감자와 오이의 조직배양 적용

  감자 - 인공씨감자의 생산을 위한 감자의 조직배양방법은 이미 배양 체계가 확립되어 기업화되고 있으며, 농업기술센터 등에서 건전한 씨감자를 대량 생산하여 농가에 보급하고 있다. 모본으로 사용할 감자는 바이러스나 각종 병원균이 없는 우량한 것이어야 하며, 품종에 따라 모양, 색깔 등과 같은 외형적인 것뿐만 아니라 휴면 기간, 발아 특성, 생육 및 괴경 형성 등이 다르기 때문에 배양하고자 하는 품종에 따른 고유의 특성을 지닌 괴경을 선정한다. 배양 모괴경에 대한 바이러스 감염 여부의 정확한 진단이 필요하다. 바이러스 감염 여부를 확인하기 위하여 일반적으로 ELISA 검정법을 많이 사용하고 있지만, 최근에는 보다 정확한 진단을 위하여 RT-PCR 방법을 사용하기도 한다. 진단을 통하여 모식 물체가 바이러스에 감염되어 있을 경우 열처리 또는 항바이러스제와 같은 화학약제를 처리하여 바이러스를 제거한 다음 접종용 재료로 사용한다. 감자는 수확 후 곧바로 휴면에 돌입하여 일정 기간이 경과해야만 발아하여 파종할 수 있다. 이때 휴면기간은 품종에 따라 차이가 많으며, 짧게는 1개월에서 길게는 7개월에 이르는 것도 있다. 강제적으로 휴면을 타파하기 위해서는 GA3를 처리하거나 린다이트, CS2 및 thiourea와 같은 유독가스를 처리하여 원하는 시기에 발아를 유도하여 재료로 사용한다. 휴면이 타파되면 모괴경에서 싹이 트는데, 발아한 싹이 어느 정도 자라면 깨끗하게 멸균한 칼로 줄기의 정단부를 1~2cm 절단한다. 그것을 먼저 70% 에틸알코올에 수초 동안 침지한 후 1% sodium hypochlorite 수용액에 넣어 10분 동안 표면을 살균하고 멸균수로 3~4회 충분히 씻어준 다음 접종 재료로 이용한다. 표면을 살균한 줄기의 정단부로부터 해부현미경 하에서 0.5mm 이하 크기의 정단 분열 조직을 채취한다. 보통 정단 분열 조직만을 분리하면 생존율이 극히 낮기 때문에 1~2개의 엽원기를 포함하여 배양한다. 엽원기를 완전히 제거한 순수한 정단 분열 조직만을 배양하면 바이러스 무병주를 얻을 확률은 높지만 생존율이 매우 낮기 때문에 모괴경에 바이러스 제거 처리를 한 다음 엽원기를 포함한 정단 분열 조직을 배양하는 것이 더 좋다. 채취한 조직을 MS 기본 배지에서 배양하여 잎과 줄기를 유도한다. 정단 분열 조직배양에서 얻은 줄기를 당을 3% 첨가한 MS 기본 배지에 접종하여 페트리 접시 내에서 배양한다. 약 2주일 배양한 후 길게 자란 줄기를 2~3마디로 절단하여 동일한 배지에 옮겨 주면 각각의 측아에서 신초가 형성되고, 이들은 또 다른 하나의 기내 줄기로 자라게 된다. 이러한 과정을 반복하면 하나의 모 줄기에서 시작한 감자의 줄기는 기하급수적으로 늘어나 단시간 내에 많은 수의 인공씨감자 형성용 기내 줄기를 확보하게 된다. 기내 줄기의 증식을 위한 배양조건은 온도 23℃, 광도 4,000 lux, 16시간 광주기가 적당하다. 증식용 배양조건에서 약 2주일 동안 자란 기내 줄기를 신초를 포함한 상단 3~4마디는 계속적인 기내 줄기의 증식을 위한 배양 배지로 옮겨 주고, 나머지 부분은 9%의 고농도 당이 함유되어 있는 MS 기본 배지로 옮겨 준다. 그리고 배양조건은 온도 17℃, 광도 1,000 lux, 8시간 광주기가 적당하다. 괴경은 줄기의 변형된 형태로 흔히 저장 줄기라고 하며, 잎 등의 광합성 기관에서 합성된 탄수화물이 이동되어와서 전분 형태로 amyloplast에 저장된다. 괴경의 형성은 품종 고유의 특성이기 때문에 시기, 모양, 크기와 수 등이 품종에 따라 서로 다르다. 감자의 품종마다 괴경의 형성시기가 다르지만 약 3개월의 배양기간이 경과하면 콩알만한 성숙한 인공씨감자를 수확할 수 있다. 수확한 인공씨감자는 흐르는 물에 깨끗이 씻어 완전히 말린 다음 휴면이 타파될 때까지 건조하고 서늘한 곳에 보관한다. 휴면이 타파된 후에는 광이 있는 곳에 골고루 펴서 싹이 도장하지 않고 강하게 자랄 수 있도록 하여야 한다. 기내에서 인공씨감자를 생산하는 방법도 물류비의 절감, 유전자원의 교환 등을 고려할 때 씨감자 생산의 좋은 방법이 될 수 있지만, 생산비용이 다소 높고 파종 시 발아율이 낮은 결점이 있다. 이와 같은 결점을 보완하기 위하여 기내에서 대량으로 신초를 증식시킨 다음 이들 신초를 기외에서 공정용 육묘상자에 마디 삽을 하면 1주일 내에 발근 한다. 2~3주 후에 화분에 이식하고 망실이나 플라스틱 하우스에서 재배하면 화분의 크기에 따라 증식되는 괴경의 수나 크기에 차이가 있지만, 직접 농가에 공급할 수 있는 미니감자를 생산할 수 있다. 이러한 방법은 씨감자를 파종하여 미니감자로 만드는 과정을 생략할 수 있어 생산비를 절감할 수 있다. 특히, 20L의 생물반응기에서 감자의 신초를 증식시킬 경우 10,000개 이상의 삽수를 생산할 수 있다. 

  오이 - 박과채소의 조직배양은 다른 채소류에 비하여 비교적 곤란하다고 알려져 있는데, 오이는 배축이나 전개하지 않은 자엽 또는 종자의 자엽부위를 배양하여 부정아 또는 체세포배를 통하여 대량 증식시킬 수 있다. 외식체를 한천 배지에 접종하고 일정 기간 배양하여 재분화를 촉진시키는 것으로서 가장 간단한 배양방법이다. 종피를 제거한 종자를 살균한 후 생장점과 유근부위를 제거하고 자엽부를 2 등분하여 외식체로 한다. 배지는 MS 기본 배지에 BA 0.5mg/L와 NAA 20mg/L를 첨가한 것을 이용하여, 배양 개시 후 3~4주일 사이에 형성된 캘러스에서 여러 가지 형태의 체세포배를 관찰할 수 있다. 배양조건은 전배양기간 동안 온도 25℃, 조도 약 2,000 lux, 16시간 일장이 적당하다. 유도된 체세포배는 생장조절물질을 제거한 MS 배지에 접종하여 발아와 생장을 촉진시키고 유식물체로 생장하게 한다. 건전한 뿌리를 가진 지상부가 4~5cm 생장한 유식물체는 살균한 버미큘라이트에 이식하고, 처음에는 약광의 고습한 환경에 두고 그 후 서서히 건조한 강광 조건으로 한다.