KR101576349B1

KR101576349B1 - 이태리포플러 줄기 절편을 이용한 신초의 대량증식방법 및 이태리포플러 대량분화방법

Info

Publication number: KR101576349B1
Application number: KR1020140014391A
Authority: KR
Inventors: 박소영; 신한나; 강규석; 이효신
Original assignee: 충북대학교 산학협력단
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2015-12-11
Also published as: KR20150093517A

Abstract

본 발명은 이태리포플러 신초의 대량증식방법 및 이태리포플러의 대량분화방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이태리포플러 대량 증식방법은 기존의 마디배양이 아니라 나무 줄기를 1 ~ 2mm 두께의 단편으로 절단하여 줄기내부에 있는 형성층으로부터 다수의 신초를 재분화시키는 방법으로 단기간에 식물체를 재분화시킴으로서 우량 이태리포플러를 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

이태리포플러 줄기 절편을 이용한 신초의 대량증식방법 및 이태리포플러 대량분화방법{Method for mass propagation of new shoot and method for mass division of Populus euramericana utilizing stem segments of Populus euramericana}

본 발명은 이태리포플러 신초의 대량증식방법 및 이태리포플러의 대량분화방법에 관한 것이다.

FAO는 1996년에서 2010년 사이에 목재수요가 25% 증가할 것으로 예측하고 있는 반면, 실제 산림은 현재 매년 940만 ha씩 감소하고 있다. 또한 기후변화로 인해 우리나라의 기온도 지구평균보다 2배 이상 빠르게 온난화가 진행되고 있어, 이로 인한 수종별 생장과 목재 품질에 크게 영향을 미칠 것으로 예상된다.

우리나라에서는 저탄소 녹색성장의 정책 추진에 따라 목재 바이오매스 활용 요구가 높아지고, 특히 온실가스 목표 관리제 도입에 따라 목재에너지 원료의 수요가 많아질 것으로 예상되어 에너지용 목질계 자원의 안정적인 공급원 확보가 필요한 실정이다.

국내 목질계바이오매스 생산과 공급을 위해서는 대규모 조림 및 생산 기술 개발이 필요하다. 이를 위해 단기간 최대의 바이오매스를 생산하며 다양한 토질에서도 잘 자라는 이태리포플러(Populus euramericana)가 적합한 대상수종으로 여겨지고 있고 방대한 면적의 목재에너지림 조성을 위해서는 단기간에 많은 양의 종묘가 확보되어야 한다.

종자를 이용한 실생묘의 경우, 이태리포플러와 같은 포플러류의 종자는 단기간에 활력이 저하되어 종자 확보가 어려울 뿐만 아니라 실생묘의 경우 유묘상태에서 암, 수나무의 구분이 불가능하여 식재 수년 후 개화기에 이르러 암나무에 의해 봄철 털이 부착된 종자가 날리는 등 여러 가지 부작용이 있다. 따라서 개화기에 털이 날리지 않는 수나무 중 생장이 우수하며 목재특성이 좋은 우량 클론을 대상으로 단기간에 클론묘를 대량증식할 필요가 있다.

그러나, 삽목 등 기존의 증식방법은 대규모 채수포가 조성되어 있지 않은 경우 종묘생산에 많은 한계가 있어왔다.

따라서 생장이 우수하고 척박토양에서 적응성이 높으며 추후 목질계 에너지로의 이용을 위해 목재질의 특성이 좋은 이태리포플러 우수 종묘 대량 생산 시스템 개발이 절실히 요구되는 시점이다.

한국등록특허 제0522437호 한국등록특허 제1114578호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 이태리포플러 줄기 절편을 이용하여 이태리포플러의 신초를 대량으로 증식할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이태리포플러 줄기 절편을 이용하여 이태리포플러를 대량으로 분화하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

(a) 이태리포플러(Populus euramericana)의 줄기를 5 ~ 7cm의 크기로 절단한 후 표면을 살균하는 단계; (b) 표면살균된 줄기를 무균대에서 1 ~ 2mm 두께의 박편으로 자르는 단계; 및 (c) 잘려진 절단면을 배지에 접하도록 배양하여 신초를 증식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana) 신초의 대량증식방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a)단계에서 살균하는 단계는 5 ~ 7cm의 크기로 절단된 줄기를 흐르는 수돗물에 30분간 침지한 다음 무균대 안에서 70% 에탄올로 10초 ~ 1분, 0.2% HgCl₂로 20 ~ 30분 및 2% NaClO로 10 ~ 20분간 표면살균하고 멸균수로 3 ~ 5회 세척할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c)단계는 1/2MS(Murashige and Skoog) 배지에 BA 0.2mg/L 및 제아틴(zeatin) 0.1mg/L이 추가로 첨가된 배지에서 3 ~ 5주간 배양할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 배지의 pH는 5 ~ 6이고, 110 ~ 130℃에서 10 ~ 20분간 고압증기멸균할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c)단계에서 배양은 23 ~ 25℃의 온도에서 14 ~ 18시간의 광주기가 유지되는 무균배양실에서 배양할 수 있다.

또한, 본 발명은

(a) 이태리포플러(Populus euramericana)의 줄기를 5 ~ 7cm의 크기로 절단한 후 표면을 살균하는 단계; (b) 표면살균된 줄기를 무균대에서 1 ~ 2mm 두께의 박편으로 자르는 단계; 및 (c) 잘려진 절단면을 배지에 접하도록 배양하여 뿌리를 유도하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana)의 대량분화방법을 제공한다.

본 발명에 따른 이태리포플러 대량 증식방법은 기존의 마디배양이 아니라 나무 줄기를 1 ~ 2mm 두께의 단편으로 절단하여 줄기내부에 있는 형성층으로부터 다수의 신초를 재분화시키는 방법으로 단기간에 식물체를 재분화시킴으로서 우량 이태리포플러를 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 박편배양법에 의한 식물체 재분화 모식도를 나타낸 사진이다(위: 기존방법인 마디배양, 아래: 본 발명의 박편배양법).
도 2는 30cm 길이 줄기에서 채취 가능한 절편체의 수를 나타낸 그래프이다.
도 3은 배양방법별 30cm 길이 줄기에서 신초 재분화된 절편체의 수를 나타낸 그래프이다.
도 4는 배양방법별 30cm 길이 줄기에서 재분화된 총 식물체수를 나타낸 그래프이다.
도 5는 배양방법에 따른 평균 식물체 재분화 수를 비교한 결과이다.
도 6은 절간박편배양법에 의한 이태리포플러 우수 클론묘 생산 정도를 촬영한 결과이다.

본 발명은 이태리포플러(Populus euramericana) 신초의 대량증식방법을 제공한다.

본 발명에 있어서 “이태리포플러(Populus euramericana)”는 쌍떡잎식물 버드나무목 버드나무과의 낙엽교목이다. 산기슭 이하의 기름진 땅에서 잘 자라며, 높이는 약 30m, 너비는 약 80m이다. 나무껍질은 은빛을 띤 흰색이며, 가지는 둥글고 털이 없다. 잎은 삼각형이고 어린 잎은 붉은빛이 돌다가 녹색으로 되고, 잎자루는 납작하며 빨간색이고 잎몸 길이의 3/4 정도이다. 이탈리아 원산이며, 미국 원산 미루나무와 유럽 원산 양버들과의 잡종 가운데 선발한 것이고, 겉으로 보기에 미루나무와 비슷하다. 가로수나 조림수로 심으며 민간에서는 종기나 지혈, 화상, 해열 등에 약으로 쓴다.

또한, 최근 저탄소 녹색성장의 정책 추진에 따라 목재 바이오매스 활용 요구가 높아지고 특히 온실가스 목표 관리제 도입에 따라 목재에너지 원료의 수요가 많아질 것으로 예상되어 에너지용 목질계 자원의 안정적인 공급원 확보가 필요한 실정이다. 이를 위해 단기간 최대의 바이오매스를 생산하며 다양한 토질에서도 잘 자라는 이태리포플러가 적합한 대상 수종으로 최근 많은 관심을 받고 있는 실정이다.

따라서 본 발명자들은 목재에너지용으로 우수한 속성수이나 다른 포플러류와 달리 기내증식이 어려운 이태리포플러를 대량 생산하기 위하여 다양한 연구를 진행하던 중, 이태리포플러를 기존의 마디배양법이 아닌 줄기를 1 ~ 2mm 두께의 박편으로 절단하는 절간박편배양법으로 배양 시 이태리포플러를 대량으로 증식시킬 수 있음을 확인하였다.

구체적으로 본 발명에 따른 방법은

(a) 이태리포플러(Populus euramericana)의 줄기를 5 ~ 7cm의 크기로 절단한 후 표면을 살균하는 단계; (b) 표면살균된 줄기를 무균대에서 1 ~ 2mm 두께의 박편으로 자르는 단계; 및 (c) 잘려진 절단면을 배지에 접하도록 배양하여 신초를 증식하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 이태리포플러의 대량증식방법을 단계별로 보다 세부적으로 설명하면 다음과 같다.

제1단계: 이태리포플러의 줄기를 5 ~ 7 cm 의 크기로 절단한 후 표면을 살균하는 단계

우선, 본 발명에 따른 이태리포플러의 대량증식방법은 표면살균을 위해 잎을 제거한 신초(new shoot) 줄기를 마디가 1 ~ 2개 포함되도록 5 ~ 7cm로 절단한 후 흐르는 수돗물에 20 ~ 40 분간 침지한 다음 무균대(clean bench) 안에서 70% 에탄올로 10초 ~ 1분, 0.2% HgCl₂로 20 ~ 30분 및 2% 차아염소산나트륨(NaClO)로 10 ~ 20분간 표면살균하고 멸균수로 3 ~ 5회 세척하는 것이 바람직하다.

제2단계: 표면살균된 줄기를 무균대에서 1 ~ 2 mm 두께의 박편으로 자르는 단계

표면살균된 줄기를 무균대에서 이태리포플러의 줄기 절편 또는 잎을 일정한 길이로 절단할 수 있는데 이 때 줄기 절편 또는 잎의 절단 길이는 대략 1 ~ 2mm인 것이 바람직하다.

제3단계: 잘려진 절단면을 배지에 접하도록 배양하여 신초를 증식하는 단계

1 ~ 2mm의 두께의 박편으로 잘려진 줄기는 절단면이 배지에 접하도록하여 배양할 수 있는데 이 때 배지의 조성은 1/2MS(Murashige and Skoog) 배지에 BA 0.2mg/L와 제아틴(zeatin) 0.1mg/L가 첨가 된 배지일 수 있다.

또한, 상기 배지에서 2 ~ 6주간 배양할 수 있는데, 이때 배지의 pH는 5 ~ 6으로 적정하고 110 ~ 130℃에서 10 ~ 20분간 고압증기멸균한 후 실험에 사용하였다. 배양은 23 ~ 25℃의 온도에서 14 ~ 18시간의 광주기가 유지되는 무균배양실에서 배양할 수 있다.

삭제

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

재료 준비

본 발명자들은 국립산림과학원으로부터 생장이 우수하고 목재 이화학적특성이 우수한 것으로 선발 된 이태리포플러 5개 클론을 이용하였다. 본 발명에 이용된 클론은 1) Dorskamp, 2) ECO-28, 3) I-476, 4) Venziano, 5) Ay-48 이다. 채취한 이태리포플러의 줄기를 30cm 길이로 절단하여 본 발명에 사용하였다.

< 실시예 2>

표면 살균

본 발명자들은 표면살균을 위해 잎을 제거한 신초(new shoot) 줄기를 마디가 1 ~ 2개 포함되도록 5 ~ 7cm로 절단한 후 흐르는 수돗물에 30분간 침지한 다음 무균대(clean bench) 안에서 70% 에탄올로 30초, 0.2% HgCl₂로 25분, 2% NaClO로 15분간 표면살균하고 멸균수로 3 ~ 5회 세척하였다. 표면살균 한 줄기는 본 실험을 위해 무균대로 옮겼다.

< 실시예 3>

배양방법

상기 실시예 2의 방법으로 표면살균 된 줄기는 기존의 마디배양법과 본 발명의 줄기박편배양법으로 나누어 시료를 제조하였다. 이때 기존 배양 방식(마디배양법)은 액아(axillary bud)가 1개 포함되도록 3 ~ 5 cm 길이로 줄기를 절단하여 줄기의 1/3이 배지에 묻히도록 배양하였다.

줄기박편배양은 표면살균 된 줄기를 무균대(clean bench)에서 1 ~ 2mm 두께의 박편으로 잘라 절단면이 배지에 접하도록 배양하여 박편의 주위 형성층으로부터 신초재분화를 유도하였다(도 1 참조).

기존의 마디배양법 및 본 발명의 줄기박편배양법에서 절단된 절편체(마디, 박편)는 1/2MS(Murashige and Skoog) 배지에 BA 0.2mg/L와 제아틴(zeatin) 0.1mg/L가 첨가 된 배지(표 1 참조)에서 4주간 배양하였다. 이때 배지의 pH는 5.8로 적정하고 121℃에서 15분간 고압증기멸균한 후 실험에 사용하였다. 배양은 온도 24 ±1℃와 16시간 광주기가 유지되는 무균배양실에서 실시하였다.

< 실시예 4>

배양방법에 따른 증식 효율 측정

본 발명자들은 기존의 마디배양법과 본 발명의 줄기박편배양법의 효율성을 정확히 비교하기 위해 30cm 길이의 줄기를 기준으로 이로부터 얻을 수 있는 절편체의 수, 각 절편체에서 신초 재분화가 이루어진 총 절편체의 수, 그리고 배양 4주 후 30cm 길이의 줄기에서 얻은 있는 총 신초수를 이태리포플러 클론별로 비교하였다. 그리고 최종적으로 두 배양방법으로 배양했을 때 얻은 식물체의 평균치를 제시함으로서 두 방법의 증식효율을 비교하였다.

그 결과, 기존의 배양방식은 30cm 줄기에서 3.6개(Venziano) ~ 6.4개(Ay-48)의 절편체를 얻어 배양 한 반면, 줄기박편배양법으로 절편체를 조제한 경우는 30cm 길이의 줄기에서 36.7개 ~ 64.2개의 절편체를 얻어 다량의 배양시료를 확보할 수 있음을 알 수 있었다(도 2 참조).

또한, 배양효율은 각 클론별 재분화 능력이 다소 상이하여 가장 재분화율이 낮은 클론인 Ay-48의 경우 절간박편배양이 마디배양법에 비해 재분화 된 절편체 수가 2.8배로 높았으며 재분화율이 높은 Venziano 클론의 경우는 절간박편배양법이 마디배양법에 비해 16배 많은 절편체에서 재분화가 이루어 졌으며, 본 발명에서 실험한 5 종류의 클론을 모두 비교하였을 때 절간박편배양법이 기존의 마디배양법에 비해 평균 7.9배 더 많은 절편체에서 신초가 생산되었음을 확인하였다(도 3 참조).

본 발명자들은 배양 4주 후 각 클론별 절편체에서 재분화 된 신초수를 조사하였다. 그리고 처음 배양재료로 사용한 30cm 줄기로 환산한 결과 재분화율이 낮은 클론인 Ay-48은 마디배양시 6.4개의 신초를 얻을 수 있었으나 절간박편 배양시는 59개의 신초를 얻어 9.2배 더 많은 신초를 생산할 수 있었다. 또한 가장 재분화가 잘 되는 Venziano 클론의 경우는 30cm 길이 줄기에서 박편배양법을 이용해 절편체를 배양 한 경우 총 1,138개의 신초를 생산하여 마디배양법의 3.6개에 비해 316배 더 많은 신초를 생산할 수 있음을 알 수 있었다(도 4 참조).

또한, 배양방법에 따른 평균 식물체 재분화 수를 비교한 결과, 본 발명의 절간박편배양법은 평균 492.3개가 재분화되었고, 마디배양법은 평균 4.8개가 재분화되었음을 알 수 있었다(도 5 참조).

따라서 본 발명의 줄기박편배양법은 급속 증식을 위한 재료의 양이 적을 경우 또는 신초(new shoot) 대량급속증식에 매우 효율적인 방법이며, 재분화능이 높은 클론일수록 효율이 더 좋음을 알 수 있었다. 본 발명의 방법은 기존의 마디배양보다 평균 102배 더 많은 수의 신초가 재분화되었으며, 이러한 결과는 종간 혹은 클론간에 다소의 차이는 있을 수 있으나 유산한 근연종에서 적용되어 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

(a) 이태리포플러(Populus euramericana)의 줄기를 5 ~ 7cm의 크기로 절단한 후 표면을 살균하는 단계;
(b) 표면살균된 줄기를 무균대에서 1 ~ 2mm 두께의 박편으로 횡절단하는 단계; 및
(c) 잘려진 절단면을 배지에 접하도록 배양하여 신초를 증식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana) 신초의 대량증식방법에 있어서, 상기 (c)단계는 1/2MS(Murashige and Skoog) 배지에 BA 0.2mg/L 및 제아틴(zeatin) 0.1mg/L이 추가로 첨가된 배지에서 3 ~ 5주간 배양하고, 상기 배지의 pH는 5 ~ 6이고, 110 ~ 130℃에서 10 ~ 20분간 고압증기멸균한 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a)단계에서 살균하는 단계는 5 ~ 7cm의 크기로 절단된 줄기를 흐르는 수돗물에 30분간 침지한 다음 무균대 안에서 70% 에탄올로 10초 ~ 1분, 0.2% HgCl₂로 20 ~ 30분 및 2% 치아염소산나트륨(NaClO)으로 10 ~ 20분간 표면살균하고 멸균수로 3 ~ 5회 세척하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana) 신초의 대량증식방법.
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제1항에 있어서,
상기 (c)단계에서 배양은 23 ~ 25℃의 온도에서 14 ~ 18시간의 광주기가 유지되는 무균배양실에서 배양하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana) 신초의 대량증식방법.
(a) 이태리포플러(Populus euramericana)의 줄기를 5 ~ 7cm의 크기로 절단한 후 표면을 살균하는 단계;
(b) 표면살균된 줄기를 무균대에서 1 ~ 2mm 두께의 박편으로 횡절단하는 단계; 및
(c) 잘려진 절단면을 배지에 접하도록 배양하여 뿌리를 유도하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana)의 대량분화방법에 있어서, 상기 (c)단계는 1/2MS(Murashige and Skoog) 배지에 BA 0.2mg/L 및 제아틴(zeatin) 0.1mg/L이 추가로 첨가된 배지에서 4주간 배양하고, 상기 배지의 pH는 5 ~ 6이고, 110 ~ 130℃에서 10 ~ 20분간 고압증기멸균한 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 (a)단계에서 살균하는 단계는 5 ~ 7cm의 크기로 절단된 줄기를 흐르는 수돗물에 30분간 침지한 다음 무균대 안에서 70% 에탄올로 10초 ~ 1분, 0.2% HgCl₂로 20 ~ 30분 및 2% 치아염소산나트륨(NaClO)으로 10 ~ 20분간 표면살균하고 멸균수로 3 ~ 5회 세척하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana)의 대량분화방법.
삭제
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제6항에 있어서,
상기 (c)단계에서 배양은 23 ~ 25℃의 온도에서 14 ~ 18시간의 광주기가 유지되는 무균배양실에서 배양하는 것을 특징으로 하는, 이태리포플러(Populus euramericana)의 대량분화방법.