콩 성숙 종자에 존재하는 raffinose 및 stachyose의 함량이 적은 콩 품종 육성을 위하여 요구되는 기본정보를 얻기 위하여 장려품종, 육성계통, 유전자원등 22개의 유전자원과 2년간 함량변이를 관찰한 결과는 아래와 같았다. 1. Raffinose의 함량(g/kg)은 1년차의 경우 $2.68{\pm}0.21-5.87{\pm}2.43$의 범위를 보였고 2년차에서는 $3.24{\pm}0.37-9.05{\pm}0.16$의 범위를 보였다. 2. Stachyose의 함량(g/kg)은 1년차에서 $4.23{\pm}0.98-27.68{\pm}9.90$, 2년차에서는 $5.11{\pm}1.09-25.32{\pm}0.35$의 범위를 보였다. 3. 분산분석 결과 유전자형과 년차간 stachyose 및 raffinose의 함량은 고도의 유의성을 보였고 상호작용은 인정되지 않았다. 4. Stachyose 함량에서는 2년차 평가 모두에서 Da-7, 116-13, RS-78 유전자형이 유의하게 낮은 함량을 보였다. 5. Raffinose 함량은 1년차 평가에서 Hwangkumkong 및 P34-162 유전자형이 낮은 값을 보였고, 2년차에서는 116-13과 Da-7 유전자형이 낮은 값을 보였다. 6. Raffinose와 stachyose의 함량간에는 2년차 평가에서 유의한 정의 상관관계($R^2=0.1985^*$)을 보였다.
콩 성숙 종자에 존재하는 raffinose 및 stachyose의 함량이 적은 콩 품종 육성을 위하여 요구되는 기본정보를 얻기 위하여 장려품종, 육성계통, 유전자원등 22개의 유전자원과 2년간 함량변이를 관찰한 결과는 아래와 같았다. 1. Raffinose의 함량(g/kg)은 1년차의 경우 $2.68{\pm}0.21-5.87{\pm}2.43$의 범위를 보였고 2년차에서는 $3.24{\pm}0.37-9.05{\pm}0.16$의 범위를 보였다. 2. Stachyose의 함량(g/kg)은 1년차에서 $4.23{\pm}0.98-27.68{\pm}9.90$, 2년차에서는 $5.11{\pm}1.09-25.32{\pm}0.35$의 범위를 보였다. 3. 분산분석 결과 유전자형과 년차간 stachyose 및 raffinose의 함량은 고도의 유의성을 보였고 상호작용은 인정되지 않았다. 4. Stachyose 함량에서는 2년차 평가 모두에서 Da-7, 116-13, RS-78 유전자형이 유의하게 낮은 함량을 보였다. 5. Raffinose 함량은 1년차 평가에서 Hwangkumkong 및 P34-162 유전자형이 낮은 값을 보였고, 2년차에서는 116-13과 Da-7 유전자형이 낮은 값을 보였다. 6. Raffinose와 stachyose의 함량간에는 2년차 평가에서 유의한 정의 상관관계($R^2=0.1985^*$)을 보였다.
Soybean (Glycine max (L.) Merr.) is an important crop for protein, oil, carbohydrates, isoflavones, and many other nutrients to humans and animals. But, antinutritional factors in the raw mature soybean are exist. Raffinose and stachyose are main antinutritional factors in soybean seed. Both raffino...
Soybean (Glycine max (L.) Merr.) is an important crop for protein, oil, carbohydrates, isoflavones, and many other nutrients to humans and animals. But, antinutritional factors in the raw mature soybean are exist. Raffinose and stachyose are main antinutritional factors in soybean seed. Both raffinose and stachyose are carbohydrates, belonging to the raffinose family of oligosaccharides (RFOs). RFOs are not readily digested in humans and cause flatulence or diarrhea. The objective of this research is to obtain the information on raffinose and stachyose content according to genotype and environment. A total of twenty two soybean genotypes (11 cultivars, 3 germplasms and 8 breeding lines) were selected. Each genotype was grown in the field for two years with two replications and harvested in bulk at natural maturity for two years. Content of raffinose and stachyose was detected by HPLC. The raffinose content (g/kg) of 22 genotypes was $2.68{\pm}0.21-5.87{\pm}2.43$ in year 1 and was $3.24{\pm}0.37-9.05{\pm}0.16$ in year 2. The stachyose content (g/kg) was $4.23{\pm}0.98-27.68{\pm}9.90$ at year 1 and was $5.11{\pm}1.09-25.32{\pm}0.35$ in year 2. Genotype and environment have highly significant effects on raffinose and stachyose content. Three genotypes (Da-7, 116-13, and RS-78) have low stachyose content at 5% significant level in two years. A positive correlation ($R^2=0.1985^*$) between raffinose and stachyose was observed in year 2. These informations are valuable in soybean genetics and breeding program related with raffinose and stachyose content.
Soybean (Glycine max (L.) Merr.) is an important crop for protein, oil, carbohydrates, isoflavones, and many other nutrients to humans and animals. But, antinutritional factors in the raw mature soybean are exist. Raffinose and stachyose are main antinutritional factors in soybean seed. Both raffinose and stachyose are carbohydrates, belonging to the raffinose family of oligosaccharides (RFOs). RFOs are not readily digested in humans and cause flatulence or diarrhea. The objective of this research is to obtain the information on raffinose and stachyose content according to genotype and environment. A total of twenty two soybean genotypes (11 cultivars, 3 germplasms and 8 breeding lines) were selected. Each genotype was grown in the field for two years with two replications and harvested in bulk at natural maturity for two years. Content of raffinose and stachyose was detected by HPLC. The raffinose content (g/kg) of 22 genotypes was $2.68{\pm}0.21-5.87{\pm}2.43$ in year 1 and was $3.24{\pm}0.37-9.05{\pm}0.16$ in year 2. The stachyose content (g/kg) was $4.23{\pm}0.98-27.68{\pm}9.90$ at year 1 and was $5.11{\pm}1.09-25.32{\pm}0.35$ in year 2. Genotype and environment have highly significant effects on raffinose and stachyose content. Three genotypes (Da-7, 116-13, and RS-78) have low stachyose content at 5% significant level in two years. A positive correlation ($R^2=0.1985^*$) between raffinose and stachyose was observed in year 2. These informations are valuable in soybean genetics and breeding program related with raffinose and stachyose content.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
콩의 맛과 품질을 높이기 위해서는 sucrose의 함량이 높은콩 계통의 선발이 필요하지만 반면에 raffinose 및 stachyose 의 함량은 적은 품종의 육성이 요구된다. 따라서, 본 연구의 목적은 raffinose 및 stachyose의 함량이 적은 콩 품종 육성을 위하여 요구되는 기본정보를 얻기 위하여 장려품종, 육성계통, 유전자원을 이용하여 유전자원간 년차간 raffinose 및 stachyose의 함량변이를 관찰하고자 수행되었다.
제안 방법
8 ㎖에 동량의 삼차 증류수를 넣고 4℃에서 12000 rpm으로 10분간 원심분리하여 상등액을 취하였다. 0.2 ㎛ membrane filter에 상등액을 여과시킨 후 4℃ 에 보관하여 HPLC (High performance liquid chromatograhpy) 로 raffinose 및 stachyose 함량을 분석하였다. 사용된 HPLC 는 Agilent 1100 series (Agilent Technologies, USA)이며, RI (reflective index) detector를 사용하였다.
6 ml/min, 시료의 주입량은 10 μl이었다. 각각의 표준용액은 100 mg/ml을 삼차 증류수에 용해하여 stock solution으로 갈색 유리병에 냉장보관한 후, 희석하여 1, 0.5, 0.25, 0.125, 0.0625 mg/ml로 하여 각각의 chromatogram을 얻었으며 peak의 면적당 표준 용액 농도의 관계로 검량선을 작성하여 시료의 raffinose 및 stachyose 함량 정량분석에 적용하였다.
국내 장려품종 11 품종, 3개의 유전자원, 8개의 breeding line 을 이용하여 2012년 및 2013년 부속농장 전작포장에 6월 10일 70 × 15 cm의 재식거리로 파종하여 1주 1본을 유지하였다. 시험구 배치는 완전임의배치법 2반복으로 하였다.
유전자형 및 재배환경에 따른 콩 성숙 종자에 함유되어져 있는 raffinose 및 stachyose의 함량 변이를 관찰하기 위하여 22개의 유전자형을 선발하여 2년(2012년, 2013년)간 재배 후 함량을 분석하였으며 soluble carbohydrate의 HPLC 분석 peak는 Fig. 1과 같다. Table 1은 이용된 22개의 유전자형과 년차간 함량을 나타낸다.
콩의 genotype 및 environment에 따른 성숙종자에 존재하는 raffinose 및 stachyose의 함량 변이에 대한 정보를 얻기 위하여 전체 22개의 유전자형을 이용하였다(Table 1). 국내 장려품종 11 품종, 3개의 유전자원, 8개의 breeding line 을 이용하여 2012년 및 2013년 부속농장 전작포장에 6월 10일 70 × 15 cm의 재식거리로 파종하여 1주 1본을 유지하였다.
포장에 파종된 22개의 유전자형에 대하여 성숙시 수확하여 자연 건조 후 유전자형별로 random 종자를 선발하여 raffinose 및 stachyose의 함량을 분석하기 위한 시료로 사용하였다. 선발된 성숙 종자를 막자와 사발을 이용하여 파쇄 한 후 분말 200 ㎎을 취해 3 ㎖의 acetone 처리를 하고 60℃의 water bath에 두어 2시간 동안 반응시킨 후, 이를 2000 rpm으로 5분간 원심분리하여 침전물을 취함으로서 지방질을 제거하였다.
대상 데이터
국내 장려품종 11 품종, 3개의 유전자원, 8개의 breeding line 을 이용하여 2012년 및 2013년 부속농장 전작포장에 6월 10일 70 × 15 cm의 재식거리로 파종하여 1주 1본을 유지하였다.
2 ㎛ membrane filter에 상등액을 여과시킨 후 4℃ 에 보관하여 HPLC (High performance liquid chromatograhpy) 로 raffinose 및 stachyose 함량을 분석하였다. 사용된 HPLC 는 Agilent 1100 series (Agilent Technologies, USA)이며, RI (reflective index) detector를 사용하였다. 분석 column은 Supelcogel 610-H column (300 × 7.
데이터처리
통계처리는 SAS 프로그램을 이용하여 분산분석, 덩컨의 다중검정, 상관관계 및 유의성 분석을 실시하였다.
성능/효과
1. Raffinose의 함량(g/kg)은 1년차의 경우 2.68±0.21 -5.87±2.43의 범위를 보였고 2년차에서는 3.24±0.37 -9.05±0.16의 범위를 보였다.
1년차(Year 1, 2013년) 실험결과 raffinose의 함량은 2.68±0.21 - 5.87±2.43 g/kg의 범위를 보였으며 Hwangkumkong에서 가장 낮았으며 PI507226A 유전자원이 가장 높은 값을 보였다.
2. Stachyose의 함량(g/kg)은 1년차에서 4.23±0.98 - 27.68±9.90, 2년차에서는 5.11±1.09 - 25.32±0.35의 범위를 보였다.
주요 장려품종 중에서는 Jinpum#2가 2년 모두 가장 높은 값을 보였다. 22개의 유전자형을 높은 평균 함량을 기준으로 순서로 볼 때 3개의 유전자형(Gyeongsang#3, Gaechuck#2, Pumsannamulkong)은 2년 동일했으며, 4개의 유전자형(PI507226A, Jinpum#2, 09M1, PI507487)은 년차에 따라 순서의 변동이 심하였다. 이러한 결과는 stachyose의 함량은 유전자형에 따라 환경의 영향을 받는 정도에서 차이가 있음을 나타내었다.
22개의 유전자형을 이용한 콩 성숙 종자에서 raffinose 및 stachyose의 함량은 유전자형에 따라 차이를 보여(Table 1, 2) 유전적 개량이 가능함을 보였다. 이러한 결과는 이전의 연구자들이 보고한 결과와 유사하였다.
2와 같다. 2년차 모두 stachyose의 함량이 raffinose의 함량보다 높고, raffinose 의 함량이 높아지면 stachyose의 함량도 높아지는 정의 상관관계를 보였다. 그러나 1년차에서는 통계적으로 유의성이 인정되지 않았으나 2년차에서는 5% 유의수준에서 유의하였고(R2=0.
Stachyose 함량에서는 2년간 모두 유전자형에 따라 5% 유의수준에서 평균함량에서 차이를 보였고 이는 이전의 연구자들과 같은 경향이었다. 2년차 평가 모두에서 Da-7, 116-13, RS-78 유전자형은 유의하게 낮은 함량을 보였다. 주요 장려품종 중에서는 Jinpum#2가 2년 모두 가장 높은 값을 보였다.
3. 분산분석 결과 유전자형과 년차간 stachyose 및 raffinose 의 함량은 고도의 유의성을 보였고 상호작용은 인정되지 않았다.
1년차 평가 에서는 Hwangkumkong 및 P34-162 유전자형이 낮은 값을 보였고 2년차에서는 116-13과 Da-7 유전자형이 낮은 값을 보였다. 3개의 유전자형(CJ#1, Gyeongsang#3, Taekwangkong)은 함량의 순서에서 2년간 동일하였으며 환경에 따른 함량의 차이는 stachyose와 마찬가지로 유전자형에 따라 차이가 있었다.
4. Stachyose 함량에서는 2년차 평가 모두에서 Da-7, 116-13, RS-78 유전자형이 유의하게 낮은 함량을 보였다.
5. Raffinose 함량은 1년차 평가에서 Hwangkumkong 및 P34-162 유전자형이 낮은 값을 보였고, 2년차에서는 324 한작지(KOREAN J. CROP SCI.), 59(3), 2014116-13과 Da-7 유전자형이 낮은 값을 보였다.
6. Raffinose와 stachyose의 함량간에는 2년차 평가에서 유의한 정의 상관관계(R2=0.1985* )을 보였다.
Stachyose의 함량은 1년차에서는 4.23±0.98 - 27.68±9.90 g/kg의 범위를 보였으며 RS-78 계통에서 가장 낮았으며 Jinpum#2에서 가장 높은 값을 보였다.
35 g/kg의 범위를 보였고 116-13 계통에서 가장 낮았으며, 70F7-2 계통에서 가장 높았다. 선발된 22개의 유전자형을 이용한 2년간 실험결과 stachyose의 함량이 raffinose의 함량보다 높았고 년차에 따라 함량의 값에서 차이를 보였다.
후속연구
2009)와 유사하였다. 이러한 결과는 콩에서 raffinose 및 stachyose의 성분과 관련된 유전 육종연구를 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콩 종자의 영양학적 특징은?
) Merr.) 종자에는 대체적으로 수용성 탄수화물 11%, 단백질 40%, 지방 21% 정도의 3대 영양소가 골고루 함유되어져 있어 예로부터 양질의 단백질과 지질의 공급원으로 널리 이용되어져 왔다(Openshaw and Hadley, 1978). 콩 성숙 종자의 탄수화물은 50%의 insoluble carbohydrate 와 50%의 soluble carbohydrate로 이루어져 있다.
콩 성숙 종자의 탄수화물 구성은?
) 종자에는 대체적으로 수용성 탄수화물 11%, 단백질 40%, 지방 21% 정도의 3대 영양소가 골고루 함유되어져 있어 예로부터 양질의 단백질과 지질의 공급원으로 널리 이용되어져 왔다(Openshaw and Hadley, 1978). 콩 성숙 종자의 탄수화물은 50%의 insoluble carbohydrate 와 50%의 soluble carbohydrate로 이루어져 있다. Insoluble carbohydrate에는 pectin, celluose, hemicellulose, starch등이 있고 soluble carbohydrate에는 mono- saccharide (glucose, fructose), di-saccharide (sucrose), raffinose oligosaccharide (raffinose, stachyose)가 있으며, 주요 soluble sugar는 sucrose, raffinose, stachyose로 구성되어져 있다.
콩 성숙 종자의 탄수화물을 구성하는 insoluble carbohydrate, soluble carbohydrate의 종류는?
콩 성숙 종자의 탄수화물은 50%의 insoluble carbohydrate 와 50%의 soluble carbohydrate로 이루어져 있다. Insoluble carbohydrate에는 pectin, celluose, hemicellulose, starch등이 있고 soluble carbohydrate에는 mono- saccharide (glucose, fructose), di-saccharide (sucrose), raffinose oligosaccharide (raffinose, stachyose)가 있으며, 주요 soluble sugar는 sucrose, raffinose, stachyose로 구성되어져 있다. Raffinose 및 stachyose 는 콩류에 가장 많이 함유되어 있는 올리고당으로 대두 올리고당이라고도 불린다.
참고문헌 (11)
Choung, M. G. 2005. Determination of soluble carbohydrates in soybean seeds. Korean J. Crop Sci. 50(5) : 319-324.
Choung, M. G. 2010. Determination of sucrose content in soybean using Near-infrared Reflectance spectroscopy. J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 53(4) : 478-484.
Dierking, E. C. and K. D. Bilyeu. 2008. Association of a Soybean Raffinose Synthase.
Gene with Low Raffinose and Stachyose Seed Phenotype. The Plant Genome 1 : 135-145.
Hou, A., P. Chen, J. Alloatti, D. Li, L. Mozzoni, B. Zhang, and A. Shi. 2009. Genetic variability of seed sugar content in worldwide soybean germplasm collections. Crop Science 49 : 903-912.
Kerr, P. S. and S. A. Sebastian. 2000. Soybean products with improved carbohydrate composition and soybean plants. U.S. Patent 6147193. Date issued: 14 November.
Kumar, V., A. Rani, L. Goyal, A. K. Dixit, J. G. Manjaya, and M. Swamy. 2010. Sucrose and raffinose family oligosaccharides (RFOs) in soybean seeds as influenced by genotype and growing location. J. Agric. Food Chem. 58 : 5081-5085.
Murphy, E. L., H. Horsley, and H. K. Burr. 1972. Fractionation of Dry Bean Extracts Which Increase Carbon Dioxide Egestion in Human Flatus. J. Agr. Food. Chem. 20 : 813-817.
Neus, J. D., W. R. Fehr, and S. R. Schnebly. 2005. Agronomic and seed characteristics of soybean with reduced raffinose and stachyose. Crop Science 45 : 589-592.
Suarez, F. L., J. Springfield, J. K. Furne, T. T. Lohrmann, P. S. Kerr, and M. D. Levitt. 1999. Gas production in humans ingesting soybean flour derived from beans naturally low in oligosaccharides. Am. J. Clin. Nutr. 69 : 135-139.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.