본 연구는 액체배지가 든 풍선형 유리바이오리액터 배양기에서 감자 줄기를 배양증식 시키는 식Kim et al의 방법을 발전시켜 폴리카보네이트 재질 원통형 바이오리액터 배양기를 사용하여 크고 튼튼한 줄기와 잎의 감자 줄기를 대량 증식시켰다. 폴리카보네이트 바이오리액터 배양기는 기존 유리바이오리액터보다 내구성이 좋고 배양기의 받침대가 없어 간편한 배양 작업으로 작업 효율을 높인다. 이어 본 논문은 바이오리액터 배양기에서 고농도 MS 액체배지를 사용하여 배양환경을 조성하고 감자 소괴경을 대량 생산하는 방법에 대해 기술한다.
<p>본 연구에서는 액체배지가 들어 있는 \( 5 \sim 10 \mathrm { ~L } \) 풍선형 유리바이오리액터 배양기에서 감자줄기를 배양하여 증식시키는 방법 (Kim et al. 2009)을 더욱 발전시켜 폴리카보네이트 재질로 된 \( 18 \mathrm { ~L } \) 원통형 (생수통) 바이오리액터 배양기에서 감자줄기를 배양하였다. 폴리카보네이트 바이오리액 터 배양기는 기즌 유리바이오리액터보다 깨지는 경우가 적고, 배양기의 받침대가 없어서 배양작업이 간편하여 작업효율을 수십배 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 바이오리액터 내의 감자줄기를 절 단하여 다시 같은 조건의 바이오리액터 배양기로 계대배양할 수 있어 크고 튼튼한 줄기와 잎을 가진 감자줄기를 대량으로 증식시키기에 유리하다.</p> <p>조직배양용기내의 감자 줄기와 잎이 크게 자랄수록 이들로부터 기내 소괴경을 만들 때 소괴경은 크고 개수도 많이 생성되므로 감자줄기와 읶을 되도록 크게 키우는 것이 바람직하다. 감자 줄기가 다 자란 바이오리액터의 배지를 감자 소괴경 형성용 액체배지로 교체해 주고 어두운 곳에서 배양하면 감자줄기의 측아에서 다량의 소괴경이 만들어진다. Akita and Takayama (1994)는 액체배지에 감자 줄기가 잠겨 있으면 줄기생장이 늦어지고, 소괴경이 전혀 만들어지지 않는다고 하였지만 본 실혐에서는 감자줄기의 생장도 양호하였고, 감자 소괴경도 많이 만들어졌다.</p> <h2>바이오리액터 배양기에서 감자 소괴경 대량 생산</h2> <p>바이오리액터 배양기에서 감자 줄기와 잎이 충분히 생장하면 바이오리액터내의 배지를 소괴경 형성응 배지인 고농도 \( \mathrm { MS } \) 액체배지로 교체해 주고 소괴경이 생길 수 있도록 배양환경을 바꿔 주어야 한다. 먼저 배지교환은 바이오리액 터에서 3주간 배양한 감자줄기 배지를 조심해서 따라내고 소괴경 형성용 액체배지로 교환해 준다. 모든 작업은 clean bench에서 무균적으로 해야 하므로 대량의 액체배지를 따라내고 교환할 때 바이오리액터 배양기가 오염되지 않도록 특히 주의한다. 새 배지로 갈아준 바이오리액터는 배양실이 어두운 암실과 같은 곳으로 옮겨 감자 소괴경이 생길 수 있도록 배양환경을 바꿔 주어야 한다. 증식된 감자줄기에서 소괴경이 만들어지는 조건은 배지 농도, 온도, 빛 등에 영향을 받는 것으로 알려져 있는데 고체배지에서의 소괴경 형성은 \( \mathrm { MS } \) 배지성분이 고농도이고, 배양온도가 저온 조건이 필요한 것으로 알려져 있다. 바이오리액터 배양기의 \( \mathrm { MS } \) 액체배지의 농도를 1.5배로 높게 한 \( (5 \% \) sucrose \( ) \) 소괴경 형성용 배지로 교환한 바이오리액터 배양기에서 배양한지 1 주일 후부터 감자줄기의 측아 부분에서 흰색의 감자소괴경이 생성되기 시작하여 3주정도 되면 작은 소괴경이 많이 생성된다. 새로 생성된 감자소괴경은 감자 줄기와 잎의 저장물질이 소괴경으로 이통하여 축적되고 일부는 액체배지내의 영양분을 흡수하면서 생장한다. 한천배지에서 소괴경형성은 배지와 접한 아래쪽 뿌리로부터 \( 1 \sim 2 \)마디의 측아에서 주로 생기지만 바이오리액터 액체배지에서 소괴경 형성은 아래쪽 뿌리로부터 \( 5 \sim 6 \)마디의 측아에서도 생성되었다. 녹색의 줄기와 잎은 빛을 쬐지 못해 서서히 흰색으로 변하고 줄기는 웃자라지만 소괴경은 생장을 계속하여 6주 후에는 \( 0.5 \sim 1.0 \mathrm { ~g } \) 정도의 무게가 되었다.</p>