조직배양 - 체세포배 유도에 의한 대량증식(임목, 과수)

  침엽수- 임목에 있어서 종자생산에 의하여 차대검정을 하는 데는 거의 20~30년이 걸린다. 하지만, 기내배양에 의하여 체세포배를 유도함으로써 차대검정에 걸리는 기간을 현저하게 단축할 수 있다. 최근에 초저온 저장기법의 발달로 체세포배를 오랫동안 액체질소에 저장할 수 있게 되었으며, 노르웨이가문비나무, 테에다소나무, 글라우카가문비나무 등에서 액체질소에 저장한 체세포배로부터 식물체를 재분화시켰다는 보고도 있다. 1985년 이래 침엽수의 체세포배 유도는 성공적으로 이루어지고 있으며, 체세포배로부터의 식물체 재분화는 글라우카가문비나무와 노르웨이가문비나무에서 가장 성공적이었으며, 유식물체까지의 발달은 미송과 테에다소나무에서 보고된 바 있다. 대부분의 경우 체세포배는 미성숙 또는 성숙한 종자에서 유도되었고, 노르웨이가문비나무의 경우에는 자엽에서 유도되었다. 체세포배의 유도에 가장 뛰어난 재료는 수정 후 4~5주 경과한 미성숙 종자로, 성숙한 식물조직으로부터 체세포배 형성에 대한 보고는 아직 없다. ESM의 유도를 위하여 노르웨이가문비나무의 경우 변형된 MS 배지, 그리고 미송의 경우 DCR 배지가 사용된다. 두 경우 모두 질소 성분이 적게 포함되어 있고 2,4-D와 kinetin 또는 BA를 첨가한 배지를 사용한다. EMS는 12~15일 간격으로 고체배지에서 계대배양하고, 액체배지인 경우에는 6~7일 간격으로 계대배양을 한다. 체세포배의 성숙에 미치는 ABA의 효과가 보고된 바 있으며, 이것은 복합배의 형성을 억제함으로써 개개의 체세포배의 발달과 성숙을 조장한다. ABA의 체세포배 성숙에 관련된 효과는 미송, 테에다소나무, 글라우카가문비나무 등에서 보고되었다. 침엽수의 체세포배의 발생에 대한 여러 성공적인 보고가 있지만, 유식물체까지의 발달을 보고한 예를 많지 않다. 하지만, 체세포배의 형성을 통하여 생산된 노르웨이가문비나무, 미송, 테에다소나무 등이 대규모로 Weyerhaeuser회사의 포장에 식재되어 자라고 있다.

  활엽수- 활엽수에서도 많은 수종을 대상으로 체세포배의 형성에 대한 연구가 진행되어 왔다. 대부분 성숙한 종자나 어린줄기에서 체세포배가 유도되었으며, 비교적 조직배양이 쉽게 일어나는 포플러나 백단과 같은 수종에서는 노화된 조직에서도 체세포배가 유도되었다고 한다. 특히, 양황철나무의 잎에서 생성된 캘러스로부터 유도된 체세포배는 수율뿐만 아니라 생육에 큰 어려움이 없어 침엽수에서와 같이 대량이식방법이 개발된다면 쉽게 상업화할 수 있을 것이다. 포플러류는 윤벌기가 짧고 생장이 빠른 임목의 하나로서 생물생산량, 펄프 및 목재생산에 중요한 경제수종이다. 하지만, 수종에 따라서는 발근이 매우 어렵기 때문에 전통적인 영양번식방법이나 근삽 또는 삽목을 이용하는 방법은 적당하지 않은 수종이 있다. 이 문제는 극복하기 위하여 유령 하게 된 또는 성숙한 조직으로부터 조직배양에 의한 영양번식을 시도하였다. 실제 최초로 조직배양을 통하여 재분화한 임목을 3배체의 사시나무이다. 초기에는 캘러스로부터 재분화를 많이 시도하였지만, 장기간의 캘러스배양에서 오는 유전적인 변이의 출현 때문에 캘러스 대신에 식물조직을 이용하는 방향으로 바뀌고 있다. 특히, 눈 생장점은 상대적으로 유전적인 안정성을 보장할 수 있기 때문에 대량증식에 좋은 재료이다. 유럽사시나무와 잡종 사시나무의 경우 눈의 생장점을 기내에서 배양하여 식물체를 생산하였다. 비교적 간단한 두 단계 기내배양법이 사시나무와 잡종 사시나무 수형목의 대량증식에 사용되고 있다. 이 방법에서는 작은 줄기가 특정 배지에서 유도 생장한 다음 배합토양이 들어 있는 화분에서 발근시킨다. 이 방법으로 생산비용을 절감할 수 있고, 식물조직이 기내배양기 내의 인공적인 환경에 노출되는 시간이 줄어든다. 뿐만 아리나, 최소한의 캘러스가 생성되고, 눈에 직접 작은 줄기가 유도된다. 염색체분석 결과 이 방법으로 생산된 식물체 역시 정상적인 2배체로 나타나 유전적인 안정성이 증명되었다. 잡종 포플러의 경우 액아배양과 부정아의 유도에 의한 방법이 주로 사용된다. 수종에 따라 포플로의 액아배양에는 BA와 옥신을 조합한 것을 사용하거나 BA만을 단독으로 사용하기도 한다. 0.2~0.5mg/L를 첨가한 MS 배지를 사용하였다. 사과나무는 유실수 중에서 조직배양을 이용한 대량증식에 대한 연구가 많이 이루어진 수종이다. 사과나무의 대량증식은 주로 접목에 의하여 이루어지는데, 사과나무는 자가접목불화합성이 강하기 때문에 대목과 삽수와 친화성이 사과나무의 증식에 큰 관건이 된다. 최근에는 품종 간의 접목불화합성을 조기에 검정하기 위하여 각각의 품종에서 유래한 캘러스를 공조배양하여 세포 간의 유착상태나 생장을 관찰하지만 기내 시료에서의 결과가 야외 성숙목에도 적용할 수 있는지에 대해서는 확실할 수 없다. 그리고, 삽목에 의한 영양번식도 어려운 것으로 보이기 때문에 조직배양은 사과나무의 대량증식에 있어서 중요한 의미를 지니고 있다. 줄기의 배양은 일반적으로 한 클론의 유전적인 성질을 유지할 수 있는 기내 증식 방법이다. 이 방법은 사과나무의 증식을 위하여 지난 10년간 집중적으로 응용되어왔다. 최근에 조직, 캘러스 및 원형질체로부터의 부정아 유도 또는 체세포배 유도를 통한 증식이 성공적으로 이루어지고 있으며, 줄기의 증식보다 훨씬 효율적인 것으로 생산된다. 이러한 부정아의 유도는 작물의 대량증식면에서는 부적절한 유전변이체를 생산할 가능성이 있지만, 작물의 개량적인 측면에서는 이용할 수 있는 우수한 형질을 확보한다는 점에서 유용하다고 할 수 있다. 더욱이, 부정아의 형성에 의한 재분화는 조직배양을 이용하는 유전자 조작의 식물체 생산에 필수적인 전제조건이다.