소포자 배양은 소포자배를 관찰하여 배의 발생과 발달과정을 지켜보는 것이 용이하다. 하지만, 소포자 배양 시 배의 발생은 여러가지 요인들에 의해 영향을 받고, 이로 인해 더 많은 배와 식물체를 얻을 수 있는 방법을 만드는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 여러 요인들이 배의 발생과 발달에 미치는 과정을 밝히고자 하였다.
<h1>서 론</h1><p>소포자 배양에 의해 생산된 반수체는 당대에 homozygous line을 생산 할 수 있으므로 재래 육종방법이나 생명공학적 방법에 의한 신품종 육성과 우성 또는 열성 돌연변이 유기에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 이뿐만 아니라 단세포 상태의 나출 소포자를 이용한 형질전환이나 돌연변이 유기 시에는 캘러스 조직을 이용할 때와는 달리 chimeric 상태가 아닌 solid 상태의 형질전환체와 돌연변이체를 획득할 수 있으며, 소포자배 발생과정을 통해 단세포부터 배가 발생하는 과정을 분자수준에서 연구하는 것이 가능하다.</p><p>현재 유채를 비롯하여 담배, 밀, 보리 등에서는 소포자 배양에 의해 다수의 배와 식물체를 획득할 수 있으며 실제 형질전환이나 돌연변이 유기 등에 이 기술이 이용되고 있다. 한편 고추에서는 그 동안 소포자 배양에 관한 연구가 많이 이루어져 왔으나 다핵체와 다세포체를 획득하였을 뿐 배를 획득하지 못하였는데, 최근 Kim et al.이 나출 소포자 배양에 성공하여 비교적 많은 수의 배와 식물체를 획득 할수 있게 되었다. 그러나 소포자 배양 시스템을 실제 반수체 육종이나 돌연변이 유기 등에 이용할 수 있으려면 배양 효율을 높여 더 많은 배와 식물체를 획득 할 수 있어야 한다.</p><p>소포자 배양 시 배의 발생은 배양 소포자의 발달 시기, 전처리 조건, 배양 온도, 배지의 조성 등 여러 가지 요인들에 의해 영향을 받는다. 이뿐만 아니라 전처리 후 배지의 교환, 배양 중 새배지의 첨가, 사용하는 배지의 물리적 상태 등에 의해서도 크게 영향을 받는다.</p></p>전처리 후 배지의 교환은 전처리 시 사용하는 배지에 따라 다른데 전처리 배지를 따로 사용하는 밀, 보리 등의 경우에는 전처리 시 사용한 배지를 배양배지로 교환한 후 배양 한다. 한편 소포자 배양이 잘되는 것으로 알려진 Brassica 속 식물들에서는 대부분의 경우 전처리 배지를 따로 사용하지 않고 NLN 배양배지에 치상하여 \( 31 \sim 33^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 수일간 고온처리 한 후 배지의 교환 없이 \( 25^{\circ} \mathrm{C} \) 에 옮겨 배양한다. 그러나 같은 Brassica 속 식물이라도 전처리 후 배지를 교환하여 배양하기도 하는데 배지교환 시 순무(Brassica napus ssp. rapifera. DS)의 경우에는 배의 발생이 증가하지만 Tronchuda cabbage (Brassica oleracea var. costata DC)의 경우에는 사용한 4품종 중 3품종에서 배의 발생이 감소한다. 이와 같이 고온처리 후 배지의 교환이나 첨가가 배의 발생에 미치는 영향은 식물종에 따라 또 같은 식물종도 품종에 따라 달라지는 것으로 알려져 있으나 교환과 첨가 효과를 직접 비교한 연구는 매우 드물다. 고추의 소포자 배양 시에는 고온처리한 후 전처리 배지를 NLNS 배양배지로 교환하여 \( 25^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 배양하면 배가 발생하지만 전처리 후 배지의 교환이나 첨가가 배의 발생에 미치는 영향을 조사한 연구결과는 없다.</p><p>소포자 배양 3~4주 후 발생한 배들 중에는 발달단계가 각기 다른 배들 즉 구형배, 심장형배, 어뢰형 배, 자엽배들이 혼재할 뿐만 아니라 배의 발달이 정상적으로 이루어지지 못하여 생겨난 배상체들도 많다. 배의 발달이 비동조적으로 일어나거나 비정상적으로 일어나는 경우 정상 자엽배가 아닌 배들은 재분화 배지로 이식 시 유식물로 발달하는 비율이 매우 낮다. 따라서 소포자 배양에 의해 다수의 식물체를 생산할 수 있으려면 배의 발생이 많을 뿐만 아니라 발생한 배들이 정상적으로 발달하는데 필요한 배양조건을 밝힐 수 있어야 한다. 정상 자엽배로 발달하지 못하는 가장 큰 원인은 배의 발달에 필요한 양분의 결핍과 배양 중 발생한 toxic한 물질이 배지에 축적되기 때문인데 배양 초기에 사용한 배지를 새 배지로 교환하거나 또는 새 배지를 첨가하면 배의 발생과 발달이 크게 좋아 지는 것으로 알려져 있다.</p><p>소포자배의 발생과 발달은 배지의 조성뿐만 아니라 배지의 물리적 성질에 의해서도 영향을 받는 것으로 알려져 있다. Rye 약배양의 경우 고체배지, 액체배지, 및 ficoll이 첨가된 액체배지의 3가지 배지 중 고체배지 사용 시 캘러스와 녹색 식물체의 발생이 높으며, 밀의 약배양시에도 발생한 배상체의 수는 액체배양 시 많으나 녹색 식물체의 발생 비율은 ficoll이 첨가된 액체배지 사용 시에 많다. 소포자 배양 시에도 액체배지뿐만 아니라 2층배지도 사용되고 있다. 2층배지를 사용하는 경우 하층고체배지의 조성이나 양에 따라 배의 발생과 발달이 달라질 것으로 생각되나 대부분의 경우 상층 액체배지와 동일한 조성의 배지를 일정 양 분주하여 사용하고 있다. 고추의 경우 약배양과 shed-microspore culture 시에는 2 층배지를 사용하여 다수의 배와 식물체를 획득하는데 성공하였다. 그러나 소포자 배양의 경우 2층배지 사용 시 소수의 다세포체만 획득하였을 뿐 배를 획득하지 못하였으며, 최근 소포자배양에 성공한 Kim et al.은 액체배지를 사용하였다. 따라서 고추의 소포자 배양 시에는 아직까지 2층 배지를 사용하여 배를 획득한 연구 결과가 없다.</p><p>이상에서와 같이 소포자 배양 시 배의 발생은 전처리 후 배지의 교환 여부, 배양 중 새 배지의 첨가, 그리고 배지의 물리적 상태에 따라 배의 발생과 발달이 달라지는 것으로 알려져 있으나 고추에서는 이와 같은 연구 결과가 없다. 따라서 본 연구에서는 다수의 정상 자엽배를 생산할 수 있는 소포자 배양 시스템을 확립하는데 필요한 기초자료를 얻기 위해 이와 같은 요인 들이 배의 발생과 발달에 미치는 영향을 밝히고자 하였다.</p>