절간배양 방법을 이용한 감초의 기내 유식물체 재분화 및 순화

서 언

감초는 콩과에 속하는 감초속 (Glycyrrhiza)의 다년생 초본으로 중국, 시베리아, 몽골 등 전 세계에 약 30 여종 (Nomura et al., 2002)이 분포하며, 지중해 유럽, 아시아 온대지역 등에 강수량이 적고 모래가 많은 건조지역에서 자생한다 (Kiyotomo et al., 2012; Marui et al., 2012).

감초의 뿌리 및 뿌리줄기는 식용이 가능하여 위 건강에 도움을 주는 건강기능식품으로도 활용되고 있으며 (Yoon, 2009), 항바이러스 (Fiore et al., 2008), 항균 (Gupta et al., 2008), 항암 (Rathi et al., 2009) 및 항알레르기 효과 (Kwak and Park, 2004) 등 다양한 효능이 규명되었다. 이처럼 감초는 많은 약효 성분의 작용으로 다양한 효능을 나타내는 주요 약용작물이지만 필요량은 대부분 수입에 의존하여 안정적 수급을 위한 대책이 필요하다 (Lee et al., 2019). 최근 감초 수입량은 939 톤으로 수입되고 있으며 (KTSPI, 2016), 국내 생산량은 37 톤으로 (MAFRA, 2019)자급률은 낮아 이를 해결하기 위해 대량생산이 절실하다.

감초는 주로 종자번식을 하는데 종자 결실율이 매우 낮고 (Sawaengsak et al., 2011) 타가수정작물이기 때문에 품종의 고유 특성을 유지하기 위해 포복경을 이용한 방법으로 번식을 해야 한다. 일반적으로 농가에서 종자보다 지하경을 분주로 하는 관행 방법으로 40% - 50%는 분주묘를 사용하고 있으나 (Sharma et al., 2010) 증식율이 낮아 고유한 특성을 가진 품종의 빠른 증식을 위해서는 대량생산을 위한 조직배양 기술 개발이 필요하며 (Sudha and Seemi, 1994), 기내 미세번식 기술은 기존의 종자증식이나 영양체 번식방법 보다 증식 효율을 높일 수 있고, 유전자형의 균일성을 유지할 수 있는 것으로 알려져 있다 (Bajai et al., 1988).

감초의 대량생산을 위한 방법으로 마디 줄기를 이용한 절간 배양 (Dimitrova et al., 1994; Kukreja, 1998; Thengene et al., 1998; Oyunbileg et al., 2005; Patel and Shah, 2007) 등 많은 연구들이 보고되고 있다. Mehrotra 등 (2012)은 감초액아를 기내 배양한 신초를 캡슐화하여 장기 보존 및 상업적으로 연중 신초를 사용할 수 있는 가능성을 보여주었다. 국내 지역에서는 생육 기후 조건에 따른 만주감초의 생육 및 수량을 연구하기 위해 22.6℃, 23.9℃, 25.4℃, 26.8℃로 온도구배터널에서 재배한 결과는 10 a 당 수량에서 25.4℃, 2.078 ㎏으로 높았으며, 26.8℃에서 1,875 ㎏으로 수량이 낮아졌으며, 이는 강원도 지역보다 기온이 높은 남쪽 지역들이 감초의 생육의 생육기 연장 및 수량 증수에 유리한 조건이라고 밝혔다 (Kim et al., 2019). 이와 더불어 Gong 등 (2004)은 만주감초 (G. uralensis Fisch.) 포복경의 효과적인 번식을 위해 포복경 길이를 10 ㎝로 절단하여 발근촉진제인 IBA, NAA를 농도별로 처리해 삽목한 결과에서 무처리 발근율 80% 대비해 IBA 1,400 ppm 처리 시 발근율 90%로 나타났으며, NAA 200 ppm 처리 시 발근율 86%로 좋은 효과를 보인다고 밝혔다.

많은 연구에서 효과적인 감초 기내 번식에 적용할 수 있는 배지 조성에 대하여 연구했으나 (Kukreja, 1998; Sawaengsak et al., 2011), 최적의 배지는 찾지 못했다고 보고하였다 (Mousa et al., 2006). Badkhane 등 (2016)은 감초의 기내 증식을 위한 프로토콜을 개발하고자 정단, 어린 잎, 줄기 부분을 이용해 연구하였고, 정단 부위와 마디 줄기를 사용하여 다신초 증식 및 발근 유도를 하였다고 보고하였다. Oyunbileg 등 (2005)도 감초 기내 번식을 위해 마디 및 정단 부위를 이용해 Gamberg’s B5 배지에 식물생장조절제인 BAP, IAA 5 조합으로 신초형성을 유도했다는 보고가 있다.

본 연구에서, 만주감초의 마디 줄기를 이용한 절간 배양 방법으로 신초 유도 및 유식물체 분화 증식 및 발근을 위한 생장조절제 유기물질을 처리한 배지조건을 선발하고 기내 증식 배양시 나타나는 과수화 (過水化, hyperhydricity) 현상을 감소시키기 위하여 추가로 활성탄 (charcoal activated) 등을 넣어 배양하였으며, 기외 순화하여 대량 생산할 수 있는 연구 자료로 활용하고자 수행하였다.

재료 및 방법

2. 신초 배양

감초 줄기로부터 신초를 유도하는 초대 배양 및 다신초를 유도하는 증식 배양의 적합한 배지 조건을 구명하기 위하여 배양하였으며, 신초를 유도하기 위한 초대 배양 배지는 MS (Murashige and Skoog, 1962) 배지 4.40 g/ℓ와 Gamborg’s B5 (Gamborg et al., 1968) 배지 3.16 g/ℓ를 사용하였고, sucrose (Junsei Chemical, Tokyo, Japan) 30.00 g/ℓ, gelrite (MBcell, Seoul, Korea) 3.80 g/ℓ, AgNO₃ (MBcell, Seoul, Korea) 1.0 ㎎/ℓ, L-glutamine (MBcell, Seoul, Korea) 0.10 g/ℓ, ascorbic acid (MBcell, Seoul, Korea) 0.10 g/ℓ에 각각 처리하는 식물생장조절제는 NAA (MBcell, Seoul, Korea) 0.1 ㎎/ℓ, kinetin (MBcell, Seoul, Korea) 0.5 ㎎/ℓ, zeatin (MBcell, Seoul, Korea) 0.5 ㎎/ℓ, BAP (MBcell, Seoul, Korea) 0.5 ㎎/ℓ 혹은 1.0 ㎎/ℓ로 단독 혹은 조합 처리하였다 (Table 1).

Table 1.

Media combination of nodal explants of licorice cultured on MS and B5 medium supplemented with auxin (NAA or IAA) and cytokinin (BAP, Kinetin and Zeatin) alone and combination in culture.

다신초를 유도하기 위한 증식배양의 배지 조성은 MS 배지를 사용하였고, sucrose 30.00 g/ℓ, gelrite 3.80 g/ℓ. AgNO₃ 1.0 ㎎/ℓ, adenine hemisufate 0.05 g/ℓ, thiamine hydrochloride (MBcell, Seoul, Korea) 1.0 ㎎/ℓ, polyvinylpyrrolidone (PVP, MBcell, Seoul, Korea) 1.00 g/ℓ, ascorbic acid 0.10 g/ℓ에 각각 처리하는 식물생장조절제는 NAA 0.1 ㎎/ℓ, IAA 0.1 ㎎/ℓ, kinetin 0.5 ㎎/ℓ, zeatin 1.0 ㎎/ℓ, BAP 1.5 ㎎/ℓ와 2.0 ㎎/ℓ를 단독 혹은 조합으로 첨가하여 배양한 후 신초수, 생존율 등을 조사하였다.

기내 증식배양 시 과수화 현상이 발생되어 다신초를 위한 증식배양 시 MS 배지를 사용하였고, charcoal activated (MBcell, Seoul, Korea) 1.00 g/ℓ를 첨가한 배지에 agar (MBcell, Seoul, Korea) 9.00 g/ℓ, sucrose 30.00 g/ℓ, AgNO₃ 1.0 ㎎/ℓ, adenine hemisufate 0.05 g/ℓ, thiamine hydrochloride 1.0 ㎎/ℓ, polyvinylpyrrolidone 1.00 g/ℓ, ascorbic acid 0.10 g/ℓ에 각각 처리하는 생장조절물질로는 NAA 0.1 ㎎/ℓ, IAA 0.1 ㎎/ℓ, kinetin 0.5 ㎎/ℓ, zeatin 1.0 ㎎/ℓ, BAP 1.5 ㎎/ℓ와 2.0 ㎎/ℓ 등을 단독 혹은 조합으로 첨가하여 배양한 후 신초수, 과수화률 및 생존율 등을 조사하였다 (Table 1).

각 배지는 0.1 N NaOH를 사용해 pH 5.8로 조정하였고 교질물질로 gelrite 3.80 g/ℓ 및 agar 9.00 g/ℓ를 첨가한 다음, 250 ㎖의 배양병에 80 ㎖씩 분주하고 고압멸균기 (AC-60, Daihan scientific, Wonju, Korea)를 이용해 121℃, 1.2 기압 하에서 20 분간 멸균 후 굳힌 다음 사용하였다.

배양 조건은 23± 1℃ 온도가 유지되는 배양실에서 명배양 (광주기 16D), cool white 형광등, 30 ㎛ol·m^-2·s^-1) 하였다. 배양 과정 중 신초의 발생 양상을 관찰하였고 배양 6 주 후에 형성된 신초의 수를 조사하였다.

배양 기간은 초대 배양은 4 주 간격으로 2 회, 다신초 증식 배양은 4 주 간격으로 2 회 계대 배양하여 8 주간 배양하였다. 계대배양은 신초의 마디 줄기를 기부에서 1 ㎝ - 1.5 ㎝로 절단한 다음 동일한 배지에서 이식하여 다신초를 유기하였다.

결과 및 고찰

1. 절간 배양의 초기배양

감초 (Glycyrrhiza uralensis Fisch.) 마디줄기에서 기내 배양하여 신초를 유도하는 배지조성을 선발하고자 배지 내 생장조절제 종류별 농도처리 후 신초 형성율 및 생육 특성을 조사하였다. 배양 4 주차 신초 형성 생육 특성으로 MS 배지에 NAA 0.1 ㎎/ℓ와 zeatin 0.5 ㎎/ℓ를 조합처리한 배지에서 신초 형성율 73.2%, 신초 길이 6.0 ㎝, 신초수 6.7 개, 유식물체 생존율 71.1% 등을 나타내어 전반적으로 가장 우수한 생육 특성을 나타내었다 (Table 2).

Table 2.

Effect of various concentrations of auxins and cytokinins on in vitro shoot formation in MS and B5 medium of licorice after 4 weeks and 8 weeks in culture.

식물생장조절제 (plant growth regulators)는 식물 생장에 관여하는 식물호르몬을 총칭하는 것으로, 식물 조직배양 시에도 적정한 종류와 농도의 생장조절제가 배지에 첨가되어야만 배양의 목적에 맞게 배양체가 생육 및 분화할 수 있다 (De Klerk et al., 1997; Fehér et al., 2003).

목본류인 감 (Diospyyros kaki)의 기내 배양에서 시토키닌 종류별 생장조절제에 대한 식물체 반응의 차이는 1/2 MS 배지 (2.2 g/ℓ)에 BAP나 2iP를 각각 2 μM - 5 μM 또는 zeatin인 경우는 3μM- 10μM 첨가한 배지를 사용하였을 때 BAP는 총생형의 왜소한 싹들이 많이 나오고, 2iP나 zeatin은 싹 하나만을 길게 신장시키는 특성을 보였고, 특히 번식률은 zeatin은 2 배 밖에 안 되지만 마디를 다시 번식체로 이용할 수 있어 실제는 4 배까지 된다고 밝혔다 (Tao and Sugiura, 1992).

이와 더불어 Yang 등 (2021)은 수생식물 Ranalisma. rostratum의 절간배양 시 신초유도에서 무처리인 경우 신초수 2.2 개, 생존율 60%에 대비해 생장조절제인 BA 2.0 ㎎/ℓ, kinetin 2.0 ㎎/ℓ, zeatin 0.2 ㎎/ℓ 및 IBA 0.5 ㎎/ℓ를 처리하였을 때 신초수 4.4개로 두 배이상 증가하였으며, 시토키닌인 zeatin과 옥신을 함께 혼용으로 처리하였을 때 식물체의 싹이 유도되었다고 보고하였다.

Sharma 등 (2010)은 감초의 초기 배양에서 신초는 7 일 – 30 일에 형성되었으며, 신초는 1 개 - 9 개 정도 유도되었다고 보고된 바 본 연구의 결과와 유사하였다.

배양 8 주차 신초 유도 생육 특성으로 Table 2를 살펴보면 MS 배지에 NAA 0.1 ㎎/ℓ와 zeatin 0.5 ㎎/ℓ를 조합처리한 배지에서 신초 형성율 68.8%, 신초 길이 7.0 ㎝, 신초수 8.2개, 유식물체 생존율 62.7%으로 전반적인 생육 특성이 가장 양호하였다. 감초 마디줄기를 이용한 배양에서 Badkhane와 Yadav (2016)는 감초 신초 형성을 유도하는 식물생장조절제, 광주기, 시료 수집 시기 및 계대배양에 의해 영향을 받아 마디 줄기 부위를 30 일 간격으로 채취해서 기내 배양하였을 때 생육 특성이 다르다고 밝혔으며, 마디 줄기를 이용했을 때 MS 배지에 BAP 2.0 ㎎/ℓ 추가 시 잎, 정단배양보다 신초수 3.67 개로 신초형성율 66.7%로 높았다고 하였는데 본 연구에서도 생장조절제 처리에 따라 신초형성율 46.3% - 71.1%로 나타나 비슷한 결과를 보였다 (Table 2).

2. 기내 유식물체 재분화를 위한 증식배양

다신초를 유도하기 위한 식물생장조절제를 시토키닌 농도별로 다르게 처리한 결과에서 증식배양 12 주차 기내 유식물체 생육 특성을 살펴보면 MS 기본배지에 식물생장조절제를 IAA 0.1 ㎎/ℓ와 BAP 2.0 ㎎/ℓ를 조합 처리한 경우, 신초수 4.6개/주, 신초 길이 5.3 ㎝, 유식물체 생존율 100% 등으로 전반적인 생육 특성이 가장 우수하였으나, 증식배양 16 주차에는 신초수 3.5 개/주, 신초장 4.4 ㎝ 및 유식물체 생존율이 77.3%로 생육특성이 배양 후반으로 갈수록 생존율이 떨어지고 배양 식물체의 과수화 (過水化, hyperhydricity)가 관찰되었다 (Table 3 and Fig 1). 배양 16 주차에서 배지 처리별로 과수화 발생률은 무처리 55.2 % 대비해 NAA 0.1 ㎎/ℓ와 BAP 2.0 ㎎/ℓ 조합 처리한 경우 40.1% 보였으며, 생존율 74.0%로 가장 낮게 조사되었다 (Table 3).

Table 3.

Effect of various concentrations of auxins and cytokinins on in vitro shoot multiplication in MS medium of licorice after 12 weeks and 16 weeks in culture.

Fig. 1.

Comparison of in vitro plants of hyperhydricity and normal in Glycyrrhiza uralensis Fisch.(A); in vitro plants of hyperhydricity, (B); in vitro normal of plant.

Paek 등 (2016)은 과수화된 식물체의 줄기는 가늘고 연약하며, 목질화의 감소, 얇은 세포벽, 커다란 세포간극, 후벽조직의 발달 불량 등의 이상 현상이 관찰된다고 밝혔다. Kohjyouma 등 (1995)은 감초 액아 배양에서 MS배지에 BAP 0.5 ㎎/ℓ와 IAA 1.0 ㎎/ℓ를 처리한 조건에서 생육 특성이 좋았으나, BAP 2 ㎎/ℓ - 3 ㎎/ℓ, IAA 1.0 ㎎/ℓ를 첨가하였을 때는 다신초 증식을 유도하는 가장 우수한 배지조성이라고 하였다. 이는 cytokinine의 첨가 농도에 따라 감초 신초 증식에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.

이와 관련하여 Badkhane 등 (2016)은 cytokinine 농도에 따른 생육 특성을 조사하기 위해 감초 조직채취 부위별로 정단, 잎, 마디 줄기를 MS 기본배지에 BA를 0.0, 0.5, 2.0, 3.0 ㎎/ℓ로 처리할 경우 마디 줄기 부분에서 BA 2.0 ㎎/ℓ를 처리한 경우 신초수 3.67 ± 0.67, 신초형성율 66.67%로 생육 특성이 높게 나타났다고 보고하였다.

또한 Shah와 Dalal (1980)에 의하면 BAP 0.5 ㎎/ℓ와 IAA 1.0 ㎎/ℓ를 조합처리한 경우 한 개의 신초에서 4 주 후에는 4 개 이상 증식된 신초가 형성되었다고 밝혔다.

감초의 기내 배양 후반으로 갈수록 생존율이 떨어지고 일부 배양 기내 식물체의 해부학적, 형태적, 생리적 이상체인 과수화 (過水化, hyperhydricity) 발생이 관찰되었다. 이는 감초의 기내 배양 시 발생하는 문제점 중 하나는 조직배양 과정 중 배양체로부터 과다하게 누출되어 배지에 집적되는 페놀 화합물이다 (Paek et al., 2016). 이 페놀 물질 때문에 배양 후기에 급격히 배지가 산화되면서 배지 내 여러 영양 공급원의 이동이 억제되어 배양체의 갈변 또는 흑변이 급격히 일어난다 (Arnaldos et al., 2001).

페놀 물질은 쉽게 산화되는 불안정한 물질로 조직배양 시배지의 산화 및 배양체 고사 등의 유해 작용을 일으키므로 이러한 문제점을 해결하고자 항산화제나 흡착제 첨가하는데 활성탄, polyvinylpyrrolidone, ascorbic acid, silver nitrate 등이 있다 (Lainé and David, 1994). 페놀 물질을 제거하는 연구로 Oyunbileg 등 (2005)은 시험관 내 기내 식물체의 생장을 억제하는 페놀 유사 물질의 분비가 있었으며, 항산화제 역할을 하는 ascorbic acid을 사용하였을 때 조절될 수 있다고 하였다.

Table 4에서와 같이 다신초를 유도하기 위한 식물생장조절제를 시토키닌 농도별로 다르게 처리한 결과에서 페놀 발생 및 과수화 발생을 감소시키기 위하여 증식배양 12 주차에 MS 기본배지에 활성탄 1.00 g/ℓ과 agar 9.00 g/ℓ를 첨가한 상태에서 식물생장조절제를 IAA 0.1 ㎎/ℓ와 BAP 2.0 ㎎/ℓ를 조합 처리한 경우, 신초수 4.2 개/주, 신초 길이 6.2 ㎝, 측지 1.2 개/주, 유식물체 생존율 100% 등으로 전반적인 생육 특성이 가장 우수하였다.

Table 4.

Effect of various concentrations of auxins and cytokinins on in vitro shoot multiplication in MS medium and supplemented with charcoal activated and agar of licorice after 12 weeks and 16 weeks in culture for reducing hyperhydricity.

감초의 배양 16 주차 증식배양에서 과수화 현상이 발생되었던 Table 3과 같은 배지조건에 활성탄 1.00 g/ℓ과 agar 9.00 g/ℓ를 첨가한 배지에서 식물생장조절제를 IAA 0.1 ㎎/ℓ와 BAP 2.0 ㎎/ℓ를 조합 처리한 경우, 배양 초기에는 신초수 3.1 개/주, 신초 길이 6.6 ㎝ 및 유식물체 생존율이 90.0%로 생육 특성이 양호하였고, 과수화 발생률 0.0%로 정상적인 식물체를 배양하였다 (Table 4).

Paek 등 (2016)은 과수화를 유발하는 주요 요인은 고습도, 과다한 무기물과 탄수화물, 고농도의 생장조절물질, 저광도, 낮은 수분 포텐셜에서 발생한다고 밝혔으며, 사과나무의 기내 배양에서 한천 대신 고농도의 칼륨 (K⁺)과 마그네슘 (Mg⁺)를 첨가한 겔라이트 (gelrite)를 사용하면 과수화 현상이 증가하였다고 밝혔다. 또한 Chakrabarty 등 (2005)도 사과 왜성대목 (M9 EMLA)의 포장재배한 건전잎, 기내배양묘의 건전잎, 과수화묘의 잎에 있어서 pyridine nucleotide 생산이 과수화된 잎에서는 건전묘 잎에 비해 감소하는 경향을 나타내는데, 이는 과수화된 잎에서 NADPH 생산 감소는 엽록체 수가 줄어들고 광합성 능력도 낮아진다는 것을 의미한다고 보고하였다.

이와 더불어 소나무 기내 배양 시 gelrite 2.0 g/ℓ 첨가하였을 때 과수화 발생정도(1; 매우 경미, 2; 경미, 3; 보통, 4; 강함)는 과수화률 4 (강함) 정도인 반면 활성탄 1%에 Difco Bacto Agar 8.0 g/ℓ를 넣었을 때 과수화률 1 (매우 경미) 정도로 4 배 정도 낮아졌다고 보고하여 본 연구결과와 비슷하였다 (Nairn et al., 1995).

4. 기내 식물체의 발근 유도

감초 기내 식물체의 뿌리 유도를 위한 기본배지는 배양 24주차 발근 배양에서 1/2 MS (2.2 g/ℓ) 배지에 식물생장조절제로 NAA 2.0 ㎎/ℓ와 BAP 0.5 ㎎/ℓ를 조합처리하였을 때 뿌리수 5.9개, 뿌리 길이 8.3 ㎝로 발근 특성이 가장 양호하였으며, 유식물체 생존율은 100%로 생육 특성이 가장 우수하였다 (Table 5).

Table 5.

Root formation and shoot development in 1/2 MS medium supplemented with plant growth regulator of licorice after 24 weeks in culture.

본 발근유도 배지조건에서 과수화 현상을 감소시키고 발근을 촉진시키기 위해 활성탄 1.0 g/ℓ와 agar 9.0 g/ℓ 첨가하였는데 뿌리 수는 주당 4.0 개 – 5.9 개, 뿌리 길이는 7.9 ㎝ - 9.3 ㎝로 전반적으로 뿌리 형성이 좋았다. Dumas와 Monteuuis (1995)의 보고에서도 뿌리를 유도할 때 활성탄의 효과는 뿌리 부분을 어둡게 하여 토양과 같은 효과를 제공함으로써 발근과 번식을 촉진시킬 수 있다고 하였는데 본 연구와 같은 결과를 보였다.

뿌리 배양에 있어 생장조절제 중 옥신 종류인 IAA와 IBA의 경우 다양한 식물체의 기내 뿌리 형성에 효과적이라고 알려진 바, Sharma 등 (2010)은 MS 배지에 IAA 1.0 ㎎/ℓ를 단독으로 첨가하면 뿌리 형성이 잘되어 기외 식물의 생존율을 높여준다고 하였지만, Shaheen 등 (2020)은 MS 배지에서 IAA와 NAA가 추가된 감초의 기내 식물체의 뿌리 형성을 유도했을 때 NAA를 6.0 ㎎/ℓ의 수준으로 처리하는 경우 발근율이 78%로 조사되었으며, 14 일 정도 뿌리 형성이 되기 시작하였고 한 주당 뿌리 수가 3.3 개로 생육 특성이 양호하였다고 보고하였다. 본 연구와 같이 Kukreja (1998)는 생장조절제인 NAA를 단독으로 사용하였을 때는 감초의 발근 형성은 억제하지만 시토키닌인 BAP와 조합으로 NAA 0.5 ㎎/ℓ와 BAP 1.0 ㎎/ℓ를 처리하는 경우 발근 형성이 가장 효과적이라고 하였다.

감초의 기내 배양묘의 생육 특성을 배양과정별로 비교한 사진으로 배양 8 주 동안에 마디 줄기로부터 어린 식물체가 정상적으로 분화 생육하였으며 배양 12 주차에 기내 식물체 재분화가 되었고, 배양 24 주차에 뿌리 형성이 된 것을 확인할 수 있었다 (Fig 2).

Fig. 2.

In vitro stolon organogenesis and plant regeneration from cultured nodal in Plants were regenerated Glycyrrhiza uralensis Fisch.(A); nodal segments, (B); shoot induction from nodal stolon with NAA 0.1 ㎎/ℓ and Zeatin 0.5 ㎎/ℓ on MS medium after 4 weeks of culture, (C); shoot multiplication with IAA 0.1 ㎎/ℓ and BAP 2.0 ㎎/ℓ in MS medium after 12 weeks of culture, (D); elongation of roots culture with NAA 2.0 ㎎/ℓ and BAP 0.5 ㎎/ℓ on half strength MS media after 24 weeks of culture.

5. 기외 순화 기간별 생육 특성

기외 순화 기간별 유목의 생육특성을 조사한 결과로는 기외순화 4 주 후 신초 길이 9.9 ㎝, 신초수 1.6 개/주, 뿌리길이 9.5 ㎝, 뿌리수 5.0 개/주였다. 감초 순화묘는 총 샘플수 30개 중 생존율은 77.9%로 성공적으로 기외 순화하여 외부환경에 적응한 것으로 판단되었다.

기외 순화 8 주 후 신초장 17.9 ㎝, 신초수 2.5 개/주, 뿌리길이 24.6 ㎝, 뿌리수 2.4 개/주였으며, 생존율은 93.3%으로 정상적인 순화묘의 생장을 나타내었다 (Table 6 and Fig. 3). 기외 순화에서 생존율을 살펴보면 기외순화 4주차에서 생존율 77.9 %를 나타냈었는데 이는 배양병 (기내)에서 자란 식물들은 기내의 특별한 환경 때문에 발육이 정상적으로 이루어지지 않아 잎이 작고 얇으며, 기공의 수가 적고 개폐 운동이 정상적으로 이루어지지 않는 경우가 많아 생존율이 감소하는 원인이 되기도 한다 (Paek et al., 2005). 감초 배양묘의 기외 순화 8 주 후 생존율이 기외 순화 4 주차보다 올라간 이유는 기외 순화 4 주차에 고사된 순화묘를 제외하고 생존율을 조사하여 93.3%로 높아졌으며, 이는 소식물체의 광합성 능력이 기공의 정상적인 기능 회복이 되었고 발근 수는 기외 순화 4 주차에 있었던 잔뿌리는 사라지고 뿌리 직경이 1.1 ㎜로 굵어지면서 정상적인 생육 특성이 보였다 (Table 6).

Table 6.

The growth characteristics of acclimatized in perlite and vermiculite (1 : 1 = v : v) of licorice after 4 weeks and 8 weeks in acclimatization.

Fig. 3.

Regenerated plantlets acclimatization after 2 months.(A); micropropagated plantlet grown in perlite and vermiculite (1 : 1 = v/v) after 4 weeks of acclimatization, (B); Ex vitro plants transfer in soil, (C) Ex vitro plants grown elongation of root after 8 weeks of acclimatization.

감초의 기외 순화를 위해 모래와 흙 (2 : 1 = v/v)의 혼합된 분에 재배할 때 생육이 우수하다고 했으며 (Mehrotra et al., 2012), Yadav 등 (2013)은 3 ㎝ - 4 ㎝ 길이의 싹과 10개 - 15 개의 뿌리가 있는 배양묘를 1 : 1 : 1의 비율로 모래, 토양 및 지렁이 퇴비를 포함하는 비닐봉지에 옮기고 15일 동안 통제된 온실 조건에서 재배했을 때 순화묘의 87% 이상 생존율을 보였다고 하였다.

4 개 - 5 개의 잎을 가진 배양묘를 peatmoss와 토양 (1 : 1 = v/v)으로 혼합된 화분에 20 일 동안 재배한 후 Peatmoss와 점토흙의 혼합물 (1 : 1 = v/v)로 분갈이를 한 다음 재배하였을 때 가장 높은 생존율 (77.7%)이 관찰되었으며, 토양, 미사, 모래 (1 : 1 : 1 = v/v/v) 혼합물에서는 가장 낮은 생존율 (11.1%)을 보였다고 하였다 (Shaheen et al., 2020).

Acknowledgments

본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호: PJ01261001)의 지원으로 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.

References

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