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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.31 No.2 pp.84-91
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2023.31.2.03

Determination of Optimal Conditions in Tissue Culture for Alstroemeria ‘Haneros’
알스트로메리아 ‘한에로스’의 조직 배양 최적 조건 구명

JiMin Lim1,2, SeongHwa Bak3*, Jong-Bo Kim4, Tae-Ho Han1,2,3

1Department of Horticulture, Chonnam National University, Gwangju 61186, Republic of Korea
2Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System, Chonnam National University, Gwangju 61186, Republic of Korea
3Department of Horticulture, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea
4Department of Biotechnology, Kunkuk University, Chungju 27478, Korea

임지민1,2, 박성화3*, 김종보4, 한태호1,2,3

1전남대학교 원예학과
2전남대학교 IT-Bio 융합시스템공학과
3전남대학교 원예생명공학과
4건국대학교 생명공학전공
Correspondence to SeongHwa Bak Tel: +82-62-530-0624 E-mail: seonghwab@jnu.ac.kr
24/03/2023 20/06/2023

Abstract


In Korea, Alstroemeria is a low-temperature crop that reduces heating costs and is popularly used as a decorative cut flower in flower shops. This study aimed to investigate the in vitro propagation, particularly the rooting conditions, of Alstroemeria ‘Haneros’ and to establish a virus-free seedling production system. For the experiment on optimal conditions of in vitro propagation, Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with 3% sucrose, 0.25% gelrite, and different concentrations of growth regulators, such as BA (0.0, 0.25, 0.5, and 0.75 mg·L-1) alone or combined with 0.2 mg·L-1 NAA, were utilized. To investigate the rooting medium, MS medium supplemented with 3% sucrose, 0.25% gelrite, and different concentrations of growth regulators, namely BA (0.25 mg·L-1) alone or combined with NAA (0.1, 0.2, and 0.3 mg·L-1), were employed. The experiment to determine the optimal conditions for in vitro growth clearly indicated growth differences based on the addition of plant growth regulators. The combination of NAA media with BA induced more shoots compared to BA alone. The highest number of shoots (1.43) was obtained from the medium supplemented with 0.5 mg·L-1 BA and 0.2 mg·L-1 NAA. In the rooting medium experiment, the highest number of roots (3.96) was observed in the medium containing 0.25 mg･L-1 BA and 0.3 mg･L-1 NAA. The roots induced in this medium were short and thick, resulting in minimal root loss during media washing for acclimatization. Furthermore, the seedlings did not perish during acclimatization. In conclusion, the use of MS medium containing 0.5 mg･L-1 BA and 0.2 mg･L-1 NAA is suitable for in vitro propagation, while the medium supplemented with 0.25 mg･L-1 BA and 0.3 mg･L-1 NAA is considered optimal for rooting and the production of virus-free Alstroemeria ‘Haneros’ seedlings. Based on the results of this study, we intend to expand the supply of virus-free Alstroemeria seedlings in Korea.




한국에서 알스트로메리아(Alstroemeria)는 저온 작물로 난 방비 절감 효과가 있고 장식용 절화 소재로 꾸준히 소비되어, 일정 재배면적이 유지되고 있다. 본 연구는 알스트로메리아 ‘한에로스’의 기내 대량증식과 뿌리 발근 조건을 구명하고 무 균묘 생산 시스템을 구축하기 위해 수행했다. 기내 대량 증식 조건 구명 실험에는 Murashige and Skoog(MS) 배지(3% sucrose, 0.25% gelrite)에 BA 단용 처리(BA 0.25, 0.5, 0.75mg･L-1)와 NAA 0.2mg･L-1에 BA를 농도(BA 0.25, 0.5, 0.75mg･L-1)에 따라 혼용 처리하였다. 발근 조건 구명을 위 해 MS배지(3% sucrose, 0.25% gelrite)에 BA 0.25 mg･L-1 단용 처리와 BA 0.25mg･L-1에 NAA를 농도(NAA 0.1, 0.2, 0.3mg･L-1)에 따라 혼용 처리하였다. 뿌리줄기 증식 실험 결 과, 호르몬 첨가에 따른 생육차이는 뿌리줄기 수를 제외한 나 머지 부분에서 뚜렷하게 확인되었다. 단용 처리구 보다 혼용 처리구에서 많은 신초가 유도되었다. BA 0.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 배지에서 가장 많은 1.43개의 신초가 유도되 었다. 발근 실험 결과, ‘한에로스’는 BA 0.25mg･L-1 와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 배지에서 뿌리 수가 3.96개로 가장 많고, 뿌 리가 짧고 두꺼워 순화 과정 중에 뿌리 손실이 적었다. 또한, 순화 과정 중 묘가 고사하지 않았다. 종합적으로, ‘한에로스’ 는 BA 0.5mg･L-1와 NAA0.2 mg･L-1 혼용 배지에서 증식을 하는 것이 적절하며, BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.3mg･L-1 혼 용 배지에서 발근 후 순화하는 것이 최적의 기내 배양 조건으 로 사료된다. 본 연구의 결과로 알스트로메리아 무균묘의 보 급 확대에 기여하고자 한다.


acclimatization , rhizome , rooting , 1-naphthalene acetic acid , 6-benzylaminopurine

순화 , 뿌리줄기 , 발근 , 1-naphthalene aceticacid , 6-benzylaminopurine

초록

    서 언

    알스트로메리아(Alstroemeria)는 알스트로메리아과(Alstroemeriaceae) 에 속하는 다년생 단자엽 식물이며, 남아메리카 칠레 중부의 지중해 지역과 브라질 남동부 산맥을 중심으로 다양한 자생종이 있다(Lin et al. 2000;Hofreiter and Rodríguez 2006). 알스트 로메리아는 Incas lily 또는 Peruvian lily라고 불리며 긴 절화 수명, 다양한 화색 그리고 저온 재배 특성을 가진 작물이다 (Pedraza-Santos et al. 2006). 이러한 특성으로 알스트로메리 아는 일본, 네덜란드, 영국, 미국에서 가장 상업적으로 성공한 관상용 절화 중 하나이다(Kim 2005). 또한, 세계적인 절화 수출국 인 콜롬비아에서 전체 절화 품목 판매 4위에 해당하는 인기 있는 절화 작물이며(AERG 2018), 최근에는 절화뿐만 아니라 분화 및 정원 작물로도 재배 및 판매되고 있다.

    종자 번식이 어려운 알스트로메리아는 일반적으로 영양체 번식을 이용하며, 지하부의 근경 포기나누기에 의해 번식이 이루어진다(Park 2017). 포기나누기 방법은 증식 속도가 느 리고 바이러스 병의 전파율이 높으며, 번식 시기가 정해져 있 어 계절적인 한계가 존재한다(Khaleghi et al. 2008). 이러 한 번식의 한계를 극복하기 위해 기내 배양으로 번식하여 무 균묘를 생산한다(Park et al. 2016). 알스트로메리아 조직배 양에는 뿌리줄기, 자방, 영양지의 마디와 절간, 엽 등이 이용된 다(Gabryszewska 1995;Lin et al. 1997;Pumisutapon et al. 2011;Yang et al. 2019). 그 중 뿌리줄기는 확실한 식물 체를 얻을 수 있고 재분화율이 다른 배양재료에 비해 높아 알 스트로메리아 기내 조직배양 재료로 가장 많이 이용되고 있다 (Lin and Monette 1987;Park et al. 2016). 하지만 뿌리줄 기를 사용하더라도 재분화율이 57%로 낮아 알스트로메리아 기내 대량 번식에 어려움이 존재한다(Gabryszewska 1995). 반면 팔레놉시스(Phalaenopsis amabilis ‘Lovely’)는 유도된 PLB를 1/2 Murashige and Skoog(1962, MS) 배지에 계대 배양 시 100% 소식물체로 발달하였다(Roh et al. 2012;Sinha et al. 2010).

    이를 극복하기 위해 식물 생장 조절제를 첨가한 배지를 사용 하여 뿌리줄기 재분화 비율을 높이고 뿌리줄기 증식 최적 배지 를 찾는 시도가 계속되고 있다. 알스트로메리아는 품종에 따라 뿌리줄기 재분화율이 다르며, 최적의 뿌리줄기 증식 배지가 다 르다(Gabryszewska 1995;Han et al. 1994). 기존 연구를 통해 A. ‘Regina’는 6-Benzylaminopurine(BA) 2.0mg·L-1 와 1-Naphthalene acetic acid(NAA) 0.5mg·L-1를 혼용 처리 한 MS 배지, A. ‘Fuego’는 BA 0.5mg·L-1와 NAA 0.2mg·L-1 를 혼용 첨가한 MS 배지, A. pallida는 BA 2.0mg·L-1와 agar 3.5g·L-1가 첨가된 MS 배지, Alstroemeria ‘제이엔에이 웨딩 피치’은 BA 0.5mg·L-1와 NAA 0.2mg·L-1를 혼용 처리한 MS 배지 그리고 Alstroemeria ‘한헤라’는 BA 0.2mg·L-1를 첨가한 MS배지가 적정 배지로 선정 된 바 있다(Aros et al. 2017;Gabryszewska 1995;Khaleghi et al. 2008;Park et al. 2017;Yang et al. 2017).

    이처럼 알스트로메리아는 품종에 따라 뿌리줄기 증식 최적 배지가 다르다. 따라서 본 연구에서는 국내 육성 알스트로메 리아 ‘한에로스’의 무균묘 생산을 위한 적정 뿌리줄기 증식 호 르몬 배지와 최적의 발근 배지를 구명하고자 한다. 이를 통해 국외 품종이 지배적인 알스트로메리아 시장에서 국내 개발 알 스트로메리아 품종묘 보급에 기여하고자 한다.

    재료 및 방법

    식물 재료 및 배양체 준비

    알스트로메리아 국내 품종 Alstroemeria hybrid ‘한에로 스’를 식물 재료로 사용하였다(Fig. 1). 기존에 초대배양 후 기내 안정화된 배양체를 이용하여 실험에 이용하였다(Park et al. 2017). 배양체는 20±1℃인 배양실에서 명기 16시간과 암 기 8시간과 PPF 115.57μmol·m-2·s-1의 조건에서 배양하였고 광원은 형광램프(FS-T5-2P-YT-20W-6500K, WOOREE, Korea)를 이용하였다. 8주에 한번 계대배양을 실시하여 뿌 리줄기를 증식한 후 실험 재료로 준비하였다. MS(Murashige and Skoog 1962) 배지에 3% sucrose, 0.25% gelrite, BA(0.0, 0.5, 0.75mg·L-1)와 NAA(0.0, 0.2mg·L-1)을 첨가하 여 pH 5.8±0.1로 조정한 뒤 121℃에 20분 동안 고압멸균 후 인큐배양기(72×72×100mm, Incu Tissue, SPL, Korea) 에 약 100mL 분주하여 증식배지로 사용하였다.

    알스트로메리아 뿌리줄기 증식 최적 호르몬 배지 구명

    신초와 뿌리를 완전히 제거한 뿌리줄기 눈을 배지에 치상하 였다. 무처리구 배지는 MS 배지를 사용하였다. BA 단용 처리 구는 MS 배지에 0.25, 0.5, 0.75mg·L-1를 농도별로 첨가하 였고 BA와 NAA 혼용 처리구는 NAA 0.2mg·L-1에 BA 0.25, 0.5, 0.75mg·L-1를 농도별 첨가하여, 총 7개의 처리구를 설 정하였다. 인큐배양기 하나에 5개의 뿌리줄기 눈을 치상하였 고, 처리구 당 뿌리줄기 눈 30개를 치상하였다.

    배양 8주 뒤, 뿌리줄기 개수, 1cm 이상의 신초 수, 1cm 이상의 신초 길이, 총 엽수, 생체중, 뿌리 개수, 2cm 이상의 뿌리 수, 최대 뿌리 두께를 조사하였다. 1cm 이상의 신초 길 이, 최대 뿌리 두께는 Digimatic Caliper(CD-AX/C, Mitutoyo, Japan)를 이용하여 조사하였고 생체중은 전자 저울(EPG 214C, OHAUS, USA)을 이용하여 조사하였다. 생육 조사 시 배양체 는 핀셋을 이용하여 인큐배양기에서 꺼낸 후, 뿌리에 부착된 배지를 제거한 후 측정하였다.

    알스트로메리아 최적 발근 배지 구명

    뿌리줄기 증식 배지에서 8주간 증식된 Alstroemeria ‘한에로 스’ 배양체에서 뿌리줄기 눈 한 개와 신초 한 개를 포함한 뿌리 줄기를 실험에 사용하였다. 단, 무처리구는 증식 호르몬 배지 구명에 사용한 배양체를 이용하였다. 처리구는 무처리구(MS basal salts, 3% sucrose, 0.25% gelrite, pH 5.8±0.1)와 BA 0.25mg·L-1에 NAA 0.1, 0.2, 0.3mg·L-1를 농도에 따라 첨가하여 총 4개로 설정하였다. 인큐배양기 하나 당 5개의 배 양체를 처리구 당 30개 치상하였다.

    배양 8주 뒤, 뿌리줄기 개수, 1cm 이상의 신초 수, 1cm 이상의 최대 신초 길이, 생체중, 뿌리 개수, 2cm 이상의 뿌리 수, 최대 뿌리 두께를 조사하였다.

    순 화

    발근 실험에서 사용된 배양체는 바로 이어서 순화 실험에 이용하였고 처리구당 30개씩 1반복하였다. 배양체 뿌리에 부 착된 배지를 흐르는 물에 세척하였다. 세척된 배양체를 멸균 된 상토(Premium horticultural point blue, Sunghwa Inc., Korea)가 들어 있는 플라스틱 화분(8.5×8.5×8.5cm, Plastic pot, K-Media Plus, Korea)에 옮겨 심어졌다. 각 화 분에 플라스틱 봉투(25×35cm, CLEAN BAG 25×35×100 (middle), Cleanlab Inc., Korea)를 묶어 밀봉하였다. 2022 년 10월 26일에 시작하여 2주 후 플라스틱 봉투에 지름 1cm 구멍을 5~6개 뚫고, 일주일 후 구멍의 크기를 늘려 주었다. 한 달 후인 2022년 11월 23일에 플라스틱 봉투를 완전히 제 거하여 온실로 옮겨주었다. 식물체는 20±1℃에서 명기 19시 간과 암기 5시간의 조건하에서 순화되었다.

    통계 분석

    증식 배지 실험은 7개의 처리구를 30개씩 3반복으로 실시 하였다. 발근 배지 실험은 4개의 처리구를 30개씩 3반복으로 실시하였다. 순화 실험은 4개의 처리구를 30개씩 1반복으로 실시하였다. 증식 배지 실험과 발근 배지 실험의 결과는 SPSS software (version 27, IBM Corporation, USA)를 이용하여 일원분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 처리구간의 유의성 검정은 Duncan의 다중범위검정(Duncan’s multiple range test)으로 5%의 유의수준에서 실시하였다.

    결과 및 고찰

    알스트로메리아 ‘한에로스’의 뿌리줄기 증식 최적 호르몬 배지 구명

    본 실험 결과, 뿌리줄기 수는 무처리구 보다 BA 0.5mg·L-1 단용 처리와 BA와 NAA 혼용 처리에서 뿌리줄기 수가 유의하 게 많았다(Table 1). 최대 뿌리줄기 수는 BA 0.75mg·L-1와 NAA 0.2mg·L-1 혼용 처리에서 1.56개이며, 최소 뿌리줄기 수 는 무처리구에서 1.29개이다. 이전 연구에서 A. ‘Fuego’는 BA 0.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 뿌리줄기가 4.12개로 가장 많이 증식되었다(Khaleghi et al. 2008). 이 와 같이 ‘한에로스’는 BA 단용 처리보다 BA와 NAA 혼용 처 리에서 뿌리줄기 수가 많이 증식되었다. 또 다른 연구에서는 Al. pallida를 대상으로 BA 단용 처리 중 BA 농도가 가장 높 은 2.0mg･L-1에서 뿌리줄기가 3.5개로 가장 많이 증식되었다 (Aros et al. 2017). 하지만 ‘한에로스’는 BA 단용 처리와 BA 와 NAA 혼용 처리에서 BA 농도에 따른 뿌리줄기 수의 차이 는 유의하지 않았다. 이러한 결과는 품종 및 호르몬 농도에 따라 뿌리줄기의 반응이 다르다는 것으로 보이나, ‘한에로스’ 같은 경우에는 BA 처리에 따른 생육의 차이는 존재하지만 처 리 농도에 따른 차이가 존재하지 않는 것을 보아 실험에 사용 된 농도보다 저농도 처리 실험을 할 필요가 있을 것으로 생각 된다.

    신초 수는 BA 단용 처리보다 BA와 NAA 혼용 처리에서 발 생량이 높았다(Table 1). 최대 신초 수는 BA 0.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 1.43개이나, BA와 NAA 혼용 처리 간에 유의한 차이는 없었다. BA 단용 처리보다는 무처리 구와 BA와 NAA 혼용 처리에서 신초 발생량이 더 많았다. 이 전 연구에서 A. ‘Fuego’는 BA 단용 처리와 BA와 NAA 혼용 처리 중에서 BA 2.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리와 BA 1.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 신초가 가 장 많이 발생하였다(Khaleghi et al. 2008). 이와 같이 ‘한에 로스’와 일치하였다. 하지만 무처리구에서 신초 발생이 가장 적었던 A. ‘Fuego’와는 다르게 ‘한에로스’는 무처리구가 BA 단용 처리보다 신초 발생이 더 많았다. 따라서 앞선 뿌리줄기 수와 마찬가지로 BA를 저농도 단용 처리하여 추가 연구가 필 요할 것으로 보인다. 선행 연구에서 A. ‘Fuego’와 ‘한헤라’ 두 품종 모두 BA 농도가 증가할수록 신초 개수가 증가하였다 (Khaleghi et al. 2008;Park et al. 2017). 하지만 ‘한에로 스’는 BA 단용 배지와 BA와 NAA 혼용 배지에서 BA 농도에 따라 신초 발생 수에 차이는 없었다.

    신초 길이는 무처리구에서 가장 길었으며, BA 단용 처리와 BA와 NAA 혼용 처리에서 BA의 농도가 올라갈수록 신초의 길이가 짧아지는 경향을 보였다(Table 1). BA와 같은 사이토 키닌은 식물 분열조직에서 세포 분열을 촉진하고 옥신 활동 을 억제하여 정단 우세 현상을 감소시키는 식물 생장 조절제 이다(Rademacher 2015). 또한 BA는 조직배양에서 형태 형 성과 신초 형성에 관여하는 호르몬이다(Gasper et al. 1996; Rademacher 2015). A. pallida와 A. ligtu hybrid의 조직 배양 시 BA 무처리는 배양체 내부의 옥신으로 인해 정단 우 세 현상으로 신초가 신장하였지만, BA 처리 시 BA의 농도가 증가함에 따라 BA가 정단 우세를 감소시켜 신초의 길이가 감 소하였다(Aros et al. 2017;Nasri et al. 2013). 이와 같이 본 실험에서도 무처리구가 41.14mm로 가장 길었고 BA 단용 처리와 혼용 처리 시 BA 농도가 높아질수록 신초 길이가 짧 아지는 경향을 보였다. 또한 BA 처리 시 NAA 유무에 따른 신초의 길이는 유의한 차이는 없었으며, 이는 BA 단용 처리와 BA와 NAA를 혼용 처리한 A. ‘Fuego’의 결과와 일치한다 (Khaleghi et al. 2008). 하지만 Yang et al.(2018)과 Aros et al.(2017)는 BA 농도가 가장 높은 처리에서 신초의 길이가 가장 짧지 않다고 보고하였다. 이는 식물 생장 조절제는 식물 에 따라 적정 수용 농도를 넘어 과다 처리하게 되면 역생육을 보이기도 한다는 것을 의미한다(Aros et al. 2017;Yang et al. 2018). 본 실험에 사용된 ‘한에로스’는 BA 농도가 높아질 수록 신초 길이가 짧아져 과다 처리의 농도가 확인되지 않았 지만 NAA의 유무는 신초 길이에 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다.

    엽수는 무처리구(6.52개)에서 가장 많았고, BA 단용 처리 보다 BA와 NAA 혼용 처리에서 더 많았다(Table 1). BA 단 용 처리에서 무처리와 비교했을 때 BA 농도가 높아질수록 엽 수가 줄어들었다. 이것은 마디 생육이 무처리보다 적었던 것 으로 볼 수 있고 마디 수가 적음에 따라 엽수 감소가 생긴 것 으로 생각되므로, BA 단용처리가 무처리보다 지상부 생육을 저해하는 것으로 생각된다. 하지만 BA와 NAA 혼용 처리에 서는 신초 길이는 감소하였으나 BA 농도가 높아질수록 엽수 차이가 나타나지 않았다. 이는 BA와 옥신류인 IBA 혼용 처리 에서 BA 단용 처리보다 엽수 개수가 증가하였던 A. ligtu hybrid(Nasri et al. 2013)와 유사한 결과를 보인다. 따라서 ‘한에로스’의 경우 BA단용 처리는 지상부 생육을 저해하지만 BA와 NAA 혼용 처리에서는 호르몬간의 상호작용으로 인한 지상부 생육 활성으로 마디 수 증가에 따른 엽수의 증가로 보 인다.

    뿌리 수는 BA와 NAA 혼용 처리에서 무처리구와 BA 단용 처리보다 뿌리 발생량이 유의하게 많았으며, BA 0.25mg･L-1 와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 4.94개로 가장 많았다 (Table 1). 옥신은 세포 신장과 분열을 자극하고 특히 뿌리 발 생 분열조직을 자극하여 뿌리 생성에 영향을 미친다(Gaspar et al. 1996). 옥신류인 NAA는 알스트로메리아 조직배양에서 발근 호르몬으로 사용되고 있다(Gabryszewska and Hempel 1984;Khaleghi et al. 2008;Pierik et al. 1987). Khaleghi et al.(2008)는 NAA가 뿌리 형성에 효과적이라고 보고하였으 며, 본 연구에서도 NAA 처리 시 뿌리 발생량이 증가하였다. 하 지만 BA 농도가 증가할수록 뿌리 발생량이 감소하였다. 이는 BA가 뿌리 형성을 억제하고 부정적인 영향을 끼친다고 보고한 이전의 연구들과 일치한다(Gabryszewska and Hempel 1984;Kristiansen et al. 1999;Park et al. 2017). 또한 Kristiansen et al.(1999)은 NAA가 뿌리 유도를 촉진하지만 BA가 발근에 미치는 부정적인 영향에 대처할 수 없다고 보고 하였다.

    2cm 이상의 뿌리 수는 BA 0.25mg･L-1 단용 처리에서 1.39개로 가장 많았고 BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 0.30개로 가장 적었다(Table 1). 무처리구와 BA 단용 처리에서 뿌리 발생 대부분이 2cm 이상이었으나 BA와 NAA 혼용 처리에서는 2cm 이상의 뿌리 수가 1개 미 만이었다. BA와 NAA 혼용 배지는 뿌리 길이 생장에 시간이 걸리며, NAA 혼용 처리는 뿌리 길이 생장보다는 두께 생장에 더 영향을 미치는 것으로 생각된다.

    뿌리 두께는 무처리구와 BA 단용 처리보다 BA와 NAA 혼 용 처리에서 확연히 두꺼웠으며, BA 0.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 2.35mm로 가장 두꺼웠다(Table 1). BA 단용 처리와 BA와 NAA 혼용 처리 모두 BA 농도에 따른 뿌리의 두께 차이는 거의 나타나지 않았다. BA와 NAA 혼용 처리에서 뿌리 두께가 확연히 두꺼웠으며, 무처리구에서 가장 얇았다. 이러한 뿌리의 비대는 ‘한헤라’에서 현미경 관찰 을 통해 기본 조직수(pith)층의 비대로 인한 것이라고 보고된 바 있으며(Park et al. 2017), 본 실험에서도 동일한 원인일 것으로 생각된다.

    ‘한에로스’의 생체중은 무처리구와 BA 단용 처리보다 BA 와 NAA 혼용 처리에서 확연히 무거웠다(Table 1). 뿌리 두께 가 가장 두꺼웠던 BA 0.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처 리에서 0.58g으로 생체중이 가장 무거웠다. 이는 NAA가 BA 와 혼용 처리될 경우 뿌리의 발생량이 많아지고 뿌리의 비대 가 이루어짐으로 생체중이 증가하는 것으로 생각된다.

    ‘한에로스’의 호르몬 무처리구는 뿌리줄기의 크기가 작았 고, BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리와 BA 0.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리는 뿌리줄기의 크기 가 더 비대하였다(Fig. 2). 무처리구를 제외하고 호르몬 처리 에 따른 뿌리줄기 수의 차이는 보이지 않았지만 BA 0.5mg･ L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 신초 수가 가장 많았다. 따라서 BA 0.5mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 배지가 ‘한에 로스’의 뿌리줄기 적정 증식 배지로 생각된다.

    알스트로메리아 최적 발근 배지 구명

    뿌리 수와 2cm 이상의 뿌리 수는 BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 처리에서 3.96개와 2.92개로 가장 많았다 (Table 2). BA와 NAA 혼용 처리에서 NAA 농도가 높아질수 록 뿌리 발생량과 2cm 이상의 뿌리 수가 증가하였다. Park et al.(2017)은 NAA 단용 처리 시 호르몬 농도가 올라갈수록 뿌리 발생량은 증가하였으나 2cm 이상의 뿌리 발생량이 감소 하였다고 보고하였다. 따라서 뿌리 발근 배지에도 뿌리 분화 와 생장을 동시에 촉진 시킬 수 있는 혼용 배지가 더 좋을 것 이라고 보고하였다. 본 실험에서는 BA와 NAA 혼용 처리를 하였을 경우, NAA 농도가 높아질수록 2cm 이상의 뿌리 발생 은 증가하였지만 전반적으로 뿌리의 길이는 감소하였다(Fig. 3). 따라서 NAA가 뿌리 분화에는 영향을 주나 길이 생장에는 좋지 않은 영향을 준다는 것을 확인하였다. 또한 BA를 혼용 처리함으로써 NAA 단용 처리보다 뿌리 길이 생장을 촉진시 킬 수 있을 것으로 생각된다.

    뿌리 두께는 무처리구에서 0.78mm로 가장 얇았고 NAA 농도가 높아질수록 두꺼워졌다(Table 2). Park et al.(2017) 은 NAA 단용 처리 시 NAA 농도에 따라 뿌리의 두께에 유의 한 차이는 없었다고 보고하였다. 본 실험에서는 BA와 NAA를 혼용 처리하였기에 NAA 농도가 올라갈수록 뿌리 두께가 두 꺼워진 것으로 생각된다. 생체중은 BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리에서 0.90g으로 가장 무거웠다(Table 2). 무처리구에서 생체중이 가장 가벼웠는데, 이는 지상부보 다는 뿌리의 비대로 인한 것으로 생각된다.

    신초 개수는 BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 처 리에서 1.49개로 가장 많았다(Table 2). 신초 길이는 무처리 구에서 가장 길었으며, 호르몬 처리 중에서는 BA 0.25mg･L-1 와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 처리에서 가장 길었다. 조직배양 에서 사이토키닌과 옥신 사이의 상호작용에 의해 세포 성장, 분화 및 형태형성이 조절되며, 서로 간의 상호작용 효과를 위해 두 호르몬이 혼용 처리되고 있다(Gaspar et al. 1996). A. aurantiaca ‘Rosita’는 BA 1.0mg·L⁻¹와 NAA 0.01mg·L⁻¹ 를 혼용 처리한 MS 배지에 배양 시 신초의 개수가 가장 많았 다(Hutchinson et al. 2014). 또한 Lisianthus(Eustoma grandiflorum)은 BA 단용 처리뿐만 아니라 BA 0.1mg·L⁻¹와 NAA 0.1mg·L⁻¹또는 NAA 0.2mg·L⁻¹를 MS 배지에 혼용 처리하였을 경우 신초의 발생이 촉진되었다(Kaviani et al. 2014). 이와 같이 ‘한에로스’도 BA와 NAA의 상호작용에 의 해 지상부 생육이 촉진되어 호르몬 농도가 가장 높은 BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 처리에서 신초의 개수 가 가장 많은 것으로 생각된다.

    본 실험 결과, 무처리구의 뿌리가 BA와 NAA 혼용 처리에 비해 길고 얇은 것을 확인할 수 있다(Fig. 3). 이처럼 뿌리가 얇고 뿌리 수가 1~2개일 경우, 순화 과정 중 뿌리가 끊어질 수 있고 추후 뿌리 활착에 어려움이 있어 묘가 생존하기 어 렵다. 따라서 ‘한에로스’는 신초 수가 가장 많고 뿌리가 짧고 두꺼워 순화 과정 중에 뿌리가 끊어지지 않은 BA 0.25mg･ L-1와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 배지가 적정 발근 배지로 생각 된다.

    순 화

    기외에서 신초가 발생한 시점을 순화의 성공으로 처리하였 다(Park et al. 2017). 순화 한 달 후 ‘한에로스’를 관찰하였 을 때, 호르몬 처리 배지 모두 무처리 배지의 순화묘 보다 신 초의 길이가 짧았다. 30개의 순화 묘 중 BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.1mg･L-1 혼용 처리에서 6개가 고사하였다(Fig. 4). BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.2mg･L-1 혼용 처리, BA 0.25mg･ L-1와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 처리에서는 순화묘가 고사하지 않았다. 효율적인 기내 번식은 높은 증식률과 순화 후 생존율 에 달려있다(Ziv 1995). 이전 연구에서 국내 육성 계통 C269 (‘한헤라’)는 무처리구에서는 대부분의 식물체들이 생존하였지 만 호르몬 처리구는 고사하였고, 무처리구가 지상부 초반 생 육이 왕성하여 지상부 생육 상태가 더 좋다고 보고했다(Park et al. 2017). 본 실험에서는 순화 생존율과 순화 작업의 편이 를 고려하여 BA 0.25mg･L-1와 NAA 0.3mg･L-1 혼용 배지가 순화를 위한 발근 적정 배지로 생각된다. 하지만 고사된 식물 체 대부분은 곰팡이 발생으로 인한 고사였으며, 생육 불량에 의한 고사는 아니었다. 이에 따라 순화 생존율뿐만 아니라 추 후 지상부 생육 조사를 통한 묘의 활력 조사가 필요할 것으로 보인다.

    사 사

    본 연구는 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평 가원의 기술사업화지원사업 (821006-03)의 지원을 받아 연 구되었음.

    Figure

    FRJ-31-2-84_F1.gif

    The picture of Alstroemeria ‘Haneros’ flowers. The front of ‘Haneros’ flower (A), the side of ‘Haneros’ flower (B), the upper side of ‘Haneros’ flowers (C).

    FRJ-31-2-84_F2.gif

    The effects of BA and NAA on Alstroemeria ‘Haneros’ in vitro growth after 8 weeks. Plant growth on MS medium (A), plant growth on MS medium containing BA 0.25 mg·L⁻¹ (B), plant growth on MS medium containing BA 0.5 mg·L-1 (C), plant growth on MS medium containing BA 0.75 mg·L-1 (D), plant growth on MS medium containing BA 0.25 mg·L-1 along with NAA 0.2 mg·L-1 (E), plant growth on MS medium containing BA 0.5 mg·L-1 along with NAA 0.2 mg·L-1 (F), and plant growth on MS medium containing BA 0.75 mg·L-1 along with NAA 0.2 mg·L-1 (G).

    FRJ-31-2-84_F3.gif

    The effects of BA and NAA on Alstroemeria ‘Haneros’ in vitro roots growth after 8 weeks. Plant growth on MS medium (A), plant growth on MS medium containing BA 0.25 mg·L-1 along with NAA 0.1 mg·L-1 (B), plant growth on MS medium containing BA 0.25 mg·L-1 along with NAA 0.2 mg·L-1 (C) and plant growth on MS medium containing BA 0.25 mg·L-1 along with NAA 0.3mg·L-1 (D).

    FRJ-31-2-84_F4.gif

    Survival rate after acclimatization of plantlets according to the rooting medium in Alstroemeria 'Haneros'. MS, MS medium; B0.25 + N0.1, MS medium containing BA 0.25 mg·L-1 along with NAA 0.1 mg·L-1; B0.25 + N0.2, MS medium containing BA 0.25 mg·L-1 along with NAA 0.2 mg·L-1; B0.25 + N0.3, MS medium containing BA 0.25 mg·L-1 along with NAA 0.3 mg·L-1.

    Table

    Effects of plant growth regulator concentrations on plant growth for Alstroemeria ‘Hanaeros’ in vitro after 8 weeks.

    Effects of hormone concentrations in rooting medium on plant growth for Alstroemeria ‘Hanaeros’ in vitro after 8 weeks.

    Reference

    1. Agricultural Export Research Groups (AERG) (2018) 3rd year export strategy technology development project flower seed export research project group Colombia trend report. ISBN 979-11-964426-8-2
    2. Aros D , Vásquez M , Rivas C , Prat ML (2017) An efficient method for in vitro propagation of Alstroemeria pallida Graham rhizomes. Chil J Agric Res 77:95-99
    3. Gabryszewska E (1995) Plant regeneration of Alstroemeria in vitro. Acta Agrobot 48:95-104
    4. Gabryszewska E , Hempel M (1984) The influence of cytokinins and auxins on Alstroemeria in tissue culture. Acta Hortic 167:295-300 (Abstr)
    5. Gaspar T , Kevers C , Penel C , Greppin H , Reid DM , Thorpe TA (1996) Plant hormones and plant growth regulators in plant tissue culture. In Vitro Cell Dev Biol Plant 32:272-289
    6. Han BH , Kim YJ , Choi JK (1994) Micropropagation of Alstroemeria sp. through rhizome tip culture. Hortic Sci Tec 35:172-177 (Abstr)
    7. Hofreiter A , Rodríguez E (2006) The Alstroemeriaceae in Peru and neighbouring areas. Rev Peru Biol 13:5-69
    8. Hutchinson MJ , Onamu R , Kipkosgei L , Obukosia SD (2014) Effect of Thidiazuron, NAA and BAP on in vitro Propagation of Alstroemeria aurantiaca cv. ‘Rosita’ from shoot tip explants. Jomo Kenyatta Uni Agric Tec 16:58-72
    9. Kaviani B , Zamiraee F , Zanjani SB , Tarang A , Torkashvand AM (2014) In vitro flowering and micropropagation of lisianthus (Eustoma grandiflorum) in response to plant growth regulators (NAA and BA). Acta Sci Pol Hortorum Cult 13:145-155
    10. Khaleghi A , Sahraroo A , Rasoulnia I , Ataei R (2008) In vitro propagation of Alstroemeria cv. ‘Fuego’. Am Eurasian J Agric Environ Sci 3:492-497
    11. Kim JB (2005) Development of efficient regeneration and transformation systems in Alstroemeria. PhD-thesis, Wageningen University and Research, The Netherlands
    12. Kristiansen K , Ørnstrup H , Brandt K , (1999) In vitro PPFD and media composition affect both in and ex vitro performance of Alstroemeria Butterfly-hybrids. Plant Cell Tissue Organ Cult 56:145-153
    13. Lin H , De Jeu M , Jacobsen E (1997) Direct shoot regeneration from excised leaf explants of in vitro grown seedlings of Alstroemeria L. Plant Cell Rep 16:770-774
    14. Lin HS , De Jeu MJ , Jacobsen E (2000) The application of leafy explant micropropagation protocol in enhancing the multiplication efficiency of Alstroemeria. Sci Hortic 85:307-318
    15. Lin WC , Monette PL (1987) In vitro propagation of Alstroemeria ‘Alsaan’. Plant Cell Tissue Organ Cult 9:29-35
    16. Murashige T , Skoog F (1962) A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant 15:473-497
    17. Nasri F , Mortazavi SN , Ghaderi N , Javadi T (2013) Propagation in vitro of Alstroemeria ligtu hybrid through direct organogenesis from leaf base. Hort Res J 21:23-30
    18. Park SH (2017) Development of mass propagation system via rhizome culture in elite breeding line C269 of Alstroemeria. MS-thesis, Chonnam National University, Korea
    19. Park SH , Kim JB , Jung HJ , Han TH (2016) Review of in vitro propagation of Alstroemeria. Trends Agric Life Sci 52:25-32
    20. Park SW , Lee SH , Kim JB , Jung HJ , Wi SG , Han TH (2017) Development of mass propagation system via rhizome culture in elite breeding line C269 of Alstroemeria. Flower Res J 25:232-239
    21. Pedraza-Santos ME , López-Peralta M , González-Hernández VA , Engleman-Clark EM , Sánchez-García P (2006) In vitro regeneration of Alstroemeria cv. ‘Yellow King’ by direct organogenesis. Plant Cell Tissue Organ Cult 84:189-198
    22. Pierik RLM , Van Voorst A , Booy G , Van Acker CAM , Lelivelt CLC , De Wit JC (1987) Vegetative propagation of Alstroemeria hybrids in vitro. Acta Hortic 226:81-90
    23. Pumisutapon P , Visser RG , De Klerk GJ (2011) Hormonal control of the outgrowth of axillary buds in Alstroemeria cultured in vitro. Biol Plant 55:664-668
    24. Rademacher W (2015) Plant growth regulators: Backgrounds and uses in plant production. J Plant Growth Regul 34:845-872
    25. Roh HS , Lee SI , Lee YR , Baek SY , Kim JB (2012) Recent trends in tissue culture and genetic transformation of Phalaenopsis. J Plant Biotechnol 39:225-234
    26. Sinha P , Jahan MAA , Munshi JL , Khatun R (2010) High frequency regeneration of Phalaenopsis amabilis (L.) Bl. Cv. Lovely through in vitro culture. Plant Tissue Cult Biotechnol 20:185-193
    27. Yang HR , Lee SH , Kim JB (2018) Establishment of propagation system for Alstroemeria plants by using hormones and gelling agents. J Converg Cult Tec 4: 167-171
    28. Yang HR , Lee SH , Kim JB (2019) Establishment of efficient Alstromeria callus induction system using node culture and various hormones. J Converg Cult Tec 5:413-416
    29. Yang HR , Park SK , Lee SH , Kim JB (2017) Effects of BA and NAA hormonal treatment on shoot, root and rhizome incidence from in vitro Alstroemeria explants. Korean J Breed Sci 5:121 (Abstr)
    30. Ziv M (1995) In vitro acclimatization. In: Aitken-Christie J, Kozai T, Smith MAS (eds) Automation and environmental control in plant tissue culture. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp 493-516
    
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