KR20210050893A - 백합 조직 배양 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 백합 조직 배양 방법에 관한 것으로, 백합의 미숙 꽃봉오리를 채취하여 화경을 얻는 (1)과정;과, 상기 (1)과정의 화경을 배양배지에서 배양하는 (2)과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 화경 배양을 통해 무병 기본식물을 추출할 수 있고, 생산성을 향상시켜 개화구로 키우는 (양구)농가에 대량으로 안정적으로 보급할 수 있는 백합 조직 배양 방법을 제공할 수 있다.

Description

백합 조직 배양 방법 {Lily tissue culture Method}

본 발명은 백합 조직 배양 방법에 관한 것으로, 백합의 인편을 한천배지에서 배양하여 자구를 형성하는 대신에 공정을 개선하여 화경 배양을 통해 자구를 생산할 수 있어 인공 종자 개념을 도입한 생산 체계로서 백합의 품종별 배발생세포를 유도하여 자구를 생산하는 혁신적인 체계를 실용화할 수 있는 백합 조직 배양 방법에 관한 것이다.

인간은 오랫동안 다양한 종류의 동식물을 사육 내지 재배하고 있다.

이 중에서 원예(horticulture)는 생활주변의 작은 토지나 공간에서 경제성이 큰 채소 과수 화훼 식물을 집약적으로 재배하는 농업생산 활동이다.

화훼 원예(floriculture)는 원예의 한 분야로 화초와 화목 등을 집약적이고 기술적으로 재배하는 것으로 절화 분화 종묘 등을 생산하여 판매하는 것을 목적으로 한다.

이러한 화훼의 번식 방법은 일년초나 숙근초, 그리고 관상수처럼 종자로 파종하는 경우도 있고, 구근류나 화목류처럼 주로 영양 번식에 의존하는 경우도 있다. 구근류의 경우에는 비대하진 영양 번식기관의 종류에 따라 인경, 구경, 괴경, 근경 등으로 나누기도 한다.

영양번식은 식물영양기관의 일부를 모체로부터 분리하여 새로운 개체를 만들어 가는 번식이다. 영양번식에는 감자 마늘 딸기 백합 국화 등에서 보는 것처럼 자연 상태로 생성된 생장점이나 개체를 떼어 내어 증식하는 방법이 있는가 하면, 접목이나 다층 순화재배상자처럼 재배편의상 인위적으로 번식을 조절하는 방법도 있다.

영양번식이 갖는 큰 의의는 종자에 의존하지 않고 개체를 늘려 나갈 수 있다는 것이다. 즉, 수분이나 수정 없이 번식하는 것으로 동물과 구분되는 독특한 번식방법이다. 식물의 잎이나 줄기 또는 뿌리의 일부를 잘라 적절한 환경에 두면 그로부터 새 싹과 새 뿌리가 생기며, 결국에는 하나의 완전한 개체로 발전하게 된다. 이러한 재생능력은 식물체의 부위별로 다르고 환경조건에 따라서도 다르기 때문에, 실제로 영양번식을 할 때는 이런 점을 충분히 고려해야 한다.

백합은 국내 4대 화훼작물로 수출도 18’년에는 약 820만불에 달할 정도로 큰 비중을 차지하고 있다. 백합 구근은 전 세계적으로 약 15억개구가 유통되고 있으며, 이 중 일본에서 1억 5천 만구, 중국이 약 1억 만구이상을 수입하는 년간 3,000억원 이상의 소비시장을 형성하고 있어, 국내 육성 나리 신품종을 이용한 새로운 잠재적 화훼 수출 시장의 공략이 필요하다.

주요 절화 수입국인 일본이 수입 절감을 위해, 값싼 노동력을 바탕으로 한 중국의 절화가 일본시장에 진출함에 따라 국내 백합 수출의 위기가 예상된다.

국내 일부 농가에서는 인편번식을 이용해 백합 종구를 자가 공급하나, 이 자구가 다시 개화구가 되어 성장되는 비율이 매우 낮고, 품질이 균일하지 못하며, 특히 바이러스 등 병해충의 감염이 극심하여 산업화하는데 문제가 심각한 실정이다.

국내 생산 백합의 종구는 대부분 네덜란드 및 일부 칠레로부터 수입되는 개화구 또는 종구에 의존하고 있고, 백합 절화 생산 경영비에 상당한 부담(경영비 중 구근 구입비가 53%)이 되고 있으며 산업적인 측면에서 시급히 해결되어야 하는 문제점으로 대두되고 있다.

국내에서 많은 연구 노력에도 불구하고 국내 백합 종구의 자급이 이루어지지 못하고 있는 주된 이유는, 인편에서 직접 자구를 생성시키는 자구 증식 기술이 주로 이용되고 있는데, 이는 증식율이 낮고, 배양 단계가 복잡하여 인력이 소요가 과다하며, 기술이 용이하여 인건비가 저렴한 중국 등에 비해 경제성 우위가 없어 높은 자구 생산비 때문에 경제성이 떨어져 국내 자급이 어려운 실정이다.

현재 국내에서 도 기술원을 중심으로 조직배양구 매년 수십 만구가 생산되고 있으나, 실 생산비용이 1,000원이 넘고, 바이러스나, 병에 상당 부분 감염되어 있어, 구근 생산 농가의 양구 과정 중 이차 감염이 우려 되고 있는 실정이다.

또한, 환경이 좋은 기내에서만 배양되던 자구의 특성상 척박한 외부환경에 갑자기 노출되면, 생존율이 급격하게 떨어진다. 국내에는 생산된 자구의 대량 순화, 재배 기술이 매뉴얼화 되어있지 않다. 네덜란드의 경우 자구보다는 인편 증식방법으로 구근을 생산하기 때문에 자구 순화 기술이 적립되어 있지 않다. 농가에 보급된 뒤 토지에 식재하여 순화하는 과정 중에 외부환경에 적응하지 못하고 식재된 구 중 평균 40% 낮게는 23%의 구만 생존하여 재배가 가능하다. 병해충 및 바이러스가 없는 자구 자구를 일반 구보다 비싸게 구입하였음에도 불구하고, 생존율이 낮기 때문에 자구 보다는 매년 개화구를 구입하고, 이를 상대적 생존율이 높은 인편증식 방법을 이용하여 재배하는 이유이기도 하다.

일반적인 조직배양구 생산방법으로는 바이러스가 없는 백합의 조직배양구의 생산이 어렵다. 이에, 백합의 바이러스 무병 조직배양구의 확보가 우선적으로 중요하다.

또한, 바이러스가 침투하기 힘든 부위는 식물의 가장 끝 생장점 또는 화경 부분이다. 생장점 배양은 식물체에서 추출하기 어려워 접근성이 용이하지 않다는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 화경 배양을 통해 무병 기본식물을 추출하는 것이 바람직하고, 이는 인편을 한천배지에서 배양하여 자구를 형성하는 기존의 방법을 새로운 공정으로 배양할 수 있도록 개선한 것이다. 국내의 어려운 생산 여건을 바이오 기술을 활용함으로써 생산성을 극대화하여 대규모 생산 체계를 가진 다른 나라에 대해 경쟁력을 갖도록 할 수 있을 것이다.

[참고문헌]

공개특허공보 특1999-0074043호 (199.10.05. 공개)

공개특허공보 10-2017-0140251호 (2017.12.20. 공개)

본 발명의 목적은, 화경 배양을 통해 무병 기본식물을 추출할 수 있는 백합 조직 배양 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 생산성을 향상시켜 개화구로 키우는 (양구)농가에 대량으로 안정적으로 보급할 수 있는 백합 조직 배양 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 백합의 미숙 꽃봉오리를 채취하여 화경을 얻는 (1)과정;과, 상기 (1)과정의 화경을 배양배지에서 배양하는 (2)과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백합 조직 배양 방법에 의하여 달성된다.

또한, 상기 (1)과정에서 상기 화경은 암술, 수술 및 필라멘트 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (1)과정에서 채취한 꽃봉오리를 침지소독한 후 멸균수로 세척하여 포옆 및 꽃잎을 제거하는 과정;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (2)항의 배양배지는 MS배지에 0.5g/L의 카세인(casein), 30g/L의 수크로스(sucrose), 7g/L의 한천(plant agar)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 배양배지의 pH는 5.8 내지 6.0 범위이고, 배양 온도는 18℃ 내지 24℃ 범위이며, 배양 습도는 40% 내지 60% 범위인 것이 바람직하다.

또한, 상기 미숙 꽃봉오리는 70wt% 에탄올(ethanol)에 10초, 1wt% 차아염소산나트륨(NaClO)에 10분간 침지 소독하고 멸균수로 3회 세척하는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명에 따르면, 화경 배양을 통해 무병 기본식물을 추출할 수 있는 백합 조직 배양 방법을 제공할 수 있다.

또한, 생산성을 향상시켜 개화구로 키우는 (양구)농가에 대량으로 안정적으로 보급할 수 있는 백합 조직 배양 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 백합의 꽃봉오리를 채취하여 소독하는 과정을 보여주는 사진,
도 2는 소독된 꽃봉오리에서 포옆, 꽃잎을 제거하고 암술, 수술, 필라멘트 등을 포함하여 얻은 화경을 절단하는 과정을 보여주는 사진,
도 3은 절단된 화경을 배양배지에 치상하여 절단된 화경이 배양되기 전의 상태를 보여주는 사진,
도 4는 배양배지에서 배양된 상태를 보여주는 사진이다.

본 발명의 실시예에 따른 백합의 꽃봉오리로부터 추출한 화경을 이용하여 백합의 기본식물을 유도하기 위한 백합 조직 배양 방법에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 꽃봉오리를 채취하여 소독하는 과정을 보여주는 사진이고, 도 2는 소독된 꽃봉오리에서 포옆, 꽃잎을 제거하고 암술, 수술, 필라멘트 등을 포함하여 얻은 화경을 절단하는 과정을 보여주는 사진이며, 도 3은 절단된 화경을 배양배지에 치상하여 절단된 화경이 배양되기 전의 상태를 보여주는 사진이고, 도 4는 배양배지에서 배양된 상태를 보여주는 사진이다.

이하의 본 발명은 다양한 식물 중에서 백합과 관련되어 있다.

식물의 조직 배양(tissue culture)은 세포의 전체형성능을 이용하여 식물의 세포·조직·기관 등으로부터 완전한 식물체를 분화시키는 배양기술이다.

조직 배양은 무균상태에서 이루어져야 한다. 배지와 사용기구를 고압멸균기(autoclave)에서 멸균한다.

조직 배양은 하는 배지는 식물체의 성분분석 결과를 기초로 만든다. 배양배지의 조성은 식물의 조직에 따라 약간의 차이가 있으나, N·P·K 등 다량원소와 Mn·Zn·Cu·Mo 등 미량원소 및 당·아미노산·비타민 등 유기물질, 그리고 옥신(NAA· 2.4-D) ·아브시스산(ABA) ·시토키닌(kinetin) 등 식물 호르몬을 포함한다.

본 발명에 따른 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

사용한 백합의 품종은 '루시퍼' 및 '아를옐로'이다.

'루시퍼’의 꽃차례(花序), 꽃수는 개화구의 크기에 따라 다르지만 평균 2개이다. '아를옐로’의 꽃봉오리 주요색은 노랑색이며 꽃차례, 꽃수는 6개 이내이지만 평균 2개이다.

0.5cm 미숙 꽃봉오리를 채취하여 70wt% 에탄올(ethanol)에 30초, 1wt% 차아염소산소다(NaClO)에 10분간 침지하여 소독한다. 그런 다음, 멸균수로 3회 세척 후, 포옆 및 꽃잎을 제거하여 화경(花梗, 꽃자루)을 얻는다.

화경의 모든 부분(암술, 수술, 필라멘트 등)을 5~10mm 두께로 잘라 배양배지에 치상한다.

이때 사용되는 배양배지는 MS배지에 0.5g/L의 비율로 카세인(casein), 30g/L의 비율로 수크로스(sucrose), 7g/L의 비율로 한천(plant agar)이 첨가된다. 배양배지의 pH는 5.8 내지 6.0을 유지한다.

카세인(casein)은 인단백질에 속한다. 높은 이용성과 영양상의 중요성 때문에 널리 연구되고 있다. 단일 성질이 아니고 닮은 단백질의 배합 물로, 적어도 3종류의 성분(α, β, γ)으로 이루어진다. 분자량 약 7만 5천~37만 5천(초원심법)이다.

카세인은 유즙의 주성분을 이룬다. 우유 중 약 3%, 인유 중 약 1%, 우유 단백질의 약 80%(α 60, β 17.6, γ 2.4%)에 상당한다. 젖 분비의 시기에 따라서 우유 중의 함량이 변화하는데 각 성분의 비는 일정하다.

카세인은 역사적으로 보아 조기에 비교적 순수한 형으로 얻어진 단백질의 하나이고, 그 제법도 손쉬우므로 공업적 용도도 넓다. 치즈는 이것을 원료로 한다. 접착제, 수성 도료, 유화제, 플라스틱, 영양제 등에 이용된다.

수크로스(sucrose)는 아노머 탄소를 통해 연결된 포도당과 과당으로 구성되어진 비환원 이당류이다. 사탕 수수, 사탕무(beta vulgaris) 및 다른 식물에서 상업적으로 얻어지며 음식과 감미료로 광범위하게 쓰인다.

수크로스는 식물계에 널리 분포하며, 과실, 뿌리, 줄기에 많이 함유되어 있다.

우무는 보통 우뭇가사리·개우무·새발 등 우뭇가사리과의 해초로 만든다. 꼬시래기·갈래곰보 등의 해초로도 만들 수 있다. 우무를 만드는 것은 홍조류의 해초로서 깊은 바다에서 자라고 있으며 엽록소 이외에 홍조소라 이르는 홍색의 색소를 가지고 있기 때문에 홍색 또는 홍자색을 나타낸다.

우무는 실 모양으로 가늘게 썰어 콩국에 띄워 여름철의 청량음료로 이용하여 왔다. 이것은 또한 소화가 되지 않으므로 변비를 막는 완제제로도 이용된다. 이 우무를 건조시킨 것이 한천이다.

한천은 수분 15wt％, 단백질 2wt％, 회분 3.5wt％, 지방 0.5wt％ 이하로서 대부분은 다당류이다. 다당류는 중성다당류인 아가로오스(agarose) 70wt％와 산성다당류인 아가로펙틴(agaropectin) 30wt％로 구성된다.

한천 용액은 응고력이 세고, 응고한 것은 비교적 용융점이 높고 잘 부패하지 않으며, 또 물과의 친화성이 강하여 수분을 일정한 형태로 유지하는 능력이 크기 때문에 젤리·잼 등의 과자와 아이스크림, 양조시의 찌꺼기 앉힘 등의 식품가공에 많이 이용되고 있으며, 세균의 작용으로 잘 분해되지 않고 응고력이 강하기 때문에 세균배양용으로도 쓰인다.

배양배지를 암배양실에서 온도는 18℃ 내지 24℃ 범위이며, 습도는 40% 내지 60% 범위로 유지하였다.

이와 같은 실시예에 따른 사진을 나타낸 것이 도 1 내지 도 4이다.

도 1은 꽃봉오리를 채취하여 소독하는 과정을 보여주는 사진이고, 도 2는 소독된 꽃봉오리에서 포옆, 꽃잎을 제거하고 암술, 수술, 필라멘트 등을 포함하여 얻은 화경을 절단하는 과정을 보여주는 사진이며, 도 3은 절단된 화경을 배양배지에 치상하여 절단된 화경이 배양되기 전의 상태를 보여주는 사진이고, 도 4는 배양배지에서 배양된 상태를 보여주는 사진이다.

이러한 실험 결과를 통해 백합 국내 개발 품종인 ‘루시퍼’ 및 ‘아를옐로’를 통해 진행된 화경의 배양을 통해 관련 품종의 기본식물을 얻어낼 수 있었고 품종에 상관없이 앞에서 설명한 배양배지를 통해 관련 품종들의 기본식물이 생성됨을 확인할 수 있었다.

이러한 본 발명을 통해 기외 구근의 무병주 기본식물을 빠르게 도입하는 방법을 구명할 수 있었다.

이에, 본 발명에 따르면, 화경 배양을 통해 무병 기본식물을 추출할 수 있는 백합 조직 배양 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 생산성을 향상시켜 개화구로 키우는 (양구)농가에 대량으로 안정적으로 보급할 수 있는 백합 조직 배양 방법을 제공할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

Claims (6)

1. 백합의 미숙 꽃봉오리를 채취하여 화경을 얻는 (1)과정;과
   상기 (1)과정의 화경을 배양배지에서 배양하는 (2)과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백합 조직 배양 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 (1)과정에서 상기 화경은 암술, 수술 및 필라멘트 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백합 조직 배양 방법,
3. 제1항에 있어서,
   상기 (1)과정에서 채취한 꽃봉오리를 침지소독한 후 멸균수로 세척하여 포옆 및 꽃잎을 제거하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백합 조직 배양 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 (2)항의 배양배지는 MS배지에 0.5g/L의 카세인(casein), 30g/L의 수크로스(sucrose), 7g/L의 한천(plant agar)를 포함하는 것을 특징으로 하는 백합 조직 배양 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 배양배지의 pH는 5.8 내지 6.0 범위이고,
   배양 온도는 18℃ 내지 24℃ 범위이며, 배양 습도는 40% 내지 60% 범위인 것을 특징으로 하는 백합 조직 배양 방법.
6. 제3항에 있어서,
   상기 미숙 꽃봉오리는 70wt% 에탄올(ethanol)에 10초, 1wt% 차아염소산나트륨(NaClO)에 10분간 침지 소독하고 멸균수로 3회 세척하는 것을 특징으로 하는 백합 조직 배양 방법.

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