<h1>결과 및 고찰</h1><h2>부정근 유도 및 증식</h2><p>더덕의 기내 식물체 잎, 줄기 및 뿌리 절편을 배양재료로 이용하여 부정근 유도에 미치는 생장조절 물질의 영향을 조사한 결과는 Table 1과 Table 2와 같다. 각각의 절편체로부터 부정근은 배양 2주 후부터 생성되기 시작하였다. 잎절편의 경우 IAA 처리구에서의 부정근 형성율은 \( 80 \% \)였고, 줄기 절편체에서는 오옥신 종류에 관계없이 모든 처리구에서 \( 100 \% \)의 부정근 형성률을 보였다. 한편 뿌리절편체에서는 NAA와 IBA 처리구 각각 \( 80 \%, 86.6 \% \)로 대체적으로 배양재료마다 양호하였다 (Table 1). 각 절편체당 형성된 부정근의 수는 잎의 경우 IAA 처리에서는 \( 1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \)농도에서 7개로 가장 많았고, 줄기와 뿌리의 경우 IBA 처리에서는 \( 1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \)에서 각각 9.9개, 6개로 가장 많았다.</p><p>한편, 부정근의 증식의 최적 농도조건을 확립하기 위해 길이가 \( 1 \mathrm{~cm} \) 정도의 부정근 절편체를 만든 후 NAA와 IBA 호르몬을 농도별 (0, 0.1, 0.5, 1.0 및 \( 2.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \)로 처리한 배지에 치상하여 4주간 배양한 후 절편당 부정근의 유도개수 및 길이를 조사하였다. 호르몬을 첨가하지 않은 처리구에서는 부정근이 전혀 유도되지 않았으나 NAA와 IBA를 처리한 처리구에서는 부정근이 활발이 유도되었다 (Table 3). 절편체당 형성된 부정근의 유도개수는 \( 0.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) NAA와 IBA에서 각각 \( 5.0 \pm 0.2\), \(9.5 \pm 0.4 \)로 가장 양호하였고, 부정근의 길이는 \( 0.1 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) NAA와 \( 0.01 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) IBA에서 각각 \( 1.0 \pm 0.2\), \(1.7 \pm 0.3 \)으로 가장 길었다. NAA 처리구에서도 IBA 처리구와 부정근 유도율은 비슷하였으나 절편체 및 형성된 부정근에서 다시 캘러스가 형성되는 것을 관찰할 수 있었으며, 유도된 부정근의 길이 생장 또한 IBA 처리보다 좋지 않았다. 또한 호르몬에 관계 없이 NAA와 IBA 모두 농도가 높아질수록 부정근의 길이생장이 저해된 반면 부정근이 짧고 굵은 모양을 지녔으며 아울러 캘러스가 유도 되었다. 특히 \( 2.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) IBA를 처리한 경우는 배양재료의 상당부분이 캘러스화 되어 더덕 부정근 유도를 위한 조건으론 적당하지 않았다. 따라서 고체배지에서 더덕 부정근 유도 및 증식을 위한목적으로는 \( 0.1 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) IBA가 적합한 것으로 생각된다.</p><p>식물체의 부정근을 유도한 연구는 주로 뿌리에 약효성분이 높은 약용작물을 대상으로 연구되었다. 인삼 경우 부정근을 유도하기 위해 오옥신인 2,4-D를 처리하여 캘러스를 유도한 후 증식된 캘러스로부터 부정근을 유도하는 단계를 거친다. 또한 시호의 경우는 식물 절편을 \( 0.1\mathrm{mg} / \mathrm{L} \) 2,4-D가 첨가된 MS 배지에 치상하여 4주간 배양하여 캘러스를 유도한 다음, 이들 캘러스로부터 부정근을 유도하였다고 보고한 바 있다. 본 연구에서는 더덕 식물체 절편으로부터 캘러스의 형성 단계를 거치지 않고 \( 0.1 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) IBA에서 직접 부정근을 2주만에 유도할 수 있었다.</p><h2>액체 현탁배양</h2><p>액체배양은 새로운 배지 및 영양원의 첨가, 배지의 교체, 배양조직의 계대, 배양 중 시료채취 등이 용이하며, 배양체의 생장 또한 빠른 장점이 있다. 따라서 고체 배지에서 유도 된 더덕 부정근의 증식을 위해 액체 진탕배양을 시도하였다. 최적조전의 액체배지 조성을 선발하고자 생체 중 \( 0.2 \mathrm{~g} \)의 부정근을 MS, \(1 / 2\) MS 및 \(1 / 3\) MS 액체배지가 든 \( 250 \mathrm{~mL} \) 삼각 플라스크에 접종하여 \( 120 \mathrm{rpm} \)으로 4주간 진탕배양하였다. 이 결과 액체 배양 초기에는 현저한 생육의 차이를 보이지 않았으나 배양 2주가 되면서 급속한 생장을 보이기 시작하였으며, 배양 4주 후 수확하여 생체중을 비교한 결과 MS배지에서는 \( 0.52 \mathrm{~g}\), \(1 / 2\) MS에서는 \( 1.38 \mathrm{~g} \), 그리고 \(1 / 3\) MS에서는 \( 0.94 \mathrm{~g} \)으로 \(1 / 2\) MS 배지에서 가장 양호한 생장을 보였다. 이는 초기 접종량의 6배 이상의 생장을 보였다. 그런데 고체배지에서는 더덕으로부터 최적의 부정근 유도 조건이 \( 0.1 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) IBA인 것과는 다르게 액체배지에서는 \( 1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) IBA 처리구에서 가장 증식이 양호하였다. 이 결과는 고체 및 액체 배양환경에 따라서 더덕 부정근 증식 결과가 다른 원인으로 판단되지만 배양용기의 접종량이 다른 원인으로 해석된다. 즉 부정근을 고체배지에 배양하는 경우 배지 \( 25 \mathrm{~mL} \)가 분주된 Petri-dish에 겨우 10개의 절편을 치상한 것과는 달리 액체배지에서는 \( 100 \mathrm{ml} \) 당 \( 200 \mathrm{mg} \)으로 많은 수의 절편을 접종한 때문으로 판단된다. 즉 한정된 배양용기에 식물재료를 배양하는 경우 초기 접종량에 따라서 오옥신이 대사과정에 이용되는 양이 다르고, 시간 경과에 따라서 활성을 지니는 오옥신의 농도감소가 달라서 나타난 결과로 판단된다.</p><h2>생물반응기에 의한 부정근 대량 증식</h2><p>액체 현탁배양에 사용된 삼각플라스크 용기는 크기가 한계가 있으며, 현탁배양시 배양용기와 접촉되어 발생되는 스트레스는 생장 저해요인이 된다. 따라서 대량의 용기에서 배양하고자 할 경우는 공기부양식 생물반응식이 보다 효율적이다. \( 5 \mathrm{~L} \)의 생물반응기에 오옥신으로 0.1, 0.5 및 \( 1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) IBA를 다르게 첨가 한 다음 4주간의 암조건에서 배양하였다. 생체중 \( 10 \mathrm{~g} \)의 부정근을 접종하여 4주간의 배양한 결과 배양 2주부터 급속히 생장하면서 대수 증식을 보이며 전형 적인 식물생장곡선양상을 보였다. 증식된 부정근의 건물 중은 4주 배양 후 \( 0.1 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) IBA에서 생체중 \( 75.3 \mathrm{~g} \) (건중량 \( 2.8 \mathrm{~g} \) ), \( 0.5 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \) IBA에서는 생체중 \( 129 \mathrm{~g} \) (건 중량 \( 4.7 \mathrm{~g}), 1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L}\) IBA에서는 약 \( 160.1 \mathrm{~g} \) (건중량 \( 5.5 \mathrm{~g} \) )의 증식 결과를 보였다. 상기한 삼각플라스크에서 부정근 증식 실험에서와 같이 생물반응기에서도 저농도 IBA \( (0.1 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \)를 처리 한 경우는 부정근의 길이가 고농도 IBA \( (1.0 \mathrm{mg} / \mathrm{L}) \) 처리시 보다 길었으나 생체중의 차이는 고농도 IBA 처리시 약 2배 가량 차이를 보였다. 이러한 결과는 생물 반응기에서는 초기 접종량에 비해 16배 이상의 생장을 보임으로 액체현탁배양 조건에서 보인 6배의 생장 보다 3배 이상의 빠른 생장결과였다. 생물반응기를 이용한 더덕 부정근을 형태적으로 관찰하였을 때 인삼 부정근보다 뿌리 직경이 다소 가늘었으며, 배양 후반 경에 생물반응기내에서는 사포닌에 의한 기인된다고 판단되는 거품이 심하게 발생하는 것을 볼 수 있었다.</p><p>생물반응기 배양은 한정된 공간에서 단시간에 대량을 할 수 있어서 생산비 절감 등의 장점을 지니고 있다. 따라서 인삼, Hypericum perforatum, Rehmannia glutinosa 등 약용식물 등을 재료로하여 약용식물원료의 대량이 시도되었다. 특히 뿌리와 같은 기관을 생물반응기 배양을 통하여 배양하는 경우는 현탁배양세포보다 유전적, 생화학적으로 안정적이어서 장기적인 생산에 적합한 재료로 여겨져 왔다.</p><p>본 결과에서는 더덕 식물체를 이용하여 최적의 부정근을 유도 조건을 조사하였고, 유도된 부정근을 삼각플라스크 및 공기부양식 생물반응기에서 대량증식 하였다. 이 결과 \( 10 \mathrm{~g} \)의 부정근으로써 4주 만에 16배가 증식되어 약 \( 160 \mathrm{~g} \)의 부정근을 얻을 수 있었다. 향후, 더덕 부정근 대량배양을 이용하여 생리활성 물질의 생산 또는 기능성 식품이나 건강 식품 또는 의약품 원료로 개발할 수 있을 것이다.</p>
부정근 유도에 미치는 생장조절 물질의 영향을 조사하기 위해 무엇을 대상으로 했어?
더덕의 기내 식물체 잎, 줄기 및 뿌리 절편