KR101934786B1 - 연중 계속적인 생산을 위한 모링가 재배방법 - Google Patents

연중 계속적인 생산을 위한 모링가 재배방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연중 계속적인 생산을 위한 모링가 재배방법에 관한 것으로, 배양실내에서, 크고 건실한 모링가 유식물체 종자를 선택해서 멸균처리하여 배지위에 치상하여 배양시켜 성장종묘를 얻기 위한 전처리 단계(S1), 상기 단계(S1)의 전처리과정을 거쳐 기내 배양중인 모링가의 잎에서 조직을 채취하여 초기 캘러스 형성 배지 위에 치상하여 모링가의 초기 캘러스 형성 및 다신초 유도 배양 및 성장 단계(단계 S2), 상기 단계(S2)에서 성장된 모링가 유식물체의 줄기, 잎, 뿌리에서 다수의 식물체 조직을 채취 분화시켜 배지에서 배양하여 유식물체를 증식시키는 모링가 유식물체의 형성 및 분화 단계(단계 S3), 상기 단계(S3)에서 증식된 유식물체들의 줄기마디, 겨드랑눈, 잎 및 뿌리의 조직을 채취하여 대량으로 분화 및 증식시킨 유식물체를 모링가 모종으로 사용하기 위해 성장시키는 유식물체의 재분화 및 성장 단계(단계 S4), 상기한 단계(S4)에서, 성장배지에서 대량으로 증식 및 배양된 조직배양묘를 외부 환경에 적응하도록 순화시키는, 모링가의 조직배양 묘목 형성을 위한 식물체의 순화 단계(단계 S5), 및 상기한 단계(S5)에서 순화과정을 거친 모링가 모종은 온실이나 수경재배시설을 갖는 식물공장에 마련된 본포에 이식하여 재배하는 모링가의 본포 이식 및 재배단계(단계 S6)를 포함하여 구성됨으로써, 국내 기후조건상 재배하기 어려운 모링가를 연중 계속적으로 생산할 수 있다.

Description

연중 계속적인 생산을 위한 모링가 재배방법{METHOD FOR GROWING MORINGA CAPABLE OF CONTINUOUS PRODUCTION FOR A YEAR}
본 발명은 모링가를 연중 계속적으로 생산하기 위한 모링가 재배방법에 관한 것으로, 특히 국내 겨울철의 저온으로 인하여 다년간의 지속적인 재배가 불가능한 모링가를 연간 계속하여 재배할 수 있도록 캘러스 배양, 유식물체의 조직 분화에 의한 증식 및 유식물체의 성장에 의해 형성된 유식물체 모종을 실내 재배하여 모링가의 잎, 열매, 줄기 및 뿌리를 수확하는 과정을 반복에 의해 모링가를 연중 계속하여 생산하는 모링가 재배방법에 관한 것이다.
모링가는(Moringa Oleifera)는 십자화목 모링가과(Moringaceae)에 속하며 열대 및 아열대 기후 지역에 분포하는 다년생의 콩과 식물로서 5~12m에 이르는 속성수이고, 나뭇잎과 열매 뿐만 아니라 나무 전체를 식용으로 하는 열대성 나무로 인도 서북부가 원산지이다.
모링가는 비타민 16종, 미네랄 17종, 필수 아미노산 9종을 포함한 아미노산 20종, 지방산 15종, 오메가 3,6,9 등 90여가지 이상의 영양소를 포함하고 있어 2000년 11월 21일자 디스커버리 채널에서는 세상에서 영양소가 가장 풍부한 식물로, 인체에 필요한 90여가지 이상의 영양소가 함유되어 있어 "기적의 나무(Miracle Tree)"라고 보도하기도 하였다.
이러한 모링가는 콜레스테롤 예방, 항염증, 시력 개선, 고혈압, 면역 강화, 항산화로 노화방지, 종양 예방, 당뇨 등 많은 효능을 가지고 있는 것으로 알려져 있고, 특히 모링가 잎은 단백질, 칼슘, 철, 베타카로틴(비타민 A의 전구체), 비타민 C와 비타민 E가 매우 풍부하며, 여러 유효성분에 의해 신체의 자연 방어 증가, 눈과 뇌에 영양 제공, 신진대사 증진, 세포구조 증진, 주름개선, 간 및 신장의 정상기능 부여, 소화작용, 항산화작용, 면역시스템 증진, 항염증작용, 혈당조적 작용 등 그 효용 가치를 인정받고 있다.
이러한 모링가는 원산지인 인도를 비롯하여 베트남, 미국, 필리핀 등에서 재배되어 오일, 건조 잎 및 분말등으로 가공 및 판매되어 왔으나, 최근에는 일본과 중국에서도 모링가를 재배하기 시작하였고, 세계적으로 인구의 고령화에 따라 기능성 건강보조식품과 기능성 화장품 등으로 그 활용성이 확대되고, 수요 또한 크게 증가하고 있다.
우리나라의 경제성장 이면으로 선진국에서 흔히 나타나는 비만, 성인병, 통풍, 대사증후군 등 영양의 과잉으로 나타나는 여러 질병이 만연해짐에 따라 건강에 관한 관심이 높아져 건강 기능성 식품에 대한 수요가 크게 증가하고 있고, 자연계에서 존재하는 식물에서 얻어지는 기능성 성분을 식품소재로 활용하려는 노력이 고조되고 있으며, 언론 등을 통해 소개되는 모링가에 대해 일반인들의 관심이 높아지고 있다.
모링가는 20~30년 생장하는 다년생 작물로 열대지방에서는 잘 자라지만, 국내의 추운 겨울을 지내지 못하여 국내에서는 5월 초 ~ 10월 말까지만 재배할 수 있다는 점이 모링가의 국내 재배에 있어 가장 큰 문제점이다.
국내에서는 모링가를 약 5개월간 재배하여 목적하는 잎, 줄기, 뿌리 등을 수확해야 하므로, 재배기간이 짧아 종자 채취가 불가능하다. 그러나, 농가들의 관심이 증가되어 일부 농가에서 해외에서 종자를 수입해서 육묘를 통해 재배하고 있으나, 현재 국내에서 유통되는 대부분의 종자는 태국, 베트남, 인도, 필리핀 등에서 공급되고 있고, 이러한 수입 종자들이 종자용이 아닌 식용이나 가공용이라 미숙종자, 해묵은 종자, 협잡물 등이 섞여있어 발아율이 10~15%로 극히 저조한 문제점이 있다(도1 참조).
따라서, 바이러스에 감염되지 않은 무병주로써 뿌리 생육 등이 강건하고 초기 생장속도가 빠르며 대량공급을 재배가능한 시기에 맞춰 모링가 종묘를 공급할 수 있도록 하는 조직 배양묘의 국내 생산 기술 확보가 매우 필요하다.
그런데 일반적으로 식물조직배양에 의한 묘생산은 분화되지 않은 부정형의 세포덩어리를 지칭하는 캘러스(Callus, 혹은 유합조직, 창상조직, 유상조직)를 통한 신초 형성 및 식물체 재분화를 유도하는 배양 방법은 식물이 가지고 있는 전형성능(totipotency)을 이용하는 것으로, 단세포 혹은 식물 조직 일부분으로부터 완전한 식물체가 재생되는 능력을 말한다. 모든 세포는 이러한 전형성능을 가지고 있지만 세포조직의 분화 정도, 채취 부위, 배지의 조성, 배양 환경 등에 따라 발현되는 결과는 현저히 차이가 나는 문제가 있으므로, 재배기간이 5월에서 10월까지로 매우 짧은 국내 실정에 맞게 모링가 종묘 생산 및 재배를 위한 기술개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 국내 기후 환경에 따라 모링가를 재배할 수 없는 문제점을 해결하기 위하여 기내에서 배양한 모링가 유식물체의 줄기, 뿌리 및 잎 중에서 선택된 어느 하나로 부터 분화된 식물 조직체를 단기간에 완전한 유식물체로 성장시켜 모링가 종묘를 생산하고 실내에서 재배하여 수확하는 과정을 반복하여 모링가를 연중 계속적으로 생산하는 모링가 재배방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 연중 계속적인 생산을 위한 모링가 재배방법은,
배양실내에서, 크고 건실한 모링가 유식물체 종자를 선택해서 멸균처리하여 배지위에 치상하여 배양시켜 성장종묘를 얻기 위한 전처리 단계(S1),
상기 단계(S1)의 전처리과정을 거쳐 기내 배양중인 모링가의 잎에서 조직을 채취하여 초기 캘러스 형성 배지 위에 치상하여 모링가의 초기 캘러스 형성 및 다신초 유도 배양 및 성장 단계(단계 S2),
상기 단계(S2)에서 성장된 모링가 유식물체의 줄기, 잎, 뿌리에서 다수의 식물체 조직을 채취 분화시켜 배지에서 배양하여 유식물체를 증식시키는 모링가 유식물체의 형성 및 분화 단계(단계 S3),
상기 단계(S3)에서 증식된 유식물체들의 줄기마디, 겨드랑눈, 잎 및 뿌리의 조직을 채취하여 대량으로 분화 및 증식시킨 유식물체를 모링가 모종으로 사용하기 위해 성장시키는 유식물체의 재분화 및 성장 단계(단계 S4),
상기한 단계(S4)에서, 성장배지에서 대량으로 증식 및 배양된 조직배양묘를 외부 환경에 적응하도록 순화시키는, 모링가의 조직배양 묘목 형성을 위한 식물체의 순화 단계(단계 S5), 및
상기한 단계(S5)에서 순화과정을 거친 모링가 모종은 온실이나 수경재배시설을 갖는 식물공장에 마련된 본포에 이식하여 재배하는 모링가의 본포 이식 및 재배단계(단계 S6)를 포함하여 구성된다.
상기 단계(S2)에서, 4g/L의 기본배지에 카사미노산(casamino acid) 0.1g/L, 2.4-D(2.4-dichloro phenoxy acetic acid) 20mg/L, 수크로우스(Sucrose) 30g/L 및 파이타겔(phytagel) 2~3g/L을 첨가물로서 추가하고 pH를 5.8로 되게 조성한 배지에서 초기 캘러스(callus) 유도 및 다신초(multi-shoot) 유도 배양을 하는 것이 바람직하다.
식물 조직 치상후 캘러스 형성 및 다신초 유도 배양을 거친 후, 4g/L의 기본배지에 키네틴(Kinetin) 20mg/L, 1-나프탈렌아세트산(1-naphthaleneacetic acid; NAA) 2mg/L, 수크로우스(Sucrose) 30g~40g/L, 소르비톨(D-sorbitol) 20g/L 및 파이타겔(Pytagel) 2~3g/L을 기본배지에 첨가한 배지에서 모링가 유식물체(plantlet) 형성 및 식물체 재분화를 유도한다.
상기 재분화된 식물체를 6g/L의 기본배지에 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 등을 추가로 첨가한 성장 배지에서 성장시키는 것이 바람직하다.
상기 유식물체의 형성 및 식물체 분화 단계(단계 S3)는, 상기 단계(S2)에서 성장된 유식물체를 증식 배양하기 위해 줄기, 잎, 뿌리에서 다수의 식물체 조직을 채취 분화시켜 MS(Murashige & Skoog) 6g/L의 기본 배지에 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 등을 추가로 첨가한 성장 배지에서 26±1℃로 유지되는 배양실에서 배양하는 것이 바람직하다.
상기 유식물체의 재분화 및 성장 단계(단계 S4)는, 상기 단계(S3)에서 증식배양된 유식물체의 줄기마디, 겨드랑눈, 잎 및 뿌리의 조직을 채취하여 대량으로 분화 및 증식시킨 유식물체를 모링가 모종으로 사용하기 위해 기본 배지에 수크로우스(Sucrose) 30g~40g/L, 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 및 아가(Agar) 8~10g/L의 4종을 더 첨가한 성장배지에서 모링가에서 분화된 유식물체 조직을 성장시킨다.
상기 기본 배지는 MS(Murashige & Skoog) 배지이거나 또는 MS(Murashige & Skoog) 배지와 WPM(Lloyd & McCown Woody Plant Basal Salt Medium)를 1 : 1의 체적 비율로 혼합한 배지로 될 수 있다.
본 발명에 따라 모링가의 줄기, 뿌리 및 잎에서 채취한 식물조직에서 배양된 식물체에서 분화된 식물 조직체로 단기간에 유식물체로 성장하게 유도하여 대량의 모링가 종묘를 생산할 수 있으며, 이렇게 생산된 모링가 종묘를 눙가에게 분양하거나 직접 본포에 이식하여 재배함으로써 모링가를 연중 계속적으로 생산할 수 있는 효과와 함께, 연중 계속적인 모링가 재배로 급증하는 국내 수요의 일부를 공급할 수 있어 수입대체 효과가 있으며, 생산 및 관리의 효율성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 모링가 종자의 저조한 발아 상태를 보여주는 사진들이다.
도 2는 도 1에서 성장 배지에서의 모링가의 캘러스 배양을 통한 유식물체로의 성장을 과정을 보여주는 사진들이다.
도 3은 도 2의 모링가 유식물체의 뿌리, 잎, 줄기 조직에서 얻은 식물 조직체를 배양하는 과정을 보여주는 사진들이다.
도 4는 도 3의 조직배양묘가 외부의 순화 과정을 통해 독립적인 완전한 식물체로 되는 과정이다.
도 5는 도 1의 모링가묘 순화 및 포장이식 재배방법의 수행을 도식적으로 보여주는 도면이다.
이하에서는 구체적인 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 및 이하에 기술하는 실험 방법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명에서 수행하는 모링가 조직배양묘 기내 생산기술에 대한 연구는, 기내에서 배양중인 모링가의 줄기, 뿌리 및 잎 등의 모링가 식물조직체로 부터 최적화된 배지조성 및 배양 조건에서 캘러스 유도 및 식물체를 형성시키고 완전한 유식물체로 성장시켜 모링가의 종묘를 대량 생산하고 모링가를 계속적으로 재배하는데 있다.
모링가의 신초 형성율 및 분화율은 생장조절제를 포함한 첨가물의 종류 및 농도에 따라서 차이가 있기 때문에, 조직배양 방법을 이용하는 경우, 모링가의 식물체 형성율을 높이고 아울러 성공적인 조직배양묘의 대량생산을 위해서는 생장조절제를 포함한 배지 첨가물의 종류 및 농도 등 배지의 조성 최적화가 반드시 필요하다. 본 발명에 따라 최적화된 성장배지는 기내에서 무병 모종의 모링가 유식물체의 줄기, 뿌리 및 잎에서 분화된 식물제조직체의 성장에 사용한다.
도 1에 있어서, 본 발명에 따라 모링가의 연중 계속적인 재배를 위한 모링가의 종묘를 얻기 위한 전처리 단계(S1)로서, 크고 건실한 모링가 유식물체 종자를 선택해서 70%의 에탄올에 10초간 침지하고, 멸균 증류수로 3~4회 세정한 다음, 1%의 차아염소산나트륨용액에 15~20분간 침지하고, 다시 멸균수로 3~4회 세정하고, 멸균한 거름종이를 이용해 종자의 수분을 뺀 다음, 한천 배지(Agar)나 피타겔(phytagel) 배지위에 치상하여 배양시키고 모링가 모종으로서 성장시킨다.
본 발명에서는 상기한 전처리 단계(S1)에서 자란 모종중에서 활력이 좋은 것을 선택하여 본 발명에서의 모링가 종묘 생산에 사용한다.
상기한 전처리 단계(S1)에서 생산된 모링가 유식물체의 잎에서 채취한 작은 식물체 조직을 미리 준비된 캘러스 배양을 위한 배지에 치상하여 초기 캘러스 형성 및 다신초를 유도한다(단계 S2). 그러나, 모링가 유식물체의 줄기, 뿌리 등에서도 식물체 조직을 채취하여 캘러스 배양을 할 수 있으나, 본 실시예에서는 잎에서 채취한 것을 배양하는 것으로만 설명하였다.
조직 배양 배지는 크게 무기염류, 비타민류, 생장조절제, 탄소 및 에너지원, 기타 유기물, 기타 첨가물(아가, 파이타겔)을 포함하며, 산소, 탄소, 수소를 제외한 조직 배양 배지의 무기염류로서, 식물세포 및 조직배양에 필요한 원소로 질소, 인, 칼리, 칼슘, 마그네슘, 황 등의 다량요소와 칼슘, 나트륨, 망간, 몰리브덴, 구리, 아연, 붕소, 코발트, 철 등 비교적 소량으로 필요한 미량요소를 포함한다.
상기의 원소들은 식물체뿐만 아니라, 세포나 조직의 발달에 중요한 역할을 한다. 특히 다량요소 중 인(P)은 핵산의 구성성분으로 세포분열과 생장에 필수적인 성분이며, 칼슘(Ca)은 세포벽의 구성성분으로 중층(middle lamella)에 있는 펙틴(pectin)과 결합하여 세포를 서로 결합하는 역할을 하므로 세포분열과 생장에 중요하다. 미량요소 중 철(Fe)은 식물체 내에 일어나는 여러 대사과정을 조절하는 효소(enzyme)의 기능을 보완하고 보조하는 보조인자(cofactor)의 역할을 한다. 또한, 산화환원 작용을 통한 전자의 전달 기능 등 광합성 작용을 촉매하는 중요한 역할을 하며 호흡효소의 구성성분이기도 하다.
본 발명에서 사용되는 기본 배지는 MS(Murashige & Skoog Medium, Basal Salt Mixture, NH4NO3 Free)를 사용하거나 또는 예를들어 WPM(Lloyd & McCown Woody Plant Basal Salt Medium) 배지와 같은 다른 배지를 기본 배지로 사용할 수도 있다. 또한, 상기 MS 배지와 WPM 배지를 1:1의 중량비로 포함하여 조성될 수도 있다. 상기 기본 배지에는 식물의 배양에 필요한 가장 기본적인 물질들만 포함시켰다. 아울러, 상기 기본 배지의 pH는 5.8~6.0으로 사용하였다.
상기한 본 발명에 의한 연중 계속적인 생산을 위한 모링가 재배방법에서 모링가 초기 캘러스 형성 및 다신초를 유도단계(단계 S2), 유식물체 형성 및 식물체 재분화 증식 단계(단계 S3) 및 재분화 증식된 유식물체의 성장단계(단계 S3)의 과정을 아래와 같이 실시하였다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
전처리 단계( S1 )
배양실내에서, 크고 건실한 모링가 유식물체 종자를 선택해서 멸균처리하여 배지위에 치상하여 배양시켜 성장종묘를 얻기 위한 전처리를 한다.
모링가의 초기 캘러스 형성 및 다신초 유도 배양 및 성장 방법(단계 S2 )
<1> 모링가의 캘러스 배지 치상 및 다신초 생성 유도 배양
단계(S1)의 전처리단계를 거쳐 기내 배양중인 모링가의 잎에서 조직을 채취하여 아래의 초기 캘러스 형성 배지 위에 치상하였다.
초기 캘러스(callus) 유도 및 다신초(multi-shoot) 유도 배양 배지는 MS(Murashige & Skoog) 4g/L 배지에 카사미노산(casamino acid) 0.1g/L, 2.4-D(2.4-dichloro phenoxy acetic acid) 20mg/L, 수크로우스(Sucrose) 30g/L 및 파이타겔(phytagel) 2~3g/L을 첨가물로서 추가하고 pH를 5.8로 되게 배지를 제조하였다. 본 실시예에서의 배지 조성 성분은 하기 [표 1]과 같다.
모링가의 캘러스 형성 및 다신초 유도 배지조성
구 분 성분명 함량(mg/L)
무기염류
(다량원소)		 KNO3 1,900
NH4NO3 1,650
CaCl22H2O 440
MgSO47H2O 370
KH2PO4 170
무기염류
(미량원소)		 MnSO44H2O 22.3
ZnSO47H2O 8.6
H3BO3 6.2
KI 0.83
CuSO45H2O 0.025
Na2MoO42H2O 0.25
CoCL26H2O 0.025
FeSO47H2O 27.8
Na2EDTA2H2O 37.3
유기물질 glycine 2
myo-inositol 100
nicotinic acid 0.5
pyridoxineHCl 0.5
thiamineHCl 0.1
sucrose 3%
casamino acid 100
각각의 배지 성분을 혼합 조제한 후 배양병(외경:가로81mm, 높이132mm)에 100~150mL씩 분주하여 121℃에서 15분간 멸균하여 사용하였다. 배지가 든 배양병에 식물조직을 10여 개씩 치상하였으며 26±1℃로 유지되는 배양실에서 8주 정도 배양하였다. 배양 8주차 초기 캘러스 및 신초분화 특성은 표 2에서 확인할 수 있듯이 매우 양호한 캘러스 및 다신초 형성율을 얻었으며, 배양 8주차 상태는 도 1의 좌측에서 첫번째 사진과 같다.
8주차 캘러스 형성 및 신초분화 특성
캘러스형성율(%) 신초분화율(%) 신초개수/(plantlet)
52.7±5.2 15.7±1.5 11.2±1.1
<2> 유식물체 및 뿌리 형성을 위한 배양
식물 조직 치상후 캘러스 형성 및 다신초 유도 배양을 거친 후 MS(Murashige & Skoog) 4g/L 배지에 키네틴(Kinetin) 20mg/L, 1-나프탈렌아세트산(1-naphthaleneacetic acid; NAA) 2mg/L, 수크로우스(Sucrose) 30g~40g/L, 소르비톨(D-sorbitol) 20g/L 및 파이타겔(Pytagel) 2~3g/L을 첨가하여 배지를 형성하였으며, 그 성분은 하기 표 3과 같다. 도 1의 두번째 사진의 배양병에 계대하여 4~6주 정도 유식물체(plantlet) 형성 및 식물체 재분화를 유도한 다음, 도 1의 세번째 사진과 같은 다신초로 성장하였다. 재분화된 배양 12주차 및 20주차 유식물체의 특성은 하기 표 4와 같았다.
모링가의 재분화 배지조성
구 분 성분명 함량(mg/L)
무기염류
(다량원소)		 KNO3 1,900
NH4NO3 1,650
CaCl22H2O 440
MgSO47H2O 370
KH2PO4 170
무기염류
(미량원소)		 MnSO44H2O 22.3
ZnSO47H2O 8.6
H3BO3 6.2
KI 0.83
CuSO45H2O 0.025
Na2MoO42H2O 0.25
CoCL26H2O 0.025
FeSO47H2O 27.8
Na2EDTA2H2O 37.3
유기물질 glycine 2
myo-inositol 100
nicotinic acid 0.5
pyridoxineHCl 0.5
thiamineHCl 0.1
sucrose 3%
sorbitol 2%
12, 20주차 캘러스 형성 및 신초분화 특성
구 분 신초분화율(%) 신초개수(plantlet) 신초장(mm)
12주차 31.7±3.1 27.5±2.7 25.2±2.5
20주차 52.7±5.2 45.7±4.5 42.8±4.2
12주차에서 20주차까지의 신초 분화율, 신초 개수 및 길이 변화율이 크게 증가한 것으로 나타났다.
<3> 유식물체의 성장 유도를 위한 배양
전과정에서 모링가 캘러스에서 배양된 유식물체를 성장시키기 위하여 MS(Murashige & Skoog) 6g/L 배지에 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 등을 추가로 첨가하여 성장 배지로 이용하였으며 그 성분은 표 5와 같다. 전 단계의 배지에서 24주차까지 성장한 유식물체의 특성은 표 6과 같았으며, 도 1의 네번째 사진의 성장 상태를 얻었다.
모링가의 성장 배지조성
구 분 성분명 함량(mg/L)
무기염류
(다량원소)		 KNO3 2,850
NH4NO3 2,470
CaCl22H2O 660
MgSO47H2O 550
KH2PO4 255
무기염류
(미량원소)		 MnSO44H2O 33.1
ZnSO47H2O 12.3
H3BO3 9.1
KI 1.2
CuSO45H2O 0.037
Na2MoO42H2O 0.37
CoCL26H2O 0.037
FeSO47H2O 41.7
Na2EDTA2H2O 55.9
유기물질 glycine 3
myo-inositol 250
nicotinic acid 0.75
pyridoxineHCl 0.75
thiamineHCl 0.15
sucrose 3%
sorbitol 3%
20주차 식물생장 특성
식물체 형성율(%) 신초개수(plantlet) 엽수(leaf) 초장(mm)
52.5±5.2 3.7±3 75.4±7.5 94±9.4
상기한 실시예의 설명에서 기본 배지를 MS(Murashige & Skoog)를 사용하였으나, 여기에 한정되지 않고 예를들어 WPM(Lloyd & McCown Woody Plant Basal Salt Medium) 배지와 같은 다른 배지를 기본 배지로 사용할 수도 있다.
유식물체의 형성 및 식물체 분화 단계(단계 S3 )
단계(S3)에서는, 상기 단계(S2)에서 성장된 유식물체의 줄기, 잎, 뿌리에서 다수의 식물체 조직을 채취 분화시켜 배지에서 배양하여 유식물체를 증식시킨다.
<1> 모링가 줄기의 겨드랑 눈 부위 배치 치상
기내 배양중인 모링가의 줄기에서 생성되는 겨드랑 눈 부위(생장점 포함)를 길이 10mm 정도 크기로 절취하여 생장 배지 위에 치상하였다.
<2> 모링가의 성장 유도를 위한 배양
전과정에서 절취된 모링가 줄기의 겨드랑 눈 부위 조직의 생장을 위해 MS(Murashige & Skoog) 6g/L의 기본 배지에 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 등을 추가로 첨가하여 성장 배지로 이용하였으며, 각각의 배지 성분을 혼합 조제한 후 배양병(예를들어, 외경 : 가로 81mm, 높이 132mm)에 100~150mL씩 분주하여 121℃에서 15분간 멸균하여 사용하였다. 배지가 든 배양병에 식물 조직을 10여 개씩 치상하였으며, 26±1℃로 유지되는 배양실에서 8주정도 배양하였다.
상기한 성장 배지의 배양액 성분은 아래 표 7과 같다. 상기한 성장배지에서 2주 정도 배양된 결과는 도 3의 좌측에서 첫째 사진에서 볼 수 있듯이 모링가 줄기에서 절취된 줄기의 겨드랑 눈 부위(생장점 포함) 조직이 건강하게 생장함을 확인할 수 있었으며, 5주와 8주차 배양된 결과는 두번째와 세번째 사진에서 볼 수 있고, 아래 표 8와 같이 모링가 생장점을 포함한 줄기의 겨드랑 눈 부위 조직의 생장 특성에서 확인할 수 있듯이 엽수가 크게 증가되고 초장 길이 또한 크게 신장한 결과를 얻었다.
모링가의 성장 배지조성
구 분 성분명 함량(mg/L)
무기염류
(다량원소)		 KNO3 2,850
NH4NO3 2,470
CaCl22H2O 660
MgSO47H2O 550
KH2PO4 255
무기염류
(미량원소)		 MnSO44H2O 33.1
ZnSO47H2O 12.3
H3BO3 9.1
KI 1.2
CuSO45H2O 0.037
Na2MoO42H2O 0.37
CoCL26H2O 0.037
FeSO47H2O 41.7
Na2EDTA2H2O 55.9
유기물질 glycine 3
myo-inositol 250
nicotinic acid 0.75
pyridoxineHCl 0.75
thiamineHCl 0.15
sucrose 3%
sorbitol 3%
8주차 식물생장 특성
식물체 형성율(%) 신초개수(plantlet) 엽수(leaf) 초장(mm)
65.5±6.5 3.5±3 78.5±7.8 91.4±9.1
상기한 단계(S3)에서 모링가 유식물체 줄기의 겨드랑 눈부분을 채취하여 분화시킨 유식물체의 형성 및 성장과정을 설명하였으나, 유식물체의 줄기마디, 뿌리 등에 대해서도 위와 같이 유식물체 조직 분화 및 성장과 동일한 방식으로 수행될 수 있고, 이것 또한 본 발명에 포함됨을 이해하여야 한다.
유식물체의 재분화 및 성장 단계(단계 4)
상기 단계(S3)에서 증식된 유식물체들을 성장배지에서 성장시킨다. 상기 단계(S3)에서 유식물체의 줄기마디, 겨드랑눈, 잎 및 뿌리의 조직을 채취하여 대량으로 분화 및 증식시킨 유식물체를 모링가 모종으로 사용하기 위해 성장시킨다.
<1> 모링가의 성장 유도를 위한 배양
모링가에서 분화된 유식물체 조직을 성장시키기 위하여 기본 배지에 수크로우스(Sucrose) 30g~40g/L, 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 및 아가(Agar) 8~10g/L의 4종이 포함된 것을 성장 배지로 이용하였다.
상기 추가 배지 성분들과 기본 배지성분을 혼합 조제한 후 배양병(예를들어, 외경 : 가로 81mm, 높이 132mm)에 100~150mL씩 분주하여 121℃에서 15분간 멸균하여 사용하였다. 배지가 든 배양병에 식물 조직을 10여 개씩 치상하였으며, 26±1℃로 유지되는 배양실에서 40일 정도 배양하였다.
본 발명에 의한 성장 배지의 배양액 성분은 아래 표 9과 같다.
구 분 성분명 함량(mg/L)
무기염류
(다량원소)		 KNO3 2,850
NH4NO3 2,470
CaCl22H2O 660
MgSO47H2O 550
KH2PO4 255
무기염류
(미량원소)		 MnSO44H2O 33.1
ZnSO47H2O 12.3
H3BO3 9.1
KI 1.2
CuSO45H2O 0.037
Na2MoO42H2O 0.37
CoCL26H2O 0.037
FeSO47H2O 41.7
Na2EDTA2H2O 55.9
유기물질 glycine 3
myo-inositol 250
nicotinic acid 0.75
pyridoxineHCl 0.75
thiamineHCl 0.15
sucrose 3%
sorbitol 3%
본 발명에 따라 수크로우스(Sucrose) 30g~40g/L, 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 및 아가(Agar) 8~10g/L을 기본 배지에 첨가한 성장배지와 대조군으로서 상기 소르비톨과 이노시톨을 첨가하지 않은 기본배지가 각각 든 배양병에 배양할 모링가 식물 조직을 각각 10여 개씩 치상하였으며, 26±1℃로 유지되는 배양실에서 40일 정도 배양하였다.
이때, 치상한 상태에서 배양 20일 및 40일 경과된 시점에서 모링가의 분화된 유식물체의 각각의 성장 상태를 도 4의 사진으로 확인하였다. 도 4의 각 성장 상태별 사진들에서 왼쪽 사진은 소르비톨과 이노시톨이 기본 배지에 첨가된 성장 배지에서의 유식물체의 성장 상태를 나타내고, 오른쪽 사진은 대조군으로서 기본배지만으로 된 배지에서의 유식물체의 성장 상태를 대비적으로 보여주고 있다.
도 4에서 가장 좌측의 사진에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 성장배지와 대조군 배지에서 각각 분화된 유식물체가 치상된 상태는 큰 차이가 보이지 않았다. 그러나, 배양 20일에서 본 발명의 성장배지에서의 유식물체 엽수가 대조군 배지에서의 유식물체 엽수 보다 더 많았고(사진에서도 더 짙은 녹색으로 나타남), 배양 40일 경과 시점에서 본 발명에 의한 성장배지에서의 모링가 유식물체는 대조군의 기본 배지에서의 모링가 유식물체 보다 현저하게 더 많이 그리고 더 크게 성장하였으며 엽수 또한 더 큰 것을 확인할 수 있으며, 구체적으로는 아래 표 10으로 부터 배양 결과에서 특히 식물체 형성율, 엽수와 초장에서 현저한 차이가 있는 것으로 나타났다.
소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L를 기본 배지에 첨가한 성장배지와 기본 배지만으로 된 배지에 분화된 식물조직체의 배양 결과 성장특성 비교
구 분 식물체
형성율(%)		 신초개수
(plantlet)		 엽수
(leaf)		 초장
(mm)		 비 고
첨가 배지 72.5±7.2 4.5±4 72.5±7.2 135.5±13.5 4주차
첨가되지 않은 배지 47.5±4.7 2.8±2 35.4±3.5 67.2±6.7 4주차
또한, 본 발명의 성장 배지에서 모링가의 캘러스, 겨드랑 눈부위(생장점 포함), 줄기 마디(생장점 포함) 및 뿌리(생장점 포함)의 조직들로 부터 분화된 식물조직체에 대한 식물 성장 특성을 시험한 결과 차이는 있었으나, 어느 조직에서도 본 발명의 성장배지에서 식물체 형성율과, 신초개수, 엽수 및 초장이 양호함을 표 11로 부터 확인할 수 있다.
식물생장 특성
구 분 식물체
형성율(%)		 신초개수
(plantlet)		 엽수
(leaf)		 초장
(mm)		 비 고
캘러스 52.5±5.2 3.7±3 75.4±7.5 94±9.4 24주차
줄기의 겨드랑눈 65.5±6.5 3.5±3 78.5±7.8 91.4±9.1 8주차
줄기 마디 72.5±7.2 4.5±4 72.5±7.2 135.5±13.5 8주차
뿌 리 50.5±5.0 3.2±3 72.5±7.2 71.4±7.1 8주차
이로 부터 본 발명에 의한 성장배지는 모링가의 캘러스, 겨드랑 눈부위, 줄기마디부위 및 뿌리부위의 식물조직체의 성장에 매우 유용함을 확인할 수 있다.
상기한 단계(S1~S4)들은 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 클린룸으로 형성된 배양실내에서 수행된다.
모링가의 조직배양 묘목 형성을 위한 식물체의 순화 단계(단계 S5 )
상기한 단계(S4)에서, 성장배지에서 대량으로 증식 및 배양된 조직배양묘는 기내(병안)에 있던 식물체가 기외 즉 외부 환경에 적응하도록 광량부터 시작하여 온실에서 온도 습도 토양까지 한단계씩 차례차례 적응시켜 나가는 순화과정을 거치게 하여 독립적인 완전한 식물체로 성장시킨다. 순화되는 동안 신초, 측근 및 부정근을 형성하며 영양생장을 계속한다. 일반 원예용 피트모스가 담긴 트레이(27x53x12.5cm, 50구)에 심어, 햇빛의 30~40%를 차광하고 최고 25℃, 최저 18℃로 유지되는 온실에서 투명 비닐을 덮어주어 습도가 높게 유지되는 상태로 경화처리를 하였다. 새로운 잎이 형성되었을 때 점차적으로 광도를 증가시키고 습도를 낮게 조절하다가 식물체의 상태를 확인하면서 비닐을 서서히 걷어내어 외기의 환경에 완전히 노출시켜 경화되게 하여 식물체를 순화시켰다.
모링가의 본포 이식 및 재배단계(단계 S6 )
상기한 단계(S5)에서 순화과정을 거친 모링가 모종은 온실이나 수경재배시설을 갖는 식물공장에 마련된 본포에 이식하여 비로소 재배되고, 대량으로 증식된 모링가 모종은 농가에 분양하여 재배할 수도 있다.
그런 다음, 모링가를 수확한다(단계 S8).
이와 같이 국내 기후조건상 매우 유용한 모링가를 재배할 수 없는 환경에서도 모링가의 모종을 대량으로 생산하여 재배하고, 농가에 분양하여 한정된 기간, 예를들어 9~10월까지 재배하여 잎, 줄기 및 뿌리를 수확하여 기능성 식품이나 화장품 원료 등의 여러 용도에 이용할 수 있어 농가 수입 증대와 함께 모링가 수입 대체 효과를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기한 단계(S1) 내지 단계(4)까지는 배양실에서 반복적으로 수행하여 노지에서 재배가능한 5월경에 농가에 모링가 모종을 분양할 수 있도록 하여 모링가를 재배할 수 없는 국내의 가을 내지 봄까지의 기후 조건에 관계 없이 모링가를 연중 계속적으로 생산할 수 있게 된다.
본 발명의 모링가 기내 유식물체 형성을 위한 성장배지는 유식물체의 조직 배양을 통해 국내 기후가 재배에 적합하지 않아 시도되지 않았던 열대성 식물로 아열대 기후 지역에 분포하는 다년생의 콩과 식물로서 각종 아미노산과 영양소를 포함하는 모링가의 종모를 대량 생산하는데 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 배양실내에서, 크고 건실한 모링가 유식물체 종자를 선택해서 멸균처리하여 배지위에 치상하여 배양시켜 성장종묘를 얻기 위한 전처리 단계(S1),
    상기 단계(S1)의 전처리과정을 거쳐 기내 배양중인 모링가의 잎에서 조직을 채취하여 초기 캘러스 형성 배지 위에 치상하여 모링가의 초기 캘러스 형성 및 다신초 유도 배양 및 성장 단계(단계 S2),
    상기 단계(S2)에서 성장된 모링가 유식물체의 줄기, 잎, 뿌리에서 다수의 식물체 조직을 채취 분화시켜 4g/L의 기본배지에 카사미노산(casamino acid) 0.1g/L, 2.4-D(2.4-dichloro phenoxy acetic acid) 20mg/L, 수크로우스(Sucrose) 30g/L 및 파이타겔(phytagel) 2~3g/L을 첨가물로서 추가하고 pH를 5.8로 되게 조성한 배지에서 초기 캘러스(callus) 유도 및 다신초(multi-shoot) 유도 배양하여 유식물체를 증식시키는 모링가 유식물체의 형성 및 분화 단계(단계 S3),
    상기 단계(S3)에서 증식된 유식물체들의 줄기마디, 겨드랑눈, 잎 및 뿌리의 조직을 채취하여 대량으로 분화 및 증식시킨 유식물체를 모링가 모종으로 사용하기 위해 식물 조직 치상후 캘러스 형성 및 다신초 유도 배양을 거친 후, 4g/L의 기본배지에 키네틴(Kinetin) 20mg/L, 1-나프탈렌아세트산(1-naphthaleneacetic acid; NAA) 2mg/L, 수크로우스(Sucrose) 30g~40g/L, 소르비톨(D-sorbitol) 20g/L 및 파이타겔(Pytagel) 2~3g/L을 기본배지에 첨가한 배지에서 모링가 유식물체의 재분화 및 성장 단계(단계 S4),
    상기한 단계(S4)에서, 상기 재분화된 식물체를 6g/L의 기본배지에 소르비톨(D-sorbitol) 30g/L, 이노시톨(inositol) 0.1g/L 등을 추가로 첨가한 성장 배지에서 대량으로 증식 및 배양된 조직배양묘를 외부 환경에 적응하도록 순화시키는, 모링가의 조직배양 묘목 형성을 위한 식물체의 순화 단계(단계 S5), 및
    상기한 단계(S5)에서 순화과정을 거친 모링가 모종은 온실이나 수경재배시설을 갖는 식물공장에 마련된 본포에 이식하여 재배하는 모링가의 본포 이식 및 재배단계(단계 S6)를 포함하는 연중 계속적인 생산을 위한 모링가 재배방법.
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