초록 ▼

○ 연구결과
1. 황칠나무 자원화를 위한 대량 육묘 및 번식 방법의 개발 연구(제1세부)
- 황칠나무는 주로 제주도를 비롯한 완도, 보길도, 거문도, 고흥 등의 섬 지역과 해안이 인접한 지역에 자생하며, 황칠나무군락은 크게 구실잣밤나무군과 서어나무군으로 구분되었고, 전자는 서어나무군보다 비교적 저위도와 낮은 해발고에 메밀잣밤나무, 참지네고사리, 예덕나무, 일엽초 등에 의해, 서어 나무군은 당단풍, 조릿대, 비목나무, 사람주나무 등에 의해 구분되었다.
- 황칠나무 생육가능지역은 연평균기온이 12℃이상, 강수량 1,34

○ 연구결과
1. 황칠나무 자원화를 위한 대량 육묘 및 번식 방법의 개발 연구(제1세부)
- 황칠나무는 주로 제주도를 비롯한 완도, 보길도, 거문도, 고흥 등의 섬 지역과 해안이 인접한 지역에 자생하며, 황칠나무군락은 크게 구실잣밤나무군과 서어나무군으로 구분되었고, 전자는 서어나무군보다 비교적 저위도와 낮은 해발고에 메밀잣밤나무, 참지네고사리, 예덕나무, 일엽초 등에 의해, 서어 나무군은 당단풍, 조릿대, 비목나무, 사람주나무 등에 의해 구분되었다.
- 황칠나무 생육가능지역은 연평균기온이 12℃이상, 강수량 1,344mm, 일최저 기온이 7.4℃ 이상인 지역으로 한반도의 남서부 해안에 인접한 넓은 지역에서 생육이 가능할 것으로 추정되었고, 황칠나무의 칠액은 곡부가 사면부에 비해 약 2배가량 높게 생산되었으며, 직경급이 클수록 빠르게 분출되며, 분출량도 많은 것으로 조사되었다.
- 삽수의 발근율은 2년생 묘목의 당해 연도 성장 가지를 삽수로 사용한 것이 100%의 발근율을 보였고 발근상태에 있어서도 가장 양호한 결과를 얻었다. 또한 성목 채취 삽수에 IBA만의 단독처리로 발근율(86.2%), 발근수(12.8개), 근장(16.9cm)에서 매우 높은 발근상태를 보였다.
- 황칠나무 종자발아특성 조사에서 11월말에서 12월 초순경까지 황칠나무 과실을 채취하여, 과육을 제거한 후, 물이 빠진 정도의 습기를 가진 모래에 파묻어 약 4℃의 온도조건 이 유지되는 냉장고에 저온처리하고 약 3-4개월이 지난 3월 말 경에 잡균에 오염되지 않은 토양에 파종하여 약 75%의 차광된 그늘의 약 10-15℃ 온도 조건하에 발아시키는 것이 가장 많은 묘목개체를 얻을 수 있는 조건으로 조사되었다.
- 논토양에 대한 토양수분함량 조절 실험에서 황칠나무의 줄기신장은 토양수부함량 11-15%에서 가장 높은 값을 보였으며, 기저면적 즉, 기저직경의 부피생장은 토양수분함량 20%에서 가장 높은 값을 보였다.
- 이러한 줄기 신장과 기저면적 증가치를 통해 계산한 생장량은 토양수분함량 10-20% 범위에서 매우 높게 나타났으며, 회귀식을 통해 계산한 최적 생장량을 보인 토양수분함량을 17.4%로 나타났다. 토양수분이 최적 생장범위보다 높아질 경우, 당해연도 신엽발생량이 현저히 낮아질 뿐만 아니라 엽록소 함량도 현저하게 낮아지며, 1년생 및 2년생의 잔존율도 낮아지는 것으로 나타났다.
- 이와 같이 토양수분함량 증가는 개체의 광합성 체계를 파괴시켜 생장을 크게 저하시켰으며, 이러한 생장저해는 토양수분함량이 낮은 경우보다 더 심각한 영향을 주는 것으로 나타났다.
2. 세포주를 이용한 황칠수액의 독성 및 기능성 효과 연구(2-1세부)
- 황칠원액에 의한 쥐 흑색종양 멜라닌 생성량 변화를 측정한 실험에서 흡광도를 이용한 정량적인 분석방법으로 황칠원액의 미백기능 확인.
- 인간 섬유아세포 세포주를 이용한 MMP (matrix metalloproteinase) 저해 활성 검색계 확립을 위한 실험에서 UV 노출조건에서 황칠원액이 MMP1 활성화를 저해하는 효과를 확인.
- 섬유아세포를 배양하여 황칠 분획물을 처리하고 MTT assay를 수행하여 부분정제된 분획물들의 세포독성 범위를 측정함.
- 황칠의 멜라닌 감소 기능에 대한 분자유전학적인 기전연구에서, 부분 정제 분획물의 타이로시나아제 발현 감소에 의한 미백효과 확인.
- 황칠의 광피부노화에 대한 분자유전학적인 기전연구에서, 부분정제 분획물의 MMP 감소 효과 확인.
- 천연기능성 기초화장품 시제품 개발을 위한 기능성 화장품의 시장성 및 성분과 효과 자료 조사
3. 황칠수액 기능성 화합물의 분리, 분석 및 구조 확인 연구, 급성, 아급성, 독성 연구를 통한 인체안전성 연구(2-2세부)
- 황칠수액 엑스를 liquid-liquid partition법에 의해서 분리하여 GC/MASS, IR 분광기를 이용하여 미백 작용을 하는 유기화학 작용기, 즉 -OH, -COOH, -OCH3등을 확인하였고, 또한 ¹H NMR와 ¹³C NMR을 이용하여 분리된 물질을 분석한 결과 한가지 물질을 얻기는 어렵지만, -COR, -COOR, -OCOR 를 확인하여 미백작용을 하는 물질을 확인하였다. 한 예로 미백작용을 가지는 것으로 판단되는 hydroxyl작용기를 가지는 화합물 중 2-isopropenyl-4A,8-dimethyl-1, 2,3,4,4A,5,6,7-octahydronaph-thalene, decahydro-4A-methyl-1- methylene-7-1 (1-methylethyl),octahydro-1,4,9,9-tetramethy), isocaryophillene, 1H-cyclopropeazulene, ursodeoxycholic acid 등이 확인되었고 이러한 화합물들에 의해서 미백작용이 나타나는 것으로 사료된다.
- 황칠수액의 급성 독성 연구를 SD계 웅성흰쥐를 대상으로 1차년도에 실시한 결과 급성독성이 나타나지 않은 것으로 확인되었다. 황칠 수액에 대한 아급성독성 검사 연구를 SD계 웅성흰쥐를 대상으로 2, 3 차년도에 실시한 결과 황칠수액은 동물에 아급성독성을 나타내지 않는 것으로 확인되었다.
4. 황칠나무의 생장촉진 및 황칠수액의 분비관련 토양 미생물 분리 및 동정(3세부)
- 1차년도 실험에서 황칠수액의 분비량이 가장 많은 것으로 나타난 Site C (전라남도 완도군 보길면 민가 자생 황칠 나무)에서 분리된 12개의 토양 미생물 균주 중 동정이 끝난 9개의 미생물균주(9개 균주로 표기)가 황칠 종자의 발아율, 생장특성, Root weight 증가 및 phytopathogen에 대한 저항력에 어떠한 영향을 미치는가를 측정한 결과 Bacillus cereus strain H1439 균주, Paenibacillus agaridevorans 균주, Paenibacillus ginsengagri균주, C2 - C11 균주를 mixture한 군에서 대조군에 비해 비교적 높은 발아율을 보여주었다. 또한 식물종자의 발아를 저해하는 glyphosate와 계면활성제를 각각 41%와 51%로 섞어 첨가해 준 후 황칠종자의 발아율을 측정한 실험(1차년도 실험)에서는 Paenibacillus agaridevorans 균주와 C2 - C11 mixture균주가 높은 발아율을 나타내어 Phytopathogen에 대한 저항력이 있는 것으로 연구결과가 나타났다.
- 그 후 1차년도에 이들 발아한 황칠종자를 무작위로 각 군 당 20그루를 선발하여 나뭇잎의 수, 나무의 크기(수고), 뿌리의 중량 등을 측정하여 상기 9개 균주가 황칠나무의 생장에 미치는 영향을 조사한 결과, Bacillus cereus strain H1439, Paenibacillus ginsengagri, Bacillus bataviensis 균주가 황칠나무의 생장을 촉진하는 유의성있는 결과를 나타내었고 또한 이들 9개 균주가 Phytopathogen에 미치는 저항력 등 그 역학관계를 연구한 결과, Bacillus cereus clone B305, Bacillus bataviensis 및 C2 - C11 mixture 균주를 첨가한 군이 Phytopathogen 첨가에도 불구하고 황칠나무의 생장을 촉진하는 유의성있는 결과를 나타내었다.
- 2차년도에 실시한 황칠 종자의 Tube assay에 의한 발아율 측정 결과, 이들 9개 균주 중 Paenibacillus ginsengagri균주, Paenibacillus ginsengagri균주, Bacillus cereus strain H1439 균주와 C2 - C11 균주를 mixture한 군이 대조군에 비해 황칠의 종자발아를 촉진시키는 것으로 결과가 나타났다.
- 2차년도에 실시한 황칠 종자의 Pot test에 의한 발아율 측정 결과, 이들 9개 균주 중 Bacillus cereus strain H1439 균주, Bacillus cereus clone B305 균주, Paenibacillus ginsengagri 균주 및 C2
- C11 균주를 mixture한 군이 대조군에 비해 높은 발아율을 나타내었다. 또한 Tube assay, Pot test 공히 발아 종자의 생장촉진 관련 생리학적 특성 연구에서는 아직 떡잎이 너무 어린 관계로 거의 모든 군에서 약 2.1㎜ - 2.3㎜를 나타내어 아직 확연한 성장차이를 구분할 수 없었다. 따라서 시간의 경과에 따라 3차년도 연구과제와 연계하여 계속 추적하여 각 군의 성장 차이를 규명하였다.
- 3차년도에 실시한 황칠 종자의 토양미생물의 접종법을 이용한 Field test (생장특성 : 나무잎의 수, 나무의 크기, Root weight 증가 측정)에서는 Paenibacillus ginsengagri균주 및 C2 - C11 균주를 mixture한 군에서 정상대조군에 비해 유의적인 증가를 나타내었다.
- 결론적으로 1차년도, 2차년도, 3차년도 연구는 유사한 실험결과를 나타내었는데 1차년도에 실시한 황칠나무에 접종한 토양미생물의 종자발아율 실험결과에서는 Bacillus cereus strain H1439 균주, Paenibacillus agaridevorans 균주, Paenibacillus ginsengagri균주 및 C2 - C11 균주를 mixture한 군이 대조군에 비해 황칠의 종자발아를 촉진시키는 것으로 결과가 나타났고, 2차년도에 실시한 Tube assay 및 Pot test 연구에서는 C6, C7인 Paenibacillus ginsengagri균주, Paenibacillus ginsengagri균주, Bacillus cereus strain H1439 균주와 C2 - C11 균주를 mixture한 군이 대조군에 비해 황칠의 종자발아를 촉진시키는 것으로 결과가 나타났으며 3차년도의 황칠 종자의 토양미생물의 접종법을 이용한 Field test (생장특성 : 나무잎의 수, 나무의 크기, Root weight 증가 측정)에서는 Paenibacillus ginsengagri균주 및 C2 - C11 균주를 mixture한 군에서 정상대조군에 비해 유의적인 증가를 나타내어 1차년도, 2차년도 및 3차년도 실험에서 공통적으로 C6, C7인 Paenibacillus ginsengagri균주, Paenibacillus ginsengagri균주 및 C2 - C11 균주를 mixture한 Cmix군이 대조군에 비해 비닐하우스 환경에서든 field (노지) 환경에서든 상관없이 황칠의 성장을 촉진하는 것으로 연구결과가 나타났다.
- 3차년도 연구에서는 1차년도에 분리된 9개 균주를 대상으로 “황칠 생장 및 수액 분비 관련 토양미생물 개발 및 유용 유전자 탐색” 연구를 실시하였는 바, 기 분리된 9개 균주의 염색체가 Azospirillum brasilense의 유전자중 옥신 분비를 촉진하는 Indole-3-Pyruvate Decarboxylase를 코딩하고 있는 ipdC 유전자 및 Gibberella fujikuroi 의 지베렐린 생합성 유전자의 일부분으로 알려져 있어 식물의 생장을 촉진하고 식물수액의 분비를 자극하는 토양미생물의 유전자인 P450-Ⅱ 유전자를 함유하고 있는지 여부를 조사하였다. 그 결과 분리균주 Bacillus bataviensis 및 Paenibacillus agaridevorans가 1Kb 크기의 ipdC 유전자를 함유하고 있는 것으로 확인되었다. Gibberella fujikuroi의 지베렐린 생합성 유전자인 P450-Ⅱ 유전자의 PCR 산물은 발견할 수 없었다.
5. 황칠수액의 피부미백효과 연구(4세부)
- 황칠수액은 인위적으로 유발시킨 색소침착에 대하여 대조군에 비하여 colorimeter와 spectrophotometer 기법으로 측정한 피부색에서 우월한 미백효과를 보였으며 reviscometry 기법으로 측정한 피부탄력도에서도 우수한 피부 탄력성 증진 효과를 나타냈다.
- 아울러 표피 수분 함유량과 경표피 수분 손실량이 반영하는 피부장벽기능의 개선에도 뛰어난 효과를 보였다.
- 또한 인체를 대상으로 한 피부 자극성 시험에서도 5% 농도까지 일체의 자극 반응 및 알레르기성 접촉피부염이나 자극성 접촉 피부염의 사례를 보이지 않아 안전성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼

Project 1.
The natural habitat of Dendropanax morbifera is primarily located along the coastline and in islands including Jeju Island, Wan Island, Bogil Island, Geomoon Island and Goheung. This particular specie could be categorised into two groups of Castanopsis cuspidata var. sieboldii group an

Project 1.
The natural habitat of Dendropanax morbifera is primarily located along the coastline and in islands including Jeju Island, Wan Island, Bogil Island, Geomoon Island and Goheung. This particular specie could be categorised into two groups of Castanopsis cuspidata var. sieboldii group and Carpinus laxiflora group, which is consistent with its site characteristics. The former inhabits in a relatively lower latitudes and sea-level terrain compared to the latter and the categorisation of the two can also be distinguished by examining surrounding species (the former is usually found with Castanopsis cuspidata var. thunbergii, Dryopteris erythrosora var. ambigens, Mallotus japonicus, Lepisorus thunbergianus and the latter with Acer pseudo-sieboldianum, Sasa borealis, Lindera erythrocarpa, Sapium japonicum).
It is estimated that vegetation formation of Dendropanax morbifera can be found in the South-western coastline of Korean peninsula where the precise precondition (e.g. the average temperature of 12 ℃, the annual of 1,344mm and the average daily minimum temperature of 7.4℃) is reserved. Stream can produce approximately double amount of sap than slop and a diameter of Dendropanax morbifera is believed to be the key factor influencing the amount of Dendropanax morbifera sap.
In cuttage experiment, the result suggests that the two-year-old young sapling would generate the most feasible outcome in uprooting rate turned out to be the finest among the samples. Similarly, IBA treatment would also affect on uprooting condition of stem, leading to good-quality results in uprooting rate (86.2%), new root number (12.8) and root length (16.9cm).
The Dendropanax morbifera of experiments of seed germination reveals the most optimum condition to obtain many young plant. The subsequent process should be conducted in four stages: firstly, fruits of Dendropanax morbifera should be extracted between late November and early December and pulp must be removed from those fruits; secondly, those fruits have to be refrigerated at the temperature of 4 in the watered sand for three ℃ to four months; around in late March, those then should be sow in non-polluted soil; and lastly, the soil should be kept in the shade (approximately 75 % shielded) with the temperature around 10 to 15℃.
According to the experiment of manipulated soil moisture level with a rice field soil, it is concluded that the highest Dandropanax morbifera stem height was shown at 11～15 % of soil moisture level and likewise the maximized volume growth of base diameter was witnessed at 20 % of soil moisture level.
Growth rate in the range between 10 and 20 % of soil moisture level was shown the highest in reference to the estimation of Dandropanax morbifera stem height and increase in base area. In the same context, 17.4 % of soil moisture level was selected to be the most ideal case to achieve ideal growth amount in regression analysis. It was also revealed that once soil moisture increases its degree, it would overwhelmingly lessen the quantities of new leaves, chlorophyll as well as the chances of survival for one or two-year-young plant.
As noted above, the increase in soil moisture level terminates the photosynthesis process of Dandropanax morbifera in which the growth of Dandropanax morbifera is profoundly slowed. This impediment for growth was found in soil moisture level increase compared with soil moisture level decrease.
Project 2-1
The goal of this project is to develop novel whitening and antiaging cosmetic ingredients from the tree sap of Dendropanax morbifera. We first analyzed the activity of the whole sap on the biosynthesis of melanin and the degradation of extracellular matrix to investigate its roles on whitening and antiaging process of skin, respectively. As a result, it was observed that the whole sap has not only a function to decrease the melanin synthesis by inhibiting the promoter activity of tyrosinase, but also a function to regulate the degradation of extracellular matrix by enhancing the expression of MMP1 in vitro. Subsequently, we investigated the capacities of the partially purified fractions to further analyze the role of the sap. Interestingly, both of functionally active ingredients related to the regulation of tyrosinase and MMP activities were found in the same fraction extracted with ethyl acetate solvent. The ethyl acetate fraction did not show any sign of apoptosis at the concentration of 1ug/mL. In addition, the ethyl acetate fraction displayed the same effect on the regulation of tyrosinase and MMP activities in in vivo mouse experiment. Taken together, these results provide the effective purification method for the active ingredients of the sap of Dendropanax morbifera as well as the molecular basis of its effect on whitening and antiaging of skin.
Project 2-2
Organic materials affecting whitening process such as -OH, -COOH, -OHCH3 are found in the process of liquid-liquid partition by using Dendropanax morbifera sap. The process includes the separation of materials while using GC/MASS, IR spectroscope. The finding suggests that it is unlikely to acquire one material, nevertheless, materials affecting whitening process are discovered with reference to the findings of –COR, -COOR and –OCOR. Likewise, the result of experiment using SD rat implies that Dendropanax morbifera sap is not poisonous, as the Dendropanax morbifera sap is neither acutely nor sub-acutely poisonous.
Project 3.
On the other hand, the research was conducted to monitor how bacteria could affect seed germination rate and growth characteristics of Dendropanax morbifera. 9 of 12 soil bacteria from Site C in Bogil island was used in this research. As a results, in seed germination rate research of first year experiment, tube assay and pot test of second year experiment and field test research of third year experiment, Paenibacillus ginsengagri strain(C6 group), Paenibacillus ginsengagri strain(C7 group) and C2- C11 mixture (Cmix group) promoted the growth of regardless of the location (whether the location is green house or open field).
Also, the research to explore any useful gene in reference to Dendropanax morbifera growth and sap excretion was conducted against the separated nine bacterial strain from the first year experiment. The findings suggest that ipdC gene (which is the size of 1Kb) was found in Bacillus bataviensis and Paenibacillus agaridevorans, but PCR product of P450-II gene, gibberellin bio-synthetic gene of Gibberella fujikuroi, was not found.
Project 4.
The extract of Dendrofanax morbifera is known to have some efficacies of suppressing melanocytic activities and anti-aging on skin and expected to be an active ingredients of functional cosmetics having whitening and anti-aging effect. Korean agricultural competitiveness has been become weak day by day due to world-wide free trade agreements and the change of economic environments. Therefore, we have been trying to find out the possibility of developing skin whitening and anti-aging functional cosmetics using the extracts of Dendrofanax morbifera. We thought it helps a lot for restoring Korean farmer`s income and establishing an advanced agricultural structure by integrating agriculture with a higher value-added cosmetic industry.
We conducted several experiments to reveal whitening and anti-aging effect of the extract of Dendrofanax morbifera. First, to evaluate skin whitening effect, we made artificial pigmentation using solar simulator on the upper arm of human volunteer and then, applied the extract of Dendrofanax on one side and vehicle on the other side. We checked skin color change using colorimeter and spectorphotometer according to time-course. Second, to evaluate anti-aging effect, the extract of Dendrofanax or vehicle were applied on volunteers upper arm and then, we measured the change of skin elasticity using reviscometer and also evaluated the change of skin hydration and trans-epidermal water loss using corneometer and TEWA meter on normal skin and sun-damaged skin.
Finally to confirm the safety of the extract of Dendrofanax, we did patch test on volunteer`s back according to the guidelines of KFDA.
We could find following results after testing skin whitening and anti-aging effect of the extract of Dendrofanax morbifera.
1. The parameters reflecting skin color such as ITA, melanin index and erythema index were improved more after application of the extract than vehicle.
2. Skin elasticity was increased more after application of the extract than vehicle.
3. Skin hydration and barrier function were improved after application of extract than vehicle.
4. After patch test of the extract of Dendrosofanax morbifera, we could not find any irritation sign or allergic/irritation contact dermatitis.
We could find excellent whitening and anti-aging effect of the extract of Dendrosofanax morbifera on human skin. Therefore, like retinol, albutin or coenzyme Q10 which are currently available active ingredients of functional cosmetics, the extracts of Dendrosofanax can be used to develop skin whitening and anti-aging cosmetics. Also, the extracts was also effective on restoring skin barrier function which is responsible for the pathogenesis of atopic dermatitis, psoriasis and dry skin. We thought it can be possible to develop skin moisturizer using the extracts of Dendrosofanax morbifera which is useful for improving atopy, psoriasis and dry skin.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 13
• CONTENTS ... 18
• 목차 ... 20
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 22
• 제1절 연구개발의 중요성 ... 22
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 25
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 31
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 35
• 제1절 황칠나무 자원화를 위한 대량 육묘 및 번식 방법의 개발연구(제1세부 연구과제) ... 35
• 1. 1차년도 연구 결과 보고서 ... 35
• 2. 2차년도 연구결과 보고서 ... 52
• 3. 3차년도 연구 결과 보고서 ... 84
• 제2절 세포주를 이용한 황칠수액의 독성 및 기능성 효과 연구(제2세부 1연구과제) ... 101
• 1. 1차년도 실험내용 및 고찰 ... 101
• 2. 2차년도 실험내용 및 고찰 ... 115
• 3. 3차년도 실험내용 및 고찰 ... 127
• 제3절 황칠수액 기능성 화합물의 분리, 분석 및 구조 확인연구, 급성, 아급성, 독성 연구를 통한 인체 안정성 연구(제2세부 2연구과제) ... 159
• 1. 1차년도 연구 결과 보고서 ... 159
• 2. 2차년도 연구 결과 보고서 ... 171
• 3. 3차년도 연구 결과 보고서 ... 200
• 제4절 황칠나무의 생장 촉진 및 황칠수액의 분비 촉진 방법 개발연구(제3세부 연구과제) ... 228
• 1. 1차년도 연구 결과 보고서 ... 228
• 2. 2차년도 연구 결과 보고서 ... 300
• 3. 3차년도 연구 결과 보고서 ... 346
• 제5절 인체를 대상으로 한 황칠수액의 피부미백 효과 및 항노화 효과에 대한 연구(제4세부 연구과제) ... 377
• 1. 1차년도 연구 결과 보고서 ... 377
• 2. 2차년도 연구 결과 보고서 ... 387
• 3. 3차년도 연구 결과 보고서 ... 395
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 399
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 402
• 제1절 제1세부 연구과제 ... 402
• 제2절 제2세부 1연구과제 ... 402
• 제3절 제2세부 2연구과제 ... 402
• 제4절 제3세부 연구과제 ... 403
• 제5절 제4세부 연구과제 ... 403
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 405
• 제7장 참고문헌 ... 407
• 끝페이지 ... 419