생장조절물질

오옥신(Auxin)      고등식물의 줄기와 뿌리에서 세포분열에 주로 관여하는 필수적인 요소이다.     그러나 직접적인 세포분열 주기의 제어능력은 싸아토키닌 보다는 약하다.     세포의 현탁배양시 오옥신이나 싸이토키닌중 하나를 제거하면 세포분열이 정지되나     오옥신을 다시 넣었을 경우는 싸이토키닌과는 달리 세포분열을 재개하는데 큰 효과가 없다.     발아하기 시작한 난에 있어서 오옥신은 종자로부터 공급을 받거나 난균(mycorrhiza)     으로부터 공급받으나 성묘는 정단부위에서 생성된다.     오옥신류는 조직배양시에 뿌리 형성을 유도하기 위하여 쓰이며 장기간 조직배양을     계속할시 24-D(2.4-dichloro phenoxy acetic acid)는 캘러스를 유기하는데 널리 이용되는데     현재 쓰이고 이용되는 오옥신의 종류는 다음과 같다.     0  2.4.5-T(2.4.5-trichlorophenoxy acetic acid)     0  CPA(4-chlorophenoxy acetic acid)     0  NAA(naphthalene acetic acid)     0  2.3-DPA(2.3-dichloropheny1 acetic acid)     0  2.4-D (2.4-dichloro phenoxy acetic acid)     0  NOA (2-naphthoxy acetic acid)     0  TCP or Pichloram (4-amino-3,5,6-trichloropicolinic acid)     0   IAA(indole acetic acetamide)     0  NA(1-naphthalene acetamide)     0   IBA(indole butric acid)          이들 오옥신중 2.4-D는 IAA보다 8-12배의 활력이 있고 2.4.5-T는 4배,     그리고 CPA는 2배의 활력을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.     Pichloram은 2.4-D대용으로 최근 널리 쓰이고 있는데 식물체분화율은     2.4-D보다 좋은 것으로 알려져 있다.     CPA는 세포 증식율에 있어서 2.4-D나 2.4.5-T보다 효과가 다소 떨어진다.

  오옥신의 농도가 높아지면 형태형성(morphogenesis)을 억제하는 경향이 있는데
    특히, 2.4-D를 사용할때 그 정도가 심하다. 그러나 아주 소량의 2.4-D는 형태형성을 촉진 하며
    배발생(embrygenesis)에는 초기 배양에서 2.4-D가 매우 중요한 역활을 하는 것으로
    알려져 있다.
 

    싸이토키닌(Cytokinin)

     핵산을 구성하는 염기(purine base)중의 하나인 아데닌(adenine)의 유도체로서 주로
    세포분열을 자극하는 것으로 알려져 있다.
    그러나 싸이토키닌의 효과는 세포의 분화상태에 따라 크게 다르다.
    즉, 분열하지 않는 세포에서는 세포증식을 촉진하는 효과가 있으나 왕성하게 분열하는
    생장점 세포에서는 분열을 억제한다.
    식물조직배양에서는 맹아를 유도하는데 널리 쓰이고 있는데 덴드로비움의 줄기를
    삽목할 경우에 맹아율을 증진시키기 위해서 BA 200ppm을 처리하면 처리하지 않은 것의
    맹아율 32%에 비하여 78%의 맹아율을 보인다.
    조직배양을 통하여 기관분화를 유도하는데는 오옥신과 싸이토키닌의 균형이 가장
    중요한데 30-35℃정도의 고온조건에서는 생장조절물질의 효과가 크게 나타나지 않는다.  
    BA는 20-25℃정도의 낮은  온도조건에서 잘 나타난다. 합성싸이토키닌류는
    kinetic(6-furfury1-amino purine), 6-BAP(6-benzy1 amino purine)와
    천연 추출물인 zeatic {6-(4-hydroxy-3-methy1-trans-2-butenylamino)purine},
    IPA와 2-ip(isopenteny1 adenine)등이 있다.
    이 중에서 kinetin은 효모추출물(yeast extract)과 청어의 정액에서 추출되나,
    식물체에서는 아직 분리, 추출하지 못하고 있으며 zeatin은  옥수수에서 추출, 정제하여
    사용하는데 매우 고가이다. 이외에 싸이토키닌이라고 할 수 없으나
    카이네린의 효과를 나타내는 액체상태의 천연물질인 코코낫 배유
    즉, 코코닛밀크(coconut milk)도 배지에 첨가하여 사용하는데 세포분열에 관여하는
    diphenyl urea와 phenylalanine을 함유하고 있다. 

 지베레린(Gibberellin)

     지베렐린 Gibberella fujikuroi라는 벼의 키다리 병원균이 분비하는 물질에서 발견되었다.
    지베렐린의 가장 중요한 생리작용의 하나는 줄기의 신장효과이다.
    이러한 효과는 젊은 조직에서 현저하며 생장이 완료된 조직에서는 반응하기 어려우며,
    식물의 종류에 따라서 지베렐린의 생장촉진 효과가 다르다.  
    또한, 지베렐린 처리에 의해서 꽃눈이 형성되고, 개화가 촉진되며 광발아종자의 경우에
    있어서는 어두운 곳에서도 지베렐린 처리에 의해 발아가 촉진된다.
    GA는 현재까지 72종이 알려져 있는데 조직배양이나 종자 발아 촉진시에는 GA₃이용되는데
    조직배양시 GA₃는 형성된 체세포배로부터 식물체와 재분화를 촉진시킨다.
    GA₃는 건조한 상태에 있을 때에는 안정된 물질이지만, 물에 용해되면 서서히 가수분해가
    일어나며 열에 의하여 급속히 분해되는데, 분해되는 정도는 용액의 pH에 따라 차이가 있다.
    GA₃수용액의 pH는 3.0-4.0인데, 이 수용액을 14-20일간 방치해두면 생물학적인 활성도가
    50%정도로 반감된다.
    GA가 첨가된 배지를 121℃에서 20분간 고온증기멸균하면, GA의 생물학적인 활성도는
    90%이상 감소한다.
    따라서, 조직배양시 GA₃첨가가 필요하면 반드시 밀리포멤브레인필터
    (millipore membrane flter)로 여과해서 사용해야 하고, 배지에 첨가할 때는 살균한
    배양액의 온도가 40℃정도로 낮아졌을때 무균상 내에서 첨가하도록 해야 한다.
 

    에틸렌(Ethylene)

     일반적으로 세포분열을 저해하는 효과를 가지고 있다.
    이것은 DNA복제효소의 활력이 감소함으로 인해 DNA합성이 저해되면서 세포분열의
   저해가 이루어진다. 에틸렌은 식물의 노화, 과실의 성숙유도등과 밀접한 관련이 있어서
   과실이나 채소의 수확 후, 생리 및 저장에 이용된다.
   오옥신의 농도가 어느 수준에 이르면 에틸렌의 생성이 유도되고,
   생성된 에틸렌의 작용에 의해 생장 억제 현상이 나타난다.

 또한, 식물체 내에서 에틸렌에 의해 측아의 생장이 억제되어 정아의 생장이 우세를 나타내는    현상을 보이며 에틸렌에 의해 낙엽이 촉진되는 현상을 보이기도 한다.
   배지내 에틸렌의 공급은 발근 및 괴경형성을 저해하며, 배지에 IAA가 첨가되어 있더라도
   오옥신에 의한 발근촉진 효과를 상쇄시킨다.
   에틸렌의 생산은 옥신의 농도가 증가할수록 발근반응과 밀접한 관련이 있다.
   에틸렌이 조직배양에 직접적으로 이용되는 경우는 흔치않으나 멸균을 목적으로 배양
   용기 즉, 플라스크 시험관 그리고 배양병 등의 입구를 알콜램프나 가스버너로 가열할 때
   에틸렌이 발생한다.
   이들 대부분은 2시간내로 빠져나가지만, 완전히 밀봉되었을 경우에는 오랫동안 기내에 남아    있게 되므로 배양제에 영향을 미치게 된다. 그러므로, 배양병을 환기시켜 에틸렌을
   제거하거나, mercuric perchlorate에 의하여 에틸렌을 흡수시키며 질산은(AgNO₃)에
   조직을 전처리하여 에틸렌의 발생을 억제시키면 옥신작용에의한 발근이 촉진된다.
   에틸렌은 휘발성이 강하기 때문에 조직으로부터 쉽게 확산되어 나오며,
   또, 세포내에서는 내생에틸렌이 존재하고 있기 때문에 이것이 공기중으로 확산되어
   나오기 전에 조직에 영향을 끼친다. 목화의 배주(ovule)배양시 배지속에 지베렐린이 있을 때    과다한 callus의 증식현상이 나타나며, IAA가 있을 때는 섬유질 형성이 감소된다.
   또한, 배양조직시 에틸렌을 생산하는 것은 2.4-D와 IAA에 의해 촉진된다.

    ABA(abscisic acid)

     ABA는 열에대한 안정도가 높아서 120℃에서 20분간 고온증기멸균하더라도 안정되어
    파괴되지 않는다. ABA는 세포분열을 저해할 수 있는 물질이며,
    특히, 뿌리세포의 팽창을 저해한다. 또한, 공변세포를 닫히게 하여 증산을 억제하는
    증산억제제(anti-transpirant) 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
    일반적으로 생육을 저해하는 경우가 대부분이나, 카이네틴과 함께 작용할 때
    어떠한 식물에 있어서는 callus의 생육을 증진시키며, 동시에 사용하였을 때도
    카이네린 보다는 적지만 동일한 효과가 있다.
    최근에는 배양세포로부터 체세포배를 유기하는데 ABA가 상당히 중요한 역할을 하며,
    인공종자 생산에 있어서 균일한 체세포배 형성에 기여하는 것으로 알려졌다.
    또한, 춘파용 밀의 캘러스로부터 부정배형 재분화유도에도 ABA가 효과적인 것으로
    밝혀졌다.