KR20190137410A - 녹색 꽃잎 도라지(녹색꽃잎을 갖는 도라지) 또는 겹꽃 도라지 대량생산용 배지 조성물 및 이를 이용한 대량생산방법 - Google Patents

녹색 꽃잎 도라지(녹색꽃잎을 갖는 도라지) 또는 겹꽃 도라지 대량생산용 배지 조성물 및 이를 이용한 대량생산방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 또는 겹꽃도라지의 대량생산용 배지 조성물 및 이를 이용한 대량생산방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법에 따르면 기내 배양기술을 이용하여 녹색꽃잎을 갖는 도라지 또는 겹꽃 도라지의 대량생산을 위한 배지 조성물을 하고 상기 배지 조성물을 이용하여 녹색꽃잎을 갖는 도라지 또는 겹꽃 도라지를 대량생산이 가능하며, 또한 종자가 생기지 않는 녹색꽃잎을 갖는 도라지를 기내배양에 의해 대량생산 할 수 있다.

Description

녹색 꽃잎 도라지(녹색꽃잎을 갖는 도라지) 또는 겹꽃 도라지 대량생산용 배지 조성물 및 이를 이용한 대량생산방법{Culture medium for mass production of P. grandiflorum with green petals or P. grandiflorum for. duplex and mass producing method thereof}
본 발명은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 또는 겹꽃도라지의 대량생산용 배지 조성물 및 이를 이용한 대량생산방법에 관한 것이다.
도라지는 초롱꽃과, 초롱꽃 속에 속하는 다년생 숙근초로서 세계의 온대 및 아열대 지역에 약 60속 1,500종이 분포되어 있다. 그중 우리나라에 9속 50여종이 서식하고 있고, 그 대표적인 것으로는 백도라지, 청도라지, 아기도라지, 좀도라지 등이 있다.
이외에도 도라지의 추출물은 곰팡이의 아프라톡신을 억제하며, 이눌린 분획은 식균작용과 고형암 및 복수암에 대한 강력한 항종양 효능이 있고, 40% 도라지엑기스는 알코올흡수 억제작용을 가지고 있다.
한편, 도라지를 포함하여 생체 유용한 생리활성물질을 함유한 식물은 1차 생산자로서 사람을 비롯한 모든 동물의 식량이 되기 때문에 이의 개량이나 증산에 대한 연구가 필요하다.
그 결과 식물의 세포 및 조직배양 기술이 발달하였고 미분화 세포 덩어리인 캘러스로부터 완전히 식물체의 재분화가 가능해지면서 식물자원의 효과적 활용이 가능케 되었는데, 연구 결과의 예로 식물생장조절 물질들을 사용하여 식물의 생장을 촉진시킬 수 있게 되었고, 식물의 조직이나 기관을 특수한 기내 환경 조건을 구비하여 재배함으로써 외부의 악영향을 받지 않고 기내에서 지속적인 식물 생산물을 얻을 수 있게 되었다. 이 외에도 배수체를 제조하여 식물의 생산을 증가시키는 연구도 진행되고 있다.
또한, 기내라는 특수 환경 하의 식물 생장 증식은 여러 가지 기내 환경에 맞는 선별적인 영양분이 필요하며, 대상이 되는 식물의 종류 및 특성에 따른 적정배지가 필요한 문제점이 있다. 현재 녹색 꽃잎 도라지의 경우 불임성으로 종자번식이 불가능한 문제점이 있는데, 녹색 꽃잎 도라지를 증식하기 위한 방법으론 영양번식밖에 없어, 기내 배양에 의한 주년생산 방법에 대한 연구가 필요하다.
본 발명의 목적은 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 겹꽃 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 수크로오스(sucrose) 3 내지 8%(w/v);
교질재료인 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v);
생장조절제 0.000005 내지 0.0001%(w/v); 및
1/8 내지 1/4 농도의 MS(Murashige & Skoog Medium) 배지 잔량; 을 포함하는 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 배지 조성물에 도라지 줄기 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 30℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공한다.
나아가, 본 발명은 수크로오스(sucrose) 3 내지 8%(w/v);
교질재료인 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v);
생장조절제로 IBA(3-indole butyric acid)를 0.000005 내지 0.0001%(w/v); 및
1/8 내지 1/4 농도의 MS(Murashige & Skoog Medium) 배지 잔량; 을 포함하는 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물에 녹색꽃잎을 갖는 도라지(P. grandiflorum with green petals) 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 25℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공한다.
더 나아가, 본 발명은 본 발명의 배지 조성물에 겹꽃 도라지(P. grandiflorum for. duplex) 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 30℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 겹꽃 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에 따르면 기내 배양기술을 이용하여 녹색꽃잎을 갖는 도라지 또는 겹꽃 도라지의 대량생산을 위한 배지 조성물을 하고 상기 배지 조성물을 이용하여 녹색꽃잎을 갖는 도라지 또는 겹꽃 도라지를 대량생산이 가능하며, 또한 종자가 생기지 않는 녹색꽃잎을 갖는 도라지를 기내배양에 의해 대량생산 할 수 있다.
도 1은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 MS 배지 농도의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 2는 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 Sucrose의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 3은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 pH의효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 4는 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 agar 농도의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 5는 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 BA의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 6은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 TMZ의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 7은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 Kinetin의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 8은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 Auxin의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 9는 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 IAA의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 10은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 IBA의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 11은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 온도의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 12는 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 LED 50 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 13은 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 LED 150 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 14는 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 MS 배지 농도의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 15는 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 Sucrose의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 16은 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 pH의효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 17은 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 agar 농도의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 18은 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 BA의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 19는 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 TMZ의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 20은 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 Kinetin의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 21은 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 Auxin의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 22는 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 IAA의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 23은 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 생장조절제인 IBA의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 24는 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 온도의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 25는 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 LED 50 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
도 26은 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 LED 150 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하의 효과를 나타낸 사진 및 그래프이다(A.신초의 개수, B.신초의 길이, C. 부정근의 개수, D. 부정근의 길이, D. 신초와 부정근의 사진).
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
도라지 기내 대량생산용 배지 조성물
본 발명은 수크로오스(sucrose) 3 내지 8%(w/v);
교질재료인 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v);
생장조절제 0.000005 내지 0.0001%(w/v); 및
1/8 내지 1/4 농도의 MS(Murashige & Skoog Medium) 배지 잔량; 을 포함하는 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 생장조절제는 IBA(3-indole butyric acid), TDZ(thidiazuron), 및 IAA(Indole-3-acetic acid)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 도라지는 녹색꽃잎을 갖는 도라지(P. grandiflorum with green petals) 또는 겹꽃 도라지(P. grandiflorum for. duplex)인 것을 특징으로 한다.
도라지의 기내 대량생산 방법
본 발명은 상기 배지 조성물에 도라지 줄기 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 30℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 도라지는 녹색꽃잎을 갖는 도라지(P. grandiflorum with green petals) 또는 겹꽃 도라지(P. grandiflorum for. duplex)인 것을 특징으로 한다.
녹색꽃잎을 갖는 도라지의 기내 대량생산 방법
본 발명은 수크로오스(sucrose) 3 내지 8%(w/v);
교질재료인 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v);
생장조절제로 IBA(Indole-3-butyric acid)를 0.000005 내지 0.0001%(w/v); 및
1/8 내지 1/4 농도의 MS(Murashige & Skoog Medium) 배지 잔량; 을 포함하는 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물에 녹색꽃잎을 갖는 도라지(P. grandiflorum with green petals) 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 25℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공한다.
본 발명의 대량생산 방법에 있어서, 상기 LED 광원은 블루와 레드의 혼합광인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 대량생산 방법에 있어서, 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 배양목적이 신초의 대량생산일 경우 수크로오스(sucrose) 3 %(w/v), pH 4.8, 생장조절제로 IBA를 0.5 mg/ℓ 첨가한 배지에서 20 내지 25℃의 온도에서 광도 150 μmolㆍm-2ㆍs-1의 조건에서 형광등에서 생산하는 것이 바람직하며, 배양목적이 부정근의 유도일 경우 수크로오스(sucrose) 7 %(w/v), pH 3.8, 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v), 생장조절제로 IBA를 1mg/ℓ를 첨가한 배지에서 25℃의 온도에서 150 μmolㆍm-2ㆍs-1의 조건에서 블루와 레드의 혼합광에서 생산하는 것이 바람직하다.
겹꽃 도라지의 기내 대량생산 방법
본 발명은 수크로오스(sucrose) 3 내지 8%(w/v);
교질재료인 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v);
생장조절제 0.000005 내지 0.0001%(w/v); 및
1/8 내지 1/4 농도의 MS(Murashige & Skoog Medium) 배지 잔량; 을 포함하는 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물에 겹꽃 도라지(P. grandiflorum for. duplex) 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 30℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 겹꽃 도라지의 기내 대량생산 방법을 제공한다.
본 발명의 대량생산 방법에 있어서, 상기 LED 광원은 블루와 레드의 혼합광인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 배지선발>
기내에서 무균배양중인 녹색꽃잎을 갖는 도라지와 겹꽃도라지 식물체의 절이 포함된 줄기 절편체(0.8cm)를 배양재료로 사용하였다(이하 절이라고 표기함). 기관분화에 적합한 배지선발을 위하여 MS 배지 구성물질의 적정농도(1/8, 1/4, 1/2, 1, 2) 실험은 sucrose 3%(w/v), pH 5.8로 조절한 후 agar 0.8%(w/v)를 첨가하였으며, sucrose 실험(1, 3, 5, 7%(w/v)), pH(3.8, 4.8, 5.8, 6.8, 7.8) 및 agar 농도실험(0.4, 0.6, 0.8, 1.0 1.2%(w/v))은 녹색꽃잎도라지는 1/4MS배지, 겹꽃도라지는 1/8MS배지를 기본으로 sucrose 3%(w/v)를 첨가하고 pH 5.8로 조절한 후 agar 0.8%(w/v)를 첨가하였다. 모든 실험은 petri dish당 6절편으로 하여, 완전 임의배치법 10반복으로 비교, 분석하였다. 배양조건은 25±1℃, 40μmolㆍm-2ㆍs-1의 광으로 16시간 조명하였으며, 배양 4주후, 신초 및 부정근의 수와 길이 등을 조사하였다.
상기 MS배지란 무라시게 스쿠그 배지 (Murashige & Skoog)로 일반적으로 식물세포를 키울수 있는 증식배지로 조성은 하기 표 2와 같다.
<생장조절제 단용처리>
녹색꽃잎을 갖는 도라지 및 겹꽃도라지의 절로부터의 기관분화를 왕성하게 유도할 수 있는 생장조절물질의 종류 및 농도를 알아보기 위하여 옥신류(Indoleacetic acid (IAA), 3- indole butyric acid (IBA), α-naphthalene acetic acid (NAA))와 사이토카이닌류(6-benzylaminopurine (BA), kinetin, Thidiazuron (TDZ))를 각각 0, 0.1, 0.5, 1, 5, 10 mgㆍL-1 농도로 첨가하여 배양하였다.
<생장조절제 혼용처리>
단용실험 결과 기관형성에 효과를 보인 시토키닌과 옥신을 선발하여 녹색꽃잎을 갖는 도라지는 TDZ 1, 5 mg·L-1, kinetin 0.1, 0.5 mg·L-1와 NAA 0.1, 0.5, 1 mg·L-1, IBA 0.5, 1, 5 mg·L-1를 혼용처리하여 배양하였다. 겹꽃도라지는 BA 5, 10 mg·L-1, TDZ 0.5, 1 mg·L-1와 IAA 0.1, 0.5, 1 mg·L-1, IBA 0.5, 1, 5 mg·L-1를 혼용첨가한 배지에 배양하였다.
기본배지는 녹색꽃잎을 갖는 도라지는 1/4MS, sucrose는 5%(w/v), pH는 5.8로 조절하였으며, agar 0.6%(w/v)를 첨가하였고, 겹꽃도라지는 1/8 MS배지로, sucrose는 5%(w/v), agar 0.6%(w/v)를 첨가하였으며, pH는 5.8로 조절하였다. 배양조건은 25±1℃, 40μmolㆍm-2ㆍs-1의 광으로 16시간 조명하였으며, 8주간 배양한 후 신초 및 부정근의 수와 길이 등을 조사하였다.
실험 기본 배지 조성
Materials Treatments* Basal medium composition
P. grandiflorum with green petals MS medium 3% Sucrose, pH 5.8, agar 0.8%
Sucrose 1/4MS, pH 5.8, agar 0.8%
Agar 1/4MS, 3% sucrose, pH 5.8
pH 1/4MS, 3% sucrose, agar 0.8%
PGRs 1/4MS, 5% sucrose, pH 5.8, agar 0.6%
P. grandiflorum for. duplex MS medium 3% Sucrose, pH 5.8, agar 0.8%
Sucrose 1/8MS, pH 5.8, agar 0.8%
Agar 1/8MS, 3% sucrose, pH 5.8
pH 1/8MS, 3% sucrose, agar 0.8%
plant growth regulators; PGRs 1/8MS, 5% sucrose, pH 5.8, agar 0.6%
* The concentrations of MS culture medium, Sucrose, Agar, pH and PGRs were mentioned in the materials and methods section.
배지의 조성
구분 성분 MS(mg/L) 1/4MS(mg/L) 1/8MS(mg/L)
황산염(Sulfate) MgSO4·7H2O
MnSO4·4H2O
ZnSO4·7H2O
CuSO4·5H2O		 370
22.3
8.6
0.025		 92.5
5.6
2.2
0.0063		 46.3
2.8
1.1
0.0032
질산염(Nitrate) NH4NO3
KNO3 		1650
1900		 412.5
475		 206.3
237.5
할라이드(Halide) CaCl2·2H2O
KI
CoCl2·6H2O		 440
0.83
0.025		 110
0.21
0.00625		 55
0.11
0.00313
인산염(Phosphate) KH2PO4H3BO3
Na2MoO4·2H2O		 170
6.2
0.25		 42.5
1.6
0.0625		 21.3
0.8
0.0313
FeEDTA Na2EDTA
FeSO4·7H2O		 37.3
27.8		 9.325
6.95		 4.663
3.48
비타민 thiamin HCl
myo-inositol
nicotinic acid
glycine
pyridoxine HCl		 0.1
100
0.5
2.0
0.5		 0.025
25
0.125
0.5
0.125		 0.013
12.5
0.063
0.25
0.063
<환경요인>
배양온도에 따른 생장효과를 알아보기 위하여 각각 15, 20, 25, 30℃에서 배양하였다.
<LED 광원>
더덕의 기내배양 시 신초 및 부정근 형성에 미치는 LED 광원 및 광도의 영향을 조사하기 위해 형광등, 청색, 적색, 흰색 및 혼합(blue+red) LED(도 1참조)의 5가지 서로 다른 광원의 50, 100, 150 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하에서 절을 8주간 배양한 후 신초 및 부정근의 수와 길이 등을 조사하였다.
<실험예 1> 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관분화에 영향을 미치는 MS 배지 농도의 효과
'녹색꽃잎을 갖는 도라지'의 기관분화에 적합한 배지구성물질의 농도를 알아보기 위하여 1/8MS, 1/4MS, 1/2MS 1MS 및 2MS배지에 배양해 본 결과는 도 1과 같다. 신초의 형성은 처리구간에 큰 차이를 보이지 않았으며, 생장은 2MS배지에서 양호하였다. 부정근은 배지의 무기물 농도가 낮을수록 양호한 형성을 보여, 1/4MS배지에서 가장 좋았다. 그러나 무기물의 농도가 높았던 1MS, 2MS배지에서는 부정근의 형성이 관찰되지 않았다. 부정근의 생장은 무기물의 농도가 가장 낮은 1/8MS배지에서 양호한 결과를 나타냈다. 배지의 종류에 따라 뿌리 유도나 생장에서 차이가 발생한 결과는 기내 뿌리의 발생수와 생장의 차이는 배지 구성물질 중 전 질소원 함량차이에 기인된 것으로 생각된다.
<실험예 2> 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 Sucrose의 효과
배지에 공급되는 탄소원으로 가장 많이 사용되고 있는 sucrose가 기관분화에 미치는 효과를 알아보기 위해 1, 3, 5, 7%(w/v)의 농도로 첨가하여 배양한 결과는 도 22와 같다. 신초의 형성은 3%(w/v) 농도에서 좋았으며, 신초의 생장도 sucrose 3~5%(w/v)를 첨가한 구에서 생장이 왕성하였다. 부정근은 고농도구에서 양호한 경향을 보여 sucrose 7%(w/v) 첨가에서 가장 많은 부정근이 형성되었으며, 생장도 왕성하였다. 특히 본 실험에서 배지내 당 농도가 7%(w/v)로 높아짐에 따라 신초의 생장이 저하되었는데 고농도의 당 처리구에서 식물생장이 억제되었던 것은 배지 내 삼투압의 증가에 따른 수분포텐셜의 감소때문으로 생각된다.
<실험예 3> 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 pH의 효과
‘녹색꽃잎을 갖는 도라지’의 기관분화에 미치는 pH의 효과를 알아보기 위하여 pH범위를 3.8～7.8로 조절한 배지에 배양한 결과는 도 3과 같다. 신초의 형성은 pH 4.8에서 가장 양호한 경향으로 pH가 높아질수록 감소하였다. 신초의 생장은 pH 5.8로 조절한 배지에서 가장 좋았으며, 배지의 pH가 높아질수록 저조한 생장을 나타냈다. 부정근의 형성 및 생장은 pH 3.8배지에서 가장 양호한 결과로, 특히 부정근의 생장이 왕성하였다. 식물조직배양에 사용되는 배지의 일반적인 pH 범위는 주로 5.5～5.8이며, 도라지의 조직배양에 있어서도 대부분 pH 5.3～5.8의 범위에서 이루어지고 있어, 본 실험의 결과에서 보여준 적정 pH 범위와 조금 차이가 있었다.
<실험예 4> 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 Agar 농도의 효과
‘녹색꽃잎을 갖는 도라지’의 기관분화에 미치는 agar 농도의 효과를 알아보기 위하여 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2%(w/v)의 농도로 첨가하여 배양한 결과는 도 4와 같다. 신초의 형성은 agar 농도의 고저에 관계없이 2.0~2.1개의 범위로 차이가 없었던 반면, 생장은 agar의 농도가 높을수록 억제되는 경향을 보였다. 낮은 농도로 agar를 첨가한 경우 절편체로부터 분비되는 독성물질이 배지로 확산이 잘되며, 배지내의 영양분의 구배가 적어 생육을 촉진한 결과로 생각되었다. 부정근의 경우는 배지의 견고도가 낮을수록 양호한 결과를 나타냈는데 특히, 부정근의 형성은 0.4~0.8%(w/v)의 농도에서 9.8~10.2개, 부정근 생장은 0.4~0.6%(w/v)에서 4.5~4.2 cm로 가장 많은 부정근의 형성과 생장을 보였던 것에 비해, agar의 농도가 가장 높은 1.2% 첨가구에서 절편체당 4.6개로 부정근의 형성은 억제되는 것으로 나타났으며, 생장 또한 1.5 cm로 아주 저조하였다.
<실험예 5> 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 생장조절제의 효과
<5-1> BA(6-benzylaminopurine) 처리
기내 배양에 의한 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 대량번식에 미치는 생장조절제의 효과를 알아보고자 절 0.8 cm을 배양재료로 사용하여 배양하였다. Cytokinin의 경우, BA에서는 도 5에서와 같이, 0.5 mg·L-1 첨가배지에서 신초의 형성이 양호한 반면 생장은 농도가 높아질수록 저조하여 무첨구에서 가장 좋았다. 부정근은 BA의 농도가 높아질수록 형성이 감소하는 경향으로 무첨가구에서 절편체당 10 mg·L-1 첨가배지에서 절편체당 8.3개로 가장 높은 형성을 보였으며 부정근의 생장은 무첨가구와 BA 0.5 mg·L-1 처리구에서 왕성하였다.
<5-2> TDZ(thidiazuron) 처리
TDZ는 도 6에서와 같이, 농도가 높아질수록 신초의 형성이 좋아 5.0 mg·L-1 첨가구에서 절편체당 4.8개로 가장 양호한 반면 신초의 생장은 농도가 높아질수록 저조하여 무첨가구에서 양호한 결과를 보였다. 부정근의 형성은 0.5 mg·L-1 이상의 농도로 첨가할수록 급격히 저하되는 결과를 보였으며 고농도구인 10.0 mg·L-1 첨가배지에서는 부정근의 형성이 관찰되지 않았다. 생장 또한 부정근의 형성과 비슷한 양상을 나타내었다.
<5-3> Kinetin 처리
Kinetin의 경우 도 7에서와 같이, 신초의 형성은 0.1 mg·L-1 농도구에서 절편체당 4.8개로 가장 많은 형성을 보였으며, 생장은 kinetin 0~1.0 mg·L-1 처리구에서 2.4~2.7cm로 양호하였다. 부정근은 kinetin의 농도가 높아질수록 저조한 형성을 보여 무첨가구와 0.1 mg·L-1 농도에서 각각 8.3개, 8.2개로 가장 많은 형성을 보였다. 부정근 생장은 무첨가구와 0.1, 1.0 mg·L-1 첨가구에서 각각 5.2 cm, 4.7 cm로 양호하였다.
<5-4> Auxin 처리
Auxin의 경우, 도 8에서와 같이 NAA에서는 0.1 mg·L-1 첨가배지에서 신초의 형성이 양호한 반면 생장은 무첨구에서 좋았다. 부정근은 절을 재료로 0.5 mg·L-1 첨가배지에서 절편체당 12.9개로 가장 높은 형성을 보였으며 부정근의 생장은 NAA 1.0 mg·L-1 농도에서 5.1 cm로 왕성하였다. 고농도구인 NAA 5, 10 mg·L-1 농도에서의 신초 및 부정근의 생장은 매우 저조하였으며 정상적인 생장을 보이지 않았다.
<5-5> IAA(Indole-3-acetic acid) 처리
IAA의 경우 도 9에서와 같이 신초의 형성은 1 mg·L-1 첨가배지에서 절편체당 5.4개로 양호한 형성을 나타냈으며, 신초의 생장은 IAA의 첨가가 효과적으로 작용하여 농도가 높아질수록 증가하여 IAA 10 mg·L-1 첨가구에서 2.9 cm로 왕성한 생장을 나타냈다. 부정근은 0.5 mg·L-1 첨가 배지에서 절편체당 12.3개로 가장 많이 형성되었으며, 부정근의 생장은 IAA를 첨가한 경우에 무첨구에 비해 양호한 결과를 보였다.
<5-6> IBA(Indole-3-butyric acid) 처리
IBA에서는 도 10에서와 같이, 0.5 mg·L-1 첨가배지에서 절편체당 6.4개로 신초의 형성이 양호하였으며 생장은 0.1 mg·L-1 농도에서 3 cm로 양호한 신초의 생장을 보였다. 부정근은 IBA의 첨가가 효과적인 형성을 보여 IBA 1 mg·L-1 첨가구에서 절편체당 16.7개로 아주 많이 형성되었으며 또한 4.8 cm로 부정근 생장도 왕성하였다.
<실험예 6> 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 배양온도의 효과
배양온도에 따른 생장효과를 알아보기 위하여 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 절을 배양재료로 각각 15, 20, 25, 30℃에서 배양한 결과 도 11에서와 같이 신초의 형성은 20℃에서 양호한 결과를 볼 수 있었으며, 생장은 온도가 높아질수록 좋아 고온인 30℃에서 3.6 cm로 가장 왕성한 신초생장을 보였다. 부정근은 25℃에서 형성 및 생장이 각각 10.8개, 3.2 cm로 가장 좋은 것으로 나타났다.
<실험예 7> 녹색꽃잎을 갖는 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 LED 광원의 효과
LED 광원에 따른 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 생장에 미치는 영향을 조사한 결과 도 12에서와 같이, 50 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하에서는 신초의 형성 및 생장 모두 red LED 처리구에서 높았다. 그러나 red광의 경우 신초의 길이는 가장 길었는데 줄기가 가늘고 길게 자라는 양상을 띠고 잎의 크기도 작았다. 혼합광의 경우 신초의 길이는 짧은편이나 줄기가 굵고 강건히 생장하는 것이 관찰되었다. 부정근은 blue+red 처리구에서 9.4개로 가장 많이 형성되었으며 생장도 4.2 cm로 왕성하였다.
150 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하에서는도 13에서와 같이, 50 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도와 달리 혼합광 처리구에서 신초의 형성이 좋았다. 신초의 생장은 red광에서 길게 자라는 경향이었으며, 혼합광에서 강건한 신초의 생육을 볼 수 있었다. 부정근의 형성 및 생장은 50 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도와 마찬가지로 blue+red 혼합처리구에서 10.3개로 가장 많이 형성되었으며 생장 또한 좋았다.
<실험예 8> 겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 MS 배지 농도의 효과
겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 MS 배지 농도의 경우 도 14에서와 같이, 겹꽃도라지의 신초의 형성은 무기염의 농도가 가장 낮았던 1/8MS배지에서 이지 않았으며, 생장은 2MS배지에서 2.6개로 높은 형성을 보였으며, 그 외의 배지에서는 1.9~2.1개의 범위로 큰 차이가 없었다. 신초의 생장은 무기염의 농도가 높을수록 억제되는 경향을 보였으며, 무기염의 농도가 낮았던 1/4MS배지에서 2.2cm로 왕성한 결과를 보였다. 부정근은 1/8MS배지에서 절편체당 12.6개로 많은 형성을 보였으며 부정근 형성 또한 무기염의 농도가 높을수록 억제되는 경향을 보였으며, 특히 2MS배지의 경우 부정근의 형성이 이루어지지 않는 것으로 나타났다. 부정근의 생장 또한 부정근의 형성과 같은 결과를 나타냈으며, 1/8MS배지에서 2.1 cm로 왕성한 생장을 보였다.
<실험예 9> 겹꽃 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 Sucrose의 효과
겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 sucrose의 효과의 경우 도 15에서와 같이, 신초의 형성은 sucrose의 농도가 높아질수록 증가하여 3, 7%(w/v) 처리구에서 절편체당 3.4개의 신초가 형성되었으며, 신초의 생장도 농도가 높아질수록 좋은 것으로 나타났다. 부정근의 형성도 농도가 높을수록 증가하였으며, 특히 5%(w/v) 농도구에서 절편체당 9.1개의 많은 부정근의 형성이 관찰되었다. 부정근의 생장도 sucrose의 농도가 높을수록 왕성하여 고농도구인 7%(w/v) 농도에서 2.7 cm로 양호한 생장을 보였다.
<실험예 10> 겹꽃 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 pH의 효과
겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 pH의 효과의 경우 도 16에서와 같이, 신초의 형성은 pH 3.8배지에서 3.1개로 가장 많이 형성되었으며, 생장 또한 양호하였다. 반면, 생장은 pH가 높을수록 억제되는 경향을 보였다. 부정근의 형성도 pH 3.8에서 절편체당 8.9개로 높은 형성을 나타냈으며 부정근의 생장은 pH 3.8과 pH 7.8에서 각각 1.6 cm, 1.7 cm로 pH 고저에 따른 일정한 경향은 볼 수 없었다.
<실험예 11> 겹꽃 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 Agar 농도의 효과
겹꽃 도라지 기관분화에 영향을 미치는 Agar 농도의 경우 도 17에서와 같이, 신초의 형성은 일정한 경향없이 0.6과 1.2%(w/v)에서 양호한 결과를 나타냈으며 신초의 생장은 agar농도가 0.6%(w/v)인 경우에 2.7 cm로 좋았으며, agar의 농도가 높을수록 신초의 생장이 억제되는 경향을 보였다. 부정근의 경우도 배지의 견고도가 낮을수록 양호한 결과를 나타냈는데 특히, 부정근의 형성은 agar 0.6%(w/v)의 농도에서 13.1개, 부정근의 생장은 0.4~0.6%에서 2.1~2.0 cm로 가장 많은 부정근의 형성과 생장을 보였다.
<실험예 12> 겹꽃 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 생장조절제의 효과
<12-1> BA(6-benzylaminopurine) 처리
생장조절제인 BA의 경우 도 18에서와 같이, 신초형성은 농도가 높을수록 양호한 결과를 보여 BA 10 mg·L-1 첨가구에서 5.3개로 많은 형성을 보인 반면 신초생장은 농도가 높을수록 억제되는 경향을 보였다. 부정근은 무첨가구에 비해 모든 BA 첨가구에서 저조하였으며 특히 10 mg·L-1 첨가배지에서는 부정근의 형성이 관찰되지 않았다. 부정근의 생장은 BA 0.1 mg·L-1 첨가구에서 4.4 cm로 좋았으며 농도가 높을수록 저조한 생장을 보였다.
<12-2> TDZ(thidiazuron) 처리
TDZ의 경우 도 19에서와 같이, 신초의 형성은 무첨가구에 비해 모든 농도구에서 양호한 형성을 보였으며, 특히 0.5 mg·L-1 농도에서 7.3개의 신초가 형성되어 가장 높은 결과를 보인 반면 신초의 생장은 무첨가구에서 가장 왕성하였다. 부정근의 형성은 0.5 mg·L-1 이상의 농도로 첨가할수록 급격히 저하되는 결과를 보였으며 5, 10 mg·L-1 첨가배지에서는 부정근의 형성이 관찰되지 않았다. 생장 또한 부정근의 형성과 비슷한 양상을 나타내었다.
<12-3> Kinetin 처리
Kinetin의 경우 도 20에서와 같이, 겹꽃도라지의 신초 형성은 농도가 높아질수록 증가하는 경향을 나타내어 특히 10 mg·L-1 농도구에서 절편체당 4.8개로 가장 많은 형성을 보인 반면 생장은 무첨가구에서 가장 좋았다. 부정근은 신초와 달리 kinetin의 농도가 높아질수록 저조한 형성을 보여 무첨가구에서 좋았으며 생장은 1.0 mg·L-1 첨가구에서 양호하였다.
<12-4> Auxin 처리
Auxin의 경우, 도 21에서와 같이 NAA는 겹꽃도라지의 신초형성에 억제적으로 작용하여 무처리구에 비해 모든 농도에서 저조한 형성을 보였으나 생장은 0.1 mg·L-1 첨가배지에서 왕성하였다. 부정근은 0.1 mg·L-1 첨가배지에서 11.7개로 가장 높은 형성을 보였으며 부정근의 생장은 NAA 0.5 mg·L-1 농도에서 4.4 cm로 왕성하였다. 고농도구인 NAA 5, 10 mg·L-1 농도에서의 신초, 부정근의 형성 및 생장이 매우 저조하였으며 정상적인 생장을 보이지 않았다.
<12-12> IAA(Indole-3-acetic acid) 처리
IAA의 경우 도 22에서와 같이, 신초의 형성에 효과적으로 작용하여 0.5 mg·L-1 첨가배지에서 절편체당 7개로 많은 형성을 나타냈으며, 신초의 생장도 IAA의 첨가에 의해 증가하는 경향으로 IAA 10 mg·L-1 첨가구에서 왕성한 생장을 나타냈다. 부정근도 일정한 경향은 보이지 않았으나 대체적으로 IAA 첨가구에서 양호한 형성을 보여 0.1 mg·L-1 첨가 배지에서 16.7개로 가장 많이 형성되었으며, 부정근의 생장은 IAA 10 mg·L-1 농도에서 3.7 cm로 양호한 결과 보였다.
<12-6> IBA(Indole-3-butyric acid) 처리
IBA에서는 도 23에서와 같이, 0.5 mg·L-1 첨가배지에서 절편체당 7개로 신초의 형성이 양호하였으며 1 mg·L-1 농도에서 2.8 cm로 양호한 신초의 생장을 보였다. 부정근 형성은 IBA의 첨가가 효과적인 영향을 보여 IBA 5 mg·L-1 첨가구에서 절편체당 16.7개로 아주 많이 형성되었으며 또한 4.8 cm로 부정근 생장도 왕성하였다.
<실험예 13> 겹꽃 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 배양온도의 효과
배양온도에 따른 생장효과를 알아보기 위하여 겹꽃도라지의 절을 배양재료로 각각 15, 20, 25, 30℃에서 배양한 결과 도 24에서와 같이, 신초의 형성은 20℃에서 높은 결과를 볼 수 있었으며, 생장은 온도가 25℃에서 2.2 cm로 양호한 신초생장을 보였다. 부정근은 온도가 증가할수록 많이 형성되었는데 특히 30℃에서 11.9개로 많은 부정근의 형성을 보였다. 부정근의 생장은 배양온도에 따른 일정한 경향은 없었다.
<실험예 14> 겹꽃 도라지 기관 분화에 영향을 미치는 LED 광원의 효과
LED 광원에 따른 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 생장에 미치는 영향을 조사한 결과 50 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하에서는 도 25에서와 같이, 신초의 형성은 형광등에서 양호한 결과를 나타냈으며 생장은 red광에서 높았다. 그러나 red광의 경우 신초의 길이는 가장 길었는나 줄기가 가늘게 자라는 특성으로 웃자라른 상태를 보였다. 혼합광의 경우 녹색꽃잎도라지와 마찬가지로 신초의 길이는 짧은편이나 줄기가 굵고 강건히 생장하는 것을 알수 있었다. 부정근은 white와 blue+red 처리구에서 9.4개로 가장 많이 형성되었으며 생장도 4.2 cm로 왕성하였다.
150 μmolㆍm-2ㆍs-1의 광도하에서도 도 26d에서와 같이, 형광등에서 신초의 형성이 좋았으며 신초의 생장은 red광에서 길게 자라는 경향이었으며, 혼합광에서 강건한 신초의 생육을 볼 수 있었다. 부정근의 형성은 형광등보다는 LED광에서 양호하였으며 특히 blue+red 혼합처리구에서 13.3개로 부정근의 형성이 좋았으며 생장도 blue+red 혼합처리구에서 왕성하였다.
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 특히 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 수크로오스(sucrose) 3 내지 8%(w/v);
    교질재료인 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v);
    생장조절제 0.000005 내지 0.0001%(w/v); 및
    1/8 내지 1/4 농도의 MS(Murashige & Skoog Medium) 배지 잔량; 을 포함하는 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생장조절제는 IBA(3-indole butyric acid), TDZ(thidiazuron), 및 IAA(Indole-3-acetic acid)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도라지는 녹색꽃잎을 갖는 도라지(P. grandiflorum with green petals) 또는 겹꽃 도라지(P. grandiflorum for. duplex)인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 1항의 배지 조성물에 도라지 줄기 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 30℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 도라지의 기내 대량생산 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 도라지는 녹색꽃잎을 갖는 도라지(P. grandiflorum with green petals) 또는 겹꽃 도라지(P. grandiflorum for. duplex)인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 수크로오스(sucrose) 3 내지 8%(w/v);
    교질재료인 아가(agar) 0.4 내지 0.8%(w/v);
    생장조절제로 IBA(3-indole butyric acid)를 0.000005 내지 0.0001%(w/v); 및
    1/8 내지 1/4 농도의 MS(Murashige & Skoog Medium) 배지 잔량; 을 포함하는 도라지 기내 대량생산용 배지 조성물에 녹색꽃잎을 갖는 도라지(P. grandiflorum with green petals) 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 25℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 기내 대량생산 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 LED 광원은 블루와 레드의 혼합광인 것을 특징으로 하는 녹색꽃잎을 갖는 도라지의 기내 대량생산 방법.
  8. 제 1항의 배지 조성물에 겹꽃 도라지(P. grandiflorum for. duplex) 절편체를 첨가한 다음 pH를 3.8 내지 5.8로 조절한 후 20 내지 30℃의 온도에서 LED 광원을 12 내지 24시간 조사하여 4 내지 6주간 배양하는 것을 특징으로 하는 겹꽃 도라지의 기내 대량생산 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 LED 광원은 적색광 또는 블루와 레드의 혼합광인 것을 특징으로 하는 겹꽃 도라지의 기내 대량생산 방법.
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Eun J.S. et al., Korean Journal of Plant Tissue Culture, 2000, Vol.27, no.1, p.71-75 (2000.02.28.)* *
Kwon S.J. et al., Korean Journal of Plant Resources, 2014, Vol.27, no.1, p.43-50 (2014.02.28.)* *

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