유인하는 사진도이다.

도 4은 본 발명의 SPM 배지에 의한 사라세니아속 식물의 기내 발아 사진도이다. 각 사진에 나타낸 사라세니아속의 종은 다음과 같다.

도 4a : Sarracenia (purpurea * flava) * leucophylla

도 4b : Sarracenia flava

도 4c : Sarracenia flava copperlid

도 4d : Sarracenia purpurea ssp purpurea

도 5는 본 발명의 SPM 배지에 의한 사라세니아속 식물의 조직배양에 의해 재분화 증식된 유식물체 사진도이다.

Claims

식물 조직 배양용 배지 중의 성분의 농도를 1/4 ~ 1/2로 줄인 MS 배지에 엽산 25 ~ 50 mg/l, 아스코르브산 100 ~ 200 mg/l 및 시트르산 100 ~ 200 mg/l를 포함하는 것을 특징으로 하는 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지.
제1항에 있어서, NAA 0.1 ~ 2 mg/l 및 카이네틴 1 ~ 10 mg/l 중 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지.
사라세니아속 식물의 종자를 채종하여 제1항의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에 무균적으로 기내 파종하여 명조건하에서 배양하는 것을 특징으로 하는 사라세니아속 식물의 종자로부터 유식물체를 유도하는 방법.
전형성능이 높은 자엽과 유근이 출현한 유식물체로부터 뿌리를 절단해 버리고 신초만을 제2항의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에 접종하는 것을 특징으로 하는 사라세니아속 식물의 유식물체를 고빈도로 증식시키는 방법.
고빈도로 증식된 사라세니아속 식물의 유식물체로부터 분리된 포충엽을 제2항의 사라세니아속 식물을 위한 기내 대량증식용 배지에 접종하는 것을 특징으로 하는 포충엽 잎 기부로부터 유식물체를 재분화시켜 고빈도로 증식시키는 방법.
제4항 또는 제5항의 방법으로 신초와 뿌리가 유도된 유식물체를 토양에 이식하여 순화시키는 것을 포함하는 사라세니아속 식물의 분화식물체의 대량 생산방법.
제6항에 있어서, 상기 토양이 피트모스:퍼얼라이트=1:1 혼합토양인 사라세니아속 식물의 분화식물체의 대량 생산방법.