최근 고구마는 소비자들에게 무공해 건강식품으로 인식되면 서 식사대용, 다이어트 식품으로 소비가 증가추세에 있으며 국 내 고구마 재배면적은 2000년 16천 ha에서 2014년 21ha로 31.3%가 증가하였다. 그러나 단위면적당 생산량은 2000년 21.4 MT ha-1이후 지속적으로 감소하여 2014년은 15.3 MT ha−1으 로 28.5% 감소하였다(AFRASY, 2015). 고구마의 생산량 감소 는 재배품종의 다양화, 연작으로 인한 토양의 물리화학성 악화, 병 발생 심화 등을 원인으로 볼 수 있다. 특히 고구마에 발생 하는 바이러스병은 우리나라 뿐만아니라 중국, 일본, 아프리카 등 세계적으로 품질 및 수량 감소의 주된 원인이 되고 있어 고 구마 바이러스병의 종류 동정연구 그리고 생장점배양 기술을 적 용하여 바이러스 무병묘 생산 기술 등에 대한 많은 연구들이 수 행 되고 있다(Clark & Moyer, 1988; Domola et al., 2008; Eun and Kim, 1999; Eun et al., 2002: Gao et al., 2000; Salazarn & Fuentes, 2001; Zhang et al., 2005, 2006; Wang et al., 2010). 기내에서 정단 분열 조직을 이용한 유식물체 생 산은 대부분 한천을 첨가한 고체배지를 이용하여 재분화 식물 체를 유기하고 증식하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 고체 배 지는 증식량이 적고 시간이 많이 소요되는 단점이 있기 때문 에 재분화 이후 증식 과정에서는 한천을 첨가하지 않은 액체 배지로 배양하는 것이 비용 절감, 시간 단축 그리고 증식량을 증진시키는 장점이 있다고 보고되고 있다(Alvard et al., 1993; Harris & Manson, 1983; Levin et al., 1999; Mehrotra et al., 2007). 따라서 고구마 바이러스 무병묘에 대한 요구는 증 가하고 있으나 국내에서는 아직 바이러스 무병주를 확보하고 이를 대량으로 생산할 수 있는 기반이 부족한 실정이다. 본 연구는 기내에서 고구마 바이러스 무병 유식물체 증식률을 높 임과 동시에 건전묘를 생산하기 위한 방법을 확립하고자 한천 을 첨가한 MS기본 고체배지와 한천을 첨가하지 않은 MS기 본 액체배지에 배양하여 유식물체의 뿌리생육 및 줄기 생장량 등을 비교 조사하기 위해 수행하였다.

재료 및 방법

공시재료

본 연구는 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소에서 실 시하였다. 기내에서 고구마 바이러스 무병 유식물체의 증식 효 율을 높이기 위한 방법을 정립하고자 조직배양실에서 생장점 배양하여 유래된 유식물체를 배양재료로 사용하였다. 시험품 종은 ‘신건미’, ‘신황미’, ‘신자미’ 등 3품종을 사용하였다.

유식물체 마디 배양

시험품종은 유식물체에서 1마디씩 절취하여 액체배지와 고 체배지에 각각 배양병 1개에 5개씩 3반복으로 치상하였다. 고 체배지는 MS기본배지(Murashige &, Skoog. 1962) 에 한천 0.8% 첨가하였으며 액체배지는 한천을 첨가하지 않은 MS기본 을 만들어 사용하였으며 배지량은 200mL의 배양병에 80mL로 하였다.

생육량 조사

품종별로 1마디씩 치상하여 배양하면서 1주일간격으로 식물 체 생체중, 근수, 근중, 근장, 엽수, 초장 등을 조사하여 고체 배지와 액체배지의 생육을 비교 조사하였다.

결과 및 고찰

유식물체 생육량

생장점 배양에 의해 얻어진 고구마 바이러스 무병 유식물체 를 기내에서 증식효율을 높이고자 고체배지와 액체배지에 치 상하여 생육량을 조사한 결과는 Fig. 1과 같다.

유식물체 생체중은 배양 1주째에 ‘신건미’, ‘신황미’, ‘신자 미’ 등 3품종 모두 고체배지 0.10 ~ 0.12 g, 액체배지 0.07 ~ 0.12 g으로 비슷하였으며 2주째에는 고체배지 0.27 ~ 0.32 g으 로 1주째에 비해 131 ~ 169%, 액체배지는 0.43 ~ 0.55 g으로 336 ~ 494%로 고체배지에 비해 2.6 ~ 2.9배 정도의 생육이 촉 진되었다. 배양 4주째에 고체배지는 ‘신건미’ 1.81 g, ‘신황미’ 1.51g, ‘신자미’ 2.00 g 수준이었으나 액체배지는 ‘신건미’ 2.73, ‘신황미’ 2.89, ‘신자미’ 2.85 g 정도로 생육량이 많았다. 배양 5주째에 고체배지는 ‘신건미’ 2.17 g, ‘신황미’ 2.49 g, ‘신자미’ 2.18g 수준이었으며 액체배지는 ‘신건미’ 3.87, ‘신황 미’ 3.88, ‘신자미’ 3.35 g으로 1주째 대비 생육량은 고체배지 ‘신건미’ 22.0배, ‘신황미’ 20.4배, ‘신자미’ 17.7배 증가에 비 해 액체배지는 53.6, 41.6, 29.0배가 증가되어 액체배지에서 생육량이 많은 것을 확인할 수 있었으며 액체배지의 증식효과 에 대해 보고한 연구결과와 일치하였다(Harris and Manson, 1983; Alvard et al., 1993). 배양 1주째의 뿌리 생체중은 3품 종 모두 0.02 g으로 배지별 비슷한 무게였으나 배양 4주째에 뿌리 생체중은 고체배지 ‘신건미’ 0.42 g, ‘신황미’ 0.39 g, ‘신 자미’ 0.37 g에 비해 액체배지 ‘신건미’ 0.55 g, ‘신황미’ 0.60 g, ‘신자미’ 0.43 g으로 액체배지에서 각각 31.0%, 53.8%, 16.2% 가 증가되었다(Fig. 2) 유식물체의 엽수는 배양 기간에 따라 일정하지는 않지만 5주째에 ‘신건미’는 액체배지가 21.1개로 고체배지에 비해 3.0개 많았으며 ‘신황미’는 액체배지와 고체 배지가 비슷하였고 ‘신자미’는 액체배지가 22.6개로 고체배지 보다 6.2개 정도 많아 액체배지가 생육이 좋은 경향이었다 (Fig. 3). 배양 2주째까지 초장 생육은 3품종 모두 고체 및 액 체배지가 비슷한 경향이었으며, 3주째에 액체배지의 초장은 ‘신건미’는 2.5 cm로 같았으나 ‘신황미’ 4.1 cm, ‘신자미’ 3.4 cm로 고체배지에 비해 1.1 cm가 더 컸으며 5주째에는 ‘신 건미’ 4.4 cm, 신황미 5.4 cm, 신자미 4.3 cm로 고체배지에 비 해 ‘신건미’와 ‘신자미’는 0.7 cm, 신황미는 1.5 cm정도 초장신 장이 촉진되었다(Table 1, Fig. 4). 이상의 결과에서 액체배지 4주째가 고체배지 5주째의 생육량과 비슷하거나 많아 배양기 간을 1주일 정도 단축이 가능하고 엽수, 줄기길이 등 생육량 이 증가할수록 마디수도 증가하기 때문에 액체배지 배양이 바 이러스 무병묘의 개체수를 많이 증식 할 수 있을 것으로 판단 되었다.

적 요

생장점 배양으로 얻어진 고구마 바이러스 무병 유식물체의 증식 효율을 높이고자 1마디씩 절단하여 한천을 첨가한 MS 기본배지와 한천을 첨가하지 않은 액체기본배지에 치상하여 배양기간에 따른 유식물체의 생체중, 근수, 근중, 근장, 엽수, 초장생육 등을 조사한 결과는 다음과 같다.