Picea pungens의 배아 조직의 증식 및 품질에 대한 식물 성장 조절제 및 자당의 효과

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13194(2023) 이 기사 인용

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배발생 조직(ET)은 유전자 변형 및 식물 재생에 중요합니다. ET의 증식 능력과 활력은 체세포 배 발생을 통한 식물 번식에 중요합니다. 이 연구에서 ET는 푸른 가문비나무(Picea pungens Engelm.)의 성숙한 접합체 배아로부터 유도되었습니다. 두 출처 간에 ET 유도에는 각각 78.8 ± 12.5% ​​및 62.50 ± 12.8%의 상당한 차이가 있었습니다. 2,4-디클로로페녹시 아세트산(2,4-D), 6-벤질 아미노-퓨린(6-BA) 및/또는 수크로스가 ET 증식 및 체세포 배아(SE) 성숙에 미치는 영향을 4개의 세포주를 사용하여 추가로 조사했습니다. 가장 높은 ET 증식률은 격주로 1473.7±556.0%에 도달했습니다. 조직 증식 단계에서 적용되는 2,4-D 또는 6-BA의 농도는 세포주 간의 SE 성숙에 영향을 미치는 반면, 수크로스는 효과가 덜한 것으로 나타났습니다. SE 성숙 배양에서 가장 높은 비율인 408 ± 230 성숙 SE/g FW가 달성되었습니다. 이 연구는 ET 증식 단계에서 배양 조건, 즉 2,4-D 및 BA의 특정 농도가 ET 성장뿐만 아니라 SE 성숙을 위한 ET의 품질에도 영향을 미친다는 것을 입증했습니다. 이 연구는 푸른 가문비나무에서 성숙한 SE 또는 체세포 식물의 효율적인 생산을 위한 일반 및 유전자형별 프로토콜 개발의 필요성과 이점을 밝혔습니다.

푸른 가문비나무(Picea pungens Engelm.)의 바늘은 일년 내내 은청색을 띠며, 이는 조경용으로 높은 장식적 가치가 있습니다1. 현재 푸른 가문비나무는 일반적으로 중국에서 종자 발아를 통해 재생됩니다2,3. 종자 및 묘목의 높은 가격으로 인해 도입되는 우수 품종의 수가 제한되어 있습니다4. 자손의 바늘은 색상, 모양, 구조 및 성장 속도가 다를 수 있으며 따라서 묘목의 품질이 제한됩니다. 체세포 배발생 기술은 상대적으로 짧은 기간에 일관된 유전적 특성을 가진 체세포 식물을 대량 생산하는 데 사용될 수 있으며, 이는 푸른 가문비나무에서 엘리트 유전자형의 대규모 번식에 강력합니다.

현재 많은 수종은 체세포 배발생을 통해 번식될 수 있습니다. 침엽수종에서 체세포 배발생의 첫 번째 성공은 Hakman et al.6이 노르웨이 가문비나무(Picea abies)의 미성숙 접합체 배아를 사용하여 배발생 조직(ET)을 유도한 다음 성숙한 체세포 배아(SE)를 얻은 1985년으로 거슬러 올라갑니다. Pinus radiata7, Picea abies8, Picea glauca9, Larix hybrids10, Korean 소나무11,12,13,14, Abies nebrodensis15, Abies nordmanniana16, Abies alba17 및 blue spruce1를 포함하여 침엽수 종의 체세포 배 발생 최적화에 관해 2000년 이후 여러 기사가 출판되었습니다. . SE 성숙과 함께 ET의 증식은 침엽수 생식질15의 대규모 전파 및 장기 보존을 위한 핵심 단계입니다. Nielsen et al.16은 Abies nordmanniana16에서 SE를 통한 전파 과정 동안 대부분의 형질에서 강력한 클론 효과를 보고했습니다. ET 증식과 SE 성숙 사이의 심각한 세포주 의존성은 Abies alba17에서도 보고되었습니다. 이러한 종류의 연구는 블루 스프루스에서는 이전에 보고되지 않았습니다.

푸른 가문비나무에서 체세포 배 발생의 시작에 관한 연구 보고서는 거의 없습니다. Afele 등18은 ET 유도를 위해 성숙한 푸른 가문비나무 배아를 외식편으로 사용했습니다. 가장 높은 ET 유도율은 16%였으며, 생산된 체세포 배아(SE)의 수는 9.7 SE/g FW에 불과했습니다. Sun et al.4는 ET 유도 시스템을 더욱 최적화했습니다. 최대 45.5%의 유도율을 달성했습니다. 그러나 다음 단계에서는 비정상적인 배아가 많아 SE 발아 능력이 저하되었습니다. Hazubska-Przyby et al.19는 접합체 배아로부터 23.75%의 가장 높은 유도율로 ET를 유도한 반면 성숙한 SE는 얻지 못했습니다. Tao 등1은 체세포 식물의 경도뿐만 아니라 ET 유도 및 증식, SE 성숙, SE 발아 및 전환 배양을 포함하여 푸른 가문비나무의 체세포 배 발생에 대한 전체 기술 시스템을 처음으로 개발했습니다. 그러나 푸른 가문비나무의 체세포 배 발생 기술 시스템은 낮은 ET 유도 및 증식 속도와 열악한 SE 성숙 능력과 같은 문제를 해결하기 위해 추가 최적화가 필요합니다. 이러한 모든 요인은 푸른 가문비나무의 체세포 배 발생을 통한 대규모 번식 과정을 제한했습니다. ET 증식의 본질은 전배아성 덩어리의 세포 분열입니다. 2,4-디클로로페녹시 아세트산(2,4-D), 6-벤질 아미노-퓨린(6-BA) 및 수크로스와 같은 요인은 ET 증식20에 큰 영향을 미치며 ET 증식 단계의 배양 조건도 마찬가지입니다. 그러나 이후 SE 성숙에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 없었습니다. SE 성숙에 영향을 미치는 다양한 요인이 있습니다. 대량 증식을 위해 전체 배양 시스템을 최적화하려면 ET 증식 단계에서 SE 성숙에 대한 배양 조건의 효과를 연구하는 것이 필수적입니다. 이 연구에서는 두 산지의 푸른 가문비나무의 성숙한 접합체 배아를 ET를 유도하기 위한 외식편으로 사용했으며, 유도된 ET는 ET에 대한 2,4-D, 6-BA 및/또는 자당의 효과를 탐색하기 위한 실험 재료로 사용했습니다. 푸른 가문비나무에서 엘리트 체세포 식물의 효율적인 생산을 위해 SE 시스템을 최적화하기 위해 SE 성숙에 대한 증식 속도 및 ET 품질.