97. 조직배양 이용성

- 조직배양 이용성

조직배양이 어떻게 이용되는지를 알아보도록 한다.

 

- 조직배양에 대한 이용성은 다음과 같다.

 

- 조직배양의 이용

1. 세포 및 조직배양

1) 세포의 증식, 기관의 분화, 조직의 생장 등 식물의 발생과 형태형성 및 발육과정과 이에 관여하는 영양물질, 비타민 · 호르몬의 역할, 환경조건 등에 대한 기초연구를 할 수 있다.

2) 번식이 힘든 관상식물을 단시일에 대량으로 육성할 수 있다(난초 등).

3) 세포돌연변이를 분리해서 이용할 수 있다.

4) 바이러스나 그 밖의 병해충저항성 개체를 육성할 수 있다(감자, 딸기, 마늘, 카네이션, 구근류, 과수류 등).

5) 사탕수수의 자당(sucrose), 약용식물의 알칼로이드(alkaloid), 화곡류의 전분, 수목의 리그닌(lignin), 비타민 등 특수물질(주로 2차 대사산물)의 공업적 생산이 가능하다.

6) 세포나 조직배양물을 이용하여 농약에 대한 독성이나 방사능 감수성을 간편하게 검정할 수 있다.

*관상식물:보면서 즐기기 위하여 심고 가꾸는 나무나 풀 등을 뜻한다.

*구근류:알뿌리가 있는 식물을 통틀어 이르는 말로 튤립, 글라디올러스 등이 있다. 구근식물 또는 알뿌리식물이라고도 한다.

*자당:사탕수수, 사탕무 등의 식물에 들어 있는 이당류의 하나이다. 흰색의 고체로, 물에 잘 녹으며 단맛이 난다. 캐러멜, 흡착제 등을 만드는 데 쓴다. 유의어로는 사카로스, 사카로오스, 수크로오스 등으로도 불린다.

*알칼로이드:식물체 속에 들어 있는 질소를 포함한 염기성 유기 화합물을 통틀어 이르는 말로 중요한 생리 작용과 약리 작용을 나타내는 것이 많다. 니코틴, 모르핀, 카페인 등이 있다.

*리그닌:목재, 대나무, 짚 등 목화한 식물체 속에 20~30% 존재하는 방향족 고분자 화합물이다. 세포를 서로 달라붙게 하는 역할을 하는데 이것이 축적되면 세포 분열이 멈추고 단단한 조직으로 된다. 바닐린의 제조 원료이다. 목질소라고도 불린다.

 

1.1 감자의 조직배양

조직배양으로 만든 인공 씨감자는 큰 씨감자 대신 0.5~1.0g 정도의 소괴경(micro tuber)을 이용하는 이점과 함께 100% 바이러스 무병주라는 장점이 있다. 그런데 우리나라의 재배조건 하에서는 인공 씨감자의 크기가 지나치게 작으면 좋은 수확을 올리기 어렵다는 결론이 나면서 인공 씨감자의 크기는 2~5g 정도로 커졌으며, 이를 mini tuber라 부르고 있다. mini tuber는 조직배양으로 생산된 micro tuber를 온실 내 멸균 상토 재배를 하거나 양액재배(배지 또는 분무경)로 증식하는 것이 실용적이다.

*바이러스 무병주: 바이러스성 병이 없는 식물을 뜻하는 말로 일반적으로 생장점 배양을 통해서 얻을 수 있는 영양 번식체로 조직 가운데 특히 도관에 존재하는 바이러스나 병이 제거된 묘이다.

*상토:식물재배에 적절하도록 다양한 용도의 흙을 인위적으로 혼합해 만든 흙이다. 최근 원예용 상토는 피트모스, 코코피트 등을 주원료로 사용한 인공적인 토양을 활용하여 만든 경량 상토를 시설재배 등에 널리 사용하고 있다. 상토는 보수력과 보비력이 좋고 뿌리 호흡에 좋도록 통기성이 있어야 한다. 무균, 무충, 무종자에 산도는 중성에 가까워야 하고, 육묘 기간에는 성질이 변하지 않아야 한다. 또한 입자의 크기는 균일해야 하고 뿌리엉킴성이 좋아야 한다.

 

2. 배 배양

1) 정상적으로 발아 · 생육하지 못하는 잡종 종자는 배 배양을 통하여 잡종 식물을 육성할 수 있다(나리, 목화, 벼 등).

2) 결과 연령을 단축하여 육종 연한을 단축시킬 수 있다(나리, 장미, 복숭아 등).

3) 자식계를 퇴화하기 전에 분리 · 배양하여 새로운 개체를 육성할 수 있다(양앵두 등).

*배 배양:동식물의 배를 무균 상태의 적당한 배지에서 성장시키는 일이다.

*결과 연령:과실 나무가 열매를 맺기 시작하는 나이이다.

 

3. 약배양

1) 약배양은 화분(꽃가루)의 소포자로부터 배가 형성되는 4분자기 이후 2핵기 사이에 꽃밥을 배지에서 인공적으로 배양하여 반수체를 얻고, 이것의 염색체를 배가시키면 유전적으로 순수한 2배체식물(동형접합체)이 얻어지므로, 육종 연한을 단축시킬 수 있다.

2) 자가불화합성인 식물에서 새로운 개체를 분리 · 육성할 수 있다(벼, 담배, 감자, 배춧과 등).

*약배양:절취한 꽃밥을 이용하여 그 안에 있는 화분 세포를 배양하는 일이다.

*자가불화합성:암수한그루에서 양성의 생식 기관이 동시에 성숙하였으나 종자가 생기지 아니하는 성질로 사과, 배, 복숭아, 백합 등이 이러한 성질을 가지고 있다.

 

약배양은 화분세포 이외의 화분벽세포(2n) 조직이 기관으로 분화될 수 있는 단점이 있어서 화분만을 배양하는 ‘화분배양’이 개발되었지만 효율이 낮고 백색체가 많이 나오는 단점이 있다. 우리나라는 약배양을 통하여 육성한 화성벼 · 화청벼 · 화영벼 등이 재배되고 있다.

* 백색체:색소를 함유하지 않는 색소체로 녹색식물의 세포에서 전분 합성과 저장에 관여한다.

 

4. 병적조직배양

1) 병해충과 숙주 간의 관계를 연구할 수 있다.

2) 종양 조직의 이상 생장 메커니즘을 규명할 수 있다.

3) 바이러스 · 선충 등에 관한 기초정보를 얻을 수 있다.

 

5. 세포융합

식물세포벽을 융해시켜 얻은 원형질체에 PEG(polyethylene glycol) 처리나 전기적으로 충격을 가하여 세포를 융합시킨다. ‘세포융합’은 통상 교배가 불가능한 원연종 간의 잡종을 만들거나 세포질에 존재하는 유전자를 도입하는 수단으로 이용되고 있다. 세포융합에 의한 잡종은 보통 유성생식에 의한 잡종과 구별하여 ‘체세포잡종’이라고 한다.

세포융합의 예로는 감자와 토마토의 원형질체를 융합시켜 얻은 포메이토(토감, pomato)가 있다. 포메이토는 감자와 토마토 그 어느 쪽의 특성도 제대로 나타나지 않아 실용성은 없다.

*원연종:계통으로 보아 혈통이 먼 종류를 뜻한다.

 

6. 유전자전환

‘유전자전환’은 품종의 특성을 바꾸지 않고, 목적으로 하는 유전자만을 도입시킬 수 있는 유전자조작 기술이다.