자생식물은 번식력과 환경변화의 적응성이 좋고 기능성 생리활성물질을 가지고 있어 자원 식물로 활용도를 높이고자 관심이 증가하고 있다. 식물을 유용작물로 활용하기 위해서는 식물 고유의 특성과 재배 및 이용 등의 정보가 마련되어야 하나 우리나라 자생식물의 자원 식물에 대한 자생지의 환경, 생리 및 생태, 재배화를 위한 이용기술 등은 아직 미흡하다. 또한, 돌나물과(Crassulaceae)는 자생력이 강하여 생장이 빠르고 phenol성 화합물을 함유하는 것으로 알려져 있으나 속(...
자생식물은 번식력과 환경변화의 적응성이 좋고 기능성 생리활성물질을 가지고 있어 자원 식물로 활용도를 높이고자 관심이 증가하고 있다. 식물을 유용작물로 활용하기 위해서는 식물 고유의 특성과 재배 및 이용 등의 정보가 마련되어야 하나 우리나라 자생식물의 자원 식물에 대한 자생지의 환경, 생리 및 생태, 재배화를 위한 이용기술 등은 아직 미흡하다. 또한, 돌나물과(Crassulaceae)는 자생력이 강하여 생장이 빠르고 phenol성 화합물을 함유하는 것으로 알려져 있으나 속(genus)에 대한 세분화된 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구는 돌나물속(Sedum) 식물 중 자생식물인 가는기린초(S. aizoon), 기린초(S. kamtschaticum), 태백기린초(S. latiovalifolium), 애기기린초(S. middendorffianum), 섬기린초(S. takesimense), 땅채송화(S. oryzifolium), 바위채송화(S. polytrichoides), 돌나물(S. sarmentosum)의 자생지 환경을 알아보고 도입종 다화기린초(S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’), 푸른세덤(S. rupestre ‘Blue Spruce’), 안젤리나세덤(S. rupestre ‘Angelina’), 스푸리움세덤(S. spurium ‘Tricolor’)과 함께 식물의 형태적 특성에 따른 분류와 부위별 기능성물질의 함량과 활성을 알아보았다. 또한, 기능성 자원 식물인 섬기린초의 시설재배 시 인공광의 최적 조건을 알아보고자 LED 광질과 광도, 광주기에 따른 생육과 기능성 물질 함량 및 활성 변화를 분석하여 천연 기능성 물질로서의 활용 가능성을 알아보았다.
돌나물속 식물 자생종 8종, 도입종 4종의 형태적 특성은 뿌리의 형태가 주근과 부정근이며, 줄기는 직립형과 포복형이었다. 식물의 크기는 7.6±2~31.2±4cm로 땅채송화와 바위채송화가 가장 작고, 가는기린초가 가장 크며, 모두 줄기에 털이 없었다. 잎은 돌나물은 윤생이고 그 외 식물들은 호생으로 엽형은 장타원형, 도피침형, 광난형, 원통형, 선형을 가지고 엽두는 점첨두, 예두, 둔두, 원두의 형태, 엽연은 둔거치, 파상거치, 치아상거치와 전연으로 구분되었다. 잎은 가는기린초의 엽장이 가장 길고 태백기린초가 엽폭이 가장 길었으며, 돌나물과 태백기린초는 연한 녹색, 안젤리나세덤과 스푸리움세덤은 붉은색의 엽색을 가지는 것으로 조사되었다. 화서는 모두 취산화서로 화피는 모두 5장이며, 장타원형, 피침형 화피의 형태를 가지고 개화 시기는 5~8월이었다. 미세형질인 기공은 돌나물속 식물 12종 모두 부등형의 형태였다. 이에 따라 식물을 형태적 특성에 따라 분류하고자 PCA를 분석한 결과, 형태적 특성과 미세형질 특성이 비슷한 식물에 대하여 크게 3그룹으로 나뉘고, 제 1성분인 초장과 제 2성분인 엽장은 각각 25.6%와 21.7%로 제 1-2주성분 축 상에 분류 관계가 나타났으며, 자생종인 가는기린초, 기린초, 애기기린초, 섬기린초와 도입종인 다화기린초, 스푸리움세덤이 같은 집단으로 분류될 수 있을 것으로 판단되었다.
돌나물속 식물은 제주도부터 울릉도까지 우리나라의 전 지역에 분포하고 있으며, 가는기린초는 삼척, 기린초는 정선, 태백기린초와 애기기린초는 태백, 땅채송화는 제주도, 바위채송화는 영동, 돌나물은 영월, 섬기린초는 울릉도에서 분포도가 높았다. 자생지의 기후환경은 연평균 기온 9.2~16.3℃, 연최고 기온 14.8~19.9℃, 연최저 기온 4.3~13.6℃의 범위로 태백기린초와 애기기린초의 자생지 기온은 낮고 땅채송화는 높았으며, 연평균 상대습도는 59.3~70.5%, 강수량의 월 누적 평균은 92.8~129.65mm로 섬 지역에 자생하는 땅채송화와 섬기린초의 강수량이 많은 것으로 조사되었다. 자생지의 광도는 678.5~900.6μmol·m-2·s-1 PPFD로 상대조도는 90% 이상이었다. 토양은 모래와 사질양토의 토성이 대부분이었고 pH 5.1~6.8, EC 0.4~1.4 dS·m-1였다. 또한, 토양 유기물햠랑은 평균 29%, 전질소는 평균 0.3%, 유효인산는 평균 41.7mg·kg-1, 양이온 치환능은 평균 17.5cmol·kg-1였으며, 치환성 양이온 함량은 Ca2+>Mg2+>K+>Na+ 순이었다. 자생지 내 식생은 수목 14과 26종, 초본류 25과 39종이 돌나물속 식물과 함께 서식하고 있었다.
돌나물속 식물의 기능성물질 함량 및 활성은 뿌리, 줄기, 잎 부위별로 분석을 하였으며, 자생종 8종 및 도입종 4종 모두 기능성물질 함량은 다른 부위보다 잎에서 많고 활성 또한 잎에서 우수하였다. 총 안토시아닌 함량은 안젤리나세덤이 0.30mg CGE/g FW로 다른 식물보다 높았으나 태백기린초, 섬기린초, 스푸리움세덤과 차이가 없었으며, 총 플라보노이드 함량은 태백기린초와 섬기린초에서 각각 36.2mg CE/g FW와 36.7 mg CE/g FW로 함량이 높았다. 총 페놀 함량은 섬기린초에서 52.2mg GAE/g FW로 다른 식물보다 함량이 높은 것으로 나타났다. 기능성물질의 활성인 DPPH radical 소거 활성과 ABTS radical 소거 활성 또한 섬기린초가 각각 1.3mg VCE/g FW, 1.4mg VCE/g FW로 활성이 높은 것으로 조사되었다. 이에 따라, 돌나물속 식물은 총 플라보노이드가 관여한 총 페놀이 기능성물질의 활성에 기여하는 것으로 판단되며, 특히, 섬기린초의 잎은 다른 식물보다 천연화합물이 많고 활성이 높아 기능성 소재로서 가치가 클 것으로 판단되었다.
섬기린초를 챔버 내에서 생육 시 blue LED단색광과 혼합광 처리는 엽수, 엽장 및 엽폭 등 엽생장에 우수하였으며, 섬기린초 잎의 기능성물질 함량과 활성은 LED 처리 전보다 후에 총 플라보노이드 및 총 페놀 함량, DPPH radical 소거 활성이 증가하는 경향을 보였다. 특히, blue LED 단색광 처리의 섬기린초 잎은 총 플라보노이드와 총 페놀 함량이 많았으며 DPPH radical 및 ABTS radical 소거 활성 또한 높은 것으로 조사되었다. 이에 따라 섬기린초는 blue LED 단색광 처리에서 생육과 기능성물질 합성에 효과적인 것으로 판단되었다. 섬기린초의 적정 광도는 blue LED 200μmol·m-2·s-1로 다른 처리보다 엽장 및 엽폭이 크고 엽수도 많아 엽생장에 효과적이었으며, 최대 광화학적 효율이 정상범위(0.78~0.84)에 속하여 새로운 환경에 대한 스트레스가 없이 적응을 잘하는 것으로 판단되었다. 기능성 생리활성물질의 변화는 총 안토시아닌 함량은 LED 처리 전·후의 차이가 없었으나 총 카로티노이드 함량, 총 플라보노이드 함량, 총 페놀 함량은 처리 전보다 각각 약 2배, 2.5배, 2배씩 증가하여 200μmol·m-2·s-1 처리구는 각각 0.66mg/g FW, 71.2mg CE/g FW, 75.8mg GAE/g FW로 기능성물질 함량이 많은 것으로 조사되었다. 기능성물질의 활성인 DPPH radical 소거 활성, ABTS radical 소거 활성은 처리 보다 약 7~8배 증가하여 200μmol·m-2·s-1 처리구가 각각 15.5mg VCE/g FW, 11.5mg VCE/g FW로 높았으며, 환원능인 FRAP value가 4.1mg TE/g FW로 다른 처리보다 높았다. 이를 통해 200μmol·m-2·s-1 하에서 자란 섬기린초의 잎은 free radical 및 금속 이온을 동시에 소거할 수 있는 기능성 식물 소재로 활용 가치가 높을 것으로 판단되었다. 섬기린초의 blue LED에 따른 최적 광주기는 엽장 및 엽폭, 엽수 등 엽생장과 생체중 및 건물중, 엽록소 함량이 높아 생육에 효과적인 16/8hr.가 적합한 것으로 조사되었으며, 처리 기간이 증가할수록 기능성물질 함량 및 활성이 증가하는 경향으로 나타났다. 9주 후의 기능성물질 함량은 총 안토시아닌 0.055mg CGE/g FW, 총 카로티노이드 0.68mg/g FW, 총 플라보노이드 71.2mg CE/g FW, 총 페놀 75.4mg GAE/g FW로 16/8hr.처리구가 가장 많이 함유하는 것으로 조사되었다. 기능성물질의 활성도 처리 기간에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 9주 후에는 16/8hr.처리구가 DPPH radical 소거 활성 14.5mg VCE/g FW, ABTS radical 소거 활성 11.5mg VCE/g FW로 가장 높았고 FRAP value도 4.0mg TE/g FW로 16/8hr.처리구가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, blue LED 200μmol·m-2·s-1, 16/8hr. 하에서 자란 섬기린초의 잎은 xanthin oxidase 저해 활성 28.5%, tyrosinase 저해 활성 38.2%, elastase 저해 활성 37.8%로 free radical, tyrosinase 변화 및 주름 생성 저해의 활성도 높아 기능성 소재로써 사용이 가능할 것으로 판단되었다.
따라서, 돌나물속 식물은 자생지 환경, 형태적 특성이 다르나 생리활성물질을 함유하고 있어 기능성 소재로서의 가치가 있으며, 특히, 섬기린초의 잎은 다른 식물보다 기능성물질 함량이 높고 활성이 우수하였다. 이에 따라, 섬기린초는 챔버 내에서 광질 blue LED, 광도 200μmol·m-2·s-1, 광주기 16/8hr.는 섬기린초의 엽생장에 효과적이며, 기능성 생리활성을 증진시켜 생육 및 재배에 적합한 광 조건으로 판단되었다. 또한, 최적의 광 조건에서 자란 섬기린초 잎의 유용물질은 항산화 및 항주름 등이 우수하여 천연 기능성 물질로서의 활용이 가능할 것으로 판단되었다.
자생식물은 번식력과 환경변화의 적응성이 좋고 기능성 생리활성물질을 가지고 있어 자원 식물로 활용도를 높이고자 관심이 증가하고 있다. 식물을 유용작물로 활용하기 위해서는 식물 고유의 특성과 재배 및 이용 등의 정보가 마련되어야 하나 우리나라 자생식물의 자원 식물에 대한 자생지의 환경, 생리 및 생태, 재배화를 위한 이용기술 등은 아직 미흡하다. 또한, 돌나물과(Crassulaceae)는 자생력이 강하여 생장이 빠르고 phenol성 화합물을 함유하는 것으로 알려져 있으나 속(genus)에 대한 세분화된 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구는 돌나물속(Sedum) 식물 중 자생식물인 가는기린초(S. aizoon), 기린초(S. kamtschaticum), 태백기린초(S. latiovalifolium), 애기기린초(S. middendorffianum), 섬기린초(S. takesimense), 땅채송화(S. oryzifolium), 바위채송화(S. polytrichoides), 돌나물(S. sarmentosum)의 자생지 환경을 알아보고 도입종 다화기린초(S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’), 푸른세덤(S. rupestre ‘Blue Spruce’), 안젤리나세덤(S. rupestre ‘Angelina’), 스푸리움세덤(S. spurium ‘Tricolor’)과 함께 식물의 형태적 특성에 따른 분류와 부위별 기능성물질의 함량과 활성을 알아보았다. 또한, 기능성 자원 식물인 섬기린초의 시설재배 시 인공광의 최적 조건을 알아보고자 LED 광질과 광도, 광주기에 따른 생육과 기능성 물질 함량 및 활성 변화를 분석하여 천연 기능성 물질로서의 활용 가능성을 알아보았다.
돌나물속 식물 자생종 8종, 도입종 4종의 형태적 특성은 뿌리의 형태가 주근과 부정근이며, 줄기는 직립형과 포복형이었다. 식물의 크기는 7.6±2~31.2±4cm로 땅채송화와 바위채송화가 가장 작고, 가는기린초가 가장 크며, 모두 줄기에 털이 없었다. 잎은 돌나물은 윤생이고 그 외 식물들은 호생으로 엽형은 장타원형, 도피침형, 광난형, 원통형, 선형을 가지고 엽두는 점첨두, 예두, 둔두, 원두의 형태, 엽연은 둔거치, 파상거치, 치아상거치와 전연으로 구분되었다. 잎은 가는기린초의 엽장이 가장 길고 태백기린초가 엽폭이 가장 길었으며, 돌나물과 태백기린초는 연한 녹색, 안젤리나세덤과 스푸리움세덤은 붉은색의 엽색을 가지는 것으로 조사되었다. 화서는 모두 취산화서로 화피는 모두 5장이며, 장타원형, 피침형 화피의 형태를 가지고 개화 시기는 5~8월이었다. 미세형질인 기공은 돌나물속 식물 12종 모두 부등형의 형태였다. 이에 따라 식물을 형태적 특성에 따라 분류하고자 PCA를 분석한 결과, 형태적 특성과 미세형질 특성이 비슷한 식물에 대하여 크게 3그룹으로 나뉘고, 제 1성분인 초장과 제 2성분인 엽장은 각각 25.6%와 21.7%로 제 1-2주성분 축 상에 분류 관계가 나타났으며, 자생종인 가는기린초, 기린초, 애기기린초, 섬기린초와 도입종인 다화기린초, 스푸리움세덤이 같은 집단으로 분류될 수 있을 것으로 판단되었다.
돌나물속 식물은 제주도부터 울릉도까지 우리나라의 전 지역에 분포하고 있으며, 가는기린초는 삼척, 기린초는 정선, 태백기린초와 애기기린초는 태백, 땅채송화는 제주도, 바위채송화는 영동, 돌나물은 영월, 섬기린초는 울릉도에서 분포도가 높았다. 자생지의 기후환경은 연평균 기온 9.2~16.3℃, 연최고 기온 14.8~19.9℃, 연최저 기온 4.3~13.6℃의 범위로 태백기린초와 애기기린초의 자생지 기온은 낮고 땅채송화는 높았으며, 연평균 상대습도는 59.3~70.5%, 강수량의 월 누적 평균은 92.8~129.65mm로 섬 지역에 자생하는 땅채송화와 섬기린초의 강수량이 많은 것으로 조사되었다. 자생지의 광도는 678.5~900.6μmol·m-2·s-1 PPFD로 상대조도는 90% 이상이었다. 토양은 모래와 사질양토의 토성이 대부분이었고 pH 5.1~6.8, EC 0.4~1.4 dS·m-1였다. 또한, 토양 유기물햠랑은 평균 29%, 전질소는 평균 0.3%, 유효인산는 평균 41.7mg·kg-1, 양이온 치환능은 평균 17.5cmol·kg-1였으며, 치환성 양이온 함량은 Ca2+>Mg2+>K+>Na+ 순이었다. 자생지 내 식생은 수목 14과 26종, 초본류 25과 39종이 돌나물속 식물과 함께 서식하고 있었다.
돌나물속 식물의 기능성물질 함량 및 활성은 뿌리, 줄기, 잎 부위별로 분석을 하였으며, 자생종 8종 및 도입종 4종 모두 기능성물질 함량은 다른 부위보다 잎에서 많고 활성 또한 잎에서 우수하였다. 총 안토시아닌 함량은 안젤리나세덤이 0.30mg CGE/g FW로 다른 식물보다 높았으나 태백기린초, 섬기린초, 스푸리움세덤과 차이가 없었으며, 총 플라보노이드 함량은 태백기린초와 섬기린초에서 각각 36.2mg CE/g FW와 36.7 mg CE/g FW로 함량이 높았다. 총 페놀 함량은 섬기린초에서 52.2mg GAE/g FW로 다른 식물보다 함량이 높은 것으로 나타났다. 기능성물질의 활성인 DPPH radical 소거 활성과 ABTS radical 소거 활성 또한 섬기린초가 각각 1.3mg VCE/g FW, 1.4mg VCE/g FW로 활성이 높은 것으로 조사되었다. 이에 따라, 돌나물속 식물은 총 플라보노이드가 관여한 총 페놀이 기능성물질의 활성에 기여하는 것으로 판단되며, 특히, 섬기린초의 잎은 다른 식물보다 천연화합물이 많고 활성이 높아 기능성 소재로서 가치가 클 것으로 판단되었다.
섬기린초를 챔버 내에서 생육 시 blue LED 단색광과 혼합광 처리는 엽수, 엽장 및 엽폭 등 엽생장에 우수하였으며, 섬기린초 잎의 기능성물질 함량과 활성은 LED 처리 전보다 후에 총 플라보노이드 및 총 페놀 함량, DPPH radical 소거 활성이 증가하는 경향을 보였다. 특히, blue LED 단색광 처리의 섬기린초 잎은 총 플라보노이드와 총 페놀 함량이 많았으며 DPPH radical 및 ABTS radical 소거 활성 또한 높은 것으로 조사되었다. 이에 따라 섬기린초는 blue LED 단색광 처리에서 생육과 기능성물질 합성에 효과적인 것으로 판단되었다. 섬기린초의 적정 광도는 blue LED 200μmol·m-2·s-1로 다른 처리보다 엽장 및 엽폭이 크고 엽수도 많아 엽생장에 효과적이었으며, 최대 광화학적 효율이 정상범위(0.78~0.84)에 속하여 새로운 환경에 대한 스트레스가 없이 적응을 잘하는 것으로 판단되었다. 기능성 생리활성물질의 변화는 총 안토시아닌 함량은 LED 처리 전·후의 차이가 없었으나 총 카로티노이드 함량, 총 플라보노이드 함량, 총 페놀 함량은 처리 전보다 각각 약 2배, 2.5배, 2배씩 증가하여 200μmol·m-2·s-1 처리구는 각각 0.66mg/g FW, 71.2mg CE/g FW, 75.8mg GAE/g FW로 기능성물질 함량이 많은 것으로 조사되었다. 기능성물질의 활성인 DPPH radical 소거 활성, ABTS radical 소거 활성은 처리 보다 약 7~8배 증가하여 200μmol·m-2·s-1 처리구가 각각 15.5mg VCE/g FW, 11.5mg VCE/g FW로 높았으며, 환원능인 FRAP value가 4.1mg TE/g FW로 다른 처리보다 높았다. 이를 통해 200μmol·m-2·s-1 하에서 자란 섬기린초의 잎은 free radical 및 금속 이온을 동시에 소거할 수 있는 기능성 식물 소재로 활용 가치가 높을 것으로 판단되었다. 섬기린초의 blue LED에 따른 최적 광주기는 엽장 및 엽폭, 엽수 등 엽생장과 생체중 및 건물중, 엽록소 함량이 높아 생육에 효과적인 16/8hr.가 적합한 것으로 조사되었으며, 처리 기간이 증가할수록 기능성물질 함량 및 활성이 증가하는 경향으로 나타났다. 9주 후의 기능성물질 함량은 총 안토시아닌 0.055mg CGE/g FW, 총 카로티노이드 0.68mg/g FW, 총 플라보노이드 71.2mg CE/g FW, 총 페놀 75.4mg GAE/g FW로 16/8hr.처리구가 가장 많이 함유하는 것으로 조사되었다. 기능성물질의 활성도 처리 기간에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 9주 후에는 16/8hr.처리구가 DPPH radical 소거 활성 14.5mg VCE/g FW, ABTS radical 소거 활성 11.5mg VCE/g FW로 가장 높았고 FRAP value도 4.0mg TE/g FW로 16/8hr.처리구가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, blue LED 200μmol·m-2·s-1, 16/8hr. 하에서 자란 섬기린초의 잎은 xanthin oxidase 저해 활성 28.5%, tyrosinase 저해 활성 38.2%, elastase 저해 활성 37.8%로 free radical, tyrosinase 변화 및 주름 생성 저해의 활성도 높아 기능성 소재로써 사용이 가능할 것으로 판단되었다.
따라서, 돌나물속 식물은 자생지 환경, 형태적 특성이 다르나 생리활성물질을 함유하고 있어 기능성 소재로서의 가치가 있으며, 특히, 섬기린초의 잎은 다른 식물보다 기능성물질 함량이 높고 활성이 우수하였다. 이에 따라, 섬기린초는 챔버 내에서 광질 blue LED, 광도 200μmol·m-2·s-1, 광주기 16/8hr.는 섬기린초의 엽생장에 효과적이며, 기능성 생리활성을 증진시켜 생육 및 재배에 적합한 광 조건으로 판단되었다. 또한, 최적의 광 조건에서 자란 섬기린초 잎의 유용물질은 항산화 및 항주름 등이 우수하여 천연 기능성 물질로서의 활용이 가능할 것으로 판단되었다.
Sedum (Crassulacea) is a large genus of flowering plants that are native in South Korea and have been successfully adapted in various environmental conditions. The Sedum flowering plants have bio-functional physiological active substances and are often used as plant material resources for cosmetic, ...
Sedum (Crassulacea) is a large genus of flowering plants that are native in South Korea and have been successfully adapted in various environmental conditions. The Sedum flowering plants have bio-functional physiological active substances and are often used as plant material resources for cosmetic, food and medical uses. With importances of the use of this genus, though, there were not many studies that evaluate morpholoical characteritics of this genus grown in South Korea. To successfully use the Sedum flowering plants as resources, information on chemical morphological and anatomical characteristics associated with geographic distribution and ecology are needed. In this study, physiological, morphological, and anatomical characteristics of eight Sedum flowering plants, including S. aizoon, S. kamtschaticum, S. latiovalifolium, S. middendorffianum, S. takesimense, S. oryzifolium, S. polytrichoides, S. sarmentosum were investigated. And four introduced species, including S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’, S. rupestre ‘Blue Spruce’, S. rupestre ‘Angelina’, S. spurium ‘Tricolor’ were investigated. This study conducted to determine optimal light-emitting diode (LED) quality of Sedum takesimense, a functional resource plant. In addition, the study examined the potential efficacy for use as a nature bio-functional substance, through analysis of changes of growth, phytochemical contents and activity according to the light intensity and the photoperiod of blue LED.
The morphological characteristics of the eight species native plant and the four species introduced plant of Sedum were the main root and adventitious root, and the stems were erect type and decumbent type. The plants were 7.6±2–31.2±4 cm in size, with the smallest S. oryzifolium and S. polytrichoides, the largest S. aizoon, all plants were absence about presence of trichome. Concerning leaf morphological characteristics, the phyllotaxis was vericillate (S. oryzifolium) and arternate (other species), and the shape was oblong, oblanceolate, broad ovate, terete, and linear. The apex was acuminate, acute, obture, and rounded. The margin was divided into two types, serrate (crenate, repand and dentate) and entire. Leaf length was the largest for S. aizoon, and leaf width was the largest for S. latiovalifolium. S. sarmentosum and S. lativalifolium were found to have light green on leaf color, S. rupestre ‘Angelina’ and S. spurium ‘Tricolor’ had reddish leaf color. The type of stomata was anisocytic about all plants. Accordingly, the principal component analysis to classify plants, their morphological characteristics determined that plants are largely divided into three groups, with the length of the stem, which in the first component, showing a classification relationships on the axis of the first and second principal components, respectively, with 25.6% and 21.7%. And the Sedum species could be classified into gropus such as S. aizoon, S. kamtschaticum, S. middendorffianum, S. takesimense, S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’ and S. spurium ‘Tricolor’. Sedum plants were widely distributed from Jeju Island to Ulleung Island in Korea. S. aizoon was mostly found in Samcheok, while S. kamtschaticum was mostly found in Jeongseon. S. latiovalifolium and S. middendorffianum were mostly distributed in Taebaek, S. takesimense was found in Ulleung, S. oryzifolium was found in Jeju. S. polytrichoides was found in Yeongdong. S. sarmentosum was found in Yeongwol. The Sedum flowering plants used in this study include 14 family, 26 species of trees and shrub, and 24 family, 39 species of herbaceous plants. The climatic condition of these environments were in the range annual average temperature of 9.2 to 16.3℃, annual maximum temperature of 14.8 to 19.9℃, and annual minimum temperature of 4.3 to 13.6℃, with annual average relative humidity of 59.3-70.5% and average annual total precipitation of 92.8-129.65 mm. The light intensity of the native habitat was 678.5–900.6 μmol·m-2·s-1 PPFD with relative illumination of more than 90%. Soil environment was mostly soil with sand and cortical soil with a pH 5.1 to 6.9 and EC 0.4 to 1.4 dS·m-1. In addition, 29% of organic matter, 0.3% of total nitrogen, 41.7 mg·kg-1of P2O5, 17.5 cmol·kg-1, of cation exchange capacity, followed by Ca2+>Mg2+>K+>Na+. The functional substance contents and activities of Sedum were analyzed by root, stem and leaf. All the eight native species and the four introduced species were higher in the functional substance contents in the leaf than in other part and were also better active in the leaf. The total anthocyanins concentration was 0.30 mg CGE/g FW, higher than other plants, but no difference was made from S. latiovalifolium, S. takesimense and S. spurium ‘Tricolor’, and the total flavonoids concentration was higher at 36.2 mg CE/g FW and 36.7 mg CE/g FW respectively in S. latiovalifolium and S. takesimense. The phenolics concentration was found to be 52.2 mg GAE/g FW in S. takesimense, higher than other plants. The DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging, which are the functional substance activities, were also found to be active at 1.3 mg VCE/g FW and 1.4 mg VCE/g FW, respectively. Therefore, this study was judged to the Sedum plants contribute to the total phenolics, which involving the total flavonoids about antioxidant activity. In particular, the leaves of S. takesimense had more natural phytochemical than other plants, so they were judged to be of high value as bio-functional substance.
After blue LED (B LED) treatment, there were more leaves than under other treatment, and leaf length and width increased. The functional substance contents of total flavonoids and total phenolics, and the activity of DPPH radical scavenging in S. takesimense leaves increased after light treatment. The contents of functional substance (total flavonoids and total phenolics) and the activities of DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging were hight after B LED treatment than other treatment. Therefore, it is suggested that B LED treatment affects the synthesis of functional substance during growth in chamber. The blue LED 200 μmol·m-2·s-1 light intensity was more effective for leaf growth other treatments and had more leaf length and width. In addition, the maximum quantum yield was considered to be within the normal range (0.78-0.84), making it well adapted without stress to the new environment. The total anthocyanins concentration was unchanged before and after the LED treatments, but the total carotenoids concentration, total flavonoids concentration and total phenolics concentration increased about twice, 2.5 times, and twice, respectively, to 200 μmol·m-2·s-1 treatment at 0.66 mg/g FW, 71.2 mg CE/g FW, 75.8 mg GAE/g FW, respectively. DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging, which is the functional substance activity, have increased by about 7 to 8 times over treatment, with 200 μmol·m-2·s-1 treatment also active at 15.5 mg VCE/g FW and 11.5 mg VCE/g FW respectively. The FRAP value was 4.1 mg TE/g FW higher than other treatments. Accordingly, the leaves of S. takesimense, which grew under 200 μmol·m-2·s-1, were judged to be highly valuable as functional plant materials capable of clearing free radical and metal ions. The optimal photoperiod according to blue LED of S. takesimense was 16/8hr. It was effective for growth due to its leaf growth, including leaf width and length, fresh weight and dry weight, and chlorophyll content. Also, it was shown that the functional substance contents and activities increased as 16/8hr. photoperiod increased. the functional substance contents after 0 weeks was found to contain the highest total antho- cyanins 0.55 mg CGE/g FW, total carotenoid 0.68 mg/g FW, total flavonoids 71.2 mg CE/g FW, total phenolics 75.4 mg GAE/g FW, with the highest content of 16/8hr.. Moreover, the leaves of S. takesimense, which grew under the blue LED 200 μmol·m-2·s-1, 16/8hr. were considered to be highly functional cosmetic, food and medicine ingredients, with 28.5% of xanthin oxidase inhibition activity, 38.2% of tyrosinase inhibition activity, and 37.8% elastase inhibitory activity.
As a result, there were morphological variations associated with geographic distribution and ecology in Sedum plants, but all plants contain physiological active substances, which can be valuable as functional materials for cosmetic, food and medical uses. In particular, the leaves of S. takesimense were higher in the functional substance contents and more active than other plants. Furthermore, the useful material of S. takesimense leaf, which grow under optimal light conditions with blue LED, 200μmol·m-2·s-1, 16/8hr. (light/dark), was considered to be of high value as a natural functional substance as it was effective in antioxidant, whitening and wrinkle improvement.
Sedum (Crassulacea) is a large genus of flowering plants that are native in South Korea and have been successfully adapted in various environmental conditions. The Sedum flowering plants have bio-functional physiological active substances and are often used as plant material resources for cosmetic, food and medical uses. With importances of the use of this genus, though, there were not many studies that evaluate morpholoical characteritics of this genus grown in South Korea. To successfully use the Sedum flowering plants as resources, information on chemical morphological and anatomical characteristics associated with geographic distribution and ecology are needed. In this study, physiological, morphological, and anatomical characteristics of eight Sedum flowering plants, including S. aizoon, S. kamtschaticum, S. latiovalifolium, S. middendorffianum, S. takesimense, S. oryzifolium, S. polytrichoides, S. sarmentosum were investigated. And four introduced species, including S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’, S. rupestre ‘Blue Spruce’, S. rupestre ‘Angelina’, S. spurium ‘Tricolor’ were investigated. This study conducted to determine optimal light-emitting diode (LED) quality of Sedum takesimense, a functional resource plant. In addition, the study examined the potential efficacy for use as a nature bio-functional substance, through analysis of changes of growth, phytochemical contents and activity according to the light intensity and the photoperiod of blue LED.
The morphological characteristics of the eight species native plant and the four species introduced plant of Sedum were the main root and adventitious root, and the stems were erect type and decumbent type. The plants were 7.6±2–31.2±4 cm in size, with the smallest S. oryzifolium and S. polytrichoides, the largest S. aizoon, all plants were absence about presence of trichome. Concerning leaf morphological characteristics, the phyllotaxis was vericillate (S. oryzifolium) and arternate (other species), and the shape was oblong, oblanceolate, broad ovate, terete, and linear. The apex was acuminate, acute, obture, and rounded. The margin was divided into two types, serrate (crenate, repand and dentate) and entire. Leaf length was the largest for S. aizoon, and leaf width was the largest for S. latiovalifolium. S. sarmentosum and S. lativalifolium were found to have light green on leaf color, S. rupestre ‘Angelina’ and S. spurium ‘Tricolor’ had reddish leaf color. The type of stomata was anisocytic about all plants. Accordingly, the principal component analysis to classify plants, their morphological characteristics determined that plants are largely divided into three groups, with the length of the stem, which in the first component, showing a classification relationships on the axis of the first and second principal components, respectively, with 25.6% and 21.7%. And the Sedum species could be classified into gropus such as S. aizoon, S. kamtschaticum, S. middendorffianum, S. takesimense, S. kamtschaticum var. floriderum ‘Weilhenstephaner Gold’ and S. spurium ‘Tricolor’. Sedum plants were widely distributed from Jeju Island to Ulleung Island in Korea. S. aizoon was mostly found in Samcheok, while S. kamtschaticum was mostly found in Jeongseon. S. latiovalifolium and S. middendorffianum were mostly distributed in Taebaek, S. takesimense was found in Ulleung, S. oryzifolium was found in Jeju. S. polytrichoides was found in Yeongdong. S. sarmentosum was found in Yeongwol. The Sedum flowering plants used in this study include 14 family, 26 species of trees and shrub, and 24 family, 39 species of herbaceous plants. The climatic condition of these environments were in the range annual average temperature of 9.2 to 16.3℃, annual maximum temperature of 14.8 to 19.9℃, and annual minimum temperature of 4.3 to 13.6℃, with annual average relative humidity of 59.3-70.5% and average annual total precipitation of 92.8-129.65 mm. The light intensity of the native habitat was 678.5–900.6 μmol·m-2·s-1 PPFD with relative illumination of more than 90%. Soil environment was mostly soil with sand and cortical soil with a pH 5.1 to 6.9 and EC 0.4 to 1.4 dS·m-1. In addition, 29% of organic matter, 0.3% of total nitrogen, 41.7 mg·kg-1of P2O5, 17.5 cmol·kg-1, of cation exchange capacity, followed by Ca2+>Mg2+>K+>Na+. The functional substance contents and activities of Sedum were analyzed by root, stem and leaf. All the eight native species and the four introduced species were higher in the functional substance contents in the leaf than in other part and were also better active in the leaf. The total anthocyanins concentration was 0.30 mg CGE/g FW, higher than other plants, but no difference was made from S. latiovalifolium, S. takesimense and S. spurium ‘Tricolor’, and the total flavonoids concentration was higher at 36.2 mg CE/g FW and 36.7 mg CE/g FW respectively in S. latiovalifolium and S. takesimense. The phenolics concentration was found to be 52.2 mg GAE/g FW in S. takesimense, higher than other plants. The DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging, which are the functional substance activities, were also found to be active at 1.3 mg VCE/g FW and 1.4 mg VCE/g FW, respectively. Therefore, this study was judged to the Sedum plants contribute to the total phenolics, which involving the total flavonoids about antioxidant activity. In particular, the leaves of S. takesimense had more natural phytochemical than other plants, so they were judged to be of high value as bio-functional substance.
After blue LED (B LED) treatment, there were more leaves than under other treatment, and leaf length and width increased. The functional substance contents of total flavonoids and total phenolics, and the activity of DPPH radical scavenging in S. takesimense leaves increased after light treatment. The contents of functional substance (total flavonoids and total phenolics) and the activities of DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging were hight after B LED treatment than other treatment. Therefore, it is suggested that B LED treatment affects the synthesis of functional substance during growth in chamber. The blue LED 200 μmol·m-2·s-1 light intensity was more effective for leaf growth other treatments and had more leaf length and width. In addition, the maximum quantum yield was considered to be within the normal range (0.78-0.84), making it well adapted without stress to the new environment. The total anthocyanins concentration was unchanged before and after the LED treatments, but the total carotenoids concentration, total flavonoids concentration and total phenolics concentration increased about twice, 2.5 times, and twice, respectively, to 200 μmol·m-2·s-1 treatment at 0.66 mg/g FW, 71.2 mg CE/g FW, 75.8 mg GAE/g FW, respectively. DPPH radical scavenging and ABTS radical scavenging, which is the functional substance activity, have increased by about 7 to 8 times over treatment, with 200 μmol·m-2·s-1 treatment also active at 15.5 mg VCE/g FW and 11.5 mg VCE/g FW respectively. The FRAP value was 4.1 mg TE/g FW higher than other treatments. Accordingly, the leaves of S. takesimense, which grew under 200 μmol·m-2·s-1, were judged to be highly valuable as functional plant materials capable of clearing free radical and metal ions. The optimal photoperiod according to blue LED of S. takesimense was 16/8hr. It was effective for growth due to its leaf growth, including leaf width and length, fresh weight and dry weight, and chlorophyll content. Also, it was shown that the functional substance contents and activities increased as 16/8hr. photoperiod increased. the functional substance contents after 0 weeks was found to contain the highest total antho- cyanins 0.55 mg CGE/g FW, total carotenoid 0.68 mg/g FW, total flavonoids 71.2 mg CE/g FW, total phenolics 75.4 mg GAE/g FW, with the highest content of 16/8hr.. Moreover, the leaves of S. takesimense, which grew under the blue LED 200 μmol·m-2·s-1, 16/8hr. were considered to be highly functional cosmetic, food and medicine ingredients, with 28.5% of xanthin oxidase inhibition activity, 38.2% of tyrosinase inhibition activity, and 37.8% elastase inhibitory activity.
As a result, there were morphological variations associated with geographic distribution and ecology in Sedum plants, but all plants contain physiological active substances, which can be valuable as functional materials for cosmetic, food and medical uses. In particular, the leaves of S. takesimense were higher in the functional substance contents and more active than other plants. Furthermore, the useful material of S. takesimense leaf, which grow under optimal light conditions with blue LED, 200μmol·m-2·s-1, 16/8hr. (light/dark), was considered to be of high value as a natural functional substance as it was effective in antioxidant, whitening and wrinkle improvement.
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