약배양

약배양은 개화가 되지 않은 꽃눈(floral bud)로부터 꽃밥(약, anther)을 무균상태에서 분리한 후, 배양배지에서 배양함으로써 꽃밥 내의 소포자(microspore)를 캘러스로 유도하고, 이후 반수체(haploid)인 식물체로 재분화하여 만들어내는 기술이다.¹⁾ 일반적인 수정 과정을 거쳐 개체를 형성하는 것이 아니라, 수컷 배우체에서 새로운 식물을 유도하여 웅성발생(androgenesis)을 할 수 있다.

목차

약배양을 위해서는 적절한 시기의 꽃가루 발달 단계의 수술을 이용하여야 하며, 배양배지 내 적절한 식물호르몬의 조성, 배양 온도 등 여러 적합한 조건을 찾는 것이 중요하다. 약배양을 위해서 고려할 일반적인 조건은 다음과 같다.

1. 약(꽃밥)을 채취할 식물의 생육조건을 위해서 일반적으로 높은 습도를 요구한다.

2. 약배양에 사용할 꽃눈을 저온처리함으로써 소포자로부터 캘러스 형성을 촉진할 수 있다.

3. 적절한 화분(pollen, 꽃가루) 발달 단계를 위해서는 화분모세포가 4분자기로부터 제1유사분열기 직후까지가 적당한 시기이다.

4. 배양배지로는 Murashig-Skoog 배지, Nitsch-Nitsch 배지, Miller 배지, N6 배지 등을 이용하며, 캘러스의 유도 및 재분화를 위해 필요한 호르몬과 기타 생장물질은 식물 종마다 다르게 이용되고 있다.

5. 배양 조건을 위해서는 식물마다 최적의 온도와 광 조건이 다르지만 일반적으로 캘러스 형성 시기에는 온도에 민감하고 재분화는 광에 민감한 것으로 알려져 있다.

약배양 모식도 (출처:정동훈)

약배양에 의한 반수체 식물은 열성형질도 발현하므로 유전자의 우열과 관계없이 선발이 가능하다. 일반적으로 약배양을 통해 형성된 반수체 식물은 약제처리 등 인위적인 방법으로 염색체 수를 배가 시켜 유전적으로 순수한 계통을 만든다.²⁾

담배, 벼, 보리, 유채, 감자, 가지와 같은 작물 뿐 아니라 커피, 고무 등의 목본성 식물, 백합 등의 구근 식물 등에서 약배양을 통한 반수체를 만들 수 있다. 일반적으로 교배를 통해 유전적으로 순수한 계통을 만들기 위해서는 수년의 시간이 필요한데 비하여 약배양을 통한 반수체를 이용한 육종법은 짧은 기간에 순수 계통을 만들 수 있는 장점이 있다.

화영벼, 화성벼 등은 약배양 기술을 이용하여 생산된 벼 품종이다.

1. Guha S, Maheshwari SC (1964) In vitro Production of Embryos from Anthers of Datura. Nature, 204: 497
2. Dwivedi SL, Britt AB, Tripathi L 등 (2015) Haploids: Constraints and opportunities in plant breeding. Biotechnol Adv, 33: 812-829