국화과 참취속에 속하는 좀개미취(Aster maackii Regel)는 여러해살이식물로 한국과 중국, 일본에 자생하며, 우리나라의 경우 높은 산지의 계곡 주변에 자생한다. 초장은 약 45~85 cm로 줄기에는 붉은 줄이 존재하고 잎에는 잔털이 있으며 자주색 꽃은 8~10월 사이에 피며 가지와 줄기의 끝에 달린다(Chung and Jeong 1999). 전체적으로 개미취(Aster tataricus L.)에 비해 소형이지만, 꽃이 더 크고 화려해 관상 가치가 높은 것이 특징이다.

최근 식물의 2차 대사산물을 이용한 건강기능식품 개발이 활발히 진행되면서 약리효과가 있는 식물에 대한 관심이 높아지고 있다(Song et al. 2020). 참취속에는 약용식물로 알려진 옹굿나물, 쑥부쟁이, 참취 등이 속해 있으며 이들은 항산화, 항암 활성이 뛰어난 것으로 보고되었다(Saba et al. 2022; Woo et al. 2008). 또한 Tanaka 등(1990)은 좀개미취의 근연종인 개미취로부터 aster saponin Hb을 발견하였고, 추후 aster saponin이 항바이러스 효능이 있는 것으로 밝혀진 바 있다(Kim et al. 2022). 좀개미취 역시 예로부터 말린 뿌리를 천식, 기침, 기관지염에 처방하는 약재로 이용하였으며, 최근에는 좀개미취의 꽃과 잎에서 추출한 2차 대사산물이 항암효과와 항산화 활성이 우수한 것으로 알려지면서(Woo et al. 2009) 관상용, 식용은 물론 약재로서의 활용 가능성도 높아지고 있다.

그러나 북방계 식물인 좀개미취는 강원도 북부 산지에 제한적으로 자생하고 있으며, 온난화로 인한 기후변화가 진행됨에 따라 자생지가 축소되고 있다. 이에 국립생물자원관은 좀개미취를 온도, 습도 등 기후요인에 민감히 반응하는 종이며, 이로 인한 개체군의 감소가 뚜렷할 것으로 보고 지속적인 관리가 필요한 종임을 뜻하는 ‘국가 기후변화 생물지표종’으로 지정하기도 했다(Song and Yoon 2013; Suh et al. 2005). 또한 RCP 시나리오를 기반으로 한 종 분포 예측 연구에 따르면, 온실가스 저감 정책이 어느 정도 실현된 RCP 4.5 시나리오에서도 남한의 좀개미취 개체군 보전이 상당히 취약할 것으로 예상했다(Park 2016). 이에 따라 좀개미취는 현지 내･외 보전을 통한 적극적인 보호가 필요한 실정이다.

조직배양은 대표적인 현지 외 보전 방법 중 하나로, 사이토키닌과 옥신 등의 식물생장조절물질을 이용해 식물체 조직으로부터 부정아와 부정근 등 재분화를 유도할 수 있는 기술이다(Chandra et al. 2010). 특히 부정아와 신초의 유도에는 사이토키닌 종류와 농도가 매우 중요한 것으로 알려져 있다. 이외에도 빛 조건과 온도 등 다양한 조건의 영향을 받기 때문에, 배양 조건의 최적화에는 많은 실험과 시행착오가 필요하다. 조직배양 기술이 식물자원의 효과적인 보전 수단으로 인식되면서, 국내에서도 소멸 우려가 있는 수종이나 중요 식물자원을 중심으로 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 희귀식물인 둥근잎꿩의비름(Bae et al. 2014), 미선나무(Lee et al. 2015), 제주황기(Han et al. 2014)의 경우 조직배양 연구가 진행되어 효율적인 무성번식 방법이 구명되었다. 참취속 식물의 경우 참취(Boo et al. 2015), 추산쑥부쟁이(Jeong et al. 2023)를 대상으로 조직배양기술의 개발 연구가 이루어졌지만, 좀개미취의 증식연구는 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 좀개미취의 잎 절편을 재료로 식물생장조절물질 조합과 빛 조건에 따른 절편의 반응과 신초 유도율, 평균 신초수 등을 검토해 가장 적합한 증식법을 찾고자 하였다. 나아가 연구결과를 바탕으로 향후 참취속 식물의 증식연구 시 활용할 수 있는 기초 자료를 제공하고자 하였다.

식물 재료 및 잎 절편체 제작

본 연구에 사용한 좀개미취는 국립생물자원관에서 분양받은 종자를 경북대학교 임학과 항온실에서 4개월간 생육 후, 액아를 잘라내 배양한 식물체를 사용하였다. 좀개미취의 액아를 채취하여 멸균 증류수로 3회 세척하고, 70% EtOH에 1분 처리 후 3% NaClO에 Tween 20을 2~3방울 첨가한 용액에 10분 침지한 뒤 멸균 증류수로 다시 3회 세척한다음 명조건(200 µmol·m^-2·s^-1 PPFD, 백색 LED등)에서 MS(Murashige and Skoog Medium, 1962)배지(sucrose 30 g/L, gelrite 4 g/L, pH 5.7)에 12주간 배양하였으며, 배양 후 생장이 양호한 신초지에서 잎을 잘라내 주맥이 포함되도록 1 cm × 1 cm의 크기로 4면을 모두 절단해 절편체를 제작했다. 절편체는 향축면이 배지에 닿도록 뒤집어서 치상했다.

생장조절물질에 따른 기관형성 비교

잎 절편체로부터 신초 유도에 가장 적합한 조건을 구명하기 위해 배지의 식물 생장조절물질의 종류와 농도, 조합을 다르게 하여 실험을 수행했다. MS배지(sucrose 30 g/L, gelrite 4 g/L, pH 5.7)에 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 mg/L농도의 BAP(6- benzylaminopurine, Duchefa, Netherlands), Zeatin(Duchefa, Netherlands), TDZ(Thidiazuron, Duchefa, Netherlands), 2iP(6-(y-y-Dimethylallylamino)-Purine, Duchefa, Netherlands), meta-Topolin(6-(3-hydroxybenzylamino) purine, Duchefa, Netherlands)을 첨가하여 사이토키닌 계열 식물생장조정물질을 단용 처리한 배지를 제작하거나, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 mg/L 농도의 BAP, Zeatin, 2iP에 0.5 mg/L농도의 NAA(Naphthalene Acetic Acid, Duchefa, Netherlands)또는 IBA(Indole-3-Butyric Acid, Duchefa, Netherlands)을 추가해 사이토키닌 계열과 옥신 계열 식물생장조절물질을 혼용 처리한 배지를 제작했다. 실험에 사용된 모든 배지는 1.5기압, 121°C에서 15분 동안 고압 멸균한 뒤 petri dish에 40 ml씩 분주하였다

명·암조건에 따른 기관형성 비교

빛 조건에 따른 절편체의 신초 유도 반응을 조사하기 위해 각 식물생장조절물질 처리구를 반씩 나누어 명·암 배양의 조건을 다르게 하였다. 명배양의 경우 냉백색 LED 등을 이용해 200 µmol·m^-2·s^-1 PPFD, 16/8 h 광주기 조건으로 8주간 실시하였으며, 암배양의 경우 4주 동안 암조건에서 배양을 실시한 후, 명조건(200 µmol·m^-2·s^-1 PPFD, 16/8 h 광주기)으로 환경을 옮겨 4주간 배양을 실시했다. 모든 배양은 24 ± 1°C인 항온실에서 이루어졌다. 각 처리구당 6개 절편체씩 3반복으로 수행하였으며, 4주 간격으로 같은 조성의 배지로 계대배양하였다.

실험구 조사 및 통계 처리

배양 8주 후 실험구에 따른 부정아 형성률(‘부정아를 형성한 절편체 개수/치상 절편체의 총 개수’의 백분율)과 2 cm를 기준으로 길이에 따른 평균 신초 개수를 조사하였다. 부정근이 형성되었을 경우에는 부정근 형성률(‘부정근을 형성한 절편체 개수/치상 절편체의 총 개수’의 백분율)을 조사하였다. 본 실험의 모든 데이터는 SPSS 27(IBM Corp.,USA)을 이용하여 one-way ANOVA를 실시했다. 이후 유의성이 있는 경우 Duncan 다중검정으로 사후검정을 실시하였다.

뿌리 분화 유도

잎 절편체로부터 유도된 신초 중, 1 cm 이상의 줄기가 형성된 개체들은 기존 배지에서 떼어내어 1/2MS(sucrose 30 g/L, gelrite 4 g/L, pH 5.7)배지에 옮겨 발근과 생장을 유도하였다. 발근은 24 ± 1°C, 200 µmol·m^-2·s^-1 PPFD, 16/8 h 광주기 조건에서 실시하였다.

사이토키닌 단독 처리시 명·암조건에 따른 신초 유도

신초 유도에 가장 적합한 사이토키닌의 종류와 농도, 광조건 선정을 위하여 사이토키닌 계열 호르몬인 BAP, Zeatin, TDZ, 2iP, meta-Topolin을 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 mg/L 첨가한 MS배지에 잎 절편을 치상 후, 명조건 8주 배양 또는 암조건 4주 배양 후 명조건 4주 배양을 실시한다음 결과를 비교하였다.

명조건(200 µmol·m^-2·s^-1 PPFD, 16/8h 광주기 조건, 8주간)에서 배양 시, 치상 4주차에 BAP 1.0, 2.0, 4.0 mg/L와 Zeatin 1.0, 2.0 mg/L 처리구에서 절편 끝부분에 부정아가 형성되었고, 이로부터 신초가 유도되기 시작했다(Fig. 1A, B, C, D). 이후 동일 배지로 계대배양 한 뒤, 8주간 배양을 마친 후 절편체의 신초 유도를 조사한 결과 BAP 4.0 mg/L 처리구에서 부정아 형성률 92%, 평균 신초 개수가 5.83 ± 1.04로 가장 높은 값을 보였다(Table 1). 그러나 BAP의 모든 농도 처리구에서 유도된 신초는 2 cm를 넘지 않았다. 반면 Zeatin 처리구의 경우 0.5~2.0 mg/L 처리구에서 2 cm가 넘는 신초가 유도되었으며(Fig. 1E), 특히 0.5 mg/L 농도에서 2.03 ± 0.25개로 가장 높은 값을 나타냈다(Table 1). TDZ 처리구의 경우 모든 농도에서 잎 절편의 과수화가 이루어졌다. 일부 절편체에서는 뒤틀리고 비정상적으로 커지는 형태를 보였으며(Fig. 1F), 부정아와 신초는 유도되지 않았다. 2iP 처리구에서는 0.5, 1.0 mg/L 처리구에서만 부정아의 유도가 이루어졌으며, meta-Topolin 처리구의 경우 모두 부정아와 신초가 유도되지 않았으며, 다른 식물생장조절물질 처리구보다 빠르게 탈색하며 고사하였다.

Figure 1. (A-D) Adventitious shoot bud organogenesis from leaf explants of Aster maackii and (E,F) morphology of leaf explants after 8 weeks of culture in light condition. (A) Treatment with 1 mg/L BAP; shoot bud cluster. (B) Treatment with 2 mg/L zeatin; direct shoot regeneration. (C-D) Treatment with 0.5 mg/L zeatin; adventitious shoot regeneration. (E) Treatment with 0.5 mg/L zeatin; adventitious shoot regeneration (> 2 cm). (F) Treatment with 0.5 mg/L TDZ; abnormal leaf explants. BAP, 6-benzylaminopurine; TDZ, thidiazuron

Table 1 . Effect of different PGRs and light conditions on adventitious shoot bud formation from Aster maackii leaf explants.

PGRs (mg/L)		Light conditions for 8 weeks			Dark conditions for 4 weeks and light conditions for 4 weeks
		Bud formation (%)	No. of shoots		Bud formation (%)	No. of shoots
			~ 2 cm	2-4 cm		~ 2 cm	2-4 cm
BAP	0.2	0	0	0	100	11.10 ± 1.82c	0
	0.5	0	0	0	100	22.20 ± 1.67a	0
	1.0	39	3.99 ± 1.45b	0	100	18.13 ± 2.04b	0
	2.0	83	3.83 ± 0.61b	0	100	18.07 ± 3.72b	0
	4.0	92	5.83 ± 1.04a	0	100	21.37 ± 1.99a	0
Zeatin	0.2	0	0	0	0	0	0
	0.5	50	0	2.03 ± 0.25a	21	0.53 ± 0.32e	0
	1.0	39	0	1.78 ± 0.30b	33	0	1.09 ± 0.18a
	2.0	39	0	1.71 ± 0.25b	50	0	1.21 ± 0.15a
	4.0	44	0.26 ± 0.11de	0	56	0.60 ± 0.09e	0
TDZ	0.2	0	0	0	0	0	0
	0.5	0	0	0	0	0	0
	1.0	0	0	0	0	0	0
	2.0	0	0	0	0	0	0
	4.0	0	0	0	0	0	0
2iP	0.2	0	0	0	0	0	0
	0.5	44	0.80 ± 0.20c	0	0	0	0
	1.0	58	0.67 ± 0.29cd	0	0	0	0
	2.0	0	0	0	0	0	0
	4.0	0	0	0	42	1.53 ± 0.55d	0
meta-Topolin	0.2	0	0	0	0	0	0
	0.5	0	0	0	17	0.53 ± 0.05e	0
	1.0	0	0	0	0	0	0
	2.0	0	0	0	0	0	0
	4.0	0	0	0	0	0	0

Data are presented as the mean ± standard deviation. Same letters indicate no significant difference according to Duncan’s multiple range test (p < 0.05). Every treatment included 18 explants that were cultured in three petri dishes; each dish contained six explants. PGRs, plant growth regulators; BAP, 6-benzylaminopurine; 2iP, 6-(γ,γ-dimethylallylamino)purine; TDZ, thidiazuron..

암조건 실험구에서는 치상 4주차에 BAP의 모든 농도 처리구에서 잎 절편의 주맥과 배지의 접촉 단면을 중심으로 아이보리색의 callus가 형성되기 시작하였으며, Zeatin처리구 일부(1.0, 2.0 mg/L)에서 신초가 유도되기 시작하였다. 반면, meta-Topolin 고농도(2.0, 4.0 mg/L)처리구의 경우 색을 잃고 고사하는 것을 확인하였다. 이후 동일배지로 계대배양한 후 명조건으로 배양환경을 옮겨 8주간의 배양을 마친 후 신초 유도를 조사한 결과, BAP의 모든 농도 처리구에서 100%의 부정아 유도율을 보여 가장 높은 부정아 유도율을 보였다(Table 1). 저농도(0.2 mg/L)의 BAP처리구의 경우 잎 절편에 부정아가 드문드문 형성되었지만, 고농도(0.5~4.0 mg/L) BAP처리구의 경우 캘러스로부터 부정아가 형성되어 이로부터 신초가 유도되는 간접 기관분화 방식으로 재분화가 일어났다(Fig. 2A). 평균 신초 개수는 0.5, 4.0 mg/L 농도에서 가장 많았다. 그러나 명조건 단일 처리 실험구와 마찬가지로 BAP의 모든 농도처리구에서 유도된 신초는 2 cm를 넘지 않았다. Zeatin처리구의 경우 잎 절편으로부터 신초가 직접 형성되는 직접기관분화 방식으로 재분화가 일어났으며(Fig. 2B), 2 cm가 넘는 신초의 평균 개수는 1.0, 2.0 mg/L 처리구에서 가장 높았다(Table 1). TDZ처리구의 경우 명조건 단일배양과 마찬가지로 과수화 현상이 일어났으며, 부정아와 신초는 유도되지 않았다. 2iP 처리구는 4.0 mg/L농도에서만 부정아와 신초가 형성되었지만, 생육충실도가 높지 않았다. meta-Topolin 처리구에서도 0.5 mg/L농도에서만 부정아와 신초가 형성되었으며, 신초의 생장속도가 다른 식물생장조절물질 처리구보다 매우 느렸다.

Figure 2. (A, B) Adventitious shoot bud organogenesis from leaf explants of Aster maackii and (C) regenerated shoots after 4 weeks of culture in dark conditions and 4 weeks in light conditions. (A) Treatment with 1.0 mg/L BAP; indirect shoot bud regeneration. (B) Treatment with 2.0 mg/L zeatin; direct shoot bud regeneration. (C) Treatment with 0.2 mg/L BAP; adventitious shoot regeneration (≤ 2 cm). BAP, 6-benzylaminopurine

사이토키닌과 옥신 혼용 처리 시 명·암조건에 따른 신초 유도

신초 유도에 가장 적합한 사이토키닌과 옥신의 종류와 농도 조합, 빛 조건 선정을 위하여 사이토키닌 계열 호르몬인 BAP, Zeatin, 2iP을 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 mg/L 농도로 첨가한 후 옥신 계열 호르몬인 NAA 또는 IBA를 0.5 mg/L 농도로 첨가한 MS배지에 잎 절편을 치상하였다. 이후 명조건 8주 배양 또는 암조건 4주 배양 후 명조건 4주 배양을 실시한 결과를 비교하였다.

명조건(200 µmol·m^-2·s^-1 PPFD, 16/8h 광주기 조건)에서 8주간 배양 후 처리구에 따른 신초 유도를 조사한 결과, 옥신 호르몬의 종류와 상관없이 BAP가 첨가된 처리구에서만 유도되었으며(Fig. 3A, B), 모든 신초는 2cm를 넘지 않았다. 또한 BAP가 아닌 다른 사이토키닌 호르몬이 첨가된 배지에서는 부정아와 신초가 유도되지 않았다. BAP 2.0 mg/L, IBA 0.5 mg/L를 혼용한 처리구에서 부정아 유도율이 61%, 평균 신초수 1.87 ± 0.55개로 가장 높았다(Table 2). BAP, NAA 혼용 처리구와 BAP, IBA 혼용 처리구를 비교해 보면, BAP, IBA 혼용 처리가 더 높은 부정아 형성률과 평균 신초개수를 나타냈다. 반면 2iP를첨가한 실험구에서는 부정근이 형성되었는데(Fig. 3E), 특히 2iP, IBA를 혼용한 실험구에서 부정근 형성률이 100%로 가장 높았다.

Figure 3. (A-D) Adventitious shoot buds and (E,F) adventitious roots formed from leaf explants of Aster maackii. (A) Treatment with 1.0 mg/L BAP and 0.5 mg/L NAA; light conditions for 8 weeks. (B) Treatment with 2.0 mg/L BAP and 0.5 mg/L IBA; light condition for 8 weeks. (C) Treatment with 2.0 mg/L BAP and 0.5 mg/L NAA; dark conditions for 4 weeks and light conditions for 4 weeks. (D) Treatment with 2.0 mg/L BAP and 0.5 mg/L IBA; dark conditions for 4 weeks and light conditions for 4 weeks. (E) Treatment with 0.5 mg/L 2iP and 0.5 mg/L IBA; light conditions for 8 weeks. (F) Treatment with 1.0 mg/L 2iP and 0.5 mg/L NAA; dark conditions for 4 weeks and light conditions for 4 weeks. BAP, 6-benzylaminopurine; 2iP, 6-(γ,γ-dimethylallylamino)purine; NAA, 1-naphthaleneacetic acid; IBA, indole-3-butyric acid

Table 2 . Effect of different PGRs on adventitious bud and shoot formation from Aster maackii leaf explants.

PGRs (mg/L)				Light conditions for 8 weeks			Dark conditions for 4 weeks and light conditions for 4 weeks
				Bud formation (%)	No. of shoots	Root formation (%)	Bud formation (%)	No. of shoots	Root formation (%)
BA	Ze	2iP	NA		~ 2 cm			~ 2 cm
0.2			0.5	0	0	27	0	0	30
0.5			0.5	0	0	8	33	1.70 ± 0.40c	33
1.0			0.5	24	0.90 ± 0.30bc	8	50	1.27± 0.35de	0
2.0			0.5	33	0.93 ± 0.26bc	0	33	0.87 ± 0.21fg	0
4.0			0.5	33	0.61 ± 0.10cde	0	50	0.57 ± 0.12g	0
	0.2		0.5	0	0	50	0	0	49
	0.5		0.5	0	0	74	0	0	49
	1.0		0.5	0	0	100	0	0	83
	2.0		0.5	0	0	33	0	0	33
	4.0		0.5	0	0	33	0	0	33
		0.2	0.5	0	0	8	0	0	49
		0.5	0.5	0	0	49	0	0	49
		1.0	0.5	0	0	49	0	0	83
		2.0	0.5	0	0	33	0	0	49
		4.0	0.5	0	0	33	0	0	49
BA	Ze	2iP	IB
0.2			0.5	8	0.33 ± 0.15ef	0	16	1.03 ± 0.12ef	0
0.5			0.5	8	0.43 ± 0.12de	0	33	1.51 ± 0.55cd	0
1.0			0.5	50	0.97 ± 0.06b	0	50	1.46 ± 0.55cd	0
2.0			0.5	61	1.87 ± 0.55a	0	67	3.87 ± 0.65a	0
4.0			0.5	8	0.73 ± 0.09bcd	0	33	3.10 ± 0.10b	0
	0.2		0.5	0	0	92	0	0	88
	0.5		0.5	0	0	83	0	0	83
	1.0		0.5	0	0	33	0	0	59
	2.0		0.5	0	0	33	0	0	25
	4.0		0.5	0	0	8	0	0	8
		0.2	0.5	0	0	100	0	0	100
		0.5	0.5	0	0	100	0	0	100
		1.0	0.5	0	0	100	0	0	100
		2.0	0.5	0	0	100	0	0	100
		4.0	0.5	0	0	100	0	0	100

Data are presented as the mean ± standard deviation. Same letters indicate no significant difference according to Duncan’s multiple range test (p < 0.05). Every treatment included 18 explants that were cultured in three petri dishes; each dish contained six explants. BA, 6-benzylaminopurine; 2iP, 6-(γ,γ-dimethylallylamino)purine; NA, 1-naphthaleneacetic acid; IB, indole-3-butyric acid; Ze, zeatin..

암조건 4주 배양 후 명조건 4주 배양을 마친 뒤 처리구에 따른 신초유도를 조사한 결과, 명조건 8주 배양과 마찬가지로 BAP가 첨가된 처리구에서만 신초가 유도되었다(Fig. 3C, D). 그러나 BAP첨가 혼용처리구의 경우, 부정아 유도율이 명조건 단일처리보다 더 높은 값을 보였으며, 특히 BAP와 IBA를 혼용한 처리구에서 평균 신초수가 유의하게 컸다. BAP 2.0 mg/L, IBA 0.5 mg/L를 혼용한 처리구에서 부정아 유도율이 67%, 평균 신초수가 3.87 ± 0.65로 가장 높게 나타났다(Table 2). 또한 2iP와 IBA를 혼용처리한 실험구에서 부정근이 형성되었으며, 모두 100%인 것 또한 명조건 단일처리 실험구와 동일했다.

발근 유도

유도된 신초 중 1 cm 이상 신장한 신초를 선발한다음 기존 잎 절편체로부터 떼어내었다. 이후 염류농도를 반으로 줄인 1/2 MS배지에 옮겨 배양하였다. 배양 2주차에 개체의 약 75%에서 뿌리가 유도되어 배지안에서 발달하기 시작했으며, 4주차부터 신초와 뿌리가 동시에 신장되었다. 8주차가 되자 줄기가 5 cm 이상으로 신장하였고, 뿌리생장도 양호한 식물체를 얻을 수 있었다(Fig. 4A, B).

Figure 4. Shoot growth and rooting of Aster maackii. (A) Shoot growth of A. maackii plantlets on 1/2MS medium. (B) Induction of root formation on 1/2MS medium. 1/2MS, half-strength Murashige and Skoog

식물생장조절물질이 좀개미취 잎 절편으로부터 신초 형성에 미치는 영향에 관하여 조사한 결과, 사이토키닌계 호르몬인 BAP, Zeatin을 잎 절편에 처리하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. BAP 처리구의 경우 명조건 8주 환경에서 배양을 진행하는것보다 암조건 4주 배양 후 명조건으로 배양환경을 옮겨 생육하는 것이 신초 유도에 크게 효과적인 것으로 나타났으며, 이는 BAP가 암조건에서 신초의 유도와 생장에 더 효과적이라는 연구보고와 일치했다(Sukhumpinij et al. 2010). 그러나 BAP처리구의 경우 8주배양이 종료될 때까지 2 cm보다 긴 길이의 신초가 형성되지 않은 반면, Zeatin처리구의 경우 2~4 cm 길이의 신초가 유도되었으며 명조건 8주 단일처리가 암조건 4주 후 명조건 4주 배양보다 효과적이었다. 또한 2iP와 meta- Topolin 일부 처리군에서 신초가 유도되었으나, 생육이 건전하지 못하여 신초 유도에는 효과적이지 않은 것으로 판단되었으며, TDZ처리구의 경우 명·암 조건과 상관없이 모든 절편이 과수화되거나 비정상적인 형태로 변하였다. 이는 참취속을 비롯한 국화과 식물들의 절편을 활용한 조직배양시 나타나는 특징으로, 주로 절편체의 기형화나 신초의 비대등으로 나타났다(Kher et al. 2014; Lu 1993). 조직배양 연구에서 절편체가 과수화 되었을 경우 사이토키닌의 농도를 낮추면 대부분의 과수화 문제를 해결할 수 있지만(Polivanova and Bedarev 2022), Genkov 등(1997)는 TDZ의 경우 0.04~0.4 µM의 낮은 농도에서도 과수화가 유발될 수 있음을 Dianthus caryophyllus의 조직배양 실험을 통해 밝혔다.

또한 Kim과 Hyung(2014), Youn과 Yang(2023)은 국화의 잎 절편을 통해 신초를 유도하는 실험에서 옥신과 사이토키닌 조합이 부정아 및 신초 유도에 효과적이었으며, 같은 사이토키닌 농도 실험구에서 옥신의 농도가 낮으면 부정아의 유도율이 낮아진다는 결과를 확인했다. 그러나 본연구에서는 기존 국화과의 증식 연구와 다르게 BAP 단독처리구가 옥신(IBA, NAA)과의 혼용처리구보다 부정아 유도율이 낮았기에, 기존 국화과 연구와는 상이한 결과를 보였다.

Jeong 등(2023)은 참취속 식물인 추산쑥부쟁이의 기내증식 연구를 통해 Zeatin의 처리가 신초형성과 증식에 가장 효과적이라고 보고하였다. 본 연구에서도 마찬가지로 명조건 8주 환경에서 Zeatin 0.5 mg/L 처리시 과수화와 기형이 없고 줄기의 성장도 건전한 2~4 cm 길이의 신초가 가장 많이 유도되었다. 이상의 실험 결과를 종합해보면, 좀개미취의 잎 절편을 이용한 신초 유도에는 명조건 배양환경에서 0.5~2.0 mg/L Zeatin을 이용하는 것이 가장 적정한 것으로 사료된다.

좀개미취는 여러해살이 식물로, 항산화 활성이 뛰어나고 약용 가능성이 높아 이용 가치가 높은 자원식물이다. 그러나 기후변화가 진행됨에 따라 자생지가 줄어들 것으로 예상되며, 현지 외 보전이 필요한 실정이다. 이에 본연구는 조직배양을 통해 최적의 좀개미취 증식 조건을 구명하고자 하였다. Cytokinin계열 호르몬인 BAP, Zeatin, TDZ, 2iP, meta-Topolin을 단독 처리하거나, Cytokinin계열 호르몬인 BAP, Zeatin, 2iP과 Auxin계열 호르몬인 NAA, IBA를 혼용처리한 MS배지에 잎 절편을 치상해 8주간 배양한 후 절편체로부터 신초가 유도된 결과를 비교하였다. 동시에 명, 암조건을 다르게 배양해서 최적 광조건을 찾고자 하였다. Cytokinin 단독처리구에서는 Zeatin 0.5 mg/L, 명조건에서 가장 많은 신초가 유도되었지만, TDZ 처리구에서는 절편체가 기형화되거나 과수화되었다. Cytokinin과 Auxin 혼용처리구에서는 BAP 2.0 mg/L와 IBA 0.5 mg/L, 암조건 4주 후 명조건 4주 처리 환경에서 가장 많은 신초가 유도되었다. 또한 BAP가 첨가된 배지에서만 신초 유도 반응이 나타났다. 종합했을 때, Cytokinin 단독처리구가 Cytokinin과 Auxin 혼용 처리구보다 신초 유도에 효과적이었으며, 특히 Zeatin 단독처리구에서 건전한 신초가 가장 많이 유도되었다. 이후 1/2MS배지에 신초를 계대 배양한 후 발근을 유도하였으며, 신초와 뿌리가 생장해 성공적으로 소식물체를 얻을 수 있었다.

본 연구는 환경부 국립생물자원관 “생물산업 지원 기반 구축을 위한 대량증식 연구(2024년)(NIBR202414201)”와 산림청(한국임업진흥원) “산림과학기술 연구개발사업(RS-2024-00404388)”의 지원으로 수행되었습니다.