식물 조직배양에서 형성된 캘러스로부터 부정아나 부정근을 발생시키는 것은 배지에 첨가된 식물호르몬인 auxin과 cytokinin의 비율에 따라 달라지는데, Cowpea같은 콩류 작물 부정아 분화는 Auxin-Cytokinin 비율에 따라 달라지나 그것이 잘 일어나지 않는 것으로 보고되었고, 녹두 유식물체 줄기 조직배양에서 얻어진 캘로스로부터의 기관분화는 NAA(0.75mg/L)과 Kinetin(1.5mg/L)을 첨가한 MS배지가 기관분화에 효과적이었으며, 강낭콩 조직배양에서 2,4-D는 캘러스로부터 기관분화에는 효과적이지는 않지만, \( \mathrm{NAA}(10 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \)와 kinetin(10 mg/L)이 첨가된 배지가 부정근의 형성에 효과적임을 알 수 있었다.
<h1>고 찰</h1> <p>식물 조직배양에서 형성된 캘러스로부터 부정아나 부정근을 발생시키는 것은 배지에 첨가된 식물호르몬인 auxin과 cytokinin의 비율에 따라 달라진다. Kinetin은 세포분열을 촉진시켜 주는데 여기에 적정농도의 auxin이 첨가되면 세포분열뿐만 아니라 세포분화도 촉진시켜 준다고 알려져 있다. 그러나 cowpea같은 콩류 작물은 배지에 다양한 aux-in-cytokinin 비율을 첨가하여도 부정아 분화가 잘 일어나지 않은 것으로 보고되었다. 녹두 유식물체 줄기의 조직배양에서 얻어진 캘러스로부터의 기관분화에는 \( 21 \% \)의 기관형성율을 나타낸 \( 0.75 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) NAA와 \( 1.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) kinetin를 첨가한 MS배지가 효과적인 기관분화배지였다. 강낭콩 조직배양에서 2,4-D는 캘러스의 생장에는 매우 효과적이었으나 캘러스로부터 기관분화에는 별로 효과적이지 못한 반면에, \( \mathrm{NAA}(10 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \)와 kinetin(10 mg/L)이 첨가된 배지가 부정근의 형성에 효과적이었다. 또한 콩(Glycine max)의 조직배양에서는 \( \mathrm{NAA}(10.75 \mu \mathrm{M}) \)와 kinetin \( (2.33 \mu \mathrm{M}) \)이 첨가된 MS배지가 캘러스로부터의 기관분화에 매우 효과적인 것으로 보고되었다. 발아된 녹두 종자의 shoot tip을 \( 5 \times 10^{-6} \mathrm{M} \)의 cytokinin(BA, kinetin, zeatin)이 첨가된 BM배지에서 배양하면 많은 부정아가 유도되었는데, 부정아 유도에 요구되는 식물 호르몬의 농도는 shoot tip의 크기에 따라 다양하였으며, 또한 녹두 자엽을 \( 8.9 \mu \mathrm{M} \mathrm{BA} \)가 첨가된 MS배지에서 배양하여 부정아를 재생한 연구보고도 있다. 한편 발아 3일된 녹두 종자의 자엽과 배축을 \( \mathrm{NAA}(1.07 \mu \mathrm{M}) \), \( \mathrm{BA}(8.88 \mu \mathrm{M}), 10 \% \) 코코넛액 및 \( \mathrm{BA}(6.66 \mu \mathrm{M}) \), thidiazuron \( (\mathrm{TDZ}, 2.5 \mu \mathrm{M}), 10 \% \) 코코넛액이 첨가된 MS배지에서 각각 배양하여 캘러스를 유도한 후 이 캘러스로부터 부정아를 재생하였다. 최근에는 녹두 자엽절을 비 퓨린계로 cytokinin과 같은 활성을 가진 물질인 \( \mathrm{TDZ} \)를 저농도 \( (1.0 \mu \mathrm{M}) \)로 첨가한 \( \mathrm{N}_{6} \) 배지에서 배양하였을때, \( 10 \mu \mathrm{M} \mathrm{BAP} \) 를 첨가한 배지에서 보다 부정아 유도에 더 효과적인 결과를 얻었음을 보고하였다. 캘러스로부터의 기관분화는 당과 auxin이 첨가되지 않은 배지에서는 전혀 일어나지 않았고 또한 배양기간 동안 광선을 조사하면 부정아 헝성이 매우 감소하였으며, 배지속에 kinetin이 첨가되지 않아도 부정아 형성이 매우 감소되었다. 한편 IAA와 kinetin이 첨가된 배지속에 alkaloid인 nicotine \( (50 \mathrm{mg} / \mathrm{mL}) \)을 더 첨가하면 캘러스로부터 부정아 형성이 현저하게 증가한 보고도 있다.</p> <p>배양된 줄기 절편으로부터의 캘러스 형성은 줄기 절편 유관속 부위의 피층 유조직세포와 표피세포가 신장, 확대되어 분열세포화한 후, 서로 연결되어 캘러스 형성층세포를 형성하여 캘러스 유도가 이루어지게 되고 이와 거의 동시에 줄기절편의 유관속과 수를 포함한 거의 모든 조직세포가 분열세포화되어 캘러스조직을 형성하게 된다. 캘러스 조직의 분열이 왕성하게 일어나게 되면 세포분열이 완료된 세포들 중 일부가 가도관을 형성하게 되고 이 주위에는 형성층 같은 세포들의 무리인 meristematic nodule이 형성되는데, 캘러스내에서 meristematic nodule은 무작위적으로 산재되어 존재하고있다. 캘러스조직으로부터의 부정아 형성은 부정아 시원세포가 분화되어 형성된 부정아 정단분열조직으로부터 발생되어 나오는데, 이러한 부정아 시원세포의 기원은 캘러스 외부부위의 meristemoid에서 가도관이 형성된 후 군대군데 형성층이 산재된 meristematic nodule로부터 발생되었다. 잎은 부정아 정단분열조직으로부터 발생된 엽원기로부터 형성되었다. 이상의 결과를 간단히 요악하면, 녹두 유식물체 줄기로부터의 캘러스 형성과 부정아 발생은 탈분화과정(분열조직화 과정), 부정아 정단분열조직 형성과정, 엽원기 형성과정으로 구분지을 수 있다. 이러한 결과는 Vitis 와 Muscadinia의 잡종 잎을 조직배양하였을때 형성된 부정아를 조직학적으로 연구한 결과, 절단된 엽병의 피층 바깥의 유조직세포가 신장, 분열하여 캘러스를 형성하고 이 캘러스로부터 전분열조직과 meristematic nodule이 형성된 후 나중에 부정아 분열조직과 엽원기가 발생되었다는 연구보고와 거의 일치한 결과이다. 또한 식물조직배양에서 형성된 캘러스로부터의 부정아 분화는 캘러스 표면 근처에 형성된 ristematicnodule로부터 분화되었고, 뿌리는 캘러스 내부에 형성된 meristematic nodule로부터 분화된다는 보고도 있다. 녹두 자엽을 BA가 첨가된 MS배지에서 배양하여 재생된 부정아를 조직학적 연구와 주사전자현미경으로 관찰한 결과, meristematic nodule은 배양 48시간 후 유도되었으며, shoot primordia는 2개의 nodule로 구성되어 있음이 보고되었다. 캘러스에 형성된 meristematic nodule들은 shoot로도 분화할 수 있고 뿌리로도 분화할 수 있는테, 어떠한 배양조건에서 특정 분열군이 shoot로 또는 뿌리로 분화가 이루어지는지 그 분화과정을 생리적 또는 생화학적 측면에서 연구, 보고된 것은 거의 없다. 그 이유는 이러한 연구를 수행하는데 있어서 적당한 실험체계가 확립되어 있지 못한데 있다. 조직배양 결과 형성된 캘러스조직에서 기관형성 과정에 관련되는 세포는 극히 일부에 지나지 않기 때문에 이러한 조직만을 캘러스에서 용이하게 분리해 낼 수 없는 문제점이 있고, 또 기관 분화시 shoot와 뿌리가 동시에 발생하지 않으므로 캘러스의 유용도가 낮아진다는 문제점이 있기 때문이다. 정확하게 어떠한 요인이 작용하여 meristematic nodule을 특정기관으로 분화시키는지 아직 밝혀지지 않았으나 본 실험 결과 캘러스에서 무작위적으로 형성된 meristematic nodule 중 캘러스의 와부부의에 존재하는 meristematic nodule에서 부정아 정단분열조직이 형성되어 부정아로 발생함을 알 수 있었다.</p>