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Journal of Plant Biotechnology 2015; 42(3): 228-234

Published online September 30, 2015

https://doi.org/10.5010/JPB.2015.42.3.228

© The Korean Society of Plant Biotechnology

희귀 및 멸종위기 식물 미선나무(Abeliophyllum distichum Nakai)의 절편위치 및 치상방법에 따른 기내증식 및 미세삽목

이나념1,2, 김지아3, 김용욱3, 최용의4, 문흥규3,*

1국립산림과학원 산림생명공학과,
2강원대학교 산림자원학과,
3국립산림과학원 산림생명공학과,
4강원대학교 산림자원학과

Received: 10 August 2015; Revised: 5 September 2015; Accepted: 23 September 2015

Effect of explant’s position and culture method on shoot proliferation and micro-cuttings for a rare and endangered species, Abeliophyllum distichum Nakai

Na Nyum Lee1,2, Ji-Ah Kim3, Yong-Wook Kim3, Yong Eui Choi4, and Heung Kyu Moon3,*

1Division of Biotechnology, Korea Forest Research Institute, Suwon 441-350, Korea,
2Depart. of Forestry, Kangwon Nat’l University, Chuncheon 200-701, Korea,
3Division of Biotechnology, Korea Forest Research Institute, Suwon 441-350, Korea,
4Depart. of Forestry, Kangwon Nat’l University, Chuncheon 200-701, Korea

Correspondence to : H. K. Moon email: hkmoon@forest.go.kr

Received: 10 August 2015; Revised: 5 September 2015; Accepted: 23 September 2015

Using either the apical or axillary bud of the endangered species Abeliophyllum distichum Nakai, we tested the effect of bud position and culture method on shoot proliferation and rooting. In shoot proliferation, the axillary bud explant was more effective than the apical bud and the effect was fostered by BA treatment, whereas no differences were observed in shoot elongation by the explant position. Spontaneous rooting was observed in the MS basal medium and resulted in conspicuous differences in the explant position : more than 80% in apical bud explant and 28% in axillary bud explant was achieved, respectively. The positional effects were also observed in BA pre-treatments: generally vertical culture method appeared to be better in shoot proliferation, growth, and rooting than that of the horizontal culture method regardless of the BA pre-treatment duration. The highest shoot multiplication was achieved through the vertical culture method with axillary bud explant, whereas the best shoot elongation and rooting was obtained using the vertical culture method with the apical bud explant. Apical bud explant was superior to axillary bud explant in ex vitro micro-cuttings and revealed a significant difference in shoot growth and root development. The above results suggest that explant position and culture method influence the efficiency of micropropagation for a rare and endangered plant Abeliophyllum distichum.

Keywords Abeliophyllum distichum Nakai, Apical or axillary bud explants, Cultural method, Micropropagation

미선나무는 물푸레나무과에 속하며 충북의 진천과 괴산에서 자라는 낙엽 활엽 관목으로 높이가 1.5 m에 달한다. 세계적으로 1속 1종밖에 없는 식물로 천연기념물 제 147, 220, 221호로 지정, 보호되고 있을 정도로 극히 제한된 지역에서만 생육하는 대표적인 희귀 수종 중 하나이다(Lee 1976; 1990).

조직배양은 희귀식물의 번식에 있어 전통적인 무성번식법의 대안이 될 수 있으며(Chen et al. 2006), 유전자원의 증식 및 보존의 유용한 수단이 되어 왔다(Sanjaya et al. 2006; Faisal et al. 2007). 배양방법은 액아(axillary bud), 혹은 정아(apical bud)를 이용한 미세번식(micropropagation) 기술이 가장 보편적인 방법으로 국외에서는 Ceropegia candelabrum 등 다수의 희귀 및 약용 식물에서 사용되었고(Negash 2002; Gomes et al. 2003; Chen et al. 2006; Faisal et al. 2007), 국내에서도 망개나무(Youn et al. 1992), 산개나리(Moon et al. 1997), 미선나무(Moon et al. 1999), 왕자귀나무(Park et al. 2003) 등 여러 희귀식물의 기내증식 기술이 보고되었다.

조직배양은 대상식물이나 유전자형, 클론에 따른 차이, 배양부위에 따른 위치효과는 물론 기본배지의 조성, 식물생장조절제의 종류나 농도에 따라 매우 상이한 반응차이를 보인다(Paek 1998). 따라서 배양 목적에 따른 배양 조건의 적정화에는 여러 시행착오를 통한 반복된 실험이 요구된다.

절편의 위치에 따른 효과로 상수리나무의 아배양에서는 줄기절편의 위치에 따른 증식 및 발근에 차이가 있었고(Kim et al. 1986), Maytenus ilicifolia에서는 정아의 위치에 따른 증식율 차이를 보였으며(Pereira et al. 1995), Citrus aurantium L.에서는 액아의 줄기 신장에 미치는 정아의 위치 효과가 관찰되었다(El-Morsy et al. 1996). 또한 Alstroemeria의 줄기 재생 능력은 절편의 위치와 밀접한 관련이 있어 줄기 정단에 가까운 어린 절편이 재생 빈도가 높았고(Hsueh-Shin et al. 1998), Hevea brasiliensis에서는 정아의 부위와 절편의 위치가 기내배양의 성패요인으로 나타났다(Lardet et al. 1990; Viemont 1984). Ponerorchis graminifolia Rchb.f의 아(bud) 배양에서는 정단 부위가 가장 좋은 절편으로 나타났고(Mitsukuri et al. 2009), P. graminifoliaDoritaenopsis에서는 화기의 정단 배양이 정아의 형성과 생존율을 높인다고 하였다(Vendrame et al. 2007).

이밖에도 기내배양에 미치는 절편의 위치효과는 여러 식물에서 다양하게 발표되고 있다. Azamal et al. (2007)은 티크(Tectona grandis Linn. f.)의 발근에 미치는 절편효과를, Duong et al. (2001)Lilium longiflorum의 식물체 재생에 미치는 절편 효과를, Duong et al. (2007)Gerbera jamesonii의 화탁 박편배양(tTCL : transverse thin cell layer)에서 절편의 위치에 따른 정아의 발생 차이를 보고하였다. 이와 같은 선행연구는 기내배양의 적정화에 있어 절편의 위치 및 치상 방법의 중요성을 시사하는 것이다.

미선나무의 조직배양은 우리의 실험실에서 액아배양의 연구(Moon et al. 1999)와 증식에 미치는 LED 조명 효과(Lee et al. 2014)가 수행되었으나, 증식 및 발근에 미치는 절편의 위치효과 연구는 아직까지 수행되지 못했다. 본 연구는 미선나무 기내 식물을 재료로 정아와 액아 절편을 구분하여 줄기의 증식, 생장 및 발근에 미치는 위치 효과와, 절편의 치상 방법 그리고 미세삽목에 의한 효율적인 묘목 생산 방법을 구명하고자 수행되었다.

식물재료

선행연구(Moon et al. 1999)의 방법으로 얻은 미선나무 기내 배양체를 약 1개월의 배양주기로 MS 기본 배지(Murashige and Skoog 1962)에서 유지하면서 실험재료로 사용하였다. 절편체는 정아가 있는 줄기와 정아가 없는 줄기로 나누어 마디는 2?~?3개, 잎은 3?~?4개가 붙도록 2.5 cm 길이로 절단하였다.

절편체에 따른 증식

줄기 증식 및 기내 발근을 위하여 잎의 발달이 양호한 건전한 줄기를 재료로 정아 및 액아 절편으로 나누어 시험하였다. 배지는 MS 배지에 BA 1.0 mg/L 처리하였고 탄소원으로는 3% (w/v) sucrose, 배지의 경화는 0.3% (w/v) gelrite로 하였다. 산도(pH)를 5.7로 맞추었고 121°C, 1.5 kgf/cm2에서 20분간 고압멸균하여 250 mL 유리 배양병(64 × 110 mm)당 30 mL씩 분주하였다. 절편은 정아 절편 및 액아 절편으로 나누어 배양병 당 5개씩 치상하여 5반복을 두었다. 배양 환경은 냉백색 형광등(FL 40D, 40W, OSRAM)으로 1일 16시간 조명(40 um m-2 s-1), 25±2°C로 유지하였다. 배양 4주 후 다경유도 및 길이를 측정하고, 발근율, 뿌리 수 및 길이를 측정하였다.

절편, 치상방법 및 BA 전처리 효과

정아 절편 및 액아 절편을 구분하여 BA 전처리, 치상 방법(수직치상과 수평치상)에 따른 증식 및 발근 효과를 시험하였다. 전처리는 MS 액체배지에 1.0 mg/L BA, 3% (w/v) sucrose를 처리하여 약 2.5 cm로 절단한 정아 및 액아 절편을 구분하여 상온에서 침지 처리하였다. 전처리 시간은 0, 1, 3, 6 및 24 시간 침지시킨 다음 MS 기본배지에 치상하였다. 치상 방법은 절편이 배지 위에 접촉되도록 수평으로 올려놓은 방법과 정상적으로 배지에 수직으로 치상하는 방법으로 나누어 실시하였다. 처리 별 반복 점수, 배양 환경 및 생장조사는 상기의 방법과 동일하게 실시하였다.

미세삽목 (micro-cuttings)

미세삽목은 건전한 줄기의 정아와 액아 절편으로 시험하였다. 줄기 길이 8?~?10 cm로 자란 기내묘를 약 3?~?4 cm 길이로 정아와 액아절편으로 나누어 절단하여 절단 기부에 1% IBA/Talc를 처리한 다음 인공 혼합상토(peatmoss : perlite : vermiculite=1:1:1, v/v/v)에 삽목하였다. 삽목 후 충분히 관수하고 1일 16시간 조명(20 umol m-2 s-1), 25±2°C로 유지되는 순화실에서 8주간 공중습도를 80%로 높게 유지하며 생육시켰다. 배양 4주 및 8주 후에 각각의 생존율, 발근율 및 생육상태를 조사하였다.

본 실험의 모든 데이터는 통계프로그램 SPSS 12.0 (SPSS Inc., Chicago, USA)을 이용하여 산출하였다. 각 처리간 유의성 검정을 위해서는 one-way ANOVA를 실시하였고, 유의성이 있는 경우 Duncan’s multiple range test로 차후검정을 실시하였다. 통계적 유의성은 P < 0.05 로 설정하여 분석하였다.

절편체에 따른 줄기증식

액아 위치에 따른 줄기 증식 및 발근 효과는 Table 1과 같다. 치상 후 1주 후부터 줄기 생장이 시작되었고, 배양 2주 후에는 뿌리 발생이 관찰되었다. 다경줄기는 주로 절편체 기부의 액아에서 유래하여 1?~?2개의 우세줄기로 자랐고 그 다음 절편의 기부에서 또 다른 줄기가 발생하였다. 줄기유도 과정에서 다경줄기가 없는 것은 하나의 우세줄기로만 자랐다. 다경줄기 형성에는 액아절편이 정아절편보다 다소 효과적이었고, BA 처리 시 절편 당 2.4개가 유도되어 그 효과가 뚜렷하였다. 전반적으로 다경줄기 유도에는 BA 뿐만 아니라 절편체에 따른 차이가 영향을 주는 것으로 나타났으나 줄기의 신장은 절편체에 따른 차이가 크지 않았고, 기본배지 조건에서 평균 3.1 cm로 BA 처리 시 2.6 cm보다 다소 양호하였다(Fig. 1). 유사한 결과로 Maytenus ilicifolia의 기내 증식에서는 BA 농도와 정아의 위치가 다경줄기 형성에 영향을 미치며, 정아에서 멀리 떨어진 액아 절편이 다경유도에 좋다고 하였고(Pereira et al. 1995), Moon et al. (1999)은 미선나무의 액아배양 선행연구에서 줄기의 생장은 동일한 배양조건에서도 절편에 따라 차이가 많이 나타남을 관찰하였다.

Table 1 . Effect of explant position on shoot multiplication and elongation for Abeliophyllum distichum Nakai

ExplantsTreatment (mg/L)No. of shoots per explantShoot length (cm)Rooting (%)No. of roots
Apical budCont.1.0 ± 0.00 cX3.1 ± 0.67 a80.0 ± 0.842.1 ± 1.00
BA 1.01.8 ± 0.91 b2.4 ± 0.90 b--

Axillary budCont.1.5 ± 0.52 b3.0 ± 0.84 a28.6 ± 0.822.0 ± 0.82
BA 1.02.4 ± 0.66 a2.9 ± 0.72 a--

XMeans followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Students’ t-test.


Fig. 1.

Comparison of shoot multiplication by different explat type [Cont : MS control, BA : MS + BA 1.0 mg/L]


한편 발근은 BA 처리 시에는 전혀 이루어지지 않았지만 기본배지에서 자발적인 발근이 이루어졌다(Table 1, Fig. 1). 이러한 발근 형태는 특히 정아 절편에서 80% 이상 발근되어 액아 절편의 28%와 뚜렷하게 대비되었다. 뿌리 형태는 세근의 발달이 없고 대부분 1차근으로 길게 자랐다. 어느 절편에서나 줄기의 생장과 함께 줄기의 기부에 캘러스가 형성되었는데, 캘러스의 형성은 BA 처리 시에 무 처리보다 3배 이상 크게 형성되었다. 이와 같은 결과는 상수리의 아배양에서도 관찰된 바 있다(Kim et al. 1986).

절편체, 치상 방법 및 BA 전처리 효과

정아 및 액아의 두 가지의 절편으로 치상 방법 및 BA 전처리에 따른 증식 및 발근 시험 결과는 Table 2와 같다. 치상 1주 후부터 액아에서 줄기 생장이 시작되었고, 전반적으로 절편의 수직치상이 수평치상보다 액아의 신장이 양호하게 나타났다. 다경줄기는 BA 처리시간 보다는 치상방법에 따른 유의적인 차이를 보였으며 액아절편의 수직치상 시 다경줄기 유도에 가장 효과적이어 절편 당 평균 2.1개의 줄기가 유도되었다.

Table 2 . Effect of explant position and culture method after BA pre-treatment on shoot growth and rooting for Abeliophyllum distichum Nakai. after 4 weeks of culture

Explant typesCulture methodPre-treatment (hr)XNo. of shoots/explantShoot length (cm)Rooting (%)No. of roots/explant
Apical budVertical01.1 ± 0.4 defY4.7 ± 1.6 ab100.03.6 ± 1.3 bcd
11.6 ± 1.0 cde5.2 ± 1.7 a100.03.8 ± 2.3 bcd
31.7 ± 0.9 cd4.2 ± 1.6 bcde96.04.0 ± 1.8 ab
61.2 ± 0.6 def5.1 ± 2.1 a100.03.2 ± 1.6 bcdef
241.5 ± 0.7 cdef4.8 ± 1.4 ab82.64.4 ± 3.1 a

Horizontal01.2 ± 0.6 def3.2 ± 1.5 fg88.03.0 ± 1.8 bcde
11.1 ± 0.4 ef3.8 ± 1.9 cdef95.82.9 ± 1.4 cdef
31.0 ± 0.0 f3.1 ± 1.4 fg80.02.7 ± 1.7 bcde
61.3 ± 0.7 def3.4 ± 1.4 efg77.82.0 ± 1.5 def
241.1 ± 0.3 ef3.3 ± 1.4 fg91.73.1 ± 1.9 bcde

Axillary budVertical02.2 ± 1.1 ab3.6 ± 1.4 def96.03.9 ± 2.1 bc
12.0 ± 0.9 abc4.5 ± 1.4 abc100.04.3 ± 1.7 ab
32.0 ± 1.0 abc3.7 ± 1.3 def96.03.2 ± 2.4 bcde
62.5 ± 1.3 a4.1 ± 1.2 bcde96.02.7 ± 1.7 def
241.9 ± 0.8 bc4.3 ± 1.3 bcd80.03.0 ± 2.2 bcd

Horizontal01.6 ± 0.8 cde2.8 ± 1.2 gh88.02.6 ± 1.8 def
11.9 ± 0.9 bc3.2 ± 1.7 fg88.03.2 ± 2.2 bcdef
31.5 ± 0.6 cde2.3 ± 0.9 h82.62.0 ± 1.5 f
61.7 ± 0.7 cd3.2 ± 1.2 fg88.02.6 ± 1.9 adef
242.0 ± 0.9 bc3.2 ± 1.2 fg88.02.3 ± 1.9 ef

XBA 1.0 mg/L pre-treatment.

YMean followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s multiple range test. The data were arcsine transformed.


줄기의 생장과 발근에 있어서도 BA의 효과보다는 절편체의 치상 방법에 따른 차이가 뚜렷하게 나타나 정아의 수직치상 시 가장 양호한 결과를 나타내었다. 이는 Zamioculcas zamiifolia Engl.의 기내 배양에서 엽병과 중륵(midrib)이 있는 하부 절편의 수직치상이 수평치상보다 기관형성 능력이 우수하다는 보고와 유사한 결과이다(Maria et al. 2009).

줄기의 신장은 정아의 수직치상에서 평균 4.8 cm, 액아의 수평치상 평균 2.9 cm였고, 발근율은 정아의 수직치상에서 평균 95.7%, 정아 및 액아의 수평치상에서 약 86%를 보였다. 뿌리 수는 정아의 수직치상에서 절편 당 3.8개, 액아의 수평치상에서 절편 당 2.5개로 나타났다. 발근 형태는 수직치상에서는 대체로 뿌리가 배지 속으로 내렸고 1차근과 함께 측근의 형성도 양호하였으며, 수평치상에서는 공중뿌리(air root) 형태로 줄기에서 형성된 뿌리가 직접 배지 속으로 들어가는 것이 관찰되었다(Fig. 2).

Fig. 2.

Comparison of shoot growth and rooting by the explants culture methods [A - Vertical culture; B - Horizontal culture]. Red circle shows air root


본 실험에서 미선나무의 기내증식은 BA의 전처리보다는 절편체의 선택과 적절한 치상방법을 통해 효과적인 증식이 가능한 것으로 나타났다. 그러나 Minal et al. (1985)은 액체배지 전처리가 절편체에 생리적 활성을 주기 때문에 식물체 형성에 유리하다고 하여 본 결과와는 상이하였다.

BA의 전처리에서 관찰되는 특이점은 언제나 절편의 기부에 캘러스가 형성되는 것이었는데, 캘러스는 전처리 시간이 길어질수록 크게 형성되고, 발근율이 다소 감소되는 경향을 보였다. 이는 싸이토키닌의 영향으로 보인다. 이렇게 캘러스와 더불어 발근된 개체는 차후 토양 순화에서 고사되는 것이 많았는데, Moon et al. (2008)은 개느삼의 액아배양에서 이와 유사한 결과를 관찰한 바 있다. 한편 줄기의 생장에서 BA에 장시간 전처리된 경우 정아에서 정단괴저(apical necrosis)가 관찰되었고, 일부 절편에서는 잎이 황화되고 낙엽이 되었다(Fig. 3). 이러한 괴저현상은 음나무의 BA 처리 액아배양에서 관찰되었고(Moon et al. 2002), 미선나무의 선행 연구에서도 일부 관찰되었다(Moon et al. 1999). 정단괴저의 원인으로는 칼슘의 결핍, 정아로의 칼슘 분배 부족, 과습으로 인한 통기성 불량 등이 원인으로 보고된 바 있다(Debergh 1988). 그러나 본 실험에서 관찰된 정단괴저는 그 빈도가 5% 미만이었고 계대배양 시 괴저된 부분과 캘러스를 제거하면 차후의 증식에는 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.

Fig. 3.

Comparison of shoot growth and rooting by the explants culture methods [A - Vertical culture; B - Horizontal culture]. Red circles and red arrows show apical bud necrosis and adventive roots with callus


이상의 결과로 볼 때 미선나무의 줄기유도는 액아를 절편으로 수직으로 치상하는 것이 효과적이며, 줄기의 생장 및 발근은 정아절편으로 수직치상 방법이 다소 양호한 결과를 나타났다. 따라서 배양목적에 따라 절편의 선택과 배양방법을 고려할 필요가 있으며, BA 처리시간에 따른 증식효과는 크지 않은 것으로 나타났다.

미세삽목(Micro-cuttings)

정아와 액아절편으로 나누어 절편에 따른 기외 미세삽목을 실시한 결과는 Table 3과 같다. 배양 4주 차에 줄기의 신장은 정아절편이 액아절편에 비해 2배 이상 길게 자랐고, 배양 8주 후까지도 이어졌다. 잎의 발달도 정아절편이 액아절편보다 다소 양호하게 자랐다. 다만 다경줄기의 유도는 액아 절편이 다소 양호하게 나타났다. 이와 유사한 결과로 티크(Tectona grandis)의 삽목에서는 정아가 있는 상부 가지 삽수에서 뿌리수와 길이가 최대를 나타냈고, 발근율은 정아가 없는 줄기의 중간부위의 삽목에서 가장 좋은 결과를 보였으며(Azamal et al. 2007), Ulmus villosa의 삽목에서는 줄기의 절편 위치에 따라 발근율 차이를(Bhardwaj et al. 2005), Alstroemeria의 기내증식에서는 정아에서 가까운 어린 절편의 줄기형성율이 높았음을 보고하였다(Hsueh-Shih et al. 1998).

Table 3 . Micro-cuttings and rooting using two types of explants from Abeliophyllum distichum Nakai

Culture periodExplantsShoot length (cm)No. of shoots/explantRooting rate (%)Root length (cm)No. of roots/explant
4 weeksApical bud15.0 ± 0.7 ax1.0 ± 0.0 b100.06.2 ± 0.8 a3.8 ± 0.8 a
Axillary bud7.4 ± 0.9 b1.8 ± 0.4 a96.95.8 ± 1.4 a2.2 ± 0.4 a

8 weeksApical bud27.4 ± 2.3 a1.0 ± 0.0 b100.012.1 ± 0.7 a6.2 ± 0.8 a
Axillary bud14.4 ± 1.0 b1.4 ± 0.5 a83.37.7 ± 0.7 b4.0 ± 0.0 b

XMean followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Students’ t-test


본 실험에서 배양 4주 차 발근율은 정아절편에서 100%, 액아절편에서 96%, 8주 후에는 각각 100%와 83%를 보여 정아절편의 발근율이 현저히 좋게 나타났다. 그러나 왕벚나무 녹지삽목에서는 정아가 없는 하단부의 발근율이 높게 나타났고(Kim et al. 2012), Ulmus villosa의 삽목에서도 정아가 제거된 삽수의 하단부가 상단부보다 발근율이 높게 나타나 본 결과와는 다른 결과를 보였다(Bhardwaj et al. 2005). 한편, Milicia exelsa (Ofori et al. 1997), T. scleroxylon (Leakey 1983), Nauclea diderrichii (Matin 1989)의 삽목에서는 정아가 있는 삽수가 더 좋은 발근율을 보여 본 실험결과와 유사한 결과를 보고하였다. Husen (2004)은 수종 및 삽수부위에 따라 발근력의 차이를 보이는 것은 대목과 삽수 절편 조직의 생리적인 상태, 동화(assimilates)와 생장조절물질의 수준 및 리그닌 정도 등의 차이에 기인하는 것으로 추정하였다.

8주 후 발근묘의 뿌리발달에서는 정아지의 삽목묘가 액아지의 것보다 뿌리가 굵고 세근의 발달이 더 좋은 것으로 나타났다. 또한 기내발근과는 다르게 기부에 캘러스 형성 없이 직접 뿌리가 형성되었다. 뿌리의 생장에 있어서도 정아지 삽목묘에서 4주 후에 평균 6.2 cm에서, 8주 후에는 12.1 cm로 액아지보다 2배 정도 더 양호하게 나타났고, 뿌리 수에 있어서는 평균 6.2개로 액아절편보다 양호하게 나타났다.

토양 이식 후 생존율은 정아지에서 100%로 액아절편의 83%보다 다소 양호하게 나타났다. Acacia mangium은 정아에 가까운 절편이 발근율이 좋다고 한 반면(Poupard et al. 1994), Ulmus villosa의 기내배양에서는 액아절편에서 발근율과 뿌리수가 훨씬 좋다고 하여 수종에 따른 차이를 보여주었다(Bhardwaj et al. 2005).

기내발근이 어려운 수종에 있어 미세삽목(micro-cutting)은 여러 수종에서 발근율 향상을 가져오는 것으로 보고되고 있으며(Sanjaya et al. 2006), 음나무의 액아배양(Moon et al. 2002)과 기내 발근율이 낮은 시로미의 발근 유도에서도 이 방법이 효과적인 것으로 관찰하였다(Han et al. 2010). 미선나무의 미세삽목은 정아지를 절편으로 높은 발근율, 줄기생장 및 뿌리발달이 좋으며 차후 토양에서의 생존율과 생장이 좋은 것으로 관찰되었다(Table 3, Fig. 4). 기내 배양된 식물의 효율적인 발근 및 순화는 실용화의 측면에서 특히 생산비 절감에 매우 중요하다. 결론적으로 미선나무는 액아를 절편으로 수직 치상의 방법으로 효과적인 증식이 가능하며 증식된 삽수는 미세삽목을 통해 효율적인 묘목생산이 가능할 것으로 기대되었다.

Fig. 4.

Comparison of soil acclimatization and growth for the two types (apical bud or axillary bud) origin plants


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Article

Research Article

Journal of Plant Biotechnology 2015; 42(3): 228-234

Published online September 30, 2015 https://doi.org/10.5010/JPB.2015.42.3.228

Copyright © The Korean Society of Plant Biotechnology.

희귀 및 멸종위기 식물 미선나무(Abeliophyllum distichum Nakai)의 절편위치 및 치상방법에 따른 기내증식 및 미세삽목

이나념1,2, 김지아3, 김용욱3, 최용의4, 문흥규3,*

1국립산림과학원 산림생명공학과,
2강원대학교 산림자원학과,
3국립산림과학원 산림생명공학과,
4강원대학교 산림자원학과

Received: 10 August 2015; Revised: 5 September 2015; Accepted: 23 September 2015

Effect of explant’s position and culture method on shoot proliferation and micro-cuttings for a rare and endangered species, Abeliophyllum distichum Nakai

Na Nyum Lee1,2, Ji-Ah Kim3, Yong-Wook Kim3, Yong Eui Choi4, and Heung Kyu Moon3,*

1Division of Biotechnology, Korea Forest Research Institute, Suwon 441-350, Korea,
2Depart. of Forestry, Kangwon Nat’l University, Chuncheon 200-701, Korea,
3Division of Biotechnology, Korea Forest Research Institute, Suwon 441-350, Korea,
4Depart. of Forestry, Kangwon Nat’l University, Chuncheon 200-701, Korea

Correspondence to:H. K. Moon email: hkmoon@forest.go.kr

Received: 10 August 2015; Revised: 5 September 2015; Accepted: 23 September 2015

Abstract

Using either the apical or axillary bud of the endangered species Abeliophyllum distichum Nakai, we tested the effect of bud position and culture method on shoot proliferation and rooting. In shoot proliferation, the axillary bud explant was more effective than the apical bud and the effect was fostered by BA treatment, whereas no differences were observed in shoot elongation by the explant position. Spontaneous rooting was observed in the MS basal medium and resulted in conspicuous differences in the explant position : more than 80% in apical bud explant and 28% in axillary bud explant was achieved, respectively. The positional effects were also observed in BA pre-treatments: generally vertical culture method appeared to be better in shoot proliferation, growth, and rooting than that of the horizontal culture method regardless of the BA pre-treatment duration. The highest shoot multiplication was achieved through the vertical culture method with axillary bud explant, whereas the best shoot elongation and rooting was obtained using the vertical culture method with the apical bud explant. Apical bud explant was superior to axillary bud explant in ex vitro micro-cuttings and revealed a significant difference in shoot growth and root development. The above results suggest that explant position and culture method influence the efficiency of micropropagation for a rare and endangered plant Abeliophyllum distichum.

Keywords: Abeliophyllum distichum Nakai, Apical or axillary bud explants, Cultural method, Micropropagation

서론

미선나무는 물푸레나무과에 속하며 충북의 진천과 괴산에서 자라는 낙엽 활엽 관목으로 높이가 1.5 m에 달한다. 세계적으로 1속 1종밖에 없는 식물로 천연기념물 제 147, 220, 221호로 지정, 보호되고 있을 정도로 극히 제한된 지역에서만 생육하는 대표적인 희귀 수종 중 하나이다(Lee 1976; 1990).

조직배양은 희귀식물의 번식에 있어 전통적인 무성번식법의 대안이 될 수 있으며(Chen et al. 2006), 유전자원의 증식 및 보존의 유용한 수단이 되어 왔다(Sanjaya et al. 2006; Faisal et al. 2007). 배양방법은 액아(axillary bud), 혹은 정아(apical bud)를 이용한 미세번식(micropropagation) 기술이 가장 보편적인 방법으로 국외에서는 Ceropegia candelabrum 등 다수의 희귀 및 약용 식물에서 사용되었고(Negash 2002; Gomes et al. 2003; Chen et al. 2006; Faisal et al. 2007), 국내에서도 망개나무(Youn et al. 1992), 산개나리(Moon et al. 1997), 미선나무(Moon et al. 1999), 왕자귀나무(Park et al. 2003) 등 여러 희귀식물의 기내증식 기술이 보고되었다.

조직배양은 대상식물이나 유전자형, 클론에 따른 차이, 배양부위에 따른 위치효과는 물론 기본배지의 조성, 식물생장조절제의 종류나 농도에 따라 매우 상이한 반응차이를 보인다(Paek 1998). 따라서 배양 목적에 따른 배양 조건의 적정화에는 여러 시행착오를 통한 반복된 실험이 요구된다.

절편의 위치에 따른 효과로 상수리나무의 아배양에서는 줄기절편의 위치에 따른 증식 및 발근에 차이가 있었고(Kim et al. 1986), Maytenus ilicifolia에서는 정아의 위치에 따른 증식율 차이를 보였으며(Pereira et al. 1995), Citrus aurantium L.에서는 액아의 줄기 신장에 미치는 정아의 위치 효과가 관찰되었다(El-Morsy et al. 1996). 또한 Alstroemeria의 줄기 재생 능력은 절편의 위치와 밀접한 관련이 있어 줄기 정단에 가까운 어린 절편이 재생 빈도가 높았고(Hsueh-Shin et al. 1998), Hevea brasiliensis에서는 정아의 부위와 절편의 위치가 기내배양의 성패요인으로 나타났다(Lardet et al. 1990; Viemont 1984). Ponerorchis graminifolia Rchb.f의 아(bud) 배양에서는 정단 부위가 가장 좋은 절편으로 나타났고(Mitsukuri et al. 2009), P. graminifoliaDoritaenopsis에서는 화기의 정단 배양이 정아의 형성과 생존율을 높인다고 하였다(Vendrame et al. 2007).

이밖에도 기내배양에 미치는 절편의 위치효과는 여러 식물에서 다양하게 발표되고 있다. Azamal et al. (2007)은 티크(Tectona grandis Linn. f.)의 발근에 미치는 절편효과를, Duong et al. (2001)Lilium longiflorum의 식물체 재생에 미치는 절편 효과를, Duong et al. (2007)Gerbera jamesonii의 화탁 박편배양(tTCL : transverse thin cell layer)에서 절편의 위치에 따른 정아의 발생 차이를 보고하였다. 이와 같은 선행연구는 기내배양의 적정화에 있어 절편의 위치 및 치상 방법의 중요성을 시사하는 것이다.

미선나무의 조직배양은 우리의 실험실에서 액아배양의 연구(Moon et al. 1999)와 증식에 미치는 LED 조명 효과(Lee et al. 2014)가 수행되었으나, 증식 및 발근에 미치는 절편의 위치효과 연구는 아직까지 수행되지 못했다. 본 연구는 미선나무 기내 식물을 재료로 정아와 액아 절편을 구분하여 줄기의 증식, 생장 및 발근에 미치는 위치 효과와, 절편의 치상 방법 그리고 미세삽목에 의한 효율적인 묘목 생산 방법을 구명하고자 수행되었다.

재료 및 방법

식물재료

선행연구(Moon et al. 1999)의 방법으로 얻은 미선나무 기내 배양체를 약 1개월의 배양주기로 MS 기본 배지(Murashige and Skoog 1962)에서 유지하면서 실험재료로 사용하였다. 절편체는 정아가 있는 줄기와 정아가 없는 줄기로 나누어 마디는 2?~?3개, 잎은 3?~?4개가 붙도록 2.5 cm 길이로 절단하였다.

절편체에 따른 증식

줄기 증식 및 기내 발근을 위하여 잎의 발달이 양호한 건전한 줄기를 재료로 정아 및 액아 절편으로 나누어 시험하였다. 배지는 MS 배지에 BA 1.0 mg/L 처리하였고 탄소원으로는 3% (w/v) sucrose, 배지의 경화는 0.3% (w/v) gelrite로 하였다. 산도(pH)를 5.7로 맞추었고 121°C, 1.5 kgf/cm2에서 20분간 고압멸균하여 250 mL 유리 배양병(64 × 110 mm)당 30 mL씩 분주하였다. 절편은 정아 절편 및 액아 절편으로 나누어 배양병 당 5개씩 치상하여 5반복을 두었다. 배양 환경은 냉백색 형광등(FL 40D, 40W, OSRAM)으로 1일 16시간 조명(40 um m-2 s-1), 25±2°C로 유지하였다. 배양 4주 후 다경유도 및 길이를 측정하고, 발근율, 뿌리 수 및 길이를 측정하였다.

절편, 치상방법 및 BA 전처리 효과

정아 절편 및 액아 절편을 구분하여 BA 전처리, 치상 방법(수직치상과 수평치상)에 따른 증식 및 발근 효과를 시험하였다. 전처리는 MS 액체배지에 1.0 mg/L BA, 3% (w/v) sucrose를 처리하여 약 2.5 cm로 절단한 정아 및 액아 절편을 구분하여 상온에서 침지 처리하였다. 전처리 시간은 0, 1, 3, 6 및 24 시간 침지시킨 다음 MS 기본배지에 치상하였다. 치상 방법은 절편이 배지 위에 접촉되도록 수평으로 올려놓은 방법과 정상적으로 배지에 수직으로 치상하는 방법으로 나누어 실시하였다. 처리 별 반복 점수, 배양 환경 및 생장조사는 상기의 방법과 동일하게 실시하였다.

미세삽목 (micro-cuttings)

미세삽목은 건전한 줄기의 정아와 액아 절편으로 시험하였다. 줄기 길이 8?~?10 cm로 자란 기내묘를 약 3?~?4 cm 길이로 정아와 액아절편으로 나누어 절단하여 절단 기부에 1% IBA/Talc를 처리한 다음 인공 혼합상토(peatmoss : perlite : vermiculite=1:1:1, v/v/v)에 삽목하였다. 삽목 후 충분히 관수하고 1일 16시간 조명(20 umol m-2 s-1), 25±2°C로 유지되는 순화실에서 8주간 공중습도를 80%로 높게 유지하며 생육시켰다. 배양 4주 및 8주 후에 각각의 생존율, 발근율 및 생육상태를 조사하였다.

본 실험의 모든 데이터는 통계프로그램 SPSS 12.0 (SPSS Inc., Chicago, USA)을 이용하여 산출하였다. 각 처리간 유의성 검정을 위해서는 one-way ANOVA를 실시하였고, 유의성이 있는 경우 Duncan’s multiple range test로 차후검정을 실시하였다. 통계적 유의성은 P < 0.05 로 설정하여 분석하였다.

결과 및 고찰

절편체에 따른 줄기증식

액아 위치에 따른 줄기 증식 및 발근 효과는 Table 1과 같다. 치상 후 1주 후부터 줄기 생장이 시작되었고, 배양 2주 후에는 뿌리 발생이 관찰되었다. 다경줄기는 주로 절편체 기부의 액아에서 유래하여 1?~?2개의 우세줄기로 자랐고 그 다음 절편의 기부에서 또 다른 줄기가 발생하였다. 줄기유도 과정에서 다경줄기가 없는 것은 하나의 우세줄기로만 자랐다. 다경줄기 형성에는 액아절편이 정아절편보다 다소 효과적이었고, BA 처리 시 절편 당 2.4개가 유도되어 그 효과가 뚜렷하였다. 전반적으로 다경줄기 유도에는 BA 뿐만 아니라 절편체에 따른 차이가 영향을 주는 것으로 나타났으나 줄기의 신장은 절편체에 따른 차이가 크지 않았고, 기본배지 조건에서 평균 3.1 cm로 BA 처리 시 2.6 cm보다 다소 양호하였다(Fig. 1). 유사한 결과로 Maytenus ilicifolia의 기내 증식에서는 BA 농도와 정아의 위치가 다경줄기 형성에 영향을 미치며, 정아에서 멀리 떨어진 액아 절편이 다경유도에 좋다고 하였고(Pereira et al. 1995), Moon et al. (1999)은 미선나무의 액아배양 선행연구에서 줄기의 생장은 동일한 배양조건에서도 절편에 따라 차이가 많이 나타남을 관찰하였다.

Table 1 . Effect of explant position on shoot multiplication and elongation for Abeliophyllum distichum Nakai.

ExplantsTreatment (mg/L)No. of shoots per explantShoot length (cm)Rooting (%)No. of roots
Apical budCont.1.0 ± 0.00 cX3.1 ± 0.67 a80.0 ± 0.842.1 ± 1.00
BA 1.01.8 ± 0.91 b2.4 ± 0.90 b--

Axillary budCont.1.5 ± 0.52 b3.0 ± 0.84 a28.6 ± 0.822.0 ± 0.82
BA 1.02.4 ± 0.66 a2.9 ± 0.72 a--

XMeans followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Students’ t-test.


Figure 1.

Comparison of shoot multiplication by different explat type [Cont : MS control, BA : MS + BA 1.0 mg/L]


한편 발근은 BA 처리 시에는 전혀 이루어지지 않았지만 기본배지에서 자발적인 발근이 이루어졌다(Table 1, Fig. 1). 이러한 발근 형태는 특히 정아 절편에서 80% 이상 발근되어 액아 절편의 28%와 뚜렷하게 대비되었다. 뿌리 형태는 세근의 발달이 없고 대부분 1차근으로 길게 자랐다. 어느 절편에서나 줄기의 생장과 함께 줄기의 기부에 캘러스가 형성되었는데, 캘러스의 형성은 BA 처리 시에 무 처리보다 3배 이상 크게 형성되었다. 이와 같은 결과는 상수리의 아배양에서도 관찰된 바 있다(Kim et al. 1986).

절편체, 치상 방법 및 BA 전처리 효과

정아 및 액아의 두 가지의 절편으로 치상 방법 및 BA 전처리에 따른 증식 및 발근 시험 결과는 Table 2와 같다. 치상 1주 후부터 액아에서 줄기 생장이 시작되었고, 전반적으로 절편의 수직치상이 수평치상보다 액아의 신장이 양호하게 나타났다. 다경줄기는 BA 처리시간 보다는 치상방법에 따른 유의적인 차이를 보였으며 액아절편의 수직치상 시 다경줄기 유도에 가장 효과적이어 절편 당 평균 2.1개의 줄기가 유도되었다.

Table 2 . Effect of explant position and culture method after BA pre-treatment on shoot growth and rooting for Abeliophyllum distichum Nakai. after 4 weeks of culture.

Explant typesCulture methodPre-treatment (hr)XNo. of shoots/explantShoot length (cm)Rooting (%)No. of roots/explant
Apical budVertical01.1 ± 0.4 defY4.7 ± 1.6 ab100.03.6 ± 1.3 bcd
11.6 ± 1.0 cde5.2 ± 1.7 a100.03.8 ± 2.3 bcd
31.7 ± 0.9 cd4.2 ± 1.6 bcde96.04.0 ± 1.8 ab
61.2 ± 0.6 def5.1 ± 2.1 a100.03.2 ± 1.6 bcdef
241.5 ± 0.7 cdef4.8 ± 1.4 ab82.64.4 ± 3.1 a

Horizontal01.2 ± 0.6 def3.2 ± 1.5 fg88.03.0 ± 1.8 bcde
11.1 ± 0.4 ef3.8 ± 1.9 cdef95.82.9 ± 1.4 cdef
31.0 ± 0.0 f3.1 ± 1.4 fg80.02.7 ± 1.7 bcde
61.3 ± 0.7 def3.4 ± 1.4 efg77.82.0 ± 1.5 def
241.1 ± 0.3 ef3.3 ± 1.4 fg91.73.1 ± 1.9 bcde

Axillary budVertical02.2 ± 1.1 ab3.6 ± 1.4 def96.03.9 ± 2.1 bc
12.0 ± 0.9 abc4.5 ± 1.4 abc100.04.3 ± 1.7 ab
32.0 ± 1.0 abc3.7 ± 1.3 def96.03.2 ± 2.4 bcde
62.5 ± 1.3 a4.1 ± 1.2 bcde96.02.7 ± 1.7 def
241.9 ± 0.8 bc4.3 ± 1.3 bcd80.03.0 ± 2.2 bcd

Horizontal01.6 ± 0.8 cde2.8 ± 1.2 gh88.02.6 ± 1.8 def
11.9 ± 0.9 bc3.2 ± 1.7 fg88.03.2 ± 2.2 bcdef
31.5 ± 0.6 cde2.3 ± 0.9 h82.62.0 ± 1.5 f
61.7 ± 0.7 cd3.2 ± 1.2 fg88.02.6 ± 1.9 adef
242.0 ± 0.9 bc3.2 ± 1.2 fg88.02.3 ± 1.9 ef

XBA 1.0 mg/L pre-treatment.

YMean followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s multiple range test. The data were arcsine transformed.


줄기의 생장과 발근에 있어서도 BA의 효과보다는 절편체의 치상 방법에 따른 차이가 뚜렷하게 나타나 정아의 수직치상 시 가장 양호한 결과를 나타내었다. 이는 Zamioculcas zamiifolia Engl.의 기내 배양에서 엽병과 중륵(midrib)이 있는 하부 절편의 수직치상이 수평치상보다 기관형성 능력이 우수하다는 보고와 유사한 결과이다(Maria et al. 2009).

줄기의 신장은 정아의 수직치상에서 평균 4.8 cm, 액아의 수평치상 평균 2.9 cm였고, 발근율은 정아의 수직치상에서 평균 95.7%, 정아 및 액아의 수평치상에서 약 86%를 보였다. 뿌리 수는 정아의 수직치상에서 절편 당 3.8개, 액아의 수평치상에서 절편 당 2.5개로 나타났다. 발근 형태는 수직치상에서는 대체로 뿌리가 배지 속으로 내렸고 1차근과 함께 측근의 형성도 양호하였으며, 수평치상에서는 공중뿌리(air root) 형태로 줄기에서 형성된 뿌리가 직접 배지 속으로 들어가는 것이 관찰되었다(Fig. 2).

Figure 2.

Comparison of shoot growth and rooting by the explants culture methods [A - Vertical culture; B - Horizontal culture]. Red circle shows air root


본 실험에서 미선나무의 기내증식은 BA의 전처리보다는 절편체의 선택과 적절한 치상방법을 통해 효과적인 증식이 가능한 것으로 나타났다. 그러나 Minal et al. (1985)은 액체배지 전처리가 절편체에 생리적 활성을 주기 때문에 식물체 형성에 유리하다고 하여 본 결과와는 상이하였다.

BA의 전처리에서 관찰되는 특이점은 언제나 절편의 기부에 캘러스가 형성되는 것이었는데, 캘러스는 전처리 시간이 길어질수록 크게 형성되고, 발근율이 다소 감소되는 경향을 보였다. 이는 싸이토키닌의 영향으로 보인다. 이렇게 캘러스와 더불어 발근된 개체는 차후 토양 순화에서 고사되는 것이 많았는데, Moon et al. (2008)은 개느삼의 액아배양에서 이와 유사한 결과를 관찰한 바 있다. 한편 줄기의 생장에서 BA에 장시간 전처리된 경우 정아에서 정단괴저(apical necrosis)가 관찰되었고, 일부 절편에서는 잎이 황화되고 낙엽이 되었다(Fig. 3). 이러한 괴저현상은 음나무의 BA 처리 액아배양에서 관찰되었고(Moon et al. 2002), 미선나무의 선행 연구에서도 일부 관찰되었다(Moon et al. 1999). 정단괴저의 원인으로는 칼슘의 결핍, 정아로의 칼슘 분배 부족, 과습으로 인한 통기성 불량 등이 원인으로 보고된 바 있다(Debergh 1988). 그러나 본 실험에서 관찰된 정단괴저는 그 빈도가 5% 미만이었고 계대배양 시 괴저된 부분과 캘러스를 제거하면 차후의 증식에는 큰 문제가 없는 것으로 나타났다.

Figure 3.

Comparison of shoot growth and rooting by the explants culture methods [A - Vertical culture; B - Horizontal culture]. Red circles and red arrows show apical bud necrosis and adventive roots with callus


이상의 결과로 볼 때 미선나무의 줄기유도는 액아를 절편으로 수직으로 치상하는 것이 효과적이며, 줄기의 생장 및 발근은 정아절편으로 수직치상 방법이 다소 양호한 결과를 나타났다. 따라서 배양목적에 따라 절편의 선택과 배양방법을 고려할 필요가 있으며, BA 처리시간에 따른 증식효과는 크지 않은 것으로 나타났다.

미세삽목(Micro-cuttings)

정아와 액아절편으로 나누어 절편에 따른 기외 미세삽목을 실시한 결과는 Table 3과 같다. 배양 4주 차에 줄기의 신장은 정아절편이 액아절편에 비해 2배 이상 길게 자랐고, 배양 8주 후까지도 이어졌다. 잎의 발달도 정아절편이 액아절편보다 다소 양호하게 자랐다. 다만 다경줄기의 유도는 액아 절편이 다소 양호하게 나타났다. 이와 유사한 결과로 티크(Tectona grandis)의 삽목에서는 정아가 있는 상부 가지 삽수에서 뿌리수와 길이가 최대를 나타냈고, 발근율은 정아가 없는 줄기의 중간부위의 삽목에서 가장 좋은 결과를 보였으며(Azamal et al. 2007), Ulmus villosa의 삽목에서는 줄기의 절편 위치에 따라 발근율 차이를(Bhardwaj et al. 2005), Alstroemeria의 기내증식에서는 정아에서 가까운 어린 절편의 줄기형성율이 높았음을 보고하였다(Hsueh-Shih et al. 1998).

Table 3 . Micro-cuttings and rooting using two types of explants from Abeliophyllum distichum Nakai.

Culture periodExplantsShoot length (cm)No. of shoots/explantRooting rate (%)Root length (cm)No. of roots/explant
4 weeksApical bud15.0 ± 0.7 ax1.0 ± 0.0 b100.06.2 ± 0.8 a3.8 ± 0.8 a
Axillary bud7.4 ± 0.9 b1.8 ± 0.4 a96.95.8 ± 1.4 a2.2 ± 0.4 a

8 weeksApical bud27.4 ± 2.3 a1.0 ± 0.0 b100.012.1 ± 0.7 a6.2 ± 0.8 a
Axillary bud14.4 ± 1.0 b1.4 ± 0.5 a83.37.7 ± 0.7 b4.0 ± 0.0 b

XMean followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Students’ t-test


본 실험에서 배양 4주 차 발근율은 정아절편에서 100%, 액아절편에서 96%, 8주 후에는 각각 100%와 83%를 보여 정아절편의 발근율이 현저히 좋게 나타났다. 그러나 왕벚나무 녹지삽목에서는 정아가 없는 하단부의 발근율이 높게 나타났고(Kim et al. 2012), Ulmus villosa의 삽목에서도 정아가 제거된 삽수의 하단부가 상단부보다 발근율이 높게 나타나 본 결과와는 다른 결과를 보였다(Bhardwaj et al. 2005). 한편, Milicia exelsa (Ofori et al. 1997), T. scleroxylon (Leakey 1983), Nauclea diderrichii (Matin 1989)의 삽목에서는 정아가 있는 삽수가 더 좋은 발근율을 보여 본 실험결과와 유사한 결과를 보고하였다. Husen (2004)은 수종 및 삽수부위에 따라 발근력의 차이를 보이는 것은 대목과 삽수 절편 조직의 생리적인 상태, 동화(assimilates)와 생장조절물질의 수준 및 리그닌 정도 등의 차이에 기인하는 것으로 추정하였다.

8주 후 발근묘의 뿌리발달에서는 정아지의 삽목묘가 액아지의 것보다 뿌리가 굵고 세근의 발달이 더 좋은 것으로 나타났다. 또한 기내발근과는 다르게 기부에 캘러스 형성 없이 직접 뿌리가 형성되었다. 뿌리의 생장에 있어서도 정아지 삽목묘에서 4주 후에 평균 6.2 cm에서, 8주 후에는 12.1 cm로 액아지보다 2배 정도 더 양호하게 나타났고, 뿌리 수에 있어서는 평균 6.2개로 액아절편보다 양호하게 나타났다.

토양 이식 후 생존율은 정아지에서 100%로 액아절편의 83%보다 다소 양호하게 나타났다. Acacia mangium은 정아에 가까운 절편이 발근율이 좋다고 한 반면(Poupard et al. 1994), Ulmus villosa의 기내배양에서는 액아절편에서 발근율과 뿌리수가 훨씬 좋다고 하여 수종에 따른 차이를 보여주었다(Bhardwaj et al. 2005).

기내발근이 어려운 수종에 있어 미세삽목(micro-cutting)은 여러 수종에서 발근율 향상을 가져오는 것으로 보고되고 있으며(Sanjaya et al. 2006), 음나무의 액아배양(Moon et al. 2002)과 기내 발근율이 낮은 시로미의 발근 유도에서도 이 방법이 효과적인 것으로 관찰하였다(Han et al. 2010). 미선나무의 미세삽목은 정아지를 절편으로 높은 발근율, 줄기생장 및 뿌리발달이 좋으며 차후 토양에서의 생존율과 생장이 좋은 것으로 관찰되었다(Table 3, Fig. 4). 기내 배양된 식물의 효율적인 발근 및 순화는 실용화의 측면에서 특히 생산비 절감에 매우 중요하다. 결론적으로 미선나무는 액아를 절편으로 수직 치상의 방법으로 효과적인 증식이 가능하며 증식된 삽수는 미세삽목을 통해 효율적인 묘목생산이 가능할 것으로 기대되었다.

Figure 4.

Comparison of soil acclimatization and growth for the two types (apical bud or axillary bud) origin plants


Fig 1.

Figure 1.

Comparison of shoot multiplication by different explat type [Cont : MS control, BA : MS + BA 1.0 mg/L]

Journal of Plant Biotechnology 2015; 42: 228-234https://doi.org/10.5010/JPB.2015.42.3.228

Fig 2.

Figure 2.

Comparison of shoot growth and rooting by the explants culture methods [A - Vertical culture; B - Horizontal culture]. Red circle shows air root

Journal of Plant Biotechnology 2015; 42: 228-234https://doi.org/10.5010/JPB.2015.42.3.228

Fig 3.

Figure 3.

Comparison of shoot growth and rooting by the explants culture methods [A - Vertical culture; B - Horizontal culture]. Red circles and red arrows show apical bud necrosis and adventive roots with callus

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Fig 4.

Figure 4.

Comparison of soil acclimatization and growth for the two types (apical bud or axillary bud) origin plants

Journal of Plant Biotechnology 2015; 42: 228-234https://doi.org/10.5010/JPB.2015.42.3.228

Table 1 . Effect of explant position on shoot multiplication and elongation for Abeliophyllum distichum Nakai.

ExplantsTreatment (mg/L)No. of shoots per explantShoot length (cm)Rooting (%)No. of roots
Apical budCont.1.0 ± 0.00 cX3.1 ± 0.67 a80.0 ± 0.842.1 ± 1.00
BA 1.01.8 ± 0.91 b2.4 ± 0.90 b--

Axillary budCont.1.5 ± 0.52 b3.0 ± 0.84 a28.6 ± 0.822.0 ± 0.82
BA 1.02.4 ± 0.66 a2.9 ± 0.72 a--

XMeans followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Students’ t-test.


Table 2 . Effect of explant position and culture method after BA pre-treatment on shoot growth and rooting for Abeliophyllum distichum Nakai. after 4 weeks of culture.

Explant typesCulture methodPre-treatment (hr)XNo. of shoots/explantShoot length (cm)Rooting (%)No. of roots/explant
Apical budVertical01.1 ± 0.4 defY4.7 ± 1.6 ab100.03.6 ± 1.3 bcd
11.6 ± 1.0 cde5.2 ± 1.7 a100.03.8 ± 2.3 bcd
31.7 ± 0.9 cd4.2 ± 1.6 bcde96.04.0 ± 1.8 ab
61.2 ± 0.6 def5.1 ± 2.1 a100.03.2 ± 1.6 bcdef
241.5 ± 0.7 cdef4.8 ± 1.4 ab82.64.4 ± 3.1 a

Horizontal01.2 ± 0.6 def3.2 ± 1.5 fg88.03.0 ± 1.8 bcde
11.1 ± 0.4 ef3.8 ± 1.9 cdef95.82.9 ± 1.4 cdef
31.0 ± 0.0 f3.1 ± 1.4 fg80.02.7 ± 1.7 bcde
61.3 ± 0.7 def3.4 ± 1.4 efg77.82.0 ± 1.5 def
241.1 ± 0.3 ef3.3 ± 1.4 fg91.73.1 ± 1.9 bcde

Axillary budVertical02.2 ± 1.1 ab3.6 ± 1.4 def96.03.9 ± 2.1 bc
12.0 ± 0.9 abc4.5 ± 1.4 abc100.04.3 ± 1.7 ab
32.0 ± 1.0 abc3.7 ± 1.3 def96.03.2 ± 2.4 bcde
62.5 ± 1.3 a4.1 ± 1.2 bcde96.02.7 ± 1.7 def
241.9 ± 0.8 bc4.3 ± 1.3 bcd80.03.0 ± 2.2 bcd

Horizontal01.6 ± 0.8 cde2.8 ± 1.2 gh88.02.6 ± 1.8 def
11.9 ± 0.9 bc3.2 ± 1.7 fg88.03.2 ± 2.2 bcdef
31.5 ± 0.6 cde2.3 ± 0.9 h82.62.0 ± 1.5 f
61.7 ± 0.7 cd3.2 ± 1.2 fg88.02.6 ± 1.9 adef
242.0 ± 0.9 bc3.2 ± 1.2 fg88.02.3 ± 1.9 ef

XBA 1.0 mg/L pre-treatment.

YMean followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s multiple range test. The data were arcsine transformed.


Table 3 . Micro-cuttings and rooting using two types of explants from Abeliophyllum distichum Nakai.

Culture periodExplantsShoot length (cm)No. of shoots/explantRooting rate (%)Root length (cm)No. of roots/explant
4 weeksApical bud15.0 ± 0.7 ax1.0 ± 0.0 b100.06.2 ± 0.8 a3.8 ± 0.8 a
Axillary bud7.4 ± 0.9 b1.8 ± 0.4 a96.95.8 ± 1.4 a2.2 ± 0.4 a

8 weeksApical bud27.4 ± 2.3 a1.0 ± 0.0 b100.012.1 ± 0.7 a6.2 ± 0.8 a
Axillary bud14.4 ± 1.0 b1.4 ± 0.5 a83.37.7 ± 0.7 b4.0 ± 0.0 b

XMean followed by the same letters are not significantly different at p < 0.05 according to Students’ t-test


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Vol 51. 2024

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pISSN 1229-2818
eISSN 2384-1397
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