[논문 리뷰] Micropropagation of three genotypes of Indian mustard [{Brassica juncea} (L.) Czern.] using seedling-derived transverse thin cell layer (tTCL) explants

Michel Aoun, Gilbert Charles외 1명|ArXiv.org|2008. 07. 07.

Plant tissue culture and regeneration참고 문헌 23인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 7일차 무균 상태의 브라시카 줄기(브라시카 주너시) 종자에서 유래한 횡단박층세포층(tTCL) 외배엽을 사용하여 세 가지 인도 Mustard(브라시카 줄기) 유전자형에 대한 효율적인 미세번식 기술을 수립하였다. MS 배지에 26.6 µM BAP와 3.22 µM NAA를 첨가한 상태에 10 µM 질산银을 추가하면, 유전자형 2에서 1개 외배엽에서 유래한 tTCL 외배엽당 평균 4.45개의 새싹이 형성되며, 최대 100%의 새싹 형성 빈도를 기록하였고, 옥외 적응 후 식물의 99%가 생존하여 정상적인 개화를 하였다.

ABSTRACT

Micropropagation of three genotypes of Indian mustard [ extit{Brassica juncea} (L.) Czern.] using 7-days old seedling-derived transverse thin cell layer (tTCL) explants was accomplished. The genotype, explant source and addition of silver nitrate to the medium significantly influenced shoot bud induction. MS medium with 26.6 $μ$M of 6-Benzylaminopurin (BAP) and 3.22 $μ$M of 1-naphtaleneacetic acid (NAA) was identical (in the case of cotyledon tTCLs whatever the organ) and superior for the induction of buds (in the cases of petiole tTCL explants of genotypes 1 and 2 and hypocotyl tTCL explants of genotypes 1 and 3) than 53.3 $μ$M of BAP and 3.22 $μ$M of NAA. However, 53.3 $μ$M of BAP was superior for the induction of buds than 26.6 $μ$M in the presence of the same concentration of NAA for petiole tTCL explants of genotype 3 and hypocotyl tTCL explants of genotype 2. The addition of silver nitrate significantly enhanced the rate of shoot induction in all genotypes. Cotyledon-derived tTCL explants exhibited the highest shoot bud induction potential and was followed by petiole- and hypocotyl-derived ones. Addition of 10 $μ$M of silver nitrate to BAP and NAA supplemented medium induced higher frequency shoot bud induction (up to 100 %) with the highest means of 4.45 shoots per cotyledon-derived tTCL explants obtained with the genotype 2. Shoot regenerated were rooted on MS basal medium without PGRs which induced 99 % of roots per shoot. The plantlets established in greenhouse conditions with 99 % survival, flowered normally and set seeds.

연구 동기 및 목표

• 브라시카 줄기(브라시카 줄기)에 대해 tTCL 외배엽을 이용한 고빈도의 미세번식 시스템을 개발하기 위해.
• 유전자형, 외배엽 유형(자엽엽, 편자, 하나엽), 질산은의 영향을 새싹 형성에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• tTCL 배양에서 최대한의 새싹 형성 유도를 위한 BAP 및 NAA 농도를 최적화하기 위해.
• 재생된 식물의 in vitro 재생 및 ex vitro 적응화를 위한 신뢰할 수 있는 기술을 수립하기 위해.
• 브라시카 속에서 향후 유전자 변형 및 식물정화 응용을 위한 tTCL 외배엽의 잠재력을 평가하기 위해.

제안 방법

• 7일차 무균 상태의 브라시카 줄기 종자에서 자생한 자엽엽, 편자, 하우엽에서 400–500 µm 두께의 tTCL 외배엽을 절단하였다.
• MS 기본 배지에 0.6% 아가르, 2% 술탄, 다양한 농도의 BAP(26.6–53.3 µM) 및 NAA(3.22 µM)를 첨가하여 tTCL를 배양하였다.
• 새싹 형성 빈도 및 외배엽당 새싹 수에 미치는 영향 평가를 위해 질산은 농도(0–20 µM)를 시험하였다.
• 12시간 광주기(60 µmol·m⁻²·s⁻¹) 조건에서 22/20°C로 배양하고, 자동 pasteurization 전에 pH를 5.8로 조정하였다.
• 재생된 새싹을 호르몬이 없는 MS 배지로 이식하여 뿌리 형성 후 옥외 환경에서 경화를 진행하였다.
• 처리 및 유전자형 간의 통계적 차이를 분석하기 위해 일원 분산분석(ANOVA) 및 LSD 검정(p < 0.05 또는 0.01)을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 7일차 종자에서 유래한 tTCL 외배엽을 사용하면 브라시카 줄기에서 고빈도의 새싹 형성이 가능한가?
• RQ2 브라시카 줄기의 다양한 유전자형이 tTCL 배양에서 BAP 및 NAA 농도 변화에 어떻게 반응하는가?
• RQ3 질산은의 농도가 유전자형 및 기관 유형에 따라 tTCL 외배엽의 새싹 형성 빈도 및 평균 새싹 수에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 브라시카 줄기 tTCL 배양에서 어느 외배엽 기원(자엽엽, 편자, 하우엽)이 가장 높은 재생 가능성을 보이는가?
• RQ5 재생된 식물의 식물은 옥외 조건에서 성공적으로 적응화되어 정상적인 개화 및 씨앗 형성에 도달할 수 있는가?

주요 결과

• MS 배지에 26.6 µM BAP와 3.22 µM NAA를 첨가한 상태에 10 µM 질산은을 추가하면, 유전자형 2의 자엽엽에서 유래한 tTCL 외배엽에서 최대 100%의 새싹 형성 빈도를 기록하였다.
• 최적 조건에서 유전자형 2(AB79/1)는 평균 4.45개의 새싹(1개 tTCL 당)을 형성하여 다른 유전자형보다 유의하게 높은 성능을 보였다.
• 모든 유전자형에서 자엽엽에서 유래한 tTCL 외배엽이 가장 높은 재생 가능성을 보였으며, 그 다음으로 편자, 하우엽에서 유래한 외배엽이 뒤이었다.
• 유전자형 3(J99)의 경우, 53.3 µM BAP가 26.6 µM BAP보다 편자 및 하우엽에서 유래한 tTCL의 새싹 형성에 더 효과적이었으며, 이는 유전자형 특이적 반응을 시사하였다.
• 호르몬이 없는 MS 배지에서 뿌리 형성 효율이 99%에 도달하였고, 옥외 적응 후 99%의 식물이 생존하여 정상적인 개화 및 씨앗 형성을 하였다.
• 재배양 및 적응화 이후 재생된 식물에서 형태적 이상을 관찰하지 못하였으며, 재생된 라인의 유전적 안정성을 확인하였다.