개구리밥 식물체는 빠른 증식 속도를 보이며, 이는 약리적이나 산업적으로 높은 활용 가치를 지닌다. 그러나 국내에서는 이 식물에 대한 바이오 신산업 활용에 대한 연구가 충분하지 않다. 이 연구는 국내에서 자생하는 개구리밥과 좀개구리밥에 대한 분자육종에 필요한 기반이 되는 연구로, 생장조절제의 영향, 무기염류 농도의 영향, 그리고 캘러스 형성 및 식물체 재생체계를 확립하는 것을 목표로 한다.
<h1>서 론</h1> <p>국내에 자생하는 좀개구리밥 (Lemna paucicostata (L.) Hegelmaier) 및 개구리밥 (Spirodela polyrhiza (L.) Schelid.)은 개구리밥과에 속하는 대표적인 부엽성 수생식물이다. 좀개구리밥은 개구리밥에 비하여 크기가 매우 작으며 (길이 3~4\( \ mm \), 너비 2~3\( \ mm \)) 엽상체(frond) 하나에서 1 개의 수중근을 가지고 있다. 반면 개구리밥은 크기가 크며 (길이 \( 3-8 \ mm \), 너비 \( 4-6 \ mm \) 엽상체 뒷면 중앙부위에 대략 5-11개의 뿌리를 가지고 있다.</p> <p>개구리밥 식물체는 최적 조건에서 개체의 복제가 2일 이내에 이루어지는 증식 속도가 매우 빠른 식물체이다 (Landolt and Kandeler, 1987). 개구리밥의 엽상체는 건중량당 단백질 함량이 최대 \( 45 \% \) 를 차지하여 축산 사료로 잠재적 가치가 우수하다 (Chang et al. 1977; Faskin 1999). 또한 개구리밥은 붕소 (Marína and, Oronb, 2007), 우라늄 및 비소 (Mkandawire et al. 2004), 납 및 니켈(Axtell et al. 2003; Rahmani and Sternberg 1999), 크롬 (Dirilgen, 1998), 수은 (Isakssonet al., 2007) 등 환경 유해물질에 대한 내성도 매우 강한 것으로 알려져 있으며 축산폐수 등 유기 오염원에 대한 생물학적 복구 능력이 우수하다 (Bergmann et al. 2000). 이와 같은 환경정화능 외에도 한방에서는 개구리밥의 전초를 말려서 해열, 이뇨작용은 물론 심장혈관계통 약재로 사용하고 있다. 그러나 이와 같은 약리적, 산업적 활용가치가 매우 높음에도 불구하고 국내에서는 개구리밥 식물을 이용한 바이오 신산업 활용에 관한 연구가 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다.</p> <p>개구리밥 식물의 산업적 활용을 위한 기반 구축을 위한 개구리밥의 조직배양 연구는 Lemna gibba G3의 식물체 재생 (Chang and Chiu, 1978) 보고 이후 Lemna gibba의 증식에 미치는 생장조절제 영향(Moon and Stomp 1997; Moon et al. 1998), Lemna minor 로부터 캘러스 유기를 통한 식물체 재생 (Stefaniak et al. 2002) 그리고 최근 Spirodela 와 Lemna의 식물체 재생체계 연구 (Li et al., 2004) 등 많은 보고가 이루어진 바 있다. 또한 개구리밥의 빠른 증식 및 간단한 대량 배양체계를 활용하여 인체에 유용한 의료용 단백질의 대량 생산 연구가 수행되고 있다(Yamamoto et al. 2001). 더 나아가 인체의 당쇄 패턴과 유사한 항체를 Lemna minor의 형질전환을 통해 생산하고자 연구가 진행되고 있다 (Cox et al. 2006).</p> <p>최근 캘러스에서 면역 조절기능이 있는 pectins 및 arabinogalactans의 대량생산이 가능함이 보고된 바 있다 (Gyunter et al. 2008). 이와 같이 개구리밥 식물의 산업적 활용 가능성이 매우 큼에도 불구하고 아직 국내에 자생중인 개구리밥 식물의 배양체계 확립 및 형질전환에 대한 연구가 시도 된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 국내에 자생중인 개구리밥 및 좀개구리밥의 분자육종에 필요한 기반 연구로 개구리밥 및 좀개구리밥의 기내 배양체계 확립에 요구되는 생장조절제의 영향 및 엽상체 증식에 요구되는 무기염류 농도의 영향, 캘러스 형성 및 식물체 재생체계를 확립하고자 하였다.</p>