1. 약배양의 뜻

일반적으로 식물은 자방의 난핵과 화분의 정핵이 결합하는 유성생식을 하여 후대를 남기게 되는데 드물게 난핵이나 정핵이 단독으로 발육하여 배를 형성하는 경우가 자연상태에서 종종 있다. 이러한 식물체는 염색체의 수가 정상개체의 반수에 해당하게 되므로 반수체(haploid)라 명명하고 있다. 이런 반수체는 약제처리 등 인위적으로 염색체수를 배가 시킬수 있으므로 유전적으로 순수한 계통을 손쉽게 만들어 낼 수 있다. 일반적으로 교배를 통해 유전적으로 균일한 계통을 만들기 위해서는 4~5년 정도의 시간이 소요되는데 비해 반수체를 이용한 육종은 1~2년 사이에 순수한 계통을 만들 수 있는 장점이 있다. 반수체를 만드는 방법은 여러 가지가 있는데 화분으로 완전히 발달하기 전의 약을 기내에 배양하여 배상체 형태를 거쳐 반수체인 식물체로 만들어 내는 것으로 배추뿐 만 아니라 많은 종류의 작물에서 시도되고 있다. 약배양이 성공하기 위해서는 배상체로 발달하기 적합한 소포자 발달단계와 배지내 호르몬의 조성, 모식물체의 생육환경, 온도처리 등 여러조건이 충족되어야 하므로 많은 실험을 수행하여 적합한 조건을 찾아주는 것이 중요하다.

2. 배추 약배양 방법

가. 치상적기

배추의 약배양에서 치상적기는 소포자 발달단계가 1핵기 후기~2핵기 초기로서 꽃잎의 길이가 약의 길이에 1/2~1/3가량되는 것을 치상하면 된다. 소포자 발달단계에 따른 배상체 발생율은 실험결과 치상적기가 아닌 약을 치상하였을 때는 배상체 발생율이 1%미만으로 매우 낮은 반면에 치상적기인 약을 치상한 경우에는 약 17%의 배상체가 발생했으므로 약배양에 성공하기 위해서는 치상적기를 알아내는 것이 중요하다.

그림 1. 배추 약배양에 적합한 1핵기 후기의 소포자

나. 배지조성 및 호르몬 처리

배추 약배양시 배상체 유기를 위한 배지는 Gamborg B5배지를 일부 수정한 수정 B5배지를 많이 이용하고 있다. 이때 sucrose농도는 10%가 적당하며 호르몬 조성은 2.4-D와 NAA를 각각 0.1㎎/ℓ씩 첨가한 액체배지를 이용하는 것이 배상체 발생에 좋다.

다. 온도처리

벼의 약배양의 경우 치상전의 저온처리가 배상체 발생에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으나 배추의 경우에는 치상후 35°C 고온처리가 배상체 발생에 효과적이다. 치상한 약을 35°C 암상태에 1일간 두었다가 25°C로 배양하게 되면 25°C항온에서 배양한 것에 비해 배상체 발생이 현저하게 좋다.

라. 배상체로 부터 식물체 분화

약 치상후 약 2주일이 지나면 배상체가 약벽을 뚫고 나오기 시작하는데 한개의 약에서 하나만 나오는 경우도 있지만 여러 개의 배상체가 발생하는 경우도 많다. 배상체는 호르몬이 첨가되지 않고 sucrose농도가 3%인 수정 B5 배지에 옮기고 25°C, 16시간 명상태에서 배양한다. 어느 정도 식물체가 자란 후에 NAA 0.1㎎/ℓ를 첨가한 MS배지에 옮겨 발근을 유도하는데 배상체로 부터 나온 식물체가 기형일 때는 MS배지를 수정한 MSK배지에 이식하여 정상 식물체로 생장시킨 후 발근 배지로 옮긴다.

그림 2. 약으로부터 발생하는 배상체

그림 3. 약으로부터 분화된 식물체의 뿌리 분화

마. 염색체 배가

약배양에서 나온 식물은 자연적으로 배가되어 2배체인 것이 50~60% 정도로 반수체가 40~50% 정도 된다. 어린 식물 잎의 공변세포에 있는 엽록체수와 배수성 사이에는 상관이 있다고 보고하였으므로 배추의 배수성의 확인은 어린 잎의 공변세포를 이용한다. 반수체라고 생각되는 식물에는 콜히친 처리를 하는데 본엽이 4~5매 정도 되었을 때 0.2% 콜히친 용액을 탈지면에 적셔서 배추의 생장점위에 놓는데 용액이 마르지 않게 하루에 2~3번씩 용액을 다시 적셔주면서 2~3일간 계속 처리한다.

집필 : 농촌진흥청 국립원예특작과학원 박수형(031-240-3641)