KR101447118B1 - 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 이를 이용한 원-스텝 인공 씨감자 배양 방법 - Google Patents

인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 이를 이용한 원-스텝 인공 씨감자 배양 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 90g/ℓ이상의 농도의 수크로스(sucrose)를 고형으로 제제화시킨 슈가블록(sugar block)을 유효성분으로 함유하는 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 (a) MS 고체배지에 무균처리된 감자 신초를 접종한 후 배양하여 발근시키는 단계; 및 (b) 배양 시작 후 15~25일째에 상기 발근체를 포함하는 MS 고체배지에 상기 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물을 첨가하여 서서히 녹으면서 소괴경을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원-스텝(one-step) 인공 씨감자 배양 방법을 제공한다.

Description

인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 이를 이용한 원-스텝 인공 씨감자 배양 방법{Solid medium composition for culturing artificial seed potato and method for one-step culturing artificial seed potato using the same}
본 발명은 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 이를 이용한 원-스텝 인공 씨감자 배양 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 90g/ℓ이상의 농도의 수크로스(sucrose)를 고형으로 제제화시킨 슈가블록(sugar block)을 유효성분으로 함유하는 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 (a) MS 고체배지에 무균처리된 감자 신초를 접종한 후 배양하여 발근시키는 단계; 및 (b) 배양 시작 후 15~25일째에 상기 발근체를 포함하는 MS 고체배지에 상기 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물을 첨가하여 서서히 녹으면서 소괴경을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원-스텝(one-step) 인공 씨감자 배양 방법을 제공한다.
감자는 가지과에 속하는 식물로서 괴경에 의한 영양 번식을 주로 하는 식물이다. 대다수의 영양번식 작물에서 공통적으로 가장 심각한 문제점 중의 하나가 바로 바이러스 감염에 의한 수확량의 감소인데 감자의 경우 특히 그 피해의 정도가 심각한 것으로 나타나 있다.
따라서, 바이러스에 감염되지 않은 무병 우량종서를 매년 확보하는 것은 감자농사의 승패를 좌우하는 중요한 일로서 이를 위해 종래에는 바이러스 매개충인 진딧물의 번식율이 낮은 고령지 산간지방에서 종서를 생산하는 방법을 사용하였다. 그러나 최근 발달된 조직 배양기술 중 생장점 배양 기술과 고온의(38℃) 열처리 기술을 병행하여 바이러스에 감염되지 않은 무병주 감자식물을 기내에서 대량증식할 수 있는 방법이 이미 개발된 바 있다. 하지만 위와 같은 방법에 의해 경정(Shoot)을 기내에서 대량으로 생산한다 할지라도 실제 필요한 종서를 생산하기 위해서는 이들을 마지막 단계에서 토양으로 이식해야 하는데 기내에서 자란 식물을 토양에 이식하는 것 자체가 매우 어려울 뿐만 아니라 이러한 과정 중에서 실제 많은 수의 식물이 고사하여 성공적으로 토양에 활착하는 비율이 매우 낮은 단점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로서 인공 씨감자(기내소괴경)를 생산하여 이것을 직접 씨감자로 파종하여 이용하는 방법을 들 수가 있겠는데 여기서 말하는 인공 씨감자라는 것은 감자의 줄기를 인공배지상에서 배양하면서 적절한 배양환경 조건을 부여하여 인공적으로 형성시킨, 실제감자의 괴경과 모양 및 기능은 꼭 같으면서도 단지 크기만 극도로 축소된 콩알만한 크기의 괴경(직경이 0.5∼1.0cm, 무게는 약 200∼500mg 정도)을 말한다. 감자의 줄기를 조직배양할 경우 기내소괴경이 형성되는 현상에 관해서는 일찍부터 많은 보고가 있었으며 이것들을 사용하여 감자의 무병우량 종서를 대량으로 생산하고자 한 시도도 있었다.
그러나 감자의 경우 워낙 방대한 양의 씨감자가 매년 필요하기 때문에 설령 생산된 인공 씨감자를 씨감자로서 사용할 수 있다고 하더라도 엄청난 개수의 인공 씨감자를 적은 면적에서 급속대량으로 생산하여 저렴한 가격으로 농민에게 공급할 수 있는 방법을 개발하지 않고서는 그 실용적인 의미는 거의 없다고 할 수 있다.
한편, 한국공개특허 제2006-0095248호에서는 '우량 무병 씨감자 대량생산을 위한 새알씨감자의 급속 대량생산방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제0001196호에서는 '페트리디쉬를 사용한 새로운 배양기법에 의한 무병, 우량 인공 씨감자 (기내소괴경, Potato microtuber)의 급속대량 생산방법'이 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 이를 이용한 원-스텝 인공 씨감자 배양 방법에 대해서는 개시된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 씨감자를 대량생산하기 위해 감자 신초로부터 발근을 유도하는 1차 배양 후 포복경(stolon)으로부터 소괴경을 형성시키는 2차 배양으로 전환할 때 기존에는 2차 배양용 배지에 이식하여 이식된 배지에서 소괴경을 형성하는 2단계(two-stpe) 배양을 수행하였으나, 본 발명에서는 2차 배양용 배지에 이식하는 과정을 생략하고 기내증식된 1차 배양 배지에 슈가블록(또는 각설탕) 모양의 특수제작된 90g/ℓ이상의 고농도의 수크로오스로 이루어진 인공 씨감자 배양용 고형 배지를 첨가하는 1단계(one-step)의 손쉬운 방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 90g/ℓ이상의 농도의 수크로스(sucrose)를 고형으로 제제화시킨 슈가블록(sugar block)을 유효성분으로 함유하는 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) MS 고체배지에 무균처리된 감자 신초를 접종한 후 배양하여 발근시키는 단계; 및 (b) 배양 시작 후 15~25일째에 상기 발근체를 포함하는 MS 고체배지에 상기 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물을 첨가하여 서서히 녹으면서 소괴경을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원-스텝(one-step) 인공 씨감자 배양 방법을 제공한다.
본 발명은 씨감자를 대량생산하기 위해 2차 배양용 배지를 제조할 필요가 없고, 이식작업을 위한 노동력이 불필요하므로, 인공 씨감자 생산 원가 절감 효과가 크므로, 매우 유용한 방법인 것으로 판단된다.
도 1은 인공 씨감자 생산시 본 발명의 슈가블록(sugar block)을 이용한 원-스텝(one-step) 배양 및 기존의 투-스텝(two-step) 배양의 경제성을 비교한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 90g/ℓ이상의 농도의 수크로스(sucrose)를 고형으로 제제화시킨 슈가블록(sugar block)을 유효성분으로 함유하는 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물을 제공한다.
본 발명의 인공 씨감자 배양용 고체 배지 조성물은 수크로스(sucrose) 90g/ℓ이상의 농도로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 90g/ℓ ~ 150g/ℓ 농도일 수 있고, 가장 바람직하게는 100g/ℓ일 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 조성물에서, 상기 슈가블록은 KH2PO4, CaCl2·2H20, MgSO4·7H2O 및 MnSO4·7H2O 를 추가로 첨가하여 고형으로 제제화시킬 수 있으며, 바람직하게는 KH2PO4 180~220㎎/ℓ, CaCl2·2H20 360~440㎎/ℓ, MgSO4·7H2O 360~440㎎/ℓ 및 MnSO4·7H2O 27~33㎎/ℓ을 추가로 첨가하여 고형으로 제제화시킬 수 있으며, 더욱 바람직하게는 KH2PO4 200㎎/ℓ, CaCl2·2H20 400㎎/ℓ, MgSO4·7H2O 400㎎/ℓ 및 MnSO4·7H2O 30㎎/ℓ을 추가로 첨가하여 고형으로 제제화시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 조성물에서, 상기 슈가블록은 저온 보호제를 추가로 첨가하여 고형으로 제제화시킬 수 있다. 상기 저온 보호제는 바람직하게는 솔비톨(sorbitol) 9~11g/ℓ 및 프롤린(proline) 0.9~1.1g/ℓ일 수 있고, 가장 바람직하게는 솔비톨(sorbitol) 10g/ℓ 및 프롤린(proline) 1.0g/ℓ일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 조성물에서, 상기 슈가블록은 바람직하게는 90g/ℓ이상의 수크로스(sucrose), KH2PO4 180~220㎎/ℓ, CaCl2·2H20 360~440㎎/ℓ, MgSO4·7H2O 360~440㎎/ℓ, MnSO4·7H2O 27~33㎎/ℓ, 솔비톨(sorbitol) 9~11g/ℓ 및 프롤린(proline) 0.9~1.1g/ℓ를 고형으로 제제화시킨 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 90g/ℓ이상의 수크로스(sucrose), KH2PO4 200㎎/ℓ, CaCl2·2H20 400㎎/ℓ, MgSO4·7H2O 400㎎/ℓ, MnSO4·7H2O 30㎎/ℓ, 솔비톨(sorbitol) 10g/ℓ 및 프롤린(proline) 1.0g/ℓ를 고형으로 제제화시킨 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 조성물에서, 상기 배지 조성물은 바람직하게는 감자의 발근체로부터 소괴경을 형성하는 과정에 이용될 수 있다.
본 발명의 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물은 90g/ℓ이상의 농도의 수크로스(sucrose)를 고형으로 제제화시킨 슈가블록(sugar block) 형태로서, 배지 위에 놓아줌으로써 배지 내로 서서히 녹아들게 하므로, 고농도 수크로스를 액체 형태로 첨가하는 것과는 현저히 다른 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은
(a) MS 고체배지에 무균처리된 감자 신초를 접종한 후 배양하여 발근시키는 단계; 및
(b) 배양 시작 후 15~25일째에 상기 발근체를 포함하는 MS 고체배지에 상기 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물을 첨가하여 서서히 녹으면서 소괴경을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원-스텝(one-step) 인공 씨감자 배양 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 감자 신초로부터 발근시킨 발근체로부터 소괴경을 형성시키는 단계를 포함하는 것으로, 상기 방법은 슈가블록을 첨가하는 과정을 제외한 다른 과정은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 '원-스텝(one-step)' 배양은 감자 신초로부터 발근을 유도하는 1차 배양 후 포복경(stolon)으로부터 소괴경을 형성시키는 2차 배양으로 전환할 때 기존에는 2차 배양용 배지로의 이식 작업을 필요로 하였으나, 본 발명에서는 기내증식된 1차 배양 배지에 슈가블록(또는 각설탕) 모양의 특수제작된 고농도의 수크로오스로 이루어진 인공 씨감자 배양용 고형 배지를 첨가함으로써, 2차 배양용 배지가 불필요한 1차 배양용 배지 하나만으로 배양이 계속될 수 있음을 의미하는 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험방법
1. 슈가 블록의 제조 방법
약 100g의 설탕과 KH2PO4 200㎎, CaCl2·2H20 400㎎, MgSO4·7H2O 400㎎, MnSO4·7H2O 30㎎, 솔비톨(sorbitol) 10g 및 프롤린(proline) 1.0g 넣어 서로 잘 혼합하였다. 여기에 물을 5~10 ml 정도 넣고 잘 섞어주었다. 그 후에 적당한 블록 틀에 넣어 압력을 가한 후에 건조하여 슈가블록을 완성하였다.
2. 슈가 블록에 의한 인공 씨감자 형성
MS 고체배지에 무균처리된 수미 감자 신초를 접종한 후 23℃에서 배양하여 발근시키는 1차 배양을 수행하였다. 배양 시작 후 23일째에 발근시킨 발근체에서 생장점을 포함한 3~4 마디의 상단부는 계속적인 감자 줄기 증식용 배양을 위한 원료로 사용하기 위해 절단하여 새 MS 고체배지에 이식하고, 하단의 발근체를 포함하는 1차 배양용 MS 고체배지에는 상기 실험방법 1에 기재된 방법에 의해 제조된 씨감자 배양용 고형 배지인 슈가 블록을 첨가한 후 밀봉하였다. 밀봉된 MS 고체배지를 일반 미생물이 쉽게 자랄 수 없는 온도 조건으로 저온배양 조건인 4℃에서 5개월 동안 배양하거나 또는 일반배양 조건인 18℃에서 3개월 동안 배양하여 소괴경을 형성시키는, 1차 배양용 배지로 계속적인 배양이 이루어지는 원-스텝 배양을 수행하였다.
대조구로 사용된 투-스텝 배양은 MS 고체배지에 무균처리된 수미 감자 신초를 접종한 후 23℃에서 배양하여 발근시키는 1차 배양이 이루어진 후, 고농도의 수크로스 액체 배지를 첨가한 2차 배양용 MS 고체배지에 상단부가 절단된 하단의 발근체를 이식하고, 밀봉하여 저온배양 조건인 4℃에서 5개월 동안 배양하거나 또는 일반배양 조건인 18℃에서 3개월 동안 배양하여 소괴경을 형성시키는, 1차 배양용 배지에서 2차 배양용 배지로의 이식이 이루어지는 투-스텝 배양이 수행되었다.
실시예 1. 제조된 슈가 블록을 이용하여 인공 씨감자를 제조하는 방법
감자 신초로부터 발근을 유도하는 1차 배양 후에(약 15~25일 배양) 사용된 배양 접시를 열어 특수 제조된 고농도의 수크로오스로 이루어진 약 10g 정도의 슈가블록을 배양접시에 그대로 올려 놓고 배양용기를 닫으며 작업을 완성하였다. 이로써 새로운 배양접시에의 이식작업과 배지 멸균조제 등의 과정을 생략한 원-스텝 인공 씨감자 배양이 가능하였다. 만약 감자 줄기의 증식이 필요할 시에는 신초증식을 위한 이식 작업 후에 남은 감자 줄기와 배양접시에 슈가블록을 넣어 인공씨감자를 생산하였다. 원-스텝 배양의 경우, 감자 소괴경 유도 조건의 배양실에서 괴경 형성을 관찰하였는데 약 18℃의 온도에서는 약 20일 후부터 인공씨감자의 생성을 관찰할 수 있었고, 그 후 약 60일 후에는 배양접시 당 약 8~10개 정도의 인공씨감자의 생산을 확인할 수 있었다. 4℃의 저온배양실에서 인공씨감자의 생성을 관찰하였는데 3개월 후에는 포복경(stolon)의 생성과 인공 씨감자의 생성이 시작되며 약 5~6 개월 후에는 배양접시당 15개 정도의 인공씨감자의 생성을 확인할 수 있었다.
투-스텝 배양의 경우, 발근체를 이식하기 위한 고농도 수크로스가 포함된 새로운 MS 배지가 필요하였고, 이를 제조하기 위한 시간 및 시약비가 소모되었으며, 발근체의 이식을 위한 인력을 별도로 필요로 하였다. 또한 이식 중에 오염이 발생하는 실험상 곤란함을 겪기도 하였다.
그러므로 본 발명의 특수 제조된 고농도의 수크로오스로 이루어진 약 10g 정도의 슈가블록을 사용하는 원-스텝 실험방법에 따르면 2차 배양 배지를 사용하지 않음으로 인한 배지 시약비 절감(1/2), 1차배양 용기를 그대로 사용에 따른 배양접시의 멸균비(1/2), 사용배양접시 수(1/2), 배지 조제시 멸균비와 인건비(1/2) 등의 생산원가를 반으로 줄일 수 있고, 2차배양 배지로의 배양물의 추가 이식작업을 위한 노동력이 불필요하므로 작업효율이 2배 증가함에 따라 인건비 부담을 절반으로 줄일 수 있었다.

Claims (8)

  1. 90g/ℓ 이상의 수크로스(sucrose), KH2PO4 180~220㎎/ℓ, CaCl2·2H20 360~440㎎/ℓ, MgSO4·7H2O 360~440㎎/ℓ, MnSO4·7H2O 27~33㎎/ℓ, 솔비톨(sorbitol) 9~11g/ℓ 및 프롤린(proline) 0.9~1.1g/ℓ를 고형으로 제제화시킨 슈가블록(sugar block)을 유효성분으로 함유하는 원-스텝(one-step) 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 배지 조성물은 감자의 발근체로부터 소괴경을 형성하는 과정에 이용되는 것을 특징으로 하는 원-스텝(one-step) 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물.
  8. (a) MS 고체배지에 무균처리된 감자 신초를 접종한 후 배양하여 발근시키는 단계; 및
    (b) 배양 시작 후 15~25일째에 상기 발근체를 포함하는 MS 고체배지에 제1항 또는 제7항의 씨감자 배양용 고형 배지 조성물을 첨가하여 서서히 녹으면서 소괴경을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원-스텝(one-step) 인공 씨감자 배양 방법.
KR1020120051808A 2012-05-16 2012-05-16 인공 씨감자 배양용 고형 배지 조성물 및 이를 이용한 원-스텝 인공 씨감자 배양 방법 KR101447118B1 (ko)

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KR920001196B1 (ko) * 1989-03-11 1992-02-06 한국과학기술원 페트리디쉬를 사용한 새로운 배양기법에 의한 무병, 우량 인공씨감자(기내소괴경, Potato microtuber)의 급속대량 생산방법
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KR100723665B1 (ko) 2005-02-28 2007-05-30 (주)포테이토밸리 우량 무병 씨감자 대량생산을 위한 새알씨감자의 급속 대량생산방법
KR20110000443A (ko) * 2009-06-26 2011-01-03 강원도 오리엔탈 나리의 소인경 비대 배지조성물

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