KR20190114114A

KR20190114114A - 물여뀌 조직 유래의 캘러스 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 캘러스

Info

Publication number: KR20190114114A
Application number: KR1020180036309A
Authority: KR
Inventors: 배기화; 박민완; 류시현
Original assignee: 국립낙동강생물자원관
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Also published as: KR102079179B1

Abstract

본 발명은 물여뀌 조직 유래의 캘러스의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 캘러스에 관한 것으로, 본 발명은 물여뀌 줄기 절편으로부터 캘러스 유도 및 증식이 가장 효과적인 배지 조성 및 배양 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명을 기초로 하여 물여뀌의 기내배양 방법을 통해 효과적으로 모본과 동일한 물여뀌의 대량생산 체계를 확립할 수 있어, 관련 산업에 매우 유용하다.

Description

물여뀌 조직 유래의 캘러스 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 캘러스{Method for producing callus from Polygonum amphibium tissue and callus produced by the same method}

본 발명은 물여뀌 조직 유래 캘러스의 제조방법 및 상기방법에 의해 제조된 캘러스에 관한 것이다.

물여뀌(Polygonum amphibium L.)는 마디풀속 여뀌절에 속하는 분류군으로 북미, 동아시아, 유럽 등 북반구의 온대에서 아한대 지방에 주로 분포하며, 남미, 멕시코 및 남아프리카 등지에도 일부 유입되어 자라고 있는 것으로 알려져 있다. 본 종은 주로 늪, 호수, 연못가, 강가, 습지 등 습기가 많은 곳에 서식하며, 한반도의 경우 주로 낙동강 수계를 중심으로 하는 경상도 지역의 강가, 배후습지, 또는 저수지와 북한의 일부 지역에 제한적으로 분포하는 것으로 보고되어 있다.

물여뀌는 지상에서 자랄 때 곧추서서 많은 잎이 달리지만, 물속에서 자랄 때 잎겨드랑이에서 꽃이 피고 짧은 화경이 나오면서 자란다. 물여뀌의 잎은 긴 타원형이고 길이는 5~15cm, 폭은 2~6cm이며 끝이 둥글고 밑 부분은 심장저이다. 엽병은 물속에서 자랄 때 길고, 지상에서 자랄 때는 짧다. 잎집의 탁엽은 막질이며 엽병 밑 부분에 붙어있다. 물속에서 자랄 때 잎은 가래잎 모양과 비슷하게 떠 있고, 지상에서는 털이 달린 피침형을 보인다. 꽃은 8~9월에 피고 길이는 3~4mm 정도이며 5개로 갈라지며 연한 홍색을 띈다. 이삭꽃차례는 잎겨드랑이에서 나오고 길이는 2~4cm이며, 화경을 보이고 때로는 옆에서 작은 꽃차례가 발달한다. 꽃자루는 작은포 보다 길며 수술은 5개이고 화피보다 다소 길다. 열매는 둥글고 양쪽이 볼록하게 자라고 길이는 2.5mm 정도이며 흑갈색을 나타낸다. 줄기는 원줄기가 진흙 속으로 뻗어나가면서 자라고 털이 없으며, 마디에서 뿌리가 내린다. 물여뀌는 지상에서 자랄 때 곧은 줄기가 나타나고 많은 잎이 달리지만 물속에서 자라는 것은 잎겨드랑이에서 꽃이 피는 짧은 화경만 나온다.

한편, 한국등록특허 제1052700호에서는 '여뀌를 이용한 기능성 음료수의 제조방법'이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2018-0027116호에서는 '캘러스배양을 통한 모링가 유식물체의 대량 증식방법'이 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이, '물여뀌 조직 유래의 캘러스 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 캘러스'에 대해서는 밝혀진 바가 전혀 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명은 생육환경 조건이 까다롭고, 번식이 어려운 물여뀌(Polygonum amphibium L.)의 기내배양 방법을 구축하고자 시도한 결과, 옥신류 호르몬 중에서 1.5~3.0 ㎎/ℓ 2,4-D MS 배지에서 물여뀌 줄기절편으로부터 캘러스 유도 및 증식이 가장 효과적인 점을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 물여뀌(Polygonum amphibium L.) 조직 절편을 NAA(indole-3-acetic acid) 또는 2,4-D가 첨가된 캘러스 유도 배지에서 배양하여 캘러스를 유도 및 증식시키는 단계를 포함하는 물여뀌 조직 유래의 캘러스의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 물여뀌 조직 유래의 캘러스를 제공한다.

또한, 본 발명은 1.5~3.0 ㎎/ℓ 2,4-D가 첨가된 MS 기본 배지를 유효성분으로 함유하는 물여뀌 조직 유래의 캘러스 유도 및 증식용 배지 조성물을 제공한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 물여뀌의 줄기 절편으로부터 캘러스 유도 및 증식이 가장 효과적인 배지 조성 및 배양 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명을 기초로 하여 물여뀌의 기내배양 방법을 통해 효과적으로 모본과 동일한 물여뀌의 대량생산 체계를 확립할 수 있어, 관련 산업에 매우 유용하다.

도 1은 물여뀌 줄기 절편으로부터 유도된 캘러스를 보여주는 사진이다. A, 대조구로 다른 옥신류 호르몬이 첨가되지 않은 배지; B, 2,4-D가 함유된 배지에서 4주간 배양한 물여뀌 줄기 절편으로부터 유도된 캘러스; C, 물여뀌 줄기에서 유도된 캘러스를 4주간 배양한 사진; D, C의 캘러스를 8주간 배양한 사진.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 물여뀌(Polygonum amphibium L.) 조직 절편을 NAA(indole-3-acetic acid) 또는 2,4-D가 첨가된 캘러스 유도 배지에서 배양하여 캘러스를 유도 및 증식시키는 단계를 포함하는 물여뀌 조직 유래의 캘러스의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 2,4-D의 농도는 0.5~3.0 ㎎/ℓ일 수 있고, 바람직하게는 1.0~3.0 ㎎/ℓ일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1.5~3.0 ㎎/ℓ일 수 있고, 가장 바람직하게는 1.5㎎/ℓ일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 NAA의 농도는 1.3~1.7 ㎎/ℓ일 수 있고, 바람직하게는 1.5 ㎎/ℓ일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 물여뀌 조직은 줄기 조직일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 캘러스 유도 배지는 28~32 g/ℓ 수크로스 및 3~5 g/ℓ의 젤라이트를 포함하는 MS 배지일 수 있고, 바람직하게는 30 g/ℓ 수크로스 및 4 g/ℓ의 젤라이트를 포함하는 MS 배지일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 배양은 26~30℃, 암조건에서 4~5주간 배양하는 것일 수 있고, 바람직하게는, 28℃, 암조건에서 4~5주간 배양하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법은 물여뀌 줄기 조직을 1.5~3.0 ㎎/ℓ 2,4-D, 28~32 g/ℓ 수크로스 및 3~5 g/ℓ의 젤라이트를 포함하는 MS 배지에서 26~30℃, 암조건에서 4~5주간 배양하여 캘러스를 유도 및 증식시키는 것일 수 있고, 바람직하게는, 물여뀌 줄기 조직을 1.5 ㎎/ℓ 2,4-D, 30 g/ℓ 수크로스 및 4 g/ℓ의 젤라이트를 포함하는 MS 배지에서 28℃, 암조건에서 4~5주간 배양하여 캘러스를 유도 및 증식시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은 1.5~3.0 ㎎/ℓ 2,4-D가 첨가된 MS 기본 배지를 유효성분으로 함유하는 물여뀌 조직 유래의 캘러스 유도 및 증식용 배지 조성물을 제공한다. 본 발명의 물여뀌 조직 유래의 캘러스 유도 및 증식용 배지 조성물은 1.5~3.0 ㎎/ℓ 2,4-D가 첨가된 MS 기본배지를 유효성분으로 함유하는 것으로, 물여뀌 조직 유래의 캘러스를 유도 및 증식하는데 효과적이다.

물여뀌 식물체의 대부분이 물속에 잠겨서 생육하는 수생형은 식물체 전체가 거의 무모이고, 잎이 좁은 장타원형이며, 엽선은 약한예두 또는 둔두 내지 원두이고, 엽저는 약한 심장저이며, 엽병이 길게 발달하는 특징을 나타낸다. 반면, 물가의 뭍 또는 양지바른 땅에서 생육하는 육생형은 식물체에 털이 많고, 잎이 선형, 피침형 또는 타원형 내지 좁은 난형이며, 엽선은 예두 또는 점첨두이고, 엽저는 예저, 둔저 또는 원저이며, 엽병이 짧은 특징을 갖는다. 하지만 이러한 이유로 서식지의 파괴 등으로 인해 야생에서 생물량이 점점 줄어들고 있다.

이에 본 발명은 식물을 재생시킬 수 있는 미분화된 식물 조직, 특히 캘러스를 효과적으로 유도할 수 있는 최적의 조건을 제공하는데, 2,4-D가 함유된 MS 배지에 물여뀌의 줄기 조직을 배양함으로써 캘러스를 유도함에 있어서, 2,4-D가 함유된 MS 배지를 특징으로 하는 물여뀌의 줄기 조직으로부터 캘러스를 유도하는 방법이 그것이다. 본 발명은 2,4-D의 첨가로 인하여 캘러스의 유도율을 최대 80% 이상까지 높일 수 있음을 표 1에서 확인할 수 있었다.

한편, 배지의 2,4-D의 함유량은 특정의 범위에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게 배지 중 최대 1.5 mg/L 함유되는 것이 좋다.

한편, 본 발명의 물여뀌의 줄기 조직 절편으로부터 캘러스를 유도하는 방법에 사용되는 MS 배지는 특정의 종류에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게 수크로오스와 젤라이트(gelrite)를 추가로 함유하는 것이 좋고, 이때 수크로오스와 젤라이트는 가장 바람직하게 배지 중, 각각 최대 30 g/L, 4 g/L씩 함유되는 것이 좋다.

한편, 조직은 특정의 것에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게 줄기 절편이 좋은데, 캘러스의 유도율이 높기 때문이다. 이는 표 1에서 확인할 수 있다.

한편, 본 발명은 2,4-D가 함유된 MS 배지를 특징으로 하는 물여뀌 줄기 조직으로부터 캘러스를 유도하기 위한 배지를 제공한다.

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

실시예 1. 식물재료 및 종자살균

물여뀌는 충청남도 태안군 소원면에 위치한 천리포수목원 내의 수로변에서 전초를 채취하였다. 전초의 살균은 흐르는 수돗물에 30분 이상 이물질을 제거하고, 70% 에탄올(ethanol)에서 1분간 교반하면서 살균한 후, 5% 소디움하이포클로라이트(sodium hypochlorite) 용액에서 20분간 교반하면서 표면살균 하였다. 살균한 전초는 멸균수로 3~5번 세정한 후, 멸균된 여과지(filter paper)에 옮겨 물기를 제거하고 줄기로부터 캘러스를 유도하였다.

실시예 2. 캘러스 유도 실험

물여뀌의 줄기 절편으로부터 캘러스를 유도하기 위한 배지는 MS 기본 배지에 옥신류 호르몬인 IAA, NAA, IBA, 2,4-D를 각각 0, 0.5, 1.0, 1.5, 3.0 mg/L을 첨가하고 30 g/L의 수크로오스(sucrose), 4 g/L 젤라이트(gelrite)를 넣고 pH 5.8로 조정하고 121℃, 20분간 고온고압의 증기멸균을 한 다음, 페트리디쉬에 50 mL씩 분주하여 실험배지를 준비하였다. 준비된 배지 위에 물여뀌 줄기 절편을 배지별로 30개씩 3 반복하여 치상한 다음 28℃ 암조건에서 4~5주간 배양하였다.

그 결과, 하기 표 1에서 보여주는 바와 같이, 1.5 ㎎/ℓ 2,4-D를 포함하는 MS 배지에서 물여뀌 줄기 절편으로부터 유도된 캘러스 유도율이 87±5%로 가장 높은 캘러스 유도 효율을 나타내는 것을 확인하였다.

옥신류 호르몬 종류별 물여뀌 줄기 절편으로부터 캘러스 유도율 조사한 결과

호르몬 종류	호르몬 농도(mg/L)	1회	2회	3회	캘러스 유도율(%)	오차
대조구	0	2	2	4	2.67	1
IAA	0.5	4	4	4	4	0
	1.0	2	2	4	2.67	1
	1.5	2	10	8	6.67	4
	3.0	4	4	8	5.33	2
NAA	0.5	22	28	30	26.67	4
	1.0	36	28	22	28.67	7
	1.5	66	70	58	64.67	6
	3.0	44	50	52	48.67	4
IBA	0.5	6	8	12	8.67	3
	1.0	4	4	8	5.33	2
	1.5	6	8	16	10	5
	3.0	8	12	8	9.33	2
2,4-D	0.5	62	68	44	58±3	12
	1.0	66	70	78	71±7	6
	1.5	82	92	86	87±5	5
	3.0	78	80	82	80±2	2

Claims

물여뀌(Polygonum amphibium) 조직 절편을 NAA(indole-3-acetic acid) 또는 2,4-D가 첨가된 캘러스 유도 배지에서 배양하여 캘러스를 유도 및 증식시키는 단계를 포함하는 물여뀌 조직 유래의 캘러스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 NAA의 농도는 1.3~1.7 ㎎/ℓ이고, 2,4-D의 농도는 1.5~3.0 ㎎/ℓ인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 물여뀌 조직은 줄기 조직인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 캘러스 유도 배지는 28~32 g/ℓ 수크로스 및 3~5 g/ℓ의 젤라이트를 포함하는 MS 배지인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 배양은 26~30℃, 암조건에서 4~5주간 배양하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 물여뀌 줄기 조직 절편을 1.5~3.0 ㎎/ℓ 2,4-D, 28~32 g/ℓ 수크로스 및 3~5 g/ℓ의 젤라이트를 포함하는 MS 배지에서 26~30℃, 암조건에서 4~5주간 배양하여 캘러스를 유도 및 증식시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 물여뀌 조직 유래의 캘러스.
1.5~3.0 ㎎/ℓ 2,4-D가 첨가된 MS 기본 배지를 유효성분으로 함유하는 물여뀌 조직 유래의 캘러스 유도 및 증식용 배지 조성물.