초록 ▼

- 총 738라인의 아프리카 얌 구근 및 줄기 시료에 대한 FT-IR 스펙트럼 DB가 구축되었음.
- 아프리칸 얌의 구근에 존재하는 total carotenoids 함량은 0.09-0.61 mg/g dry wt, total flavonoids 와 phenolics 함량은 41.9-170.9 mg/g dry wt 와 1.2-3.6 mg/g dry wt 임. 아프리칸 얌의 total carotenoids, flavonoids, phenolics 성분들에 대한 함량 예측 PLS regression 모델의 예측 정확도는 상관계수(R2

- 총 738라인의 아프리카 얌 구근 및 줄기 시료에 대한 FT-IR 스펙트럼 DB가 구축되었음.
- 아프리칸 얌의 구근에 존재하는 total carotenoids 함량은 0.09-0.61 mg/g dry wt, total flavonoids 와 phenolics 함량은 41.9-170.9 mg/g dry wt 와 1.2-3.6 mg/g dry wt 임. 아프리칸 얌의 total carotenoids, flavonoids, phenolics 성분들에 대한 함량 예측 PLS regression 모델의 예측 정확도는 상관계수(R2)가 각각 0.83, 0.86, 0.72로 예측정확도가 비교적 우수함을 알 수 있었음.
- PCA 분석과 PLS-DA 분석을 통해 아프리칸 얌 시료의 대사체 수준에서 식별체계를 확립하였음.
- 아프리카 얌의 구근에 존재하는 dioscin 함량에 대한 예측 모델을 개발하였으며 cross-validation을 통한 상관계수(R2)가 0.7208로 나타나 비교적 정확한 함량예측 모델을 개발하였음.
- 고기능성 아프리카 얌의 대량 증식을 위해 조직배양을 통해 기내 대량증식체계를 확립하였음.

Abstract ▼

To date, lots of African yam lines have been used for food without accurate metabolic analysis. The results shown in this study represent the considerable improvement in the metabolic evaluation of African yams and the estimation of useful secondary metabolites including carotenoids, flavonoids, pth

To date, lots of African yam lines have been used for food without accurate metabolic analysis. The results shown in this study represent the considerable improvement in the metabolic evaluation of African yams and the estimation of useful secondary metabolites including carotenoids, flavonoids, ptheonolic cmompounds and dioscin contents in African yam tubers by FT-IR spectroscopy. The total carotenoids contents from 62 African yam tubers varied from 0.09 to 0.61mg/g dry weight (wt). The total flavonoids and phenolic compounds also varied from 41.9 to 171.0 mg/g and from 1.20 to 3.56 mg/g dry wt. FT-IR spectra confirmed typical spectral differences between the frequency regions of 1,700–1,500, 1,500–1,300 and 1,100-950 cm^-1) , respectively. These spectral regions were reflecting the quantitative and qualitative variations of amide I, II from amino acids and proteins (1,700–1,500 cm^-1) ), phosphodiester groups from nucleic acid and phospholipid (1,500–1,300 cm^-1) and carbohydrate compounds (1,100-950 cm^-1) ). Principal component analysis (PCA) and subsequent partial least square-discriminant analysis (PLS-DA) were able to discriminate 62 African yam tuber lines into discrete clusters corresponding to their chemotaxonomic relationship. The quantitative prediction modeling of total carotenoids, flavonoids, phenolic compounds and dioscin contents from African yam tuber lines were established using partial least square regression algorithm from FT-IR spectra. The regression coefficients (R²) ) between predicted values and estimated values of total carotenoids, flavonoids, phenolic compounds and dioscin were 0.83, 0.86, 0.72 and 0.7208, indicating that prediction model had higher or average accuracy. Since these secondary metabolites have diverse medicinal effects, these evaluation systems could be efficiently applied for metabolic estimation of African yam breeding lines. Thus, considering these results we suggest that FT-IR combined with multivariate analysis could be applied as a novel tool for metabolic evaluation and high-throughput screening of African yam lines with higher content of useful secondary metabolites. Furthermore, we also established the in vitro plant proliferation system from African yam tuber explants via tissue culture. The regenerated plants were successfully transferred to soil and grown to normal plant in the green house. These plant regeneration system of African yam tubers could be applied as an novel tool for mass proliferation of useful African tuber lines. In conclusion, we suggest that FT-IR combined with multivariate analysis and plant regeneration system of African yam could be applied for metabolic evaluation and screening of useful yam accessions with high throughput manner and agronomic applications.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 12
• 목 차 ... 14
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
• 제 1절. 아프리카 yam 시료 powder library 제작 및 FT-IR 분석 ... 26
• 1. 아프리카 yam 시료 확보 및 powder library 제작 ... 26
• 2. 아프리카 yam 구근 시료의 FT-IR스펙트럼 데이터 조사 및 다변량 통계분석 ... 26
• 3. 아프리카 yam 줄기 시료의 FT-IR스펙트럼 데이터 조사 및 다변량 통계분석 ... 29
• 4. 아프리카 yam 구근 시료의 FT-IR스펙트럼 비교분석 ... 31
• 제 2절. 아프리카 yam 구근 시료로부터 flavonoids 및 carotenoid계열 기능성 물질 분석 ... 37
• 1. 아프리카 yam 구근 시료의 total carotenoids 함량 분석 ... 37
• 2. 아프리카 yam 구근 시료의 total flavonoids 함량 분석 ... 37
• 3. 아프리카 yam 구근 시료의 total phenolics 함량 분석 ... 38
• 제 3절. 아프리칸 얌 구근으로부터 total carotenoids, flavonoids 및 phenolics 함량 예측 PLS 모델링 개발 및 검증 ... 41
• 1. 아프리칸 얌 구근시료의 FT-IR 스펙트럼으로부터 total carotenoids, flavonoids 및 phenolic 함량 예측 PLS regression 모델링 개발 및 검증 ... 41
• 2. 아프리칸 얌 구근 시료의 FT-IR 스펙트럼으로부터 total starch 함량 예측 PLS regression 모델링 개발 및 검증 ... 46
• 제 4절. 야생종 아프리카 yam시료로부터 기능성 물질 고함유 라인 선발 및 대사체 수준 검증 ... 49
• 1. 야생종 아프리카 yam 구근의 대사체 수준 식별체계 확립 ... 49
• 2. 야생종 아프리카 yam 구근으로부터 dioscin 함량 정량분석 및 함량예측 PLS 모델링 개발 및 검증 ... 53
• 제 5절. 아프리카 얌의 구근으로부터 조직배양을 통한 식물체 재생체계 확립 ... 57
• 1. 국내산 얌의 자구로부터 조직배양을 통한 식물체 재생체계 확립 ... 57
• 2. 아프리카 얌의 구근으로부터 조직배양을 통한 식물체 재생체계 확립 ... 60
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 63
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 64
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 67
• 제7장 연구시설ㆍ장비 현황 ... 68
• 제8장 참고문헌 ... 69
• 끝페이지 ... 73