이 연구는 녹두 유식물체 줄기 조직편에서 캘러스 조직의 유도 및 기관분화를 위한 가장 효과적인 식물호르몬 조합을 탐색한다. 결과적으로, 캘러스 조직 유도에는 2,4-D와 kinetin이 첨가된 배지가 가장 효과적이며, 기관분화에는 NAA와 kinetin이 첨가된 배지가 약 21%의 높은 기관형성율을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 배양 초기 단계에서는 캘러스 조직의 형성이 관찰되고, 이후 단계에서는 돌기의 형성과 이들이 부정아로 분화하는 과정이 확인되었다.
<h1>결 과</h1> <h2>캘러스 유도 및 기관분화</h2> <p>녹두 유식물체 줄기 조직편을 배양하여 캘러스 조직과 부정아 등 기관분화를 유도하기 위하여 MS배지에 여러 가지 농도로 조합한 식물호르몬을 첨가하였다. 캘러스 조직을 유도하기 위하여 배지에 첨가한 식물호르몬 중 auxin으로는 2,4-D \( (0.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \)가 IAA나 NAA보다 캘러스 형성에 더 효과적이었고, cytokinin으로는 kinetin \( (1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \)이 BAP \( (1.0 \) \( \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \)보다 훨씬 더 효과적이었다. 녹두 유식물체 줄기 조직편을 \( 0.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) 2,4-D와 \( 1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) kinetin이 첨가된 MS배지에서 배양하였을 때 배양 2-3일 후부터 줄기 절편이 부풀기 시작하여 배양 4-5일 후부터 캘러스 조직이 유도되었다. 반면에 캘러스로부터의 기관분화를 유도하기 위하여 배지에 첨가한 식물호르몬 중 auxin으로는 NAA \( (0.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \) 가 IAA나 2,4-D보다 횐씬 더 효과적이었고, cytokinin으로는 ki-netin (1.0 mg/L)이 BAP 보다 효과적 이었다. MS배지에 첨가된 여러 가지 식물호르몬 중 기관분화에 효과적인 것으로 나타난 NAA와 kinetin을 여러 가지 농도로 세분하여 MS배지에 첨가하였다. MS배지에 \( 1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) kinetin을 기본 농도로 첨가 한 후 여러 가지 농도의 \( \mathrm{NAA} \) 를 첨가한 결과, \( 0.75 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) 농도의 NAA를 첨가한 배지가 가장 효과적이어서 약 \( 17 \% \) 의 기관형성율을 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 MS배지에 \( 0.75 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) NAA를 기본농도로 첨가한 후 여러 가지 농도의 kinetin을 첨가한 결과, \( 1.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \)농도의 kinetin을 침가한 배지가 가장 효과적이었다. 따라서 캘러스로부터의 기관분화에는 \( 0.75 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) NAA와 \( 1.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) kinetin이 첨가된 배지가 약 \( 21 \% \) 의 높은 기관형성율을 나타내어 이 배지가 가장 효과적인 기관분화 배지임을 알 수 있었다.</p> <h2>캘러스 형성 기원</h2> <p>녹두 유식물체 줄기 조직편을 \( 0.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) 2,4-D와 \( 1.0 \) \( \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) kinetin이 첨가된 MS배지에서 배양하였을 때 배양4-5일 후부터 캘러스 조직이 유도되어 약 4주 후에는 캘러스조직 형성이 왕성하였다. 녹두 유식물체 줄기 조직편과 캘러스조직을 배양 후 12시간 간격으로 조직을 절단하여 현미경 관찰한 결과, 배양 12시간 후 정상 줄기의 내부구조에 비해 주로 유관속의 사부 위쪽 부위에 위치한 피층 유조직세포가 신장, 확대되었으며, 배양 24시간 후에는 이렇게 신장된 피층 유조직세포 일부가 평측 또는 수측분열하여 분열세포화되면서 점차 서로 연결되기 시작하였다. 배양 36시간 후에는 유관속 바깥부위에서 이들 분열세포들끼리 서로 연결되어 새로운 전형성층을 만들어 캘러스 형성층환을 형성하였다. 배양 48시간 후에는 유관속 바깥부위에 새로이 형성된 캘러스 형성층환이 분열하여 군데군데 mer-istemoid를 형성하였다. 이 시기에는 유관속의 사부유조직도 신장되어 피층 바깥부위로 밀려나오면서 세포분열하였고 유관속 조직세포 및 안쪽의 수 조직도 분열하여 줄기절편의 거의 모든 조직이 분열세포화되는 것이 관찰되었다. 배양 60시간 후에는 이들 meristemoid가 계속 분열하여 캘러스조직이 유도되기 시작하여 배양 72시간 즉 3일 후에는 캘러스조직이 왕성하게 형성되었으며, 배양 5일 후에는 캘러스 조직 중에 가도관이 존재하는 meristematic nodule이 형성되었다.</p> <h2>부정아 형성 기원</h2> <p>녹두 유식물체 줄기 조직편을 \( 0.75 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) NAA와 \( 1.5 \)\( \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) kinetin 이 첨가된 MS배지에서 배양하였을 때 배양 약 2 주 후부터 캘러스조직 표면으로부터 하얀색의 작은 돌기들이 관찰되었으며, 약 4 주 후에는 이러한 돌기가 부정아로 분화하여 약 6 주 후에는 정상적인 shoot가 관찰되었다. 캘러스조직으로터 분화된 부정아 형성과정을 배양 후 1주일 간격으로 조직을 절단하여 관찰한 결과, 배양 2 주 후 챌러스 조직 외부에서 형성된 meristematic nodule로부터 부정아 시원세포가 발생한 후 이들 세포가 부정아 정단분열조직으로 분화되었으며, 이로부터 엽원기가 발생되어 줄기와 잎이 형성되었다.</p>