소형 배양용기에서 정치 액체배양된 감자줄기를 바이오리액터로 이전하여 액체배지에서 배양한 결과, 품종에 따른 생장 차이는 있으나 대체로 약한 농도의 배지에서 잘 자라는 것을 확인하였다. 액체배지에서의 높은 농도의 배지성분이 줄기 절편을 통해 세포에 들어가 상해를 입혀 배양이 어려운 문제를 파악하였다. 이를 극복하기 위해 배지 농도를 조절하여 세포에 해가 없는 적정 농도의 액체배지를 제조해야 함을 제시하였다.
<p>액체배지는 고체배지에 비해 줄기생장에 있어서 배지간의 차이가 크게 나타났다. 하령은 PM배지, 자심과 추백은 \( 1 / 2 \) PM배지, 대서는 1/4 PM배지에서 줄기 생장이 양호하였다 (Figure 2). Akita와 Takayama (1994)가 감자의 줄기생장이나 종서 형성이 액체배지에서 잘 형성되지 않는 것으로 보고한 바와 같이 본 실험에서도 감자줄기는 고체배지와 달리 액체배지에서 배양하면 잘 생장하지 못했다. 이는 액체배지에서 줄기 전체가 배지에 잠기게 되므로 배지 내 무기물 성분이 감자줄기에 직접적인 영향을 주게 되어 배지의 농도와 감자줄기의 상태 및 접종량에 따른 밀도 등도 액체배지 배양 시 고려해야 할 중요한 요인으로 생각된다.</p> <h2>바이오리액터 배양에 의한 감자줄기 대량생산</h2> <p>소형 배양용기에서 정치 액체배양 한 감자줄기를 무균적으로 바이오리액터에 옮겨 액체배지에서 배양하였다. 바이오리액터에서 생장은 품종에 따라 약간의 차이를 보이지만 대체로 약한 농도의 배지에서 잘 생장하였다 (Table 1). 특히 추백과 자심은 저농도 배지인 \( 1 / 4 \mathrm { PM } \) 배지에서 잘 자랐고, 대서는 약간 농도가 높은 \( 1 / 2 \) \( \mathrm { PM } \) 배지, 하령은 다른 품종에 비해 생장이 조금 늦는 경향이었다(Table 1). 이러한 결과는 정치 액체배양한 것과 약간의 차이점을 보인다. 즉 대서의 경우 감자줄기가 바이오리액터에서 배지농도가 다른 품종에 비해 높은 농도에서 잘 자라는 것은 다른 감자줄기에 비해 굵고, 크기가 커서 액체배지 성분의 스트레스에 잘 대응할 수 있기 때문이다. 바이오리액터내의 액체배지에 잠겨 배양되는 감자줄기의 스트레스를 완화하기 위해 반복적으로 배지를 빼주고 넣어 주는 반연속 배양법 (semi-continuous culture)을 사용하였을 때 줄기배양에 효과가 있었다 (Akita and Takayama 1994). 그러나 본 실험에서는 액체배지에서 연속배양 하여도 별 문제가 없었는데 이는 액체배지의 농도를 낮게 하여 액체배지 스트레스를 최소화하였기 때문으로 생각된다.</p> <p>감자줄기는 잎 사이의 마디마다 액아가 있어 이 부분을 절단해서 바이오리액터에서 배양하면 각각의 액아에서 하나의 줄기가 나와 생장하게 된다. 따라서 충분히 자란 줄기에는 5 개 이상의 마디를 가지고 있으므로 이들을 절단하여 새 배지에서 배양하면 5 배 이상의 줄기를 생산할 수 있다 (Figure 3).</p> <p>식물체를 액체배지가 들어있는 바이오리액터에서 배양할 때 고체배지와 같은 조건으로 배양하면 배양체의 생장이 고체배지와 같이 잘 이루어지지 않는다. 감자줄기 배양의 경우에 그 원인을 검토한 결과 고체배지에서는 줄기의 절단된 부분으로 배지성분이 들어가지 않아 무기질 농도가 높은 MS배지를 사용해도 감자줄기는 잘 생장하지만, 액체배지의 경우 높은 농도의 배지성분이 줄기절편을 통해 내부로 들어가므로 세포들이 상해를 입히게 되어 배양하기가 힘들어진다는 사실을 알아냈다. 따라서 액체배지는 줄기생장에 해가 없는 적정 농도의 액체배지를 제조해야만 배양이 가능한데 이는 배지농도를 낮추어주는 것이 가장 효율적이다.</p>