고추냉이는 항균 효과, 혈소판 응고 억제, 항암 작용, 식욕 증진, 노화방지 및 항산화 기능 등의 잠재적 활용성이 높은 glucosinolate(sinigrin)를 함유하고 있으나, 까다로운 재배법과 특정한 환경조건의 요구로 재배가 매우 제한적이다. 따라서, 본 실험은 이러한 풍토, 재배면적, 재배기간 등의 한계성에 의해 발생되는 불규칙하고 한정된 공급체계의 문제점 극복을 위해 고추냉이 뿌리 현탁배양을 통한 ...
고추냉이는 항균 효과, 혈소판 응고 억제, 항암 작용, 식욕 증진, 노화방지 및 항산화 기능 등의 잠재적 활용성이 높은 glucosinolate(sinigrin)를 함유하고 있으나, 까다로운 재배법과 특정한 환경조건의 요구로 재배가 매우 제한적이다. 따라서, 본 실험은 이러한 풍토, 재배면적, 재배기간 등의 한계성에 의해 발생되는 불규칙하고 한정된 공급체계의 문제점 극복을 위해 고추냉이 뿌리 현탁배양을 통한 glucosinolate 생산의 가능성을 확인하고, 뿌리 생산량과 함량 증진을 위한 배양조건을 찾고자 하였다.
고추냉이 뿌리 현탁배양에 적합한 배지조성을 찾기 위해, 30일간 mMS, 1/4MS, WPM, White, B5, Anderson, mNB배지에서 현탁배양한 결과 mNB배지에서 생체중 1.83g으로 가장 높았고, 다음으로 WPM배지 1.33g, Anderson배지 1.14g, White배지 0.83g, 1/4MS배지 0.75g, mMS배지 0.75g, B5배지 0.37g의 생체중을 나타내었다. Anderson배지에서 측근의 발생이 11개/explant로 가장 높았으며, mNB는 측근의 길이생장이 11.26mm로 가장 길었다. 배지종류에 따른 고추냉이 뿌리의 주요 glucosinolate인 sinigrin함량은 mMS, White, WPM, mNB, Anderson, B5, 1/4MS순으로 높게 나타났다.
고추냉이 뿌리 현탁배양시 NAA는 저농도에서 측근 형성을 촉진하였으나, 길이생장이 저조하였으며, IBA와 IAA처리는 농도가 증가할수록 뿌리 생장량이 증가하였으며, IBA 7, 10mg/L에서 근장이 길고, 측근수가 많아 뿌리 생장이 가장 많았다. 배지내 sucrose 농도에 따른 고추냉이 뿌리 생장은 sucrose 50과 70g/L처리에서 뿌리의 생장이 가장 왕성하였으며, 뿌리의 sinigrin 함량은 sucrose 증가와 함께 높아져, sucrose 70g/L에서 가장 높고 100g/L에서 약간의 감소를 나타내었다. 고추냉이 뿌리 현탁배양시 접종량을 1, 2, 3, 4g/L로 조절한 결과, 접종량이 가장 적었던 1g/L에서 뿌리 길이와 수가 가장 길었으며, 상대생장율(RGR)이 0.048 g·g-1·day-1로 4g/L의 RGR 0.025 g·g-1·day-1보다 약 2배정도 높게 나타났다. 배양온도에 따른 고추냉이 뿌리의 측근 형성은 15℃에서 가장 많았고, 뿌리 길이 생장은 10, 15℃가 차이가 없었다. 뿌리의 생장량은 15℃에서 가장 많았고, 20℃에서는 측근이 형성되었으나 길이 생장을 하지 못하여, 뿌리의 생장이 현저히 감소하였다. 배지의 무기염 농도를 MS배지를 기준으로 하여 1/4, 1/2, 3/4, 1의 농도로 조절하여 30일간 현탁배양한 결과, 1/4MS 배지에서 건물중 73mg으로 가장 많았고, 1/2MS배지에서 69mg, 3/4MS배지에서 66mg, 1MS에서 55mg 순으로 생장하여, 낮은 무기염 수준에서 유의적인 생장량 증가를 보였다. 또한, 뿌리의 측근수는 처리간 유의차가 없었으나, 측근 길이 생장은 농도가 낮아질수록 증가하는 경향을 나타났다. 고추냉이 뿌리 생육이 가장 좋았던 mNB배지를 기준으로 glucosinolate의 구성요소인 질소와 황농도를 조절하여 30일간 배양한 결과 뿌리의 생장량은 N농도 증가와 함께 현저히 증가하였다. 그러나, Sinigrin함량은 N 5.3me/L에서 122mg/kg로 가장 많았으며, N 10.6me/L에서 98mg/kg, N 15.9me/L에서 103mg/kg로 N농도가 증가할수록 함량이 감소하였다. 배지내 S농도에 따른 고추냉이 뿌리의 생장은 S농도 3, 4me/L에서 가장 높았으며, 뿌리 sinigrin함량은 S 1me/L에서 122mg/kg으로 가장 많았으며, S농도가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다.
고추냉이 뿌리의 현탁배양기간 동안 배지의 pH, EC, 무기염, 생체중, 건물중, sinigrin함량을 조사하였다. 고추냉이 뿌리의 건물중은 배양후 약 10일까지는 느린 생장(유도기)를 보이고, 10일 이후 급속히 성장하다가 배양 25일 이후 생장률이 감소하여 S자 형태의 생장곡선을 나타내었다. 배지의 pH는 접종 후 배양 20일까지 증가하고, 20일 이후 소폭 감소 후 일정한 수준을 유지하였다. 배지 EC는 생육량이 증가가 적었던 배양 후 15일까지는 큰변화가 없었으나, 측근의 길이생장이 시작되는 배양 15일 이후 감소하였고, 뿌리 생장이 둔화되는 25일 이후에는 다시 증가하였다. 고추냉이 뿌리를 working-volume 1L인 bubble flask형태와 airlift형 반응기에 70g/L sucrose와 7mg/L IBA를 함유한 mNB배지에 1g을 접종하여 30일간 배양한 결과 bubble flask(형 배양기에서 생체중 10.66g로 airlift형의 8.3g보다 높은 생장량을 나타내었다.
고추냉이 배양 뿌리의 무기성분은 다량원소 중 질소와 인의 함량이 높았으며, 특히 배양뿌리의 질소 함량은 온실 식물체 뿌리에 비해 약 2배 정도 높게 나타났다. 그러나, 칼륨, 칼슘의 다량원소와 미량원소의 함량이 온실에서 재배한 고추냉이의 뿌리보다 낮았다. 고추냉이 배양근의 유용성분을 조사하기 위해 GC-MS분석을 한 결과, isothiocyanate류인 allyl isothiocyanate, 3-(Methylthio) propyl isothiocyanate(와 nitrile(류인 Bensonitrile(과 2-Hydroxyadamantane-1-carbonitrile 등을 확인하였다.
고추냉이는 항균 효과, 혈소판 응고 억제, 항암 작용, 식욕 증진, 노화방지 및 항산화 기능 등의 잠재적 활용성이 높은 glucosinolate(sinigrin)를 함유하고 있으나, 까다로운 재배법과 특정한 환경조건의 요구로 재배가 매우 제한적이다. 따라서, 본 실험은 이러한 풍토, 재배면적, 재배기간 등의 한계성에 의해 발생되는 불규칙하고 한정된 공급체계의 문제점 극복을 위해 고추냉이 뿌리 현탁배양을 통한 glucosinolate 생산의 가능성을 확인하고, 뿌리 생산량과 함량 증진을 위한 배양조건을 찾고자 하였다.
고추냉이 뿌리 현탁배양에 적합한 배지조성을 찾기 위해, 30일간 mMS, 1/4MS, WPM, White, B5, Anderson, mNB배지에서 현탁배양한 결과 mNB배지에서 생체중 1.83g으로 가장 높았고, 다음으로 WPM배지 1.33g, Anderson배지 1.14g, White배지 0.83g, 1/4MS배지 0.75g, mMS배지 0.75g, B5배지 0.37g의 생체중을 나타내었다. Anderson배지에서 측근의 발생이 11개/explant로 가장 높았으며, mNB는 측근의 길이생장이 11.26mm로 가장 길었다. 배지종류에 따른 고추냉이 뿌리의 주요 glucosinolate인 sinigrin함량은 mMS, White, WPM, mNB, Anderson, B5, 1/4MS순으로 높게 나타났다.
고추냉이 뿌리 현탁배양시 NAA는 저농도에서 측근 형성을 촉진하였으나, 길이생장이 저조하였으며, IBA와 IAA처리는 농도가 증가할수록 뿌리 생장량이 증가하였으며, IBA 7, 10mg/L에서 근장이 길고, 측근수가 많아 뿌리 생장이 가장 많았다. 배지내 sucrose 농도에 따른 고추냉이 뿌리 생장은 sucrose 50과 70g/L처리에서 뿌리의 생장이 가장 왕성하였으며, 뿌리의 sinigrin 함량은 sucrose 증가와 함께 높아져, sucrose 70g/L에서 가장 높고 100g/L에서 약간의 감소를 나타내었다. 고추냉이 뿌리 현탁배양시 접종량을 1, 2, 3, 4g/L로 조절한 결과, 접종량이 가장 적었던 1g/L에서 뿌리 길이와 수가 가장 길었으며, 상대생장율(RGR)이 0.048 g·g-1·day-1로 4g/L의 RGR 0.025 g·g-1·day-1보다 약 2배정도 높게 나타났다. 배양온도에 따른 고추냉이 뿌리의 측근 형성은 15℃에서 가장 많았고, 뿌리 길이 생장은 10, 15℃가 차이가 없었다. 뿌리의 생장량은 15℃에서 가장 많았고, 20℃에서는 측근이 형성되었으나 길이 생장을 하지 못하여, 뿌리의 생장이 현저히 감소하였다. 배지의 무기염 농도를 MS배지를 기준으로 하여 1/4, 1/2, 3/4, 1의 농도로 조절하여 30일간 현탁배양한 결과, 1/4MS 배지에서 건물중 73mg으로 가장 많았고, 1/2MS배지에서 69mg, 3/4MS배지에서 66mg, 1MS에서 55mg 순으로 생장하여, 낮은 무기염 수준에서 유의적인 생장량 증가를 보였다. 또한, 뿌리의 측근수는 처리간 유의차가 없었으나, 측근 길이 생장은 농도가 낮아질수록 증가하는 경향을 나타났다. 고추냉이 뿌리 생육이 가장 좋았던 mNB배지를 기준으로 glucosinolate의 구성요소인 질소와 황농도를 조절하여 30일간 배양한 결과 뿌리의 생장량은 N농도 증가와 함께 현저히 증가하였다. 그러나, Sinigrin함량은 N 5.3me/L에서 122mg/kg로 가장 많았으며, N 10.6me/L에서 98mg/kg, N 15.9me/L에서 103mg/kg로 N농도가 증가할수록 함량이 감소하였다. 배지내 S농도에 따른 고추냉이 뿌리의 생장은 S농도 3, 4me/L에서 가장 높았으며, 뿌리 sinigrin함량은 S 1me/L에서 122mg/kg으로 가장 많았으며, S농도가 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다.
고추냉이 뿌리의 현탁배양기간 동안 배지의 pH, EC, 무기염, 생체중, 건물중, sinigrin함량을 조사하였다. 고추냉이 뿌리의 건물중은 배양후 약 10일까지는 느린 생장(유도기)를 보이고, 10일 이후 급속히 성장하다가 배양 25일 이후 생장률이 감소하여 S자 형태의 생장곡선을 나타내었다. 배지의 pH는 접종 후 배양 20일까지 증가하고, 20일 이후 소폭 감소 후 일정한 수준을 유지하였다. 배지 EC는 생육량이 증가가 적었던 배양 후 15일까지는 큰변화가 없었으나, 측근의 길이생장이 시작되는 배양 15일 이후 감소하였고, 뿌리 생장이 둔화되는 25일 이후에는 다시 증가하였다. 고추냉이 뿌리를 working-volume 1L인 bubble flask형태와 airlift형 반응기에 70g/L sucrose와 7mg/L IBA를 함유한 mNB배지에 1g을 접종하여 30일간 배양한 결과 bubble flask(형 배양기에서 생체중 10.66g로 airlift형의 8.3g보다 높은 생장량을 나타내었다.
고추냉이 배양 뿌리의 무기성분은 다량원소 중 질소와 인의 함량이 높았으며, 특히 배양뿌리의 질소 함량은 온실 식물체 뿌리에 비해 약 2배 정도 높게 나타났다. 그러나, 칼륨, 칼슘의 다량원소와 미량원소의 함량이 온실에서 재배한 고추냉이의 뿌리보다 낮았다. 고추냉이 배양근의 유용성분을 조사하기 위해 GC-MS분석을 한 결과, isothiocyanate류인 allyl isothiocyanate, 3-(Methylthio) propyl isothiocyanate(와 nitrile(류인 Bensonitrile(과 2-Hydroxyadamantane-1-carbonitrile 등을 확인하였다.
Glucosinolate are secondary metabolite, mainly found in cruciferae family. Wasasi has a high concentration of allyl glucosinolate (sinigrin), which has been noted for anti-cancer, anti-coagulant, anti-inflammatory, anti-asthmatic, antibiotic and anti-fungal. However, wasabi is difficult to cultivate...
Glucosinolate are secondary metabolite, mainly found in cruciferae family. Wasasi has a high concentration of allyl glucosinolate (sinigrin), which has been noted for anti-cancer, anti-coagulant, anti-inflammatory, anti-asthmatic, antibiotic and anti-fungal. However, wasabi is difficult to cultivate a requiring a long-term cultivation period and a complicated cultivation method. To solve these problems and to produce glucosinolate stably, adventitious roots of Wasabia japonica were cultured under different chemical and physical environments: Mineral, plant growth regulator, sucrose, temperature, inoculum density et al. Growth and glucosinolate content of the root were greatly affected by cultural conditions. The effect of basal medium on growth of wasabi roots was in sequence of mNB, WPM, Anderson, White, 1/4MS, and B5 and that on sinigrin production was in the order of mMS, White, WPM, Anderson, mNB, 1/4MS, and B5. The effect of initial sucrose concentration (i.e. 10, 30, 50, 0 and 100g/L) was investigated in root suspension culture of wasabi. The final root fresh weight increased from 0.445g to 1.448g/L with an increase of initial sucrose concentration from 10 to 70g/L, while 100g/L sucrose repressed the root growth. The highest sinigrin production was achieved at an initial sucrose concentration of 70g/L. Wasabi roots cultured on mNB medium supplemented with various concentration of auxins (IBA, IAA, or NAA: 1, 3, 5, 7, or 10mg/L).
IBA proved to be the best auxin on growth of wasabi root. In the inoculum density experiment, the highest number of root was obtained at 1g/L, showing twice relative root growth (RGR) compared to 4g/L of inoculum density. Lateral root formation and growth were greatest at 15℃, while lowest at 20℃. Among salt strength in the medium, root dry weight was highest in 1/4MS as 73mg/vessel followed by 1/2MS. Root growth was inhibited by a high salt strength (1MS). Root growth and sinigrin content were investigated according to nitrogen and sulfur concentrations in the culture medium. Root growth was enhanced by increasing N and S concentrations but sinigrin content increased with decreasing N and S concentrations. Overall, biomass and sinigrin content was maximized under the following conditions: mNB medium supplemented with 7-10mg/L IBA, 70g/L sucrose, and culture temperature of 15℃. Based on the above results, the pH, EC, and inorganic salts of the medium, root fresh and dry weight, and sinigrin content were measured during the suspension culture period. Root dry weight gradually increased until 10 days of culture and showed a significant increase until 25 days of culture. The pH of the medium increased until 20 days of culture and became stable at a lowest level. No remarkable changes were observed in the medium EC until 15 days of culture, after while the EC decreased until 25 days of culture. The adventitious roots of Wasabia japonica were cultured in bubble flasks respectively for 30 days to investigate inorganic contents and sinigrin in the root. Higher contents of N and S were detected and particularly N content was twice higher than that in the greenhousegrown root. On the other hand, contents of K, Ca and other micronutrient were lower than those in the greenhouse-grown root. GC-MS analyses determined allyl isothiocyanate, 3-(Methylthio) propyl isothiocyanate, benzonitrile, and 2-Hydroxyadamantane-1-carbonitrile in the adventitious root of Wasabia japonica.
Glucosinolate are secondary metabolite, mainly found in cruciferae family. Wasasi has a high concentration of allyl glucosinolate (sinigrin), which has been noted for anti-cancer, anti-coagulant, anti-inflammatory, anti-asthmatic, antibiotic and anti-fungal. However, wasabi is difficult to cultivate a requiring a long-term cultivation period and a complicated cultivation method. To solve these problems and to produce glucosinolate stably, adventitious roots of Wasabia japonica were cultured under different chemical and physical environments: Mineral, plant growth regulator, sucrose, temperature, inoculum density et al. Growth and glucosinolate content of the root were greatly affected by cultural conditions. The effect of basal medium on growth of wasabi roots was in sequence of mNB, WPM, Anderson, White, 1/4MS, and B5 and that on sinigrin production was in the order of mMS, White, WPM, Anderson, mNB, 1/4MS, and B5. The effect of initial sucrose concentration (i.e. 10, 30, 50, 0 and 100g/L) was investigated in root suspension culture of wasabi. The final root fresh weight increased from 0.445g to 1.448g/L with an increase of initial sucrose concentration from 10 to 70g/L, while 100g/L sucrose repressed the root growth. The highest sinigrin production was achieved at an initial sucrose concentration of 70g/L. Wasabi roots cultured on mNB medium supplemented with various concentration of auxins (IBA, IAA, or NAA: 1, 3, 5, 7, or 10mg/L).
IBA proved to be the best auxin on growth of wasabi root. In the inoculum density experiment, the highest number of root was obtained at 1g/L, showing twice relative root growth (RGR) compared to 4g/L of inoculum density. Lateral root formation and growth were greatest at 15℃, while lowest at 20℃. Among salt strength in the medium, root dry weight was highest in 1/4MS as 73mg/vessel followed by 1/2MS. Root growth was inhibited by a high salt strength (1MS). Root growth and sinigrin content were investigated according to nitrogen and sulfur concentrations in the culture medium. Root growth was enhanced by increasing N and S concentrations but sinigrin content increased with decreasing N and S concentrations. Overall, biomass and sinigrin content was maximized under the following conditions: mNB medium supplemented with 7-10mg/L IBA, 70g/L sucrose, and culture temperature of 15℃. Based on the above results, the pH, EC, and inorganic salts of the medium, root fresh and dry weight, and sinigrin content were measured during the suspension culture period. Root dry weight gradually increased until 10 days of culture and showed a significant increase until 25 days of culture. The pH of the medium increased until 20 days of culture and became stable at a lowest level. No remarkable changes were observed in the medium EC until 15 days of culture, after while the EC decreased until 25 days of culture. The adventitious roots of Wasabia japonica were cultured in bubble flasks respectively for 30 days to investigate inorganic contents and sinigrin in the root. Higher contents of N and S were detected and particularly N content was twice higher than that in the greenhousegrown root. On the other hand, contents of K, Ca and other micronutrient were lower than those in the greenhouse-grown root. GC-MS analyses determined allyl isothiocyanate, 3-(Methylthio) propyl isothiocyanate, benzonitrile, and 2-Hydroxyadamantane-1-carbonitrile in the adventitious root of Wasabia japonica.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.