초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
마늘 육종 세부, 협동과제에서는 중앙아시아 원산지 유래의 가임 마늘자원의 확보를 통해 이들의 개화, 교배, 채종, 발아 관련 연구를 바탕으로 우량 신품종을 육성하였고, 우수계통선발 및 지역 적응시험으로 품종 출원하였다. 6종의 신품종 마늘 품종출원 및 1건의 식물특허 출원(항암기능성)이 이루어졌는데, 신품종은 ‘다산’, ‘화산’, ‘산대’, ‘풍산’, ‘천운’, ‘대주’ 등이었다. 마늘 유래 추출물로부터 대식세포 활성을 유도할 수 있는 물질을 탐색하여 동정한 결과 NGLFMF34에 의한 대식세포 내 LPS-유

Ⅳ. 연구개발결과
마늘 육종 세부, 협동과제에서는 중앙아시아 원산지 유래의 가임 마늘자원의 확보를 통해 이들의 개화, 교배, 채종, 발아 관련 연구를 바탕으로 우량 신품종을 육성하였고, 우수계통선발 및 지역 적응시험으로 품종 출원하였다. 6종의 신품종 마늘 품종출원 및 1건의 식물특허 출원(항암기능성)이 이루어졌는데, 신품종은 ‘다산’, ‘화산’, ‘산대’, ‘풍산’, ‘천운’, ‘대주’ 등이었다. 마늘 유래 추출물로부터 대식세포 활성을 유도할 수 있는 물질을 탐색하여 동정한 결과 NGLFMF34에 의한 대식세포 내 LPS-유도 반응성 산소 생성을 더 촉진시키는 효과를 확인하였고, NGLFMF34에 의한 대식세포내 칼슘 이온 유리 증강 효과를 규명하였다. 마늘 유래 추출물에 의한 감염 염증 질환 치료 효과 조사 결과 NGLF44IGPE 및 NGLFMF34에 의한 감염 염증 질환 모델 마우스에서 생존율 증강 효과를 규명하였다.
재배 분야 연구 결과 종구의 저온처리로 인편분화기를 5∼20일정도 앞당길 수 있음을 증명하였고, 이는 종구저온처리 7일, 14일, 21일, 28일에 각각 0, 5, 10, 20일씩 앞당겨진다는 내용을 포함하고 있다. 마늘 종구 생산에 있어 무계대 배양방법은 관행 계대배양 대비 계대노력절감 효과가 탁월함을 보였는데, 기존 3∼4회 계대하던 것을 1회로 줄여 배지교환 없이 배양 가능하다는 것을 밝혔다. 기내소구 생산 특성 비교 연구에 있어서는 기존계대배양에 비해 분구수 많고, 크기가 다소 불균일 함 또한 밝혔다.
마늘의 저장관련 연구에서는 열풍건조 시, 통마늘을 박스에 담아 다목적 곡물건조기(환풍)를 이용하여 38℃, 1일간 열풍건조 처리하는 것이 가장 저장 기간 연장에 유리한 것을 구명하였다. 열풍건조의 효과로는 처리 시 무처리 대비 맹아비 3%, 피해율 4.2% 감소되었고, 적정 상온유통 기간은 30일일 때 맹아비 62%, 감모율 74%임을 밝혔다. 마늘 수확 후 예건 및 보관할 목적으로 보관 창고를 신축하는 경우 지붕을 투명한 재질로 만들고 아래에 차광망을 설치한 예건-보관일체형 보관창고를 만든 후, 마늘을 수확하여 1～2일 정도 포장예건 후 보관할 경우 기존 관행음건보다 저장 피해를 약 50%정도 억제할 수 있음 또한 밝혔다.
가임마늘을 이용한 한지형 우수계통 육성 과제에서는 대구성, 다수성을 갖춘 G08-2 계통을 선발하여 현재 지역적응성 평가 중이고, 이를 기반으로 품종 출원할 예정에 있다. 마늘 형질전환을 위한 식물체는 기내식물체 뿌리로부터 유래된 캘러스를 사용하였고, 뿌리로부터 캘러스 유도 및 식물체 재분화에 적합한 배지가 설발되었다. 형질전환 벡터는 pBm43GW에 GFP와 하이그로마이신 유전자를 결합하여 Pnos 프로모터와 Tnos 터미네이터가 연결된 bar 유전자가 삽입된 벡터를 사용하여 마늘 형질전환에 적합한 공동배양 조건 및 선발조건을 확립하였다. 이를 통해 제초제 저항성 유전자가 도입된 마늘 계통을 확보하였으며, 실제 약제살포 시험을 통해 형질 발현을 검정하였다.
한지형 마늘 대주아 계통 품종육성 과제에서는 조숙성 대주아 계통 단산3호를 개발하여 품종 출원 하였으며, 이 품종은 0.5g이상의 대주아 비율이 77.6%로 단양종 0.8% 보다 월등하게 높은 것이다. 또한 한지형 조숙성 불완전 추대 품종을 개발하였다(“단산”, 품종등록 제3484호).
마늘 기능성 물질의 구명 관련 과제에서는 DATS를 농도에 따라 인체 방광암 세포주 5637에 처리 하였을 때 세포 성장에 영향이 없는 조건에 세포이동이 억제 되는 것을 확인하였고, 침윤 전이 억제 기전에서 MMPs의 발현 및 활성 억제가 중요하게 작용한다는 것 또한 밝혔다. 마늘로부터 순수분리한 성분의 구조 동정 분야의 연구에서는 신규 기능성 물질인 N-benzyl-N-methyldecan-1-amine 성분을 분리하여 구조를 확정하였고, in vitro 항암 효과 구명 연구를 통해 작용기전과 암세포의 생장 억제율은 1 mg/kg BW 처리시에 약 27%, 5mg/kg BW시에는 43% 암 생장을 억제시켜, 대조 약물 처리구인 Fluorouracil의 30%보다 약 43%로서 더 높음을 밝혔다.
마늘의 친환경 피복재 개발 관련 연구에서는 의성과 남해 농가 관행과 비교하면, 생분해필름으로 멀칭한 마늘의 생장은 다소 떨어지나, 구중과 상품성의 차이에서는 의성과 남해 농가 관행으로 키운 마늘에 비해 큰 차이가 없으며, 인편수가 감소되어 상품성과 저장력은 증대됨을 밝혔다.

Abstract ▼

The world wide garlic varieties collected by RDA are about 600. RDA also possesses about 200 genetic resources of flowering varieties collected from the central Asia on the purpose of breeding. The genetic resources will be used for breeding new varieties, analyzing, searching functional chemicals f

The world wide garlic varieties collected by RDA are about 600. RDA also possesses about 200 genetic resources of flowering varieties collected from the central Asia on the purpose of breeding. The genetic resources will be used for breeding new varieties, analyzing, searching functional chemicals for human health and other various purposes. In NIHHS (the National Horticultural and Herbal Science), local and foreign varieties were investigated for the process of flowering and pollen meiosis for breeding garlic varieties. In result, flowering garlics (fertile garlic) were selected, of which female-male-fertile lines were 17 and ovary-fertile-male sterile lines with no pollen-fertility were 10. These lines were used for obtaining self seeds and hybrid seeds. For 5 years research period, total 6 new garlic cultivars were developed and registered after regional adaptation test. These are selected by their yield and functionality.
Genetic improvement of garlic plants (Allium sativum L.) with agronomical beneficial traits is rarely achieved due to the lack of an applicable transformation system. Here, we present an efficient Agrobacterium-mediated transformation procedure in this recalcitrant garlic Danyang, Namdo, Sanchec an elite Korean cultivar. To increase stable transformation efficiency, a two-step selection was employed on the basis of hygromycin resistance and sGFP expression. Of hygromycin-resistant calli initially produced, only sGFP-expressing calli were subcultured at the section selection of transgenic calli. Transgenic plantlets produced from these calli were grown to maturity. DNA and RNA gel-blot analysis indicated that transgenic garlic plants integrated stably the phosphinothricin acetyltransferase (PAT) gene and expressed the transgene stably. Herbicide spraying assay demonstrated that transgenic garlic conferred herbicide resistance, while non-transgenic plants and weeds died. These results indicated that our transformation system can be efficiently utilized for producing herbicide-resistant garlic plant. and also we develop to transgenic garlic intergration of the FLS(flavonol synthase) and ANS(anthocyanin synthase).
Although garlic has been considered as a useful material that contains diverse bioactive molecules to treat various human disorders such as infectious diseases, the isolation and identification of bioactive compounds from garlic has been limited. In this study, we tried to identify bioactive molecules that regulate immune cell activity from garlic. We focused on the effects of garlic-derived molecules on neutrophil, that play a key role in the innate immunity, activities including calcium increase, superoxide anion production, cell migration and cytokine production. We found that several molecules isolated from garlic stimulated neutrophil activity. Among them, GCE (garlic chloroform extract) stimulated cellular calcium increase via phospholipase C activity, resulting in superoxide anion production. GCE also stimulated two important mitogen-activated protein kinases (MAPKs), extracellular signal-regulated kinase and p38 MAPK. GCE-induced p38 MAPK activity was required for the production of CXCL8 in neutrophils. We also screened the effects of ethyl acetate extract of garlic on the production of superoxide anion in neutrophils. Finally, we isolated EEG-7-80A that strongly stimulate superoxide anion production, calcium increase, and CXCL8 production. Other two important bioactive molecules, NGLFMF34 and NGLFMF44IGPE were isolated from hexane extract of garlic. NGLFMF34 and NGLFMF44IGPE showed strong anti-inflammatory activity against lipopolysaccharide (LPS)-injected septic shock model. LPS-induced lung destruction was markedly recovered by the administration of NGLFMF34 and NGLFMF44IGPE. NGLFMF34 and NGLFMF44IGPE also strongly increased bacteria killing activity via the production of reactive oxygen species in cecal ligation and puncture model. The levels of IL-1β and TNF-α were also markedly decreased by NGLFMF34 and NGLFMF44IGPE administration in cecal ligation and puncture model. Taken together, we isolated several garlic-derived bioactive molecules that stimulate immune cell activity in vitro and in vivo. These bioactive molecules will be very useful for the development of ingredients of functional foods or therapeutic agents against infectious/inflammatory diseases.
Garlic bullbils can be practically used as seed garlic to reduce the production cost, and the large bulblils(over 5g/ea) produced the differentiated bulb in the field skipping the stage of single bulb.
One of other researches was performed to develop the high yield varieties and cultivating methods of large bulbils to enhance the productivity of northern-type garlic. In the selection of large bulbil lines, the ratio of large bulbil increased in the selected lines. The number of bulbils showed the least as 8.1ea/bulbil in the Line CH-2, and the average weight of bulibils increased in the Line CH-2 as 0.7g/ea. Line K14, K15 and CH-2 showed the high ratio of large bulbil and the varieties were selected as promising lines. The efficacy as seed was increased in the garlic which was derived from bulbils, and the productivity of bulbil-derived garlic(1.6∼2.0g) showed similar results as clove-derived garlic(3.1∼3.5g).
To investigate characteristics of storage stability for Hot-air drying after low temperature storage using Northern Type Garlic. four treatments including the Hot air drying at 38℃ 1, 2 and 3 each days, and non treatment(Control) were conducted. To investigate of Seed bulb productivity of garlic by pre-drying methods, four treatments including the green house, nature state, hot air drying at 38℃, 45 days treatments, low temperature at 4±2℃, 20 days treatments were conducted. The main result of the All-in-one storage house air curing store 3 months rot ratio about 10% decrease. The rotting rate of garlic stored 3 months after harvested, All-in-one storage house was 11.8% and air curing(Control) was 19.9%.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 11
• 목 차 ... 13
• 제 1 장 서 론 ... 15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 25
• 제 1 절. 마늘 유전자원에서의 기능성 물질 분석 ... 25
• 제 2 절. 마늘 형질전환에 관한 연구 ... 40
• 제 3 절. 가임마늘을 이용한 품종육성 및 유전자원 수집, 평가, 활용 연구 ... 60
• 제 4 절. 한지형 마늘 대주아 재배 기술 개발 ... 82
• 제 5 절. 난지형 마늘 무병종구 생산 및 특성유지 기술 개발 ... 86
• 제 6 절. 한지형 토종마늘 수집 및 우량계통 선발에 관한 연구 ... 103
• 제 7 절. 조숙성 한지형 마늘 품종육성 ... 119
• 제 8 절. 한지형 마늘 대주아 생산 기술 연구 ... 130
• 제 9 절. 마늘 저장성 향상을 위한 수확 후 관리기술 개발 ... 143
• 제 10 절. 마늘의 생력화 친환경 멀칭 및 피복자재 개발과 이용 ... 149
• 제 11 절. 마늘 우량종구 생산 보급 ... 196
• 제 12 절. 마늘의 항당뇨, 항염증, 숙취활성 성분의 순수분리 및 표준화 ... 206
• 제 13 절. 마늘로부터 항노화 식품의약개발 ... 271
• 제 14 절. 신수요 창출을 위한 마늘의 암예방/항암활성 기전 탐색 ... 294
• 제 15 절. 마늘 유래 면역 조절 물질 개발 및 응용 ... 312
• 제 16 절. 고기능성 마늘 제품 개발 ... 339
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 ... 341
• 제 1 절 : 목표대비 달성도 ... 341
• 제 2 절 : 정량적 성과 ... 341
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 348
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 350
• 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 351
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 352
• 제 9 장 참고문헌 ... 353
• 끝페이지 ... 364