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문제 정의
- 따라서 본 연구는 약용식물로부터 천연제초활성 물질을 동정하기 위하여, 몇 가지 유기용매에 따른 황련의 분획추출물이 다른 식물의 종자 발아 및 유묘생장에 미치는 영향을 조시-하였다.
- 천연 살초 성분 개발을 위한 기초적 연구로 발아 및 생장 억제물질 동정을 위하여 몇 가지 유기용매에 따른 황련의 분획 추출물에 대한 다른 식물의 종자 발아 및 유묘생장에 미치는 영향을 조사하였다. 추출물에 대한 검정식물의 발아율은 들깨, 배추, 피, 참깨 순으로 억제되었으며, 2,000ppm ethyl acetate 추출물에서 가장 높은 발아억제를 보였다.
제안 방법
- 7cm 샤레에 여지1매를 깔고, 4종 분획물을 각각 0, 250, 500, 1,000, 2,000ppm의 농도로 희석하여 5mL씩 넣고 선별한 종자를 50립씩 4반 복 치상하였다. 대조구는 증류수를 사용하였으며, 발아 조사는 치상 2일째부터 대조구의 발아율이 95% 이상 진행된 5일까지 매일 조사하였고, 발아는 유근이 종피를 뚫고 1mm 이상 신장한 것을 발아한 것으로 간주하였다. 치상 3일째에 증류수를 소량 주입하여 샤레가 마르지 않도록 하였다.
- 추출액은 감압농축기 (vacuum evaporator, BUCHI) 로 40℃ 이하로 감압 농축하여 MeOH을 제거하였다. 유기용매의 극성을 활용한 물질분획을 위하여 MeOH 추출물을 증류수에 현탁하여 분액 여두에 넣고 동량의 n-hexane을 가하여 상증의 n-hexane증을 3회 반복 분획추출한 다음, 잔류 112O층에 같은 방법으로 동량의 ethyl acetate와 n-butyl alcohol을 차례로 넣고 3회 반복 추출하여, 최종 잔류 H2O층과 함께 4종류의 분획물을 감압 농축하여 생물검정 시료로 이용하였다.
- 치상 3일째에 증류수를 소량 주입하여 샤레가 마르지 않도록 하였다. 유묘생장은 뚜껑이 있는 500mL 유리병에 여지를 깔고, 4종 분 획물을 같은 방법으로 준비한 다음, 증류수에 침지하여 유근이 종피를 뚫고 나온 발아 직후의 종자를 10립씩 4반복치상하여 7일째에 각 처리 별로 초장 및 근장을 측정하였다.
- ) Honda) 등 4식물의 종자발아 및 유묘생장에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 외관상 상처가 없는 종자를 선별하였다. 직경 8.7cm 샤레에 여지1매를 깔고, 4종 분획물을 각각 0, 250, 500, 1,000, 2,000ppm의 농도로 희석하여 5mL씩 넣고 선별한 종자를 50립씩 4반 복 치상하였다. 대조구는 증류수를 사용하였으며, 발아 조사는 치상 2일째부터 대조구의 발아율이 95% 이상 진행된 5일까지 매일 조사하였고, 발아는 유근이 종피를 뚫고 1mm 이상 신장한 것을 발아한 것으로 간주하였다.
- 천황련으로부터 얻은 4종의 추출물을 이용하여, 종자의 발아 직후 추출물을 농도별로 처리하 8 유묘생장을 조사하였다. 유묘의 초장에 미치는 추출물의 영향을 대조구에 대한 상대생 장율로 비교한 결과(Figs.
대상 데이터
- var. echinata (Willd.) Honda) 등 4식물의 종자발아 및 유묘생장에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 외관상 상처가 없는 종자를 선별하였다. 직경 8.
- 우리나라에서 유통되고 있는 건조된 중국산 천황련 (Coptis chinensis Franch)을 구입하여 실내에서 풍건 후 절단하여 분쇄한 분말 시료(40mesh) 1kg 당 MeOH 2L>가하여 25℃ 실 온에서 120시간을 추출하여 4겹 거즈로 거른 후, 여과지 (Whatman No. 1)로 여과하였다. 추출액은 감압농축기 (vacuum evaporator, BUCHI) 로 40℃ 이하로 감압 농축하여 MeOH을 제거하였다.
성능/효과
- 특히 Kwon 등(1997)은 국내 자생식물자원 중에서 농약 활성 물질을 탐색한 결과, 피마자, 고삼, 할미꽃 추출물들은 벼멸구에 대한 살충효과가 높았으며, 이중 피마자의 1% 추출물은 100% 방제효과를 보이는데, 2종의 추출물을 혼합시 방제효과가 더욱 높다고 하였다. 또한 적송의 methanol 추출액은 2% 농도에서 무의 종자 발아를 100% 억제하였다고 하여, 식물 추출물을 이용한 친환경농약개발의 가능성을 보여 주었다.
- 종자 발아에서 가장 영향이 적었던 참깨는 모든 처리에서 대조구보다 생육이 억제되었으며, 특히 H2O 추출물에서 저농도에서도 초장생육이 심하게 억제되었다. 배추 유묘는 ethyl acetate 추출물 2,000ppm에서 가장 낮은 초장생육을 보인 반면, butyl alcohol을 제외한 250ppm의 저농도에서는 대조구보다 초장생육이 양호한 결과를 보여 종특이적인 경향을 보였다. 이러한 결과는 배추와 같은 십자화과 식물들에 대한 폭넓은 검정을 통하여 종특이적 천연 살초 성분을 탐색할 필요가 있다.
- 추출물에 대한 검정식물의 발아율은 참깨, 피, 배추들깨 순으로 높았는데,참깨 종자는 ethyl acetate 주줄물2,000ppm을 제외하고는 대조구보다 발아율에 유의한 차이를 보이지 않았으나, 들깨종자는 butyl alcohol과 H2O 추출물에서 대부분 유의한 발아억제를 보였다. 배추 종자는 ethyle acetate 주줄물 500ppm 이상에서 유의한 발아억제를 보였으며, 2,000ppm에서 가장 낮은 발아율을 보였다. 들깨종자는 H2O 추출물2,000ppm에서 가장 낮은 발아율을 보였다.
- 이러한 추세에 따라 합성 제 초제 대신에 천연 살초 성분을 개발하여 친환경 제초제로 활용할 수만 있다면 신선채소 및 과채류 생산 등에 크게 기여할 수 있을 것으로 생각된다. 본 실험에서도 황련의 분획 추출물에서 비록 다른 식물의 종자발아를 완벽하게 억제하는 물질의 존재를 확인하지 는 못하였으나, 일정 농도 이상에서 유묘생장을 현저히 억제하는 물질이 존재함을 확인하였으며, 제초 활성을 갖는 물질의 분리 동정이 이루어지고 있다. 이러한 결과들은 금후 새로운 천연 살초성분의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
- 황련은 항산화 활성, 항바이러스 활성 및 항균 활성이 높은 데 (Bae, 2005; Kwak 등, 1998; Park과 Cho, 1999; Song 등, 1995), 이러한 황련의 약리활성작용은 주성분인 베르베린에 의한 것으로 알려졌다(An등, 2005; Hattori 등, 1992; Kwak 등, 1998; Lim 등, 2002; Yamahara, 1976).상업적으로 판매되는 천연 베르베린은 예비시험 결과에서 종자 발아를 억제하지는 않았으나, 유묘생장은 억제적이었다. 특히 Kwon 등(1997)은 국내 자생식물자원 중에서 농약 활성 물질을 탐색한 결과, 피마자, 고삼, 할미꽃 추출물들은 벼멸구에 대한 살충효과가 높았으며, 이중 피마자의 1% 추출물은 100% 방제효과를 보이는데, 2종의 추출물을 혼합시 방제효과가 더욱 높다고 하였다.
- 천황련으로부터 얻은 4종의 추출물을 이용하여, 종자의 발아 직후 추출물을 농도별로 처리하 8 유묘생장을 조사하였다. 유묘의 초장에 미치는 추출물의 영향을 대조구에 대한 상대생 장율로 비교한 결과(Figs. 1, 2), 추출물의 농도가 증가함에 따라 초장생육이 유의하게 억제되었으며, 검정식물들은 참깨, 들깨, 배추, 피순으 로 초장생육이 억제되었다 (Fig. 1). 종자 발아에서 가장 영향이 적었던 참깨는 모든 처리에서 대조구보다 생육이 억제되었으며, 특히 H2O 추출물에서 저농도에서도 초장생육이 심하게 억제되었다.
- 1). 종자 발아에서 가장 영향이 적었던 참깨는 모든 처리에서 대조구보다 생육이 억제되었으며, 특히 H2O 추출물에서 저농도에서도 초장생육이 심하게 억제되었다. 배추 유묘는 ethyl acetate 추출물 2,000ppm에서 가장 낮은 초장생육을 보인 반면, butyl alcohol을 제외한 250ppm의 저농도에서는 대조구보다 초장생육이 양호한 결과를 보여 종특이적인 경향을 보였다.
- 천황련의 methyl alcohol 추출물로부터 얻은 4종 분획물이 배추 (Brassica campestris), 참깨(S. indicum), 들깨(P. frutescens) 및 물피(E. crus-galli)의 종자 발아에 미치는 영향을 조사한 결과, 추출물의 농도가 높아질수록 발아가 억제되었다(Table 1). 추출물에 대한 검정식물의 발아율은 참깨, 피, 배추들깨 순으로 높았는데,참깨 종자는 ethyl acetate 주줄물2,000ppm을 제외하고는 대조구보다 발아율에 유의한 차이를 보이지 않았으나, 들깨종자는 butyl alcohol과 H2O 추출물에서 대부분 유의한 발아억제를 보였다.
- 추출물에 대한 검정식물의 발아율은 들깨, 배추, 피, 참깨 순으로 억제되었으며, 2,000ppm ethyl acetate 추출물에서 가장 높은 발아억제를 보였다. 초장 및 뿌리생육은 참깨, 들깨, 배추, 피순으로 억제되었으며, 특히 뿌리신장은 H2O, butyl alcohol, hexane, ethyl acetate 주줄물 순으로 억제 정도가 심하였다. 추출물에 대한 발아 및 유묘 생육의 억제 정도는 참깨 및 배추에서 종특이적으로 작용하였으며, 특히 물 추출물은 종자발아 및 뿌리신장에 천연살초 활성을 보였다.
- 들깨종자는 H2O 추출물2,000ppm에서 가장 낮은 발아율을 보였다. 추출물 중에서 ethyl acetate 추출물 2,000ppm 이상에서는 4종의 검정식물 모두 유의한 발아억제를 보였다. 이와 같이 식물종에 대한 추출물의 발아억제 효과는 종특이적인 반응을 보였는데, 쇠뜨기나 국화과식물들의 수용 추출물도 발아억제 효과가 높으며, 발아억제 정도는 종특이적 반응을 보인다 (Lee와 Lee, 1999; Yoo, 1999).
- 천연 살초 성분 개발을 위한 기초적 연구로 발아 및 생장 억제물질 동정을 위하여 몇 가지 유기용매에 따른 황련의 분획 추출물에 대한 다른 식물의 종자 발아 및 유묘생장에 미치는 영향을 조사하였다. 추출물에 대한 검정식물의 발아율은 들깨, 배추, 피, 참깨 순으로 억제되었으며, 2,000ppm ethyl acetate 추출물에서 가장 높은 발아억제를 보였다. 초장 및 뿌리생육은 참깨, 들깨, 배추, 피순으로 억제되었으며, 특히 뿌리신장은 H2O, butyl alcohol, hexane, ethyl acetate 주줄물 순으로 억제 정도가 심하였다.
- crus-galli)의 종자 발아에 미치는 영향을 조사한 결과, 추출물의 농도가 높아질수록 발아가 억제되었다(Table 1). 추출물에 대한 검정식물의 발아율은 참깨, 피, 배추들깨 순으로 높았는데,참깨 종자는 ethyl acetate 주줄물2,000ppm을 제외하고는 대조구보다 발아율에 유의한 차이를 보이지 않았으나, 들깨종자는 butyl alcohol과 H2O 추출물에서 대부분 유의한 발아억제를 보였다. 배추 종자는 ethyle acetate 주줄물 500ppm 이상에서 유의한 발아억제를 보였으며, 2,000ppm에서 가장 낮은 발아율을 보였다.
- 초장 및 뿌리생육은 참깨, 들깨, 배추, 피순으로 억제되었으며, 특히 뿌리신장은 H2O, butyl alcohol, hexane, ethyl acetate 주줄물 순으로 억제 정도가 심하였다. 추출물에 대한 발아 및 유묘 생육의 억제 정도는 참깨 및 배추에서 종특이적으로 작용하였으며, 특히 물 추출물은 종자발아 및 뿌리신장에 천연살초 활성을 보였다. 이러한 결과들은 금후 천연제초제 개발을 위한 기초자료로 이용될 것으로 기 대되었다.
- 한편, 뿌리생육은 4종의 검정식물 모두 대조구보다 모든 처리에서 뿌리신장이 억제되었는데, 특히 참깨 유묘의 뿌리신장은 4종의 추출물 모두 250ppm에서도 대조구의 50% 이하로 억제되었다 (Fig. 2). 추출물에 대한 검정식물의 뿌리신장은 H2O, butyl alcohol, hexane, ethyl acetate 추출물 순으로 억제 정도가 심하였다.
후속연구
- 본 실험에서도 황련의 분획 추출물에서 비록 다른 식물의 종자발아를 완벽하게 억제하는 물질의 존재를 확인하지 는 못하였으나, 일정 농도 이상에서 유묘생장을 현저히 억제하는 물질이 존재함을 확인하였으며, 제초 활성을 갖는 물질의 분리 동정이 이루어지고 있다. 이러한 결과들은 금후 새로운 천연 살초성분의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
- 추출물에 대한 발아 및 유묘 생육의 억제 정도는 참깨 및 배추에서 종특이적으로 작용하였으며, 특히 물 추출물은 종자발아 및 뿌리신장에 천연살초 활성을 보였다. 이러한 결과들은 금후 천연제초제 개발을 위한 기초자료로 이용될 것으로 기 대되었다.
- 현대농업에서 제초제를 비롯한 농약 사용량은 농촌 노동력 부족에 따라 매년 증가하고 있으나, 최근 친환경 재배기술에 대한 관심이 높아지면서 제초제 사용을 억제하려는 경향이 높다. 이러한 추세에 따라 합성 제 초제 대신에 천연 살초 성분을 개발하여 친환경 제초제로 활용할 수만 있다면 신선채소 및 과채류 생산 등에 크게 기여할 수 있을 것으로 생각된다. 본 실험에서도 황련의 분획 추출물에서 비록 다른 식물의 종자발아를 완벽하게 억제하는 물질의 존재를 확인하지 는 못하였으나, 일정 농도 이상에서 유묘생장을 현저히 억제하는 물질이 존재함을 확인하였으며, 제초 활성을 갖는 물질의 분리 동정이 이루어지고 있다.
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