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문제 정의
- 따라서 본 연구는 천마의 각 재배지역별 유전적인 차이와 재배 조건에 따른 기능성 물질의 함량의 변화를 비교하며, 같은 시기에 수확된 천마의 크기별, 수확시기별, 자마의 특성 따라 천마의 기능성 물질함량의 변화를 알기 위하여 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- V0018)을 각각 물에 녹여 단계적으로 희석하여 표준 용액으로 사용하였다. 각 표준액의 4가지 농도 (30, 60, 125 ,250 ng/㎕)를 이용하여 확립된 HPLC 조건으로 시험을 실시하여 검량선을 작성하였다 (Fig. 2. A, B).
- E1521)을 물에 녹여 단계적으로 희석하여 표준 용액으로 사용하였다. 각 표준액의 4가지 농도 (6, 12, 25, 50 ng/㎕)를 이용하여 확립된 HPLC 조건으로 시험을 실시하여 검량선을 작성하였다 (Fig. 2. C, D).
- 수확 시기별 기능성물질 함량 변화를 관찰하기 위해 유전적으로 동일한 천마를 봄 (4월)과 가을 (10월)에 수확하였다. 노지에서 재배된 무성증식자마와 유성증식자마를 가을에 수확하여 기능성 물질의 함량을 조사하였다.
- 본 연구에 사용된 시료는 3개 지역 (포천, 상주, 영양)으로 부터 확보된 무성증식자마를 이용하여 일반노지재배와 해가림시설재배로 나누어 재배한 천마를 가을에 수확하여 이용하였으며, 수확한 천마를 생육단계에 따라 Group I (50 g 이하), Group II (50 g ~ 100 g), Group III (100 g 이상)로 나누어 기능성 물질을 분석하였다. 수확 시기별 기능성물질 함량 변화를 관찰하기 위해 유전적으로 동일한 천마를 봄 (4월)과 가을 (10월)에 수확하였다.
- 2 g에 10 ㎖ cold ethanolic extraction buffer (10 mM DTT, 100 M betain, 100 M MMI in 70% ethanol)를 첨가 후 vortex 한 후 3분 동안 sonication 하고 1% ethanolic solution 2 ㎖을 첨가 후 1분 동안 상온에 정치한 후 4500 rpm에 20분 동안 원심분리를 하였다. 상등액3 ㎖을 유리관에 담아 농축하여 HPLC 분석 용액 (50 mM sodium phosphate, 3% acetonitrile)에 녹여서 분석하였다. Mobile phase로 50 mM sodium phosphate에 3% acetonitrile를 첨가하여 0.
- 5 ㎖ 첨가하여 10분 동안 상온에 정치한 후 5분 동안 sonication한 후 상온에 하루를 정치한 후, 4500 rpm에 20분 동안 원심분리를 하였다. 상등액을 0.22 ㎛ Nylon filter를 이용하여 filtering 한 후 HPLC를 이용하여 분석하였다. 이동상은 0.
- 본 연구에 사용된 시료는 3개 지역 (포천, 상주, 영양)으로 부터 확보된 무성증식자마를 이용하여 일반노지재배와 해가림시설재배로 나누어 재배한 천마를 가을에 수확하여 이용하였으며, 수확한 천마를 생육단계에 따라 Group I (50 g 이하), Group II (50 g ~ 100 g), Group III (100 g 이상)로 나누어 기능성 물질을 분석하였다. 수확 시기별 기능성물질 함량 변화를 관찰하기 위해 유전적으로 동일한 천마를 봄 (4월)과 가을 (10월)에 수확하였다. 노지에서 재배된 무성증식자마와 유성증식자마를 가을에 수확하여 기능성 물질의 함량을 조사하였다.
- 원목으로 참나무를 사용하였으며, 종균접종 방법으로는 뽕나무 버섯균을 이용한 종균 접착법을 사용하였다 (Jang, 2009). 재배 토양은 모래를 이용하였으며, 재배 방법으로는 노지재배와 차광막을 이용한 해가림 시설로 나누어 재배하였다. 재배 기간은 4월에 식재하여 2년 동안 재배하였다.
- 재배된 천마를 생육단계별 Group I (50 g 이하), Group II (50 g ~ 100 g), Group III (100 g 이상)로 나누어 기능성 물질인 GA, VA, ERG을 분석하였다. 천마의 생육단계를 보면 종자가 발아하여 원구경이 되며, 원구경이 뽕나무 버섯균에 감염되어 크기가 커지기 시작하는데 그 크기에 따라 미마 백마로 성장하게 된다 (Lee, 2009).
대상 데이터
- Seed tubers originated from three different places, such as Pocheon, Sangju, and Youngyang, were used for the production of mature tubers. Three major functional components including gastrodin (GA), vanillyl alcohol (VA), and ergothioneine (ERG) were measured from mature tubers of G.
- 본 연구를 위하여 천마 재배지 중 임의적으로 3개 지역 (포천, 상주, 영양)에서 자마를 수집한 무성증식자마와 종자를 이용하여 기내 발아 및 무균 자마생산방법을 통하여 생산된 유성증식자마를 이용하여 식재하였다 (Park et al., 2012). 원목으로 참나무를 사용하였으며, 종균접종 방법으로는 뽕나무 버섯균을 이용한 종균 접착법을 사용하였다 (Jang, 2009).
- , 2009). 표준시료 제조는 ergothionine (SIGMA, Catalog No. E1521)을 물에 녹여 단계적으로 희석하여 표준 용액으로 사용하였다. 각 표준액의 4가지 농도 (6, 12, 25, 50 ng/㎕)를 이용하여 확립된 HPLC 조건으로 시험을 실시하여 검량선을 작성하였다 (Fig.
- , 2007). 표준시료 제조는 gastrodin (Tauto Biotech, Catalog No. E-0206)과 vanillyl alcohol (TCI laboratories, Catalog No. V0018)을 각각 물에 녹여 단계적으로 희석하여 표준 용액으로 사용하였다. 각 표준액의 4가지 농도 (30, 60, 125 ,250 ng/㎕)를 이용하여 확립된 HPLC 조건으로 시험을 실시하여 검량선을 작성하였다 (Fig.
데이터처리
- 모든 측정값은 5회 반복하여 측정한 평균값과 표준편차 (mean ± SD)로 표시하였고 통계학적 분석은 window용 SPSS 12.0 (SPSS Inc., Chicago, USA)을 이용하여 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)과 t-test로 유의성 검정을 하였다.
이론/모형
- , 2012). 원목으로 참나무를 사용하였으며, 종균접종 방법으로는 뽕나무 버섯균을 이용한 종균 접착법을 사용하였다 (Jang, 2009). 재배 토양은 모래를 이용하였으며, 재배 방법으로는 노지재배와 차광막을 이용한 해가림 시설로 나누어 재배하였다.
성능/효과
- 본 연구는 재배지의 기후와 토양의 영향이 아닌 천마의 유전적인 차이로 인하여서 기능성 물질이 서로 상이하게 나타날 수 있음을 확인할 수 있었으며, GA의 경우 크기가 작을수록, ERG의 경우 크기가 클수록 단위 무게 당 함량이 높음을 확인하였다. GA 함량이 높은 천마 생산을 위해서는 무병의 유성 증식 자마를 이용하여 해가림 시설을 설치하여 가을에 수확하는 것이 가장 좋은 것으로 나타났으며, ERG의 경우 무병의유성증식 자마를 이용하여 봄에 수확하는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다. 반면 VA의 경우 해가림 시설을 해줌으로서 함량을 높일 수 있음을 확인하였다.
- 본 연구는 포천, 상주, 영양의 세 지역에서 수집된 자마를 동일한 환경에서 재배하고 가을에 수확하여 그 기능성 물질의 함량을 조사해본 결과 각 지역별 자마들 간 기능성 물질함량이 차이가 남을 확인할 수 있었다. GA의 경우 상주에서 가장 많이 함유하고 있었으며, VA은 영양이, ERG은 포천이 가장 많이 함유하고 있는 것을 확인하였다 (Fig. 3). 앞서 보고된 천마의 재배지별 유전 다양성 분석 결과에 따르면, 천마의 경우 유전적 다양성 지수가 다른 나무나 식물에 비해 매우 낮은 것으로 나타났으며, 집단 간의 유전변이보다 집단 내 개체 변이가 큰 것으로 나타났다 (Kim et al.
- 같은 재배지에 식재된 천마 중 유전적으로 동일한 천마를 분석에 이용하기 위해 동일한 덩이줄기로부터 비롯된 천마를 가을 (10월)에 수확한 것과 그 다음 해 봄 (4월)에 수확하여 천마의 기능성 물질을 살펴 본 결과 GA의 경우 가을 천마가 봄 천마보다 1.6배 많았으며, ERG의 경우 봄 천마가 가을 천마 보다 1.7배 많이 함유된 것으로 나타났다 (Fig. 6). VA 경우는 차이가 수확 시기에 따른 차이가 없음을 알 수 있었다 (Fig.
- 천마의 생육단계를 보면 종자가 발아하여 원구경이 되며, 원구경이 뽕나무 버섯균에 감염되어 크기가 커지기 시작하는데 그 크기에 따라 미마 백마로 성장하게 된다 (Lee, 2009). 본 연구 결과에서 크기가 작을수록 단위 건중량 (g DW) 당 GA의 함량은 증가하고 ERG의 함량은 감소하는 것으로 나타났으며, VA의 함량은 큰 차이를 보이지 않은 것으로 나타났다 (Fig. 4). 일반적으로 초기 발달단계인 Group I에 속하는 천마는 생장속도가 상대적으로 느리고, 이후 성숙되는 시기인 Group II와 Group III단계에서는 생장속도가 빠른 것을 감안할 때, 초기 발달단계인 Group I에 속하는 천마에서 GA 축적이 상대적으로 많아진 것으로 판단된다.
- 본 연구는 재배지의 기후와 토양의 영향이 아닌 천마의 유전적인 차이로 인하여서 기능성 물질이 서로 상이하게 나타날 수 있음을 확인할 수 있었으며, GA의 경우 크기가 작을수록, ERG의 경우 크기가 클수록 단위 무게 당 함량이 높음을 확인하였다. GA 함량이 높은 천마 생산을 위해서는 무병의 유성 증식 자마를 이용하여 해가림 시설을 설치하여 가을에 수확하는 것이 가장 좋은 것으로 나타났으며, ERG의 경우 무병의유성증식 자마를 이용하여 봄에 수확하는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다.
- 본 연구는 포천, 상주, 영양의 세 지역에서 수집된 자마를 동일한 환경에서 재배하고 가을에 수확하여 그 기능성 물질의 함량을 조사해본 결과 각 지역별 자마들 간 기능성 물질함량이 차이가 남을 확인할 수 있었다. GA의 경우 상주에서 가장 많이 함유하고 있었으며, VA은 영양이, ERG은 포천이 가장 많이 함유하고 있는 것을 확인하였다 (Fig.
- 일반노지 재배와 해가림 시설재배를 통해 수확된 천마 중생중량이 약 100 g인 천마를 대상으로 기능성 물질의 함량을 조사해본 결과 GA와 VA의 경우 시설재배에서 그 함량이 증가됨을 확인할 수 있었으며, ERG 함량은 변화가 없는 것으로 확인할 수 있었다 (Fig. 5). 이는 해가림을 해줌으로 인하여 한여름의 급격한 토양 온도의 상승과 직사광선을 막아 줌으로 인해 GA와 VA의 생합성이 원활하게 유지됨으로 기능성 물질의 함량이 증가된 것으로 추측이 된다.
- 종자를 이용하여 기내에서 무균상태에서 생산된 유성 증식 자마와 일반무성증식 자마를 동일한 재배지에 식재하여 재배 후 가을에 수확하여 천마의 기능성 물질을 분석한 결과 유성 증식 자마에서 GA 함량이 무성증식 자마보다 1.9배 증가하였으며 VA과 ERG 함량에는 차이가 없는 것으로 나타났다 (Fig. 7). 무성번식의 경우 식물의 우량 형질을 다음 세대에 이어갈 수 있다는 장점이 있으나 장기적으로 무성번식을 계속 하게 되면 품종의 퇴화 현상이 일어난다.
후속연구
- 천마의 경우 아직 품종으로 등록되어 있는 천마가 없으며 각 지역별 천마의 기능성 물질들이 상이하게 나타나기는 하였으나 특정 지역의 천마가 더 많은 기능성 물질을 가졌다고 판단하기는 어려울 것으로 판단이 된다. 따라서 본 연구를 기초로 하여 천마의 유전적인 특성과 기능성 물질이 계속적으로 유지되는지를 확인해야 할 것이며 이를 통한 천마의 품종을 개발과 유전적 마커를 개발이 필요할 것으로 판단이 된다.
- 6). 이러한 결과는 앞에서도 살펴봤듯이 천마의 생활사와 버섯의 생활사를 같이 고려해서 판단해야 할 것이다. 천마의 생활사를 살펴보면 식재 후 뽕나무 버섯과 자마가 공생관계가 형성되는 5월경부터 시작하여 10월까지 성장을 하게 되고, 겨울이 되면 성장이 억제되어 그 다음해 봄이 되어 생육적온에 이르게 될 때 다시 성장을 시작한다.
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