<6주>

제3장 임목육종의 기술

제2절 조직배양과 번식의 기술

1. 조직배양

* Harberlandt(1902)년 달개비의 엽육 및 표피조직의 세포를 절단하여 유리기구내의 인공배지에 배양한 것이 조직배양의 시초

* White(1933, 1934) 담배의 정경조직배양, 현탁배양

* 조직배양->식물의 기관, 조직, 단세포 등을 분리하고 기내배양하여 탈분화(dedifferentiation) 또는 재분화(redifferentiation)시키는 것

* 식물의 전체형성능(totipotency)

* 조직배양의 목적

  1) 화아형성이나 개화촉진에 관한 기구의 탐색(화아 또는 엽아를 포함한 경정)

  2) 시험관 내 수정(자방, 배주, 화분 등)

  3) 순계육성(꽃밥 또는 배주)->반수체육성

  4) 무성번식(경정, 유합조직 및 근단)->대량증식, 급속증식

  5) 세포융합(엽육세포, 유합조직, 기타 조직 등)->형질전환

  6) 배 배양(전배 및 성숙배)->체세포배 배양

  7) 기타

(1) 화아형성이나 개화촉진에 관한 기구의 탐색

* 생장조절제 처리에 의한 개화 촉진 수종-> 삼나무 등 2 3개수종

* 화아원기적출->배양-> 개화조건 탐색

* 정경분열조직 배양->화아원기로 분화 원인규명(포장조건보다 환경조건이 정확)

* 뽕나무 화아 배양 (Ohayama, 1970); 포플러(Bawa, 1972)

(2) 시험관 내 수정

* Kanta(1963) 자방을 시험관에 넣고 화분을 산포하여 수정 성공

* Kameya(1970) 양배추의 배주에서 종자 생산

* 임목육종->자가불화합성, 속간 및 종간 잡종을 시험관 수정으로 얻을 수있다.

(3) 순계육성

* 순계육성-> 7-8대 걸쳐 자식교배

* 반수체->콜히친처리->순계 2n생산

* Tulecker(1953) 은행나무 반수체육성, (1959) 주목과 비자나무 화분에서 캘러스생산

* 약배양에 의한 반수체 육성-> 벼, 담배, 양배추, 잡종포플러(Populus sieboldii x P. grandidentata)-> 근원세포의 반수체 또는 꽃밥벽의 2배체에서 유발된 것인지 확인요.

* 삼나무, 곰솔, 오동나무, 산오리나무, 벚나무 등의 약배양에서 캘러스 형성

(4) 무성번식

* Auxin과 Cytokinin 의 혼합비율에 따라 탈분화와 재분화가 유발된다.

* 측백나무와 감탕나무의 배의 자엽에서 부정아 발생. 삼나무, 밀감나무, 포플러 등

* 1) 캘러스조직에서 부정아 발생이 임목에서는 어렵고

  2) 캘러스 내 염색체수에 변화가 생겨 모식물체와 같은 유전자형 식물체를 얻기 어렵고

  3) 정경배양이나 아배양에 의한 무성번식방법이 모본과 똑같은 염색체를 가진다.

  4) 바이러스 free 개체 생산(생장점 0.5mm 이하크기의 생장점 배양, 감자, 다알리아, 카네이숀 등)

* micropropagation system-> Ishikawa(1975) 삼나무 성목의 액아발생->multip.e shoot 발생

* 포플러 아배양에 의한 대량증식-> 잎에 구멍을 뚫은 핀포인트 법

* adventitious bud(부정아) 유도에 의한 대량증식

(5) 세포융합

* cell fusion -> 항암제 인터페론, 인슈린  (미생물의 유전자 조작으로 물질생산)

* 식물세포는 세포벽으로 싸여 있어서 다른 유전자의 침투가 어렵다.

* 원형질체분리->Cellulase, Factinase, Drosolase 등의 효소에 의해 세포벽을 융해

* 원형질체 융합세포의 형성; heterocayron(이핵체), 핵융합이 일어나 잡종세포가 된 것도 있으나 기관분화가 일어나 체세포잡종식물(somatic hybrid)를 형성

* Georgmelchers(1978)->감자와 토마토의 세포융합으로 잡종식물생산

(6) 배배양

* 교잡이 어려운 속간, 종간 교잡종의 어린 배를 인공배지에서 배양하여 식물체유도

* 임목의 배배양->1930년대부터 은행, 구주낙엽송, 캐나다가문비나무, 구주곰솔, 폰데로사소나무, 스트로브잣나무, 미송, 레지노사소나무 등

* 배 배양은 소나무류의 대량 증식

(7) 기타

* chimera-> 동일개체 내의 유전자형이 다른 조직이 서로 같이 존재하는 현상으로 특수관상용으로 이용(방사선육종에서 많이 발생)

* 키메라는 정상조직을 적출하여 배양하므로써 정상개체를 육성

2. 번식법

* 임목의 번식법(개체수를 증가하는 방법)->종자, 분주, 취목, 삽목, 접목 등을 이용

* 종자번식->유성생식(양친의 유전자가 합쳐서 이루어짐)

* 무성번식-> 분주, 취목, 삽목, 접목 등; 영양계(clone)->한개체에서 출발하여 증식된 계체군; 영양분체(ramet)-> 증식도니 각각의 개체

* 채종원 조성-> 수형목에서 삽수채취->접목으로 대량증식; 삽목조림->포플러, 삼나무등 체수포를 조성하여 삽목으로 대량증식

(1) 삽목

* 줄기, 뿌리, 잎 등의 식물체 일부를 모본에서 분리하여 발근이나 눈을 형성시키는 방법->삽목법

* 근삽, 엽삽, 경삽

* 삽목의 난이도는 수종에 따라 다르고 모본의 수령, 영양상태, 사용한 가지의 종류와 채취시기, 삽목기간 중의 관리 등에 따라 크게 좌우된다.

* 옥신처리나(100ppm-200ppm/24시간) misting장치 사용하여 삽목효율을 높인다.

(2) 접목

* 식물체의 두부분 즉 대목과 접수를 부착시켜 새로운 개체를 만드는 법->접목

* 삽목이 어려운 수종의 영양번식법으로 이용

* 접목으로 수세, 개화 결실을 조절하거나 병충해저항성, 환경적응성등을 얻을 수있다.

* 접수와 대목간에 접목 불친화현상이 나타난다. 유연관계가 멀수록 심하게 나타남.

3. 세대 단축법

* juvenile phase(유년상)에서 adult phase(성년상)으로 된후에 개화결실

* 세대단축법-> 접목, 환상박피, 생장호르몬처리, 시비등의 방법이 이용된다.

(1) 화아분화의 촉진

* 화아분화의 촉진과 화성의 전환에 대한 연구추진

* 현미경적 검경으로 생장점 외리, 형태적 변화, 또는 동아종단면 등을 관찰->낙엽송, 삼나무, 편백, 소나무, 곰솔, 종비나무 등

* 화아분화기-> 6월 하순에서 10월 하순까지(수종, 개체, 화성, 생육조건 등에 따라 다르다)

* 소나무과->화아분화기가 짧고, 삼나무나 편백은 길며, 낙엽송과 종비나무를 제외하면 암꽃이 수꽃보다 분화개시가 늦고 분화기도 짧다.

* 삼나무->지베레린 효과는 양광량 감소에 따라 떨어지며 와 질소 인산 등의 감량은 촉진되고, 질소시비가 많으면 암꽃눈이 많아지고, 장일조건에서는 자화아의 분화가 더욱 촉진된다.

* 소나무->봉지씌우기, 시비, 적심, 적엽등은 웅화에서 자화로 전환(화아형성은 외적영향받음)

* 삼나무와 낙엽송의 화아분화-> 화상박피하면 C/N이 크진다.

* 암꽃은 수꽃착생부 보다 C/N율이 항상 높다.

* 소나무 암꽃착생부가 수꽃착생부보다 옥신함량이 높고 적심처리는 옥신함량이 높아진다.

(2) 임성의 향상

* 암꽃눈의 효율이 높고 수분과 수정이 잘 일어나 양질의 종자를 많이 생산하는 것->임성향상 (과수에 비해 임업에서 연구가 적다)

* 낙과율 10-50%(소나무에서 수분직후 일어나는 생리적 낙과와 해충피해 때문에 일어난다)

* 낙엽송, 삼나무, 편백에서는 초기의 생리적 낙과가 거의 일어나지 않는다.

* 불화합성에 대한 연구->낙엽송, 삼나무, 편백, 소나무, 곰솔등에서 연구되고 있다.

* 결실의 주기성을 경감하기 위해 시비가 중요하다.

(3) 개화 결실 촉진의 기술

① 접목법

* 접목법에 의해 개화결실이 촉구된다. (표24)

* 고접의 결점

1) 접목에 많은 숙련과 노력이 필요

2) 각종 재해에 약하다(설해, 풍해, 병충해 등)

3) 대목과 접수의 불화합성의 피해

4) 대목을 준비하는데 비용이 많이 든다.

5) 바이러스의 피해를 입을 수있다.

② 환상박피

* 환상박피의 효과가 클론간의 다르면 같은 클론에서도 처리시기에 따라 결실양이 다르다.

* 제 34도 시기별 환상박피에 의한 편백의 착화량

* 5월 11일 처리->암수가 다같이 많이 착화/ 낙엽송 환상박피효과가 크다.

* 박피의 폭은 수종, 수세에 따라 조절이 가능

* 환상박피와 같은 물리적 처리는 철사을 동여메거나, 단근 또는 제초제 원액을 수간에 산포

③ 지베렐린처리법

* 세대촉진은 주로 영년생작물에서 화아분화 촉진에 사용

ㄱ) 수종 및 수세

* 소나무과에서는 소나무, 곰솔, 낙엽송 등은 전혀 효과가 없고 삼나무 효과가 크고, 남양삼나무, 메타세쿼이어, 세쿼이어, 타이완 삼나무, 낙우송 등에서 효과가 적거나 거의 나타나지 않음.

* 편백과에는 편백을 제외하고는 화백, 노송편백, 이탈리아사이프러스, 노간주나무, 한백 등에서 효과가 있다.

* 수령은 3년생에서 지베렌린 효과가 나타나고 특히 삼나무는 1년생 실생묘에서도 효과가 있다.

ㄴ) 처리방법

* 수관에 구멍을 뚫고 처리(대경목)하거나 엽면산포(소경목)

* 10-30ppm; 삼나무 1년생묘목에서 10ppm; 일반적으로 100ppm

ㄷ) 처리시기

* 화아형성기 전 침엽수 6월 하순 - 7월 중순처리;

* 8월 중순이후 처리->수꽃이 적어지고,

* 엽면산포 1-2주간 안에 2-3회처리

ㄹ) 처리효과

* 삼나무에서 6, 7, 8,월의 처리에서는 처리후 1개월에 수꽃착생이 인정

* 수령이 높을 수록 효과가 크다.

* 처리목과 무처리목 간에 암,수꽃의 형태적, 생리적 차이는 없었다.