KR101971978B1

KR101971978B1 - 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법

Info

Publication number: KR101971978B1
Application number: KR1020170111635A
Authority: KR
Inventors: 김용욱; 김태동; 김지아; 이나념
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-04-25
Also published as: KR20190025237A

Abstract

본 발명은 채취한 모과나무 종자를 절단하여 종자배의 자엽 절편체를 수득하는 단계, 상기 자엽 절편체를 체세포배 유도용 배지에 치상하여 체세포배를 유도하는 단계, 상기 유도된 체세포배를 배양하여 체세포배를 발아시키는 단계, 및 상기 발생된 체세포배의 발아체를 토양에 이식하여 재분화하는 단계를 포함하는 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법을 제공한다.

Description

체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법{Method for vegetative propagation of Chaenomeles sinensis using somatic embryo induction and plant regeneration}

본 발명은 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 채취한 모과나무 종자를 절단하여 종자배의 자엽 절편체를 수득하는 단계, 상기 자엽 절편체를 체세포배 유도용 배지에 치상하여 체세포배를 유도하는 단계, 상기 유도된 체세포배를 배양하여 체세포배를 발아시키는 단계, 및 상기 발생된 체세포배의 발아체를 토양에 이식하여 재분화하는 단계를 포함하는 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법에 관한 것이다.

모과나무(Chinese quince; Chaenomeles sinensis)는 중국이 원산지로 수고가 10m 정도까지 자라고, 수피(樹皮)는 밋밋하고 적갈색으로 윤기가 있으며, 수피가 떨어져 나간 곳은 초록빛이 도는 갈색으로 얼룩진다.

모과나무의 꽃은 연한 붉은색으로 5월경에 한송이 씩 피고, 열매인 모과는 9월경에 노랗게 익는데 둥그런 공 또는 길쭉한 고구마처럼 생겼으며, 8~15㎝크기이며 단단하다.

모과 열매는 심심을 맑게 해주는 방향성 물질이 분비되어 천연 방향제로도 사용되기도 하며, 과육은 채로 썰어 따뜻한 차로 만들어 마실 수 있는데, 감기, 오한 방지 및 인후염 예방에도 좋다고 알려지고 있다.

또한, 모과는 차나 술로 담가 먹었고 특히 기침이나 천식, 이질 토사 및 근육통의 약제로 유용하게 쓰인다. 따라서 모과나무는 과실 뿐만 아니라, 관상수로서의 효용 가치가 매우 높아 우수 품종의 개발이 필요한 수종이다.

이러한 우수 품종의 모과나무를 육종하기 위해선 실생, 접목 등의 재래육종 번식 기술이 있지만, 우수 품종의 클론화가 가능한 생물공학적인 체세포배 발생 기술을 이용한 클론묘 생산 또한 유용하다.

그러나, 모과나무의 체세포배 유도에 관한 연구는 전혀 보고된 바가 없고, Reiko Sawai-Kuroda 등 (Journal of Ethnopharmacology 146: 866-872 (2013))과 Ui 등 (Food Chemistry 141: 42604268 (2013))의 모과로부터 폴리페놀 추출에 관한 보고만 있을 뿐으로서, 모과나무의 조직배양 연구는 전무한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 체세포배 발생을 통하여 우수한 형질의 모과나무를 대량생산할 수 있는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, (a) 채취한 모과나무 종자를 절단하여 종자배의 자엽 절편체를 수득하는 단계, (b) 상기 자엽 절편체를 체세포배 유도용 배지에 치상하여 체세포배를 유도하는 단계, (c) 상기 유도된 체세포배를 배양하여 체세포배를 발아시키는 단계, 및 (d) 상기 발생된 체세포배의 발아체를 토양에 이식하여 재분화하는 단계를 포함하는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법은 단시간 내에 모과나무의 클론묘 생산이 가능하고, 차후에는 유용 약용성분의 함량이 높은 모과나무의 신품종 육종에도 적용시킬 수 있다.

도 1은 모과나무 종자의 종자배 및 자엽으로부터 유도된 초기 체세포배를 나타내는 사진이다.
도 2는 다수 발생된 체세포배 덩이를 나타내는 사진이다.
도 3은 자엽발생이 된 발아묘를 나타내는 사진이다.
도 4는 엽 및 뿌리 발생이 이루어진 식물체 재분화 과정을 나타내는 사진이다.
도 5는 인공상토에 이식된 체세포배 유래 순화된 식물체를 나타내는 사진이다.

본 발명은 (a) 채취한 모과나무 종자를 절단하여 종자배의 자엽 절편체를 수득하는 단계, (b) 상기 자엽 절편체를 체세포배 유도용 배지에 치상하여 체세포배를 유도하는 단계, (c) 상기 유도된 체세포배를 배양하여 체세포배를 발아시키는 단계, 및 (d) 상기 발생된 체세포배의 발아체를 토양에 이식하여 재분화하는 단계를 포함하는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 모과나무의 무성번식 방법에서, 상기 채취한 모과나무 종자의 표면 살균을 한 후, 상기 모과나무 종자를 절단할 수 있다.

본 발명에 의한 모과나무의 무성번식 방법에서, 상기 표면 살균은 상기 종자의 표면을 세척한 후, 에탄올에 0.5분~5분간, 바람직하게는 0.5~2분간 침지한 다음, 차아염소산나트륨 용액에 3~5분간, 바람직하게는 4분간 수행할 수 있다.

본 발명에 의한 모과나무의 무성번식 방법에서, 상기 체세포배 유도용 배지는 MS(Murashige and Skoog) 기본 배지에, 인돌부틸산(IBA) 0.1~1.0 mg/L, 바람직하게는 0.3~0.7 mg/L, 보다 바람직하게는 0.5 mg/L 및 6-벤질아미노퓨린(BA) 0.5~1.5 mg/L, 바람직하게는 0.8~1.2 mg/L, 보다 바람직하게는 1.0 mg/L가 첨가될 수 있다.

본 발명에 의한 모과나무의 무성번식 방법에서, 상기 체세포배 유도용 배지의 MS(Murashige and Skoog) 기본 배지는 하기 표 1과 같은 성분 및 함량으로 조성된다.

본 발명에 의한 모과나무의 무성번식 방법에서, 상기 체세포배의 배양은 상기 유도된 체세포배를 염류의 양을 1/2로 줄인 1/2 MS(Murashige and Skoog) 배지에, 6-벤질아미노퓨린 0.05~0.15 mg/L, 바람직하게는 0.1 mg/L 및 지베렐린산(GA₃) 0.05~0.15 mg/L, 바람직하게는 0.1 mg/L가 첨가된 발아 배지에서, 24~26℃의 온도에서 2500~3500 Lux의 광조건으로 3~5주간 광배양한 다음, 상기 발아 배지와 동일한 조성의 배지로 옮겨 상기 광조건과 동일한 조건으로 3~5주간 더 광배양하여 수행할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 종자의 채취

실험 재료인 모과나무 종자는 국립산림과학원 수원 품종견본원에서 육성중인 모과나무 1 개체목을 대상으로 하여 모과를 채취하였다.

<실시예 2> 종자의 표면살균

종자의 표면 세척은 먼저 Tween 20을 3-4 방울 첨가한 수돗물로 종자의 표면을 세척한 다음, 무균대로 가져와 70% 에탄올에 1분간 침지한 후, 1% 차아염소산나트륨 용액에 4분간 표면 살균하였다.

이때, 특히 모과 열매의 표면으로부터는 진액이 많이 분비되기 때문에 수차례 멸균 증류수로 세척하였으며, 그 후 과육으로부터 종자배를 추출하였다.

<실시예 3> 체세포배 유도를 위한 배지 조성 및 조제

체세포배 유도를 위한 배지는 Murashige and Skoog (MS, 1962)의 기본배지에 2종의 옥신(IBA, 2,4-D) 및 1 종류의 사이토키닌(BA)을 첨가한 총 4 조합의 배지를 조제하였다.

이때, 슈크로즈(sucrose)는 30g/L를 각각 첨가하였고, 0.3% 젤라이트(gelrite)를 첨가하여 반고형 배지로 사용하였으며, 121℃의 온도에서 고압살균을 한 후, 페트리디쉬(87×15 mm)에 20㎖씩 분주하였다.

<실시예 4> 체세포배 유도

체세포배 유도용 배지가 담겨줘 있는 배지에 10개의 종자배 및 자엽절편체(0.5×0.5cm)를 치상하였고, 각 호르몬 조합당 5 반복으로 하여 25±1℃의 유도 조건에서 암배양하였다.

배양된 절편체로부터 페놀성 물질이 분비되어 갈변화 징후가 보이면 즉시 새 배지로 옮기는 식으로 총 4주간 배양하였고, 그 후 절편체를 식물 생장 조절물질이 없는 기본 배지로 옮겨 8주간 암배양하여 체세포배를 유도하여, 식물생장 조절물질의 종류 및 농도에 따른 체세포배 유도 효과를 조사한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 최대의 체세포배 유도율은 0.5 mg/L IBA와 1.0 mg/L BA가 첨가된 처리구에서 42.6%로 가장 높았으며, 다음으로는 34.7%를 보인 1.0 mg/L IBA+1.0 mg/L BA 처리구이었다.

그러나, 1.0 mg/L 2,4-D+1.0 mg/L BA 처리구의 경우 8.3%를 보여 가장 저조하였는데, 모과나무의 체세포배 유도를 위해서는 2,4-D 보단 IBA의 첨가가 훨씬 효과적임을 알 수 있다.

<실시예 5> 체세포배 발아 및 식물체 재분화

유도한 체세포배로부터 발아 및 식물체 재분화를 위해서, 체세포배 재료인 체세포배괴(somatic embryos cluster) 중에서 발달 단계가 자엽형을 보이는 체세포배만을 선별하여 발아 실험에 이용하였다.

체세포배의 발아를 유도하기 위해 총 4가지의 처리를 하였는바, 배지는 염류의 양을 반으로 줄인 ½MS 배지를 기본적으로 사용하였고, BA 및 GA₃의 식물생장 조절물질을 첨가한 후 발아 유도를 실시하였으며, 배양 조건은 4주간 광배양(3000룩스), 25℃의 조건 하에서 이루어졌다.

그 후 새로운 동일한 조성의 발아 배지로 옮겨 4주간 더 배양한 후, 총 8주 배양 후에는 각 처리구별로 상배축 형성율, 하배축 형성율 및 식물체 재분화율과 같은 체세포배 발아 효과를 조사한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에서 보는 바와 같이, 체세포배로부터 최대 상배축 형성율은 0.1 mg/L BA 및 0.1 mg/L GA₃처리구 경우 0.1 mg/L IBA+0.5 mg/L BA에서 유래한 체세포배가 75.3%로 가장 높았고, 최저는 0.1 mg/L BA 처리구의 0.5 mg/L IBA+0.5 mg/L BA (22.2%) 및 0.1 mg/L BA+0.1 mg/L GA₃처리구의1.0 mg/L IBA+1.0 mg/L BA (22.2%) 처리구인 것으로 나타났다.

하배축 형성율의 경우, 0.1 mg/L BA+0.1 mg/L GA₃처리구의 0.1 mg/L IBA+0.5 mg/L BA 유래의 체세포배에서 50.1%를 보여 가장 높았지만, 최저는 동일 처리구의 0.5 mg/L IBA+0.5 mg/L BA에서 유래한 체세포배에서는 전혀 하배축이 발생되지 않아 최저인 것으로 나타났다.

최대 식물체 재분화율의 경우, 0.1 mg/L BA+0.1 mg/L GA₃처리구의 0.1 mg/L IBA+0.5 mg/L BA 유래 체세포배가 40.1%로 가장 높았지만, 최저 형성율은 동일 처리구의 0.5 mg/L IBA+0.5 mg/L BA 유래 체세포배에서는 식물체가 전혀 재분화되지 않았다.

또한, 체세포배 유래 처리구를 고려하지 않고 단지 발아 처리구만 비교하였을 경우, 0.1 mg/L BA 단독 처리구 보다는 0.1 mg/L BA+0.1 mg/L GA₃ 처리구가 상배축(39.2%), 하배축(25.0%) 및 식물체 재분화율(18.7%)에서 다소 높아, 0.1 mg/L BA에 0.1 mg/L GA₃첨가가 체세포배 발아시 기관 발생에 보다 효과적임을 알 수 있다.

이상에서 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

본 발명에 의한 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법은, 단시간 내에 모과나무의 클론묘 생산이 가능하고, 차후에는 유용 약용성분의 함량이 높은 모과나무의 신품종 육종에도 적용시킬 수 있을 뿐만 아니라, 산림수종의 품종화를 통한 산림 생산성 증진 등의 산림 자원화에 크게 기여할 수 있기 때문에, 본 발명이 속하는 기술분야에 유용하게 적용될 수 있다.

Claims

(a). 채취한 모과나무 종자를 절단하여 종자배의 자엽 절편체를 수득하는 단계;
(b). 상기 자엽 절편체를 체세포배 유도용 배지에 치상하여 체세포배를 유도하는 단계;
(c). 상기 유도된 체세포배를 배양하여 체세포배를 발아시키는 단계; 및
(d). 상기 발생된 체세포배의 발아체를 토양에 이식하여 재분화하는 단계를 포함하는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법으로서,
상기 체세포배 유도용 배지는, MS(Murashige and Skoog) 기본 배지에 인돌부틸산 0.1~1.0 mg/L 및 6-벤질아미노퓨린 0.5~1.5 mg/L가 첨가되는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법.
제1항에 있어서, 상기 채취한 모과나무 종자의 표면 살균을 한 후, 상기 모과나무 종자를 절단하는 것을 특징으로 하는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법.
제2항에 있어서, 상기 표면 살균은 상기 종자의 표면을 세척한 후, 에탄올에 0.5분~5분간 침지한 다음, 차아염소산나트륨 용액에 3~5분간 살균하는 것을 특징으로 하는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 체세포배의 배양은, 상기 유도된 체세포배를 염류의 양을 1/2로 줄인 1/2 MS(Murashige and Skoog) 배지에 6-벤질아미노퓨린 0.05~0.15 mg/L 및 지베렐린산(GA₃) 0.05~0.15 mg/L가 첨가된 발아 배지에서 24~26℃의 온도에서 2500~3500 Lux의 광조건으로 3~5주간 광배양한 다음, 상기 발아 배지와 동일한 조성의 배지로 옮겨 상기 광조건과 동일한 조건으로 3~5주간 더 광배양하는 것을 특징으로 하는, 체세포배 발생 및 식물의 재분화 기술을 이용한 모과나무의 무성번식 방법.