기내배양 홍띠 단계별 재분화체의 기관분화 관련 유전자 발현과 ISSR에 기반한 유전적 안정성 분석

Expression of Organogenesis-related Genes and Analysis of Genetic Stability by ISSR Markers of Regenerants Derived from the Process of in vitro Organogenesis in Japanese Blood Grass (Imperata cylindrica ‘Rubra’)

화본과 식물 홍띠(Imperata cylindrica ‘Rubra’)의 기관분화관련 유전자의 동태와 기내재생체의 유전적 안정성을 조사하고자 기관분화 단계별 재분화체를 작성하여 기관분화 관련 유전자 발현과 ISSR 마커 기반 변이성을 조사하였다. 5종류 총 15개체의 기관분화 단계별 재분화체에서 캘러스 발생 유전자인 FIE 는 모식물체 1번을 제외한 14개의 식물체에서 모두 발현되었으며, 뿌리 발생 유전자인 WOX11도 15개의 모든 단계별 재분화체에서 발현하였다. 체세포 발생 유전자인 LEC1B는 15개 식물체에서 모두 발현하였으나 비교적 약하게 발현하였다. 7종류 총21개체의 기관분화 단계별 재분화체 및 재분화식물체에 대하여ISSR 분석한 결과, 유전적 다형성은 기관분화 단계별 재분화체및 순화 재분화체(실내포트 재배식물체 4.1%, 노지 재배식물체4.3%, 기내배양 홍띠(적색)식물체 4.2%, 녹색신초 발생 캘러스5.6%, 캘러스 1.4%)에서 대조구인 모식물체(1.4％)와 같거나 높게 나타났다. 또한, 유전적 유사도 지수는 0.747~1.0 사이에 분포하며, 평균 0.868로 나타났다. 군집분석 결과 유전적 유사도지수 0.809에서 기외 식물체(모식물체, 실내재배 및 노지재배재분화 녹색 식물체)와 기내식물체 및 재분화 과정상의 분화체(기내배양 중인 홍띠 식물체, 녹색 신초, 적색신초 발생 캘러스, 캘러스)는 독립적인 2개 그룹으로 유집되었다. 이상의 결과는화본과 식물의 기내배양 시 재분화 과정에서 일어나는 일련의유전학적 기초자료를 제공해 준다.

The in vitro organogenesis is one of important issues in plant embryology, and somaclonal variations are existing in calli and/or regenerants induced from a process of the organogenesis with in vitro circumstances. In this study, expressions of organogenesis-related genes were evaluated and genetic stability of regenerants derived from the process of in vitro organogenesis were measured using ISSR markers in Imperata cylindrica ‘Rubra’, Poaceae. The expressions of organogenesis-related genes were detected all of regenerants at the process of the organogenesis. All ISSR markers produced with an average of 71 bands per in vitro-cultured regenerants, and the scorable bands were varied from two to eight with an average of 5.14 bands per a primer. The polymorphism rates of the in vitro regenerants were higher than that of mother plants (1.4%), showing 4.1% (pot-cultured regenerants), 4.3% (field-cultured regenerants), 4.2% (in vitro-cultured regenerants), 5.6% (calli with green shoots) and 1.4% (calli), respectively. The genetic similarity matrix (GSM) among all accessions ranged from 0.747 to 1.0 with a mean of 0.868. GSM of the regenerants showed differences (from 0.972 to 1.00) compared with that of mother plants (0.991). According to the clustering analysis, two independent groups were divided into; the one is mother plants and regenerants cultured at room and open field, the other is regenerants cultured in vitro. The results give a new insight for understanding the dynamics of organogenesis in monocot plant.