KR100730748B1

KR100730748B1 - 야광 또는 형광성을 나타내는 식물조직배양용 배지

Info

Publication number: KR100730748B1
Application number: KR1020060068223A
Authority: KR
Inventors: 김학현
Original assignee: 김학현
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-06-20

Abstract

본 발명은 야광 또는 형광 식물조직배양용 배지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수용성 색소의 경계부분 또는 다양한 색의 형광물질(주성분은 황화아연 및 황화아연카드뮴 화합물에 미량의 부활제 첨가)을 첨가하여 식물의 생육에는 전혀 지장이 없고 경계부분이 흐려지는 단점이 해결된 이중 또는 삼중 등의 다중배지를 제공할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

야광, 형광, 식물조직배양용 배지

Description

야광 또는 형광성을 나타내는 식물조직배양용 배지{A composition for culturing plant tissue comprising luminous or fluorescent materials}

도 1은 본 발명에서 제조한 야광배지와 형광배지를 비교하여 보여주는 사진도이다.

도 2는 본 발명에서 제조한 야광배지를 암상태에 두고 야광 효과를 조사한 결과를 보여주는 사진도이다.

도 3은 본 발명에서 제조한 이중배지를 제조 한 달 후의 모습을 보여주는 사진도이다.

도 4는 도 3을 일부 확대한 모습을 보여주는 사진도이다.

본 발명은 야광 또는 형광성을 나타내는 식물조직배양용 배지에 관한 것으로 더욱 상세하게는 야광 물질을 이용하여 제조한 야광성을 나타내는 식물조직배양용 배지와 다양한 색의 형광물질(주성분은 황화아연 및 황화아연카드뮴 화합물에 미량의 부활제 첨가)을 첨가하여 식물의 생육에는 전혀 지장이 없고 경계부분이 흐려지는 단점이 해결된 이중 또는 삼중 등의 다중배지에 관한 것이다.

식물의 조직배양이란 식물체에서 다세포로된 식물의 기관, 조직 또는 세포들을 적출 분리해서 영양분이 들어 있는 기내에서 배양하여 캘러스(callus)나 원조직편에서 직접 분화시키는 일연의 일을 말한다. 조직배양이라고 하지만 실제 배양하는 재료중에는 조직뿐만이 아니라 뿌리, 잎, 화뢰(花雷)같은 기관을 배양할 수 있고, 식물의 유배나 성숙배를 배양하는 배뱁양, 야갠의 미숙 또는 성숙화분에서 반수성의 callus나 식물체를 유기시키는데 목적이 있는 약배양 또는 조직에서 원형질체만을 분리시켜 이것을 배양하는 원형질체배양등 배양의 재료나 방법이 구구하고 호칭도 여러 가지로 불리고 있다. 대상재료별로 본 배양의 종유를 열거하면 기관배양, 조직배양, callus배양, 단세포배양, 생장점배양, mericlone배양, 자방배양, 배주배양, 배배양, 약배양, 화분배양, 원형질체배양 등 10여종류가 된다. 이 중에는 진정한 의미의 조직배양이 아닌 것도 있지만 넓은 의미로 조직 배양이라 불려지고 있다.

멘델에 의해 발견된 유전 법칙이 완두를 재료로 수행한 그의 연구에 기반을 두고 있는 것처럼, 현대 유전학은 식물의 연구로부터 시작되었다. 1940년대까지 유전적 연구의 주된 재료는 식물이었으나, 미생물의 세포 배양계가 획립되고, 돌연변이의 분리와 유전적 재조합이 밝혀지면서 유전 연구에 미생물이 많이 이용되기 시작하였다.

미생물은 반수체가 많아 유용성이 높으며, 배양이 간편하여 개체군의 대량 생산이 용이할 뿐만 아니라 한세대가 매우 짧다는 장점을 지니고 있으며, 또한 식물은 1 acre(4046.8m2)에서 104개체 정도를 생육할 수 있는데 비하여, 미생물은 1mL의 배지에서 108개나되는 세포를 배양할 수 있다는 장점도 지니고 있다.

이와 같이 식물은 미생물에 비해 유전적 체계 연구에서 미흡한 점이 많기는 하지만 식물의 세포 및 조직배양 기술이 발달하고, 미분화 세포 덩어리인 캘러스로부터 완전한 식물체의 재분화가 가능해지고, 식물체로부터 유리한 원형질체의 융합이 이루어지면서 식물자원의 효과적 이용에 관한 연구가 급속하게 진전되고 있다. 특히 식물은 1차 생산자로서 사람을 비롯한 모든 동물의 식량이 되기 때문에 그의 개량이나 증산에 관한 연구가 절실히 요구되고 있다. 그림 1은 식물을 대상으로 한 배양계의 확립과 대량 증식 체례를 모식적으로 나타낸 것이다. 그러나 식물의 유전적 체계가 실험적으로 확립되고는 있으나 식물의 배양 세포나 조직을 유전적으로 연구하기 위해서는 아직도 더 많은 기술의 개발이 필요하다.

야광물질이란 태양광과 형광체등의 빛을 흡수 축적해, 어두운 곳에서 이것을 서서히 방출·발광하는 성질을 가진 물질로서 축광물질이라고도 한다. 상기 야광물질은 흡수-축적-발광 과정이 횟수에 제한 없이 가능하다.

형광물질은 빛이나 방사선 따위를 받았을 때 그 빛과는 다른 고유의 빛을 내거나 빛이 없는 곳에서도 자체적으로 발광하는 물질이다.

일반적으로 이중 및 삼중 등의 다중배지를 만들기 위해서는 수용성색소를 이용하나(지용성의 경우 식물의 생육에 지장을 초래하므로 사용하지 않음), 수용성색소를 사용할 경우 시간의 경과와 함께 배지의 색소가 서로 혼합되어 실제적인 이중 또는 삼중이상의 배지로서의 기능은 상실되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명자는 상기와 같은 점을 고려하여 종래 식물조직배양용 배지 에 야광물질을 첨가하여 단조로운 색을 탈피하여 야광성을 나타내는 식물조직배양용 배지를 제조하고, 또한 식물의 생육에 전혀 지장이 없는 이중 또는 삼중 등의 다중배지를 만들기 위해 다양한 색의 형광물질(주성분은 황화아연 및 황화아연카드뮴 화합물에 미량의 부활제 첨가)을 첨가하여 상기 단점이 해결된 다중배지를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

이는 현재 사용되고 있는 배지의 단조로움을 배제하며, 다양한 배지색에 의하여 관상가치 및 상품성의 향상을 가져올 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 종래 식물조직배양용 배지에 야광물질을 첨가하여 제조한 단조로운 색을 탈피하여 야광성을 나타내는 식물조직배양용 배지와, 식물의 생육에 전혀 지장이 없는 이중 또는 삼중 등의 다중배지를 만들기 위해 다양한 색의 형광물질(주성분은 황화아연 및 황화아연카드뮴 화합물에 미량의 부활제 첨가)을 첨가하여 제조한 상기 단점이 해결된 다중배지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.

본 발명은 야광 또는 형광성을 나타내는 식물조직배양용 배지를 제공한다.

본 발명에서 배지의 형태는 단일층의 고체배지 또는 다중층의 다중배지이다.

고체배지(Solid medium)는 배지의 기본형태이며, 배양액에 교질재료를 첨가하여 반고체 상태로 만든 것이다. 가장 널리 사용하는 형태이므로 일반적으로 배지 라고 하면 고체배지를 의미하게 된다.

다중배지(Multiple layer medium)는 한 용기 내에 고체와 액체의 두 가지 이상의 상이 존재하는 배지를 뜻하는데 본 발명에서는 서로 다른 형광물질을 포함함으로써 서로 다른 색을 나타내는 고체 형태의 배지를 다중으로 겹쳐 제조한 다중배지를 의미한다.

본 발명에서 배지의 성분은 야광물질 또는 형광물질, 교질재료, 무기영양소, 탄소원, 비타민, 물로 구성된다. 본 발명 배지의 바람직한 조성은 야광 또는 형광물질 0.1 ∼ 0.5%, 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 것이 좋다.

상기에서 형광물질을 서로 달리 포함하여 서로 다른 색을 나타내는 고체배지나 일반배지 2 가지 이상을 겹침으로써 다중배지를 제조할 수 있다.

즉, 야광물질 또는 형광물질 0.1 ∼ 0.5%, 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 야광 또는 축광 식물조직배양용 배지 조성물과; 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 일반식물조직배양용 배지 조성물을 교대로 분주하여 굳히는 방식으로 다중 식물조직배양용배지를 제조할 수 있고,

또한, 야광물질 또는 형광물질 0.1 ∼ 0.5%, 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 야광 또는 축광 식물조직배양용 배지 조성물에서 야광물질이나 형광물 질의 색을 달리하여 각각 다른 색의 배지 조성물을 2개 이상 제조하고 이를 원하는 순서로 분주하여 굳히는 방식으로도 다중 식물조직배양용배지를 제조할 수 있다.

본 발명에서 야광물질로는 구리를 함유한 황화아연(ZnS:Cu)을 사용할 수 있으나 여기에 한정하지 않고 식물조직배양에 사용할 수 있는 야광물질이면 어느 것이나 사용이 가능하다.

본 발명에서 형광물질로는 황화아연 또는 황화아연카드뮴을 사용할 수 있으나 여기에 한정하지 않고 식물조직배양에 사용할 수 있는 형광물질이면 어느 것이나 사용이 가능하다.

본 발명에서 야광 또는 형광물질은 주성분이 인광성황화 아연(ZnS:Cu)(구리를 함유한 황화아연에 미량의 라듐이 섞여있음)인 제품들을 구입하여 사용할 수 있다. 그 예로는 축광물질로 LUMINESCENT DS-T(TAIWAN), SUPER LUMINESCENT DS-F(TAOWAN), LUMINESCENT RED N100(GERMANY, HONEYWELL) 등, 형광물질로 YELLOW-EPO-FP3000(일본, 일본촉매) 등이 있다.

본 발명은 또한 2가지 이상의 야광 또는 형광 식물조직용 배지를 이용하여 2중, 3중 및 다중배지를 제조할 수 있다.

물은 배지의 95%를 차지하며 정제하여 순도를 높인 물을 사용한다(일반적으로 증류수를 사용).

정지상태에 있는 액체 속에서는 배양체가 살 수 없으므로 배지 속에 교질재료를 넣어 응고시킨 후 그 위에 조직을 접종함으로써 공기 중에 노출되도록 한다. 본 발명에서 교질재료로서 한천(agar)이 가장 바람직하지만, 이에 국한되지 않고 하기 교질재료 중에서 선택되어 사용될 수 있다.

① 한천

해초에서 얻어지는 고분자물질의 다당체로서 배양체를 지지해 주기 위해 첨가한다. 사용농도는 0.6% ~ 0.8%이다.

② 아가로스(Agarose)

동물세포배양에 많이 쓰이는 교질재료 이지만, 담배, 페츄니아 등의 배양에 이용되기도 한다.

③ Gelite

미국 merck사의 상품명으로 사용하는 고도의 정제된 교질재료이다. 교질성이 높기 때문에 한천보다 낮은 농도로 이용한다. 교질의 투명도가 한천보다 훨씬 높고 성형이 신속히 이루어지며 순도가 높아서 세포나 기타 정교한 배양에 이용된다.

식물체가 성장하는 데에는 15개의 원소, 즉 C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B 및 Mo 등이 필요한 것으로 식물조직배양에서도 똑같이 적용되므로 어떤 형태로든지 배지에 이들 원소를 첨가해야 한다.

본 발명에서는 무기영양분으로 ① MgSO₄, MnSO₄, CuSO₄ 등의 Sulfate, ② NH₄NO₃ 등의 Nitrate, ③ CaCl₂, KI 등의 Halide, ④ KH₂PO₄, Na₂MoO₄·2H₂O 등의 Phosphate, ⑤ FeEDTA류를 배지에 첨가한다.

탄소는 당분에 의해 공급되고 나머지는 무기염류로 배지에 첨가된다. N, P, K, S, Ca 및 Mg 등은 많은 양이 소요되기 때문에 대량(macro-) 또는 주(major)요소 라고 하고 나머지 성분은 미량(micro-) 또는 부(minor)요소라고 한다.

본 발명에서 탄소원은 배양된 조직에 탄수화물을 공급하기 위해서 필요한 것이다. 식물조직배양에서 가장 흔히 사용되는 탄소원은 2 ~ 5%의 sucrose이다.

탄소원의 종류로는 Glucose, Fructose, Mannose, Ribose, Xylose 등의 Monosaccharide류, Sucrose, Melibiose, Cellobios, Lactose 등의 Disaccharide류, Amylose, Starch, Raffinose 등의 Multisaccharide류, Sorvitol, Mannitol, Glycerol 등의 Suga-alchol류가 있다.

식물체는 생장과 발육에 필요한 비타민은 스스로 합성하지만 배양된 대부분의 식물세포는 합성능력이 충분하지 못하므로 조직의 생장을 촉진하기 위해서는 비타민을 첨가하여 주는 것이 좋다.

이하, 본 발명을 실시예 에 대해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 야광배지 제조

하기 표 1의 조성으로 종래 식물조직배양용 배지 제조방법에 근거하여 본 발명 야광 식물조직배양용 배지를 제조하였다.

야광배지 조성(%)

구분	성분	함량
황산염(sulfate)	MgSO₄·7H₂O	0.1
질산염(Nitrate)	NH₄NO₃	0.1
할라이드(Halide)	CaCl₂·2H₂O	0.1
인산염(Phosphate)	KH₂PO₄	0.1
FeEDTA	Na₂EDTA	0.1
비타민(vitamin)	티아민 HCl	0.005
탄소원	글루코즈	2.0
축광물질	LUMINESCENT DS-T(TAIWAN)	0.1
교질재료	겔라이트(Gelite)	1.3
물	물	잔량

실시예 2: 형광배지 제조

하기 표 2의 조성으로 종래 식물조직배양용 배지 제조방법에 근거하여 본 발명 형광 식물조직배양용 배지를 제조하였다.

형광배지 조성(%)

구분	성분	함량
황산염(sulfate)	MnSO₄·H₂O	0.1
질산염(Nitrate)	KNO₃	0.2
할라이드(Halide)	KI	0.2
인산염(Phosphate)	H3BO₃	0.2
FeEDTA	FeSO₄·7H₂O	0.2
비타민(vitamin)	myo-inositol	0.001
탄소원	수크로즈	5.0
축광물질	YELLOW-EPO-FP3000(일본, 일본촉매)	0.5
교질재료	겔라이트(Gelite)	0.5
물	물	잔량

실시예 3: 이중배지 제조

하기 표 3과 표 4의 조성으로 하단배지와 상단배지를 제조한 후 종래 식물조직배양용 배지 제조방법에 근거하여 본 발명 형광 식물조직배양용 이중배지를 제조하였다.

보다 구체적으로는, 교질재료를 첨가한 기본 조직배양용 배지 즉, 표 3의 하단배지를 먼저 배양병에 분주하여 굳힌 후 다시 형광배지 즉, 표 4의 상단 배지를 상기 하단배지에 분주하여 굳혔다(모두 고체임). 형광물질의 색상은 자유롭게 사용할 수 있으며 일반배지 또한 필요에 따라 색소를 첨가하여 만들 수도 있다.

하단배지(일반배지) 조성(%)

구분	성분	함량
황산염(sulfate)	ZnSO₄·7H₂O	0.1
질산염(Nitrate)	KNO₃	0.1
할라이드(Halide)	CoCl₂·6H₂O	0.05
인산염(Phosphate)	Na₂MoO₄·2H₂O	0.2
FeEDTA	FeSO₄·7H₂O	0.2
비타민(vitamin)	nicotinic acid	0.001
탄소원	수크로즈	3.0
교질재료	겔라이트(Gelite)	0.9
물	물	잔량

상단배지(형광배지) 조성(%)

구분	성분	함량
황산염(sulfate)	ZnSO₄·7H₂O	0.1
질산염(Nitrate)	KNO₃	0.1
할라이드(Halide)	CoCl₂·6H₂O	0.05
인산염(Phosphate)	Na₂MoO₄·2H₂O	0.2
FeEDTA	FeSO₄·7H₂O	0.2
비타민(vitamin)	nicotinic acid	0.001
탄소원	수크로즈	3.0
축광물질	YELLOW-EPO-FP3000(일본, 일본촉매)	0.4
교질재료	겔라이트(Gelite)	0.9
물	물	잔량

실시예 4: 3중배지 제조

하기 표 5 및 표 6의 조성으로 일반배지와 형광배지를 제조한 후 종래 식물조직배양용 배지 제조방법에 근거하여 본 발명 형광 식물조직배양용 3중배지를 제조하였다.

이중배지와 마찬가지 방법을 이용할 수 있다. 즉, 일반배지에 형광배지를 분주하고 굳으면 다시 일반배지를 분주하여 굳히는 방식으로 하였다. 순서를 바꿔서 해도 무방하였다. 즉, 형광배지→일반배지→형광배지 순서로도 가능하였다.

일반배지 조성(%)

구분	성분	함량
황산염(sulfate)	CuSO₄·5H₂O	0.01
질산염(Nitrate)	NH₄NO₃	0.01
할라이드(Halide)	KI	0.01
인산염(Phosphate)	KH₂PO₄	0.05
FeEDTA	FeSO₄·7H₂O	0.02
비타민(vitamin)	피리독신(pyridoxine) HCl	0.002
탄소원	글루코즈	2.0
교질재료	한천	0.7
물	물	잔량

형광배지 조성(%)

구분	성분	함량
황산염(sulfate)	CuSO₄·5H₂O	0.01
질산염(Nitrate)	NH₄NO₃	0.01
할라이드(Halide)	KI	0.01
인산염(Phosphate)	KH₂PO₄	0.05
FeEDTA	FeSO₄·7H₂O	0.02
비타민(vitamin)	피리독신(pyridoxine) HCl	0.002
탄소원	글루코즈	2.0
축광물질	YELLOW-EPO-FP3000(일본, 일본촉매)	0.3
교질재료	한천	0.7
물	물	잔량

실험예 1: 본 발명 야광 배지의 야광 효과 조사

상기 실시예 1에서 제조한 야광배지에 대해 야광 효과를 조사한 결과 본 발명의 야광배지에서 야광효과가 확연히 뚜렷하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 야광배지와 형광배지와의 비교 사진을 도 1에 나타내었다.

또한, 상기 실시예 1에서 제조한 야광배지를 암상태에 두고 야광 효과를 조사한 결과 본 발명의 야광배지에서 야광효과가 뚜렷하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이를 보여주는 사진을 도 2에 나타내었다. 이 야광배지를 밝은 곳에 두면 아무런 색도 나타나지 않았다.

실험예 2: 본 발명 형광 배지의 형광 효과 조사

상기 실시예 2에서 제조한 형광배지에 대해 형광 효과를 조사한 결과 본 발명의 형광배지에서 형광효과가 확연히 뚜렷하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 야광배지와 형광배지와의 비교 사진을 도 1에 나타내었다.

실험예 3: 본 발명 이중배지의 경계선 지속 정도 조사

상기 실시예 3에서 제조한 이중배지를 제조후 한 달 동안 실내에 두었다가 그 경계선의 지속 여부를 조사한 결과 본 발명의 이중배지에서 경계선이 지속적으로 유지됨을 확인하였다. 이를 보여주는 사진을 도 3에 나타내었으며 이를 더욱 확대한 모습을 도 4에 나타내었다.

이상, 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명 야광 또는 형광 식물조직배양용 배지는 수용성 색소의 경계부분 또는 다양한 색의 형광물질(주성분은 황화아연 및 황화아연카드뮴 화합물에 미량의 부활제 첨가)을 첨가하여 식물의 생육에는 전혀 지장이 없고 경계부분이 흐려지는 단점이 해결된 이중 또는 삼중 등의 다중배지를 제공할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있으므로 원예산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

야광물질 또는 형광물질 0.1 ∼ 0.5%, 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야광 또는 축광 식물조직배양용 배지 조성물.
야광물질 또는 형광물질 0.1 ∼ 0.5%, 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 야광 또는 축광 식물조직배양용 배지 조성물과; 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 일반식물조직배양용 배지 조성물을 교대로 분주하여 굳히는 방식으로 제조된 다중 식물조직배양용배지.
야광물질 또는 형광물질 0.1 ∼ 0.5%, 교질재료 0.5 ∼ 1.3%, 무기영양원소 0.1 ∼ 1%, 탄소원 2.0 ∼ 5.0%, 비타민 0.001 ∼ 0.005% 및 잔량의 물로 이루어지는 야광 또는 축광 식물조직배양용 배지 조성물에서 야광물질이나 형광물질의 색을 달리하여 각각 다른 색의 배지 조성물을 2개 이상 제조하고 이를 원하는 순서로 분주하여 굳히는 방식으로 제조된 다중 식물조직배양용배지.