참돌꽃의 캘러스로부터 salidroside 생산에 미치는 배지성분의 영향 Effect of Macro-nutrients for the Salidroside Production from Callus Cultures of Rhodiola sachalinesis A. Bor원문보기
대량 원소의 종류 및 적정 농도의 규명은 식물의 생장뿐 아니라 유용한 2차 대사산물의 생합성량 증가를 위해 필수적이다. 참돌꽃 배양조직에서 salidroside의 생산성을 높이기 위해 기본 배지의 대량 원소의 농도를 달리하였을 때 $KNO_3$는 98.92 mM, $(NH_4)_2SO_4$는 1.01 mM, $NaH_2PO_4{\cdot}2H_2O$는 2.18 mM, $CaCl_2{\cdot}2H_2O$는 2.04 mM, 그리고 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$는 1.01 mM 일 때, salidroside의 생산량이 가장 높았다. 또한 이와 같은 무기이온의 농도를 조합한 $S4B_5$배지에서 기본배지인 $2XB_5$배지에 비해 2.5배 salidroside 함량 증가를 확인할 수 있었다.
대량 원소의 종류 및 적정 농도의 규명은 식물의 생장뿐 아니라 유용한 2차 대사산물의 생합성량 증가를 위해 필수적이다. 참돌꽃 배양조직에서 salidroside의 생산성을 높이기 위해 기본 배지의 대량 원소의 농도를 달리하였을 때 $KNO_3$는 98.92 mM, $(NH_4)_2SO_4$는 1.01 mM, $NaH_2PO_4{\cdot}2H_2O$는 2.18 mM, $CaCl_2{\cdot}2H_2O$는 2.04 mM, 그리고 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$는 1.01 mM 일 때, salidroside의 생산량이 가장 높았다. 또한 이와 같은 무기이온의 농도를 조합한 $S4B_5$배지에서 기본배지인 $2XB_5$배지에 비해 2.5배 salidroside 함량 증가를 확인할 수 있었다.
Rhodiola sachalinensis A. Bor is a Chinese herb containing the natural compound salidroside, which has been known to possess medical properties such as enhancing bodies' ability to survive in adverse environments and extending human life. To improve a metabolite production from Rhodiola sachalinensi...
Rhodiola sachalinensis A. Bor is a Chinese herb containing the natural compound salidroside, which has been known to possess medical properties such as enhancing bodies' ability to survive in adverse environments and extending human life. To improve a metabolite production from Rhodiola sachalinensis callus cultures, the concentrations of macro nutrients were investigated. To investigate the salidroside production in Rhodiola sachalinensis callus cultures, we analyzed salidroside content in each callus which was cultured in 30 $m{\ell}$ of $2\;{\times}\;B_5$ liquid medium for 4 weeks. The optimal concentrations of macro nutrients for salidroside production ($67.96\;{\pm}\;3.41\;mg/{\ell}$) were found to be 99 mM $KNO_3$, 1 mM $(NH_4)_2SO_4$, 2 mM $NaH_2PO_4{\cdot}2H_2O$, 2 mM $CaCl_2{\cdot}2H_2O$ and 1 mM $MgSO_4{\cdot}7H_2O$. From these results, we determined the more upgraded culture condition for industrial production of salidroside.
Rhodiola sachalinensis A. Bor is a Chinese herb containing the natural compound salidroside, which has been known to possess medical properties such as enhancing bodies' ability to survive in adverse environments and extending human life. To improve a metabolite production from Rhodiola sachalinensis callus cultures, the concentrations of macro nutrients were investigated. To investigate the salidroside production in Rhodiola sachalinensis callus cultures, we analyzed salidroside content in each callus which was cultured in 30 $m{\ell}$ of $2\;{\times}\;B_5$ liquid medium for 4 weeks. The optimal concentrations of macro nutrients for salidroside production ($67.96\;{\pm}\;3.41\;mg/{\ell}$) were found to be 99 mM $KNO_3$, 1 mM $(NH_4)_2SO_4$, 2 mM $NaH_2PO_4{\cdot}2H_2O$, 2 mM $CaCl_2{\cdot}2H_2O$ and 1 mM $MgSO_4{\cdot}7H_2O$. From these results, we determined the more upgraded culture condition for industrial production of salidroside.
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문제 정의
본 연구는 농촌진흥청 농업특정연구과제 연구비 지원에 의하여 이루어졌으며 이에 감사를 표한다.
홍경천은 제한된 지역에서만 자생하는 특성과 더불어 유효 생리활성물질을 함유하고 있어, 생리활성의 지속적 탐색외 주요 생리활성물질의 안정적이고 효율 높은 생산을 이루어야 할 필요가 있다. 본 연구를 통해서는 참 돌꽃의 주요 생리활성 물질인 salidroside를 생물 공학적인 방법으로 생산하고자 참돌꽃의 캘러스로부터 salidroside의 생합성을 최대로 유도할 수 있는 적정 배지성분을 규명하고자 하였다.
제안 방법
7H2O 각각의 농도 별로 조정하여 사용하였다. 4주 배양한 후 배양된 캘러스는 여과지 (Whatman No. 2)로 수확하여 흡습지로 중분히 습기를 제거한 다음 생중량을 측정하고, 액체질소로 급속동결 후 48시간 동결건조기 (Ilsin Co., Korea) 에서 동결 건조하여 건중량을 측정하였다. 모든 처리는 5회 반복하여 수행하였다.
또한 장기적으로 홍경천의 육종은 문론이들 화합물의 고효율 생산과 생합성 과정을 이해하기 위해서는 생합성 과정에 영향을 주는 많은 환경요인을 탐색하고 그 과정에서 도출된 함량의 양적/질적 변화에 대한 기초자료를 얻기 위해서도 식물세포배양기술이 유용할 것이다. 이러한 목적에서 본 연구실에서는 참돌꽃 세포배양을 확립하고 생리활성물질인 salidroside를 분리 . 동정한 바 있다.
) 씩 정량하여 접종하였다. 처리 조건은 30 ml liquid medium/ 100 mi erlenmeyer flask의 기본조건으로 sucrose 3%, pH 5.7로 조정한 2XB5 기본배지에서 1 mg/1 NAA와 5 mg/ g BA 호르몬을 첨가하여 사용하였다. 이 2XBs 배지에서 대 량원소를 KNO3, (NH4)2SO4, NaH2PO4 - 2H2O, CaCl2 - 2H2O 그리 고 MgSO4 .
캘러스는 새로운 배지에 접종하여 2주간 전 배양 (pre- culture)한 다음 20um pore size의 sieve를 사용하여 캘러스만 수확하고 무균증류수에 3회 세척 후 캘러스만을 0.5 g (F.W.) 씩 정량하여 접종하였다. 처리 조건은 30 ml liquid medium/ 100 mi erlenmeyer flask의 기본조건으로 sucrose 3%, pH 5.
대상 데이터
이 2XBs 배지에서 대 량원소를 KNO3, (NH4)2SO4, NaH2PO4 - 2H2O, CaCl2 - 2H2O 그리 고 MgSO4 . 7H2O 각각의 농도 별로 조정하여 사용하였다. 4주 배양한 후 배양된 캘러스는 여과지 (Whatman No.
농축된 시료는 3 ml MeOH로 재용해시켜 HPLC 분석에 사용하였다. HPLC (Waters Co., U.S.A) 분석에 있어서 column 은 p-Bondapak C18 (Water, U.S.A), 이동상으로는 20% MeOH (v/v)을 사용하였다. 시료는 10ul를 주입하였으며, 용매의 전개 속도는 1 ml/min로 하고 흡광도는 214 nm UV 하에서 측정하였다.
본 연구에 사용된 참돌꽃 (Rhodiola sachalinensis A. Bor) 의 캘러스는 Kim 등 (2004 a)이 유도하여 0.5 mg/ i NAA와 lmg/lBA가 첨가된 2xB5 액체배지 (3% sucrose, pH 5.7) 에 접종하여 25℃의 암상태에서 100rpm으로 회전식 배양기 위에서 유지되어 지고 있는 캘러스를 사용하였다.
조직 배양에서 적정 농도의 인산은 필수적이다. 2B5 배지에 인산의 농도를 달리한 결과 3.27 mM의 NaH2PO4-2H2O 처리구에서 생체량은 0.31 ±0.006g (D.W)으로 가장 높았고, salidroside의 생산성은 2.18 mM에서 25.07 ±3.37 mg/0 로 높게 나타났다 (Fig. 3). CaCl2 .
D, 2mM CaCl2 . 2H2O; E, 2mM MgSO4 - 7 HQ 가 포함된 S4Bs에서 캘러스를 배양한 결과 salidroside의 생산량이 67.958 + 3.407 mg/l 까지 높일 수 있었다 (Fig. 6).
4). MgSO4-7H2O 농도는 3.03 mM 농도에서 생장이 0.33 ±0.004 g으로 높았고, salidroside의 생산성은 1.01 mM에서 42.46 ± 4.526 mg/l 에서 가장 높게 나타났다 (Fig. 5).
01 mM 일 때, salidroside의 생산량이 가장 높았다. 또한 이와 같은 무기이온의 농도를 조합한 S4Bs배지에서 기본배지인 2XB5 배지에 비해 2.5배 salidroside 함량 증가를 확인할 수 있었다.
8% 함량을 보인다고 보고한 바 있다. 본 실험에서도 질소원의 농도변화에 따른 참돌꽃 세포배양의 생장과 함량에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 2XB5 배지에서 기본 농도인 99mM에서 최대 생장과 생산을 나타내었다. 이와 같은 결과는 대량원소 양을 2배로 한 2XB5 배지가 B5 배지보다 효과적이었다는 Kim등 (2004 a, b)의 결과와 일치한다.
반면에 암모니아태 질소인 변화는 세포생장 및 물질 함량에 유의적인 변화를 나타내지 않았다. 인산염인 NaH2PO4는 2XB5 배지의 2mM 보다 높은 농도에서 최적인 생장을 보이긴 하였지만 salidroside 함량의 감소로 총 생산성 저하로 나타나 고농도에서의 생장 촉진 효과와 달리 salidroside 생합성에는 부정적인 영향을 나타내었다. 한편, CaCb와 MgSQ는 2B5 배지의 기본 농도 범위내에서 효과를 나타내었다.
적정 질소원의 종류 및 농도의 구명은 식물의 생장뿐 아니라 유용한 2차 대사산물의 생합성량 증가를 위해 필수적이다. 참돌꽃 캘러스를 질소원의 농도를 달리한 2XBs 배지에서 배양한 결과 98.92mM의 KN03 농도 배지에서는 참 돌꽃 캘러스 생장이 0.35 ± 0.015 g (D.W)로 가장 좋았으며, salidroside의 생산성 또한 동일하게 98.92 mM 농도에서 64.53 ±11.242 mg/l 로 가장 좋았다 (Fig. 1). (NH4)2SO4 농도는 0.
후속연구
, 2000), 이들 화합물의 동시 생산 및 조추출물의 통합 또는 상승효과 등을감안한 생산방식은 여전히 식물의 생합성 계를 이용하는 것이 유리한 측면이 있다. 또한 장기적으로 홍경천의 육종은 문론이들 화합물의 고효율 생산과 생합성 과정을 이해하기 위해서는 생합성 과정에 영향을 주는 많은 환경요인을 탐색하고 그 과정에서 도출된 함량의 양적/질적 변화에 대한 기초자료를 얻기 위해서도 식물세포배양기술이 유용할 것이다. 이러한 목적에서 본 연구실에서는 참돌꽃 세포배양을 확립하고 생리활성물질인 salidroside를 분리 .
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