Colchicine 및 Oryzalin 처리에 의한 일천궁 배수체 유도

정희영1,2*, 손호준1, 정대희1, 송정호1, 김지아1, 강준원2

(1국립산림과학원 산림약용자원연구소, 2경북대학교 )

Polyploid induction by colchicine and oryzalin treatment

of Cnidium officinale

Hui-Yeong Jeong1,2*, Ho-Jun Son1, Dae-Hui Jeong1, Jeong Ho Song1, Ji-Ah Kim1, Jun-Won Kang2

(1Forest Medicinal Resources Research Center, National Institute of Forest Science

2Department of Forestry, School of Forest Sciences and Landscape Architecture,

Kyungpook National University)

요약: 일천궁은 감수분열의 불안정성과 배낭 발달 이상으로 종자가 형성되지 않으며, 영양번식에 의존하는 특성으로 인해 유전적 다양성이 제한된 약용작물이다. 배수체 유도는 약용작물에서 형태적 형질 개선과 이차대사산물 증진을 위한 효과적인 육종 전략으로 활용되고 있으나, 일천궁의 배수체 유도에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 여러 농도의 colchicine과 oryzalin을 처리한 일천궁의 기내 배수체 유도 시스템을 최적화하고, 유도된 배수체의 형태 및 주요성분 함량을 평가하고자 수행되었다. colchicine 처리에서 4배체 유도가 성공적으로 이루어졌으며, 20 mg/L colchicine 처리구에서 40%로 가장 높은 유도율을 나타내었다. 4배체는 기공 길이가 유의적으로 증가하고 기공 밀도가 감소하였으며, 염색체 배가(2n = 44)가 확인되었다. 또한 주요성분을 분석한 결과, 4배체의 ferulic acid 함량(3.49 ± 0.14 ppm)이 2배체보다 높은 것으로 나타났다. 본 연구는 일천궁에서 colchicine을 이용한 염색체 배가에 따른 표현형 변화를 최초로 보고한 것으로 유도된 4배체는 기존 2배체와 구별되는 새로운 형태적 특성과 성분 차이를 보였다. 또한 2배체와 비교하여 4배체의 주요성분 증가를 확인하였다. 이러한 결과들은 향후 일천궁의 신품종 육종 및 유전학적 연구에 있어 주요한 기초자료로 활용될 수 일을 것이다.

Abstract: Cnidium officinale(Makino) Kitag (C. officinale; 2n=2x=22) is a medicinal plant that exhibits failure of seed formation by meiotic instability and abnormal embryo sac. Therefore, C. officinale is propagated vegetatively, resulting in limited genetic diversity and reduced productivity. This study aimed to establish an optimized in vitro protocol for tetraploid induction in C. officinale using colchicine and oryzalin. Among the treatments, 20mg/L colchicine treatment successfully induced tetraploids, with the highest induction rate (40%). Tetraploids exhibited significantly increased stomatal length and reduced stomatal density. and chromosome doubling was confirmed (2n=44)}.  In vitro grown tetraploids showed more thicker petioles and rhizomes. Quantitative analysis revealed that ferulic acid content in fibrous roots was significantly, higher in tetraploids (3.49 ± 0.14 ppm) than in diploids, whereas chlorogenic acid content did not differ significantly. This study presents the first report of colchicine-mediated tetraploid induction in C. officinale and demonstrates that tetraploidization enhances growth characteristics and secondary metabolite accumulation, providing valuable genetic resources for future breeding programs.

Key words: Cnidium officinale(Makino) Kitag, tetraploid, colchicine

사사: 본 연구는 국립산림과학원 일반연구과제(FP0802-2023-01-2026)의 연구비로 수행되었습니다.