브로콜리의 소포자유래 배 발생 효율을 증가시켜 반수체 육종에 사용될 소포자 유래 식물체를 보다 용이하게 획득하기 위하여 배 발생 효율에 따라 품종 및 계통을 분류하고, 화뢰로 부터의 소포자 분리시기를 결정하였으며, 소포자 배양의 최적 환경 요인을 구명하고, 소포자유래 배 발생에 적합한 모식물체의 생육조건을 구명하는 연구를 수행하였다.
배 발생 효율에 따른 품종 및 계통의 분류를 위해 74 계통의 소포자유래 배 발생 효율을 조사하였다. 실험에 사용한 74 계통 중 소포자유래 배 발생이 확인된 계통은 총 18개 계통이었으며 이 중 08-8-8과 08-8-33 두 계통에서만 Petri dish 당 20개로 평균 이상의 소포자유래 배가 발생하였고 그 외 16 계통에서는 Petri dish 당 소포자유래 배가 5개 이하로 발생하였다. 화뢰로 부터 최적의 소포자 분리시기를 결정하기 위해 화뢰 길이에 따른 화뢰 구조, 소포자 발달단계 그리고 소포자유래 배 발생효율을 조사하였다. 화뢰 길이에 따라 화뢰 구조를 관찰한 결과 소포자유래 배 발생효율이 높은 08-8-8과 08-8-33 계통과 소포자유래 배 발생효율이 낮은 08-8-10과 92-8-4 계통의 화뢰의 구조적 차이는 나타나지 않았다. 소포자유래 배 발생 효율이 높은 08-8-8 계통의 경우 M(4±0.5mm) 화뢰가 소포자유래 배 발생 효율이 가장 높은 단계로 알려진 1핵성 후기 소포자를 가장 많이 함유하고 있었으며, 소포자유래 배 발생 효율도 petri dish 당 25.4개로 가장 높은 효율을 보였다. 소포자유래 배 발생에 적합한 기내 환경요인을 구명하기 위하여 소포자 세척배지의 종류와 배양용 배지의 sucrose 농도를 각각 다르게 처리한 후 소포자유래 배 발생 효율을 조사하였다. B-5 세척배지를 사용했을 때 가장 많은 소포자유래 배가 발생하였고, NLN 배지에 10 % sucrose를 첨가하여 배양하였을 때 소포자유래 배 발생 효율이 높았다. 소포자유래 배 발 발생 및 퇴화의 원인을 조사하기 위하여 60일 동안 3일 간격으로 소포자 배의 발생과정을 해부학적으로 관찰하였다. 소포자유래 배 발생 효율이 높은 08-8-33계통의 경우 소포자가 정상 분화발달 과정을 거쳐 배의 원기가 발생되고 embryo의 형성단계를 거쳐 정상배로 발달하게 된다. 반면, 소포자유래 배가 발생되지 않은 92-8-4의 경우 소포자가 분열하여 배의 원기를 발생하고 세포분열이 일어나지만 그 이후의 과정에서 배로의 발달이 전개되지 않고 발육이 정지하는 것을 확인하였다. 이는 배의 원기가 발생하고 배로 전환하는 단계에 요구되는 환경조건을 만족시키지 못해 배로의 발달이 어려운 것으로 판단된다. 모식물체의 생육환경과 소포자유래 배 발생과의 상관관계를 구명하기 위해 광량 및 광질에 따른 개화시기, 화기구조, 소포자 밀도, 소포자유래 배 발생 효율, 소포자 활력 상태를 조사하였다. 광량에 따른 개화 소요기간은 200 μ㏖ m-2s-1에서 가장 짧았으며, 소포자 밀도도 가장 높았다. 화기 구조는 50 μ㏖ m-2s-1처리가 다른 처리구들에 비해 육안으로 확인 가능할 정도로 주두의 길이가 꽃잎의 길이보다 긴 것을 확인하였다. 광질에 따른 개화 소요기간은 모식물체를 red light 조건에서 재배하였을 때 개화까지의 소요기간을 가장 많이 단축시킬 수 있었고, 다른 광질 처리구와 비교해서 주두와 꽃잎의 길이 차이가 가장 컸다. Red light에서 다른 광질 처리구에 비교하여 소포자의 밀도와 활력이 가장 높았고, 소포자유래 배 발생 효율도 가장 높은 것을 확인하였다. 기내에서 반수체를 유도하는 방법 중 하나인 소포자 배양을 통해 확인한 본 연구의 결과들은 앞으로 소포자 배양이 불가능했던 다른 많은 작물의 반수체 육종에 이용 가능할 것이며, 배 발생에 관한 연구의 기초 자료로 활용 가능 할 것으로 판단된다.

Lines were classified depending on the efficiency of embryogenesis in order to more easily obtain microspore derived plants. It was determined the time point to separate microspore from flower buds and investigated the best environmental factors of microspore culture. In addition, it was conducted the study on optimal growth conditions in mother plants for microspore derived embryogenesis.
For the classification of lines according to the efficiency of embryogenesis, it was investigated the efficiency of microspore derived embryo of 74 lines. Among 74 lines used in the experiment, microspore derived embryo was found in a total of 18 lines. Above 20 microspore derived embryos of two lines such as 08-8-8 and 08-8-33 were growing in a Petri dish. It was more than the average. Less than 5 microspore derived embryos of other 16 lines were growing in a Petri dish.
It was investigated the structures of flower buds based, developmental stage of microspore, density of microspore and the efficiency of microspore derived embryo according to the size of flower buds in order to determine the best time point to separate microspore from flower buds. As the results of observing the structures of flower buds according to the size of flower buds, there were no structural differences between flower buds of 08-8-8 and 08-8-33 lines with high efficiency of microspore derived embryo and flower buds of 08-8-10 and 92-8-4 lines with low efficiency of microspore derived embryo. The density of microspore was higher in 08-8-33 lines with high efficiency of microspore derived embryo than that in 92-8-4 lines with low efficiency of microspore derived embryo. Furthermore, in the case of 08-8-8 lines with high efficiency of microspore derived embryo, M (4±0.5mm) size flower bud contained the highest number of spores at uninucleate late stage which was known as the stage with the highest efficiency of microspore derived embryo. It showed the highest efficiency of 25.4 per a Petri dish.
To investigate the optimal environmental factors for microspore derived embryo, it was investigated the efficiency of microspore derived embryo according to various kinds of microspore washing media and various concentration of sucrose in the culture media. The highest number of microspore derived embryos was generated when B-5 washing medium was used. The efficiency of microspore derived embryo was high when embryos were cultured in NLN media with 10 % sucrose.
It was anatomically observed the developmental processes of microspore embryos every 3 days for 60 days in order to investigate the causes of generation and degeneration of microspore derived embryos. In the case of 08-8-33 lines with high efficiency of microspore derived embryo, primordium embryos developed in microspores through normal differentiation process and they were developed into normal embryos through the formation stage of the embryo. On the other hand, in the case of 92-8-4 lines where the microspore derived embryos were not developed, microspores were differentiated and primordium of embryos developed. However, once cell division occurred, they were not developed into the embryos and growth was stopped. It was thought to be difficult for development into embryos because it did not satisfy the environmental conditions required in the stage for conversion into the embryo once primordium of embryos developed.
It was investigated the flowering time depending on the intensity and quality of light, floral structure, density of microspore, efficiency of microspore derived embryo and state of microspore vitality to examine the correlation between growth environment of mother plants and microspore derived embryo. Flowering time depending on the intensity of light was the shortest and the density of microspore was the highest in a group treated with 200 μ㏖ m-2s-1. For Floral structures, the length of stigma was longer than that of petal in a group treated with 50 μ㏖ m-2s-1 when compared with groups of other treatments. Flowering time depending on the quality of light was the shortest when mother plants were cultured under red light. The biggest difference in the length of stigma and petal was found when compared with treatment with other qualities of light. Density and vitality of microspores were the highest and the efficiency of microspore derived embryo was the highest with red light treatment when compared with other qualities of light.
Results of this study were found through microspore culture which was one of methods to derived haploids. In the future, our findings will be used in haploid breeding of many other crops in which microspore culture was impossible and utilized as the basic data for the research on embryo.