두릅나무순은 봄철의 미각을 돋구는 고급 산채로서 \\\'산채의 여왕으로 불리울 만큼 인기가 있다. 그래서 두릅나무에 관한 상식을 전호에 이어 문답식으로 쉽게 풀이하며 소개한다.


조직배양-체세포배 유도를 통한 두릅나무의 묘목생산기술은?

조직배양기술이 어떠한 것인지는 이제 이 분야의 전문가가 아니더라도 쉽게 이해할 수 있는 보편화된 기술이 되었다. 식물 조직배양에 대한 간단한 설명을 하고 두릅의 조직배양에 의한 묘목생산기술을 자세히 소개하기로 한다. 식물 조직배양이란 글자 그대로 식물의 눈이나 줄기, 뿌리 등의 조직을 인공적으로 배양하여 묘목을 생산해내는 기술을 말한다. 일반적인 묘목생산방법과 다른 점이 있다면 조직배양은 온·습도가 조절되는 배양실 안에서 유리병이나 시험관 등에 식물체가 자라는데 필요한 양료를 넣어 오염이 없는 상태, 즉 무균적으로 식물체를 키우는 기술이라는 점이다. 실험실 안에서 식물체가 자라는데 필요한 모든 양분과 환경조건을 인위적으로 조절하여 묘목을 생산한다는 것이 콘 특징이다. 이러한 조직배양기술은 계절에 관계없이 연중 묘목생산이 가능하여 적정한 배양조건이 확립되면 목적하는 식물체를 일시에 대량으로 생산할 수 있다는 장점을 지닌다. 하지만 처음 조직배양을 시작하려면 배양시설, 실험 기기 및 배양실의 설치에 많은 비용이 소요되고 기타 배지준비, 살균, 배양물 유지 등 배양에 관련된 몇 가지 기본적인 지식과 기술이 필요하다. 전문화된 기술이 아니라면 수개월이면 기본적인 기술을 습득할 수 있어 일반인들도 응용가능한 방법으로 생각된다. 국내에서 조직배양을 이용한 묘목생산기술은 주로 대학교, 연구소 및 농진청산하의 농업기술센터에서 연구되어 왔으나 지난 몇 년 사이에는 기업이나 개인의 자영농장에서도 활발히 이용되어 난이나 화훼류의 조직배양은 과잉생산이 문제가 될 만큼 보편화되어 있다.
조직배양기술 중에서 가장 발전된 기술은 \\\'인공종자배\\\'를 만드는 기술이다. 이 기술은1958년 당근을 재료로 처음 시작되었으며, 전문용어로는 \\\'체세포배 형성\\\', \\\'인공종자배 혹은 인공씨눈 유도법\\\'으로 부르며, 영어로는somatic embryogenesis로 칭한다. 세간에 매스컴에서는 복제라는 단어를 이용하여 \\\'나무에서도 복제시대\\\' 라는 표현으로 이 기술을 소개하고 있는데, 첨단기술이라는 점을 강조한다는 의미에서 이해할 수 있으나 학술적으로는 널리 사용하지 않는다. 식물세포는 동물세포와는 다르게 잎이나 뿌리 등 체세포조직으로부터 기관을 형성하거나 배(배, embryo)를 형성하는 특별한 능력을 지니고 있는데 바로 이러한 능력을 이용하여 조직배양기술로써 인위적으로 체세포 배를 만드는 것이다. 체세포 배는 어미나무가 지니고 있는 유전적 특성을 그대로 유지하기 때문에 우량한 선발목을 이 기술로 증식한다면 개량효과를 크게 할 수 있고, 또 인공종피를 씌워 인공종자를 만들 수 있어 저장이나 운반을 간소화시킬 수 있다. 임업연구원 임목육종부에서는 소나무류, 참나무류 등 10여 수종에서 이미 이 기술을 개발한 바 있다.
두릅나무의 체세포 배 연구는 땅두릅을 재료로 처음 시작되었고, 나무두릅은 1993년부터 가평군 농업기술센터의 장한호 박사 등이 초기 연구를 하였으며, 필자 등은 1994년부터 나무두릅에 대한 체세포 배 연구를 시작, 1998년 민두릅에 대한 체세포 배 유도기술로 대량생산체계를 확립한 바 있다. 민두릅의 체세포 배 유도에 의한 묘목생산기술을 단계별로 설명하면 다음과 같다.
■체세포 배 유도
체세포 배를 유도하기 위한 첫 단계는 무균재료의 확보이다. 사용하는 조직으로는 새싹이나 줄기, 또는 겨울눈(동아)의 어린 조직을 이용한다. 무균 재료는 표면살균으로 얻어지는데, 우선 조직을 수돗물로 및 차례 세척하고 무균상 안에서 70% 에탄올과 2% 차아염소산나트륨(2% NaClO)으로 각각 표면 살균시킨다. 살균 후에는 멸균된 증류수로 수차례 씻어 준다. 살균이 끝난 후 예리한 해부용 칼로 조직을 조각절편으로 만들어 MS 배지에 생장호르몬인 2,4-D를 첨가하여 캘러스를 유도 증식시킨다. 배지는 이미 만들어진 시제품을 사용하기 때문에 일정량만을 넣으면 된다. 캘러스는 증식된 세포덩어리를 언급하는 것인데 식물의 상처조직세포가 생장호르몬의 영향을 받아 분열하여 덩어리져 증식된 것이다. 캘러스유도는 배양 1주 후면 가능하고 4주 후에는 체세포배가 유도되는 캘러스로 자란다. 조직의 절편에 따라서 캘러스의 형성 및 생장이 매우 다르게 나타나며, 색깔은 대체로 연초록색, 담황색. 노란색을 떤다. 두릅나무의 체세포 배가 형성되는 캘러스는 주로 노란색 혹은 노란색에 적색의 반점을 보이며 부스러지기 쉽다. 연초록색과 담황색을 떠는 캘러스는 노란색의 캘러스보다 생장이 빠르지만 체세포 배 유도는 다소 저조하다. 배양 4주 후에는 배발생을 보이는 캘러스를 육안으로도 식별할 수 있다. 이러한 배발생 캘러스는 따로 분리하여 재증식이 가능하다.
■체세포 배의 증식
체세포배의 선발과 증식은 계속적인 배 발생 캘러스의 유지를 위해 중요하다. 배 발생 후식물체 재분화를 유지하려면 배 발생능력을 지닌 캘러스를 계속 유지시켜야 하기 때문이다. 두릅의 체세포 배 발생은 2,4-D가 첨가된 배지에서 2,4-D가 제거된 기본배지에 옮겨주면 시작된다. 선발된 체세포 배는 액체배지를 사용하여 보다 빠르게 증식될 수 있다. 배지는MS 혹은 1/2 MS 기본배지에 자당(sucrose)을 2%로 첨가하여 배지 125㎖당 약 1g의 체세포 배를 현탁시킨다. 현탁배지에서 체세포 배는 빠르게 증식되므로 최소 2주 후에는 새로운 배지로 옮겨주어야 한다. 이때 서로 다른 발달단계의 체세포배가 함께 자라게 되므로 배가 큰 것은 망사로 걸러서 수확하고 나머지는 재현탁시킨다.
■발아 및 식물체 재분화
체세포 배의 균일한 발아는 차후 작업상의효율을 크게 좌우하기 때문에 일정한 크기의 체세포 배로 유지시킬 필요가 있다. 현탁배양으로 증식된 체세포 배는 망사로 걸러 비교적 균일한 체세포 배를 만들 수 있는데, 망사(mesh)는 보통 Sigma사의 제품을 사용하지만 일반슈퍼에서 판매하는 주방용을 사용해도 문제가 없다. 망사의 크기는 배양목적에 따라 다르게 사용될 수 있으나 두릅의 체세포 배 발아를 위해서는 40mesh의 망사로 걸러 발아시키면 무난하다. 발아과정에서 하나의 문제는 발아가 진행되면서 배축과 뿌리를 중심으로 형성되는 2차 체세포 배의 발생에 있다. 2차 체세포 배는 이미 형성된 체세포 배의 배축이나 뿌리부분에 또 다른 체세포배가 형성되는 것인데, 이것은 계속적인 배 발생을 유지할 수 있는 장점이 되는 반면 배의 정상적인 발아 및 식물체 재분화를 방해하는 단점이 있다. 두릅의 2차 체세포 배의 억제는 활성탄(activated charcoal)의 사용이 가능하며, 체세포 배의 증식과정에서 저농도의 BA로 약 1주간 전처리 배양한 다음 발아시키는 방법도 사용될 수 있다. 또한 증식된 체세포 배를 망사로 거른 다음 1/2 MS 액체 기본배지로 체세포 배를 1회 씻어내고 발아를 유도하는 방법도 가능하다.
■폿트묘 육성
발아되어 정상적으로 재분화된 식물체는MS 기본배지나 1/2 MS 기본배지에서 빠르게 생장한다. 배양 2주 후에는 2∼4㎝로 자라는데 이 시기에 인공토양으로 이식이 가능하다. 인공배양토는 질석과 버미큐라이트를 1:1로 섞어 사용한다. 토양에 이식한 묘목은 간헐적인 관수로 1∼2주간 공중습도를 높게 유지하며 관리해준다. 2주 후에는 95% 이상 활착이 가능하며 활착된 다음에는 축분이나 발효퇴비 등 거름성분이 약5%정도 들어가도록 배양토를 섞어서 다시 한 번 옮겨주면 생육이 빠르게 촉진된다.
■포지 이식
포지 이식은 봄에서 가을까지 가능하다. 식재 후 생장을 고려한다면 봄에 정식하는 것이 좋다. 포지는 일반적인 상 고르기로 정리하고 검은 비닐로 피복하여 잡초를 방지한다. 포지이식 첫해는 묘간거리 40×40cm로 유지하여1년간 키운다. 1년 후 묘고 70∼150㎝로 자라며 생장이 왕성한 하절기에 가지 아래 부분의 엽병을 제거해준다. 2년 차에는 굴취하여 골 사이를 1∼1.5m, 포기 사이를 60cm 정도로 하여 300평당 1200∼1,500주가 되도록 식재한다. 두릅은 배수가 나쁘면 치명적인 피해를 받게되므로 포지 이식 및 정식에서는 배수관리에 특히 유의한다. 두릅의 뿌리발달은 토심 약50㎝내에서만 발달하므로 묘포에서는 묘상을 30㎝ 이상 높게 만들어 배수가 잘 되도록 하고, 산지에서는 자갈이 섞인 사력질 토양으로 다소 경사가 있는 곳에 식재하여 배수불량으로 고사되는 일이 없도록 유의한다. 특히 여름철에 집중호우가 있을 경우 물빠짐이 나쁜 곳은 배수관리에 유의할 필요가 있다.