산삼부정근 배양 시 약용버섯 유래 엘리시터 처리에 의한 사포닌과 진세노사이드 함량 증진
저자
발행사항
청주 : 충북대학교, 2019
학위논문사항
학위논문(석사)-- 충북대학교 일반대학원 : 원예학전공 2019. 8
발행연도
2019
작성언어
한국어
주제어
KDC
524.8 판사항(5)
발행국(도시)
충청북도
기타서명
Enhancement of saponin and ginsenosides by medicinal mushroom-derived elicitors in adventitious root cultures of panax ginseng C.A. Meyer
형태사항
xi,56 p. : 삽화, 표 ; 26 cm.
일반주기명
충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호됩니다.
지도교수:박소영
참고문헌 : p.
UCI식별코드
I804:43009-000000052589
소장기관
본 연구는 산삼(Panax ginseng C.A. meyer) 부정근의 엘리시터로써 버섯균사체를 사용하기 위하여 버섯균사체 엘리시테이션 시스템을 확립하고, 기존에 처리해오던 MeJA와 비교, 혼용 처리하여 진세노사이드 및 조사포닌의 함량 증진을 위하여 수행하였다.
먼저 산삼부정근의 가장 효과적인 엘리시터로서 버섯균사체의 종류를 확립하기 위해 7가지 버섯 균사체를 각각 처리하여 최적의 버섯균사체 종류를 선정하였으며, 처리형태 및 농도를 서로 달리하여 가장 효과가 좋은 조건을 규명하였다. 또한 균사체 엘리시터 처리 시간을 확립하여 버섯 균사체 엘리시테이션 시스템을 확립하였으며, 기존에 처리하던 방식인 메틸자스모네이트와 비교 및 혼용 처리하여 2차대사산물 함량 증진의 효과를 규명하였다.
산삼부정근의 버섯균사체 엘리시터로써 가장 효과적인 버섯 종류는 상황버섯 균사체였으며 무처리구보다 진세노사이드의 함량이 약 1.3배 높게 나타났다. 균사체의 형태는 살아있는 균사체를 100mg/g으로 처리하였을 때 진세노사이드 함량이 가장 높게 나타났으며 72시간동안 처리하였을 때 무처리구보다 약 2.1배 높게 나타났다. 하지만 균사체 처리 후 90시간이 경과하게 되면 배지의 냄새, 탁도, 거품 등 오염이 심해지고 진세노사이드함량 감소 등 여러 문제가 나타났다.
기존에 산삼부정근의 엘리시터로서 가장 효과적인 방법인 메틸자스모네이트와 버섯균사체를 단독처리 혹은 공동처리하여 비교한 결과 메틸자스모네이트를 먼저 처리한 후 버섯균사체를 처리하였을 때 진세노사이드함량이 무처리구보다 약 9.1배가량 월등히 높게 나타났다. 이는 기존에 처리하던 방식인 메틸자스모네이트 단독 처리한 것 보다도 25%가량 증가한 것을 확인하였다. 반대로, 버섯균사체를 처리한 후 메틸자스모네이트를 처리하면 효과가 거의 없었음을 확인할 수 있었는데, 이는 버섯균사체를 먼저 처리하면 오염현상으로 인해 산삼부정근의 활력이 떨어지고 메틸자스모네이트의 효과를 충분히 받기 어려웠던 것으로 사료되나 정확히 어떤 반응이나 기작으로 인해 해당 결과가 나왔는지는 추가적인 연구를 통해 고찰되어야 할 것으로 생각된다.
본 실험을 통하여 산삼부정근의 엘리시터로서 버섯균사체를 처리할 때 버섯균사체의 종류, 형태, 농도, 처리시간의 최적의 조건을 확립하였으며, 또한 메틸자스모네이트와 버섯균사체를 적절히 처리하여 기존에 처리하던 방식보다 더 높은 진세노사이드 함량을 증진시킬 수 있는 방법을 규명하였다.
식물 기내배양 기술을 이용하여 산업적으로 생산하고자 할 때 가장 문제가 되는 것이 생산단가인데, 생산비를 증가시키는 주된 요인 중 하나가 고가의 메틸자스모네이트와 같은 엘리시터 처리이다. 따라서 본 실험에서는 균사체 엘리시테이션 시스템을 확립하여 기존에 사용하던 메틸자스모네이트를 대체하고자 하였다. 그러나 실험결과와 같이 버섯 균사체의 단독 처리만으로는 메틸자스모네이트 처리 효과를 대체하기는 힘든 것으로 판단된다.
그러나 기내배양을 통한 대량생산 및 유용 성분함량 증진 등 산업적으로 이용하고자 할 때 버섯균사체를 엘리시터로서 적절히 활용한다면 2차대사산물함량 증진과 더불어 약용버섯 균사체의 효과 등 산업적으로의 다양한 이용 가능성을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
Panax ginseng C.A. Meyer belongs to the Araliaceae family, and is traditionally considered to be one of the most potent medicinal plants in the world. Ginseng has been used for centuries as a health tonic. The most important active ingredient in ginseng roots is ginsenoside; however, its short supply and high price have limited the use of and research into this agent. For more efficient and controllable production of mountain ginseng and its active metabolites, tissue and organ cultures have been used as biotechnological alternatives.
This study was carried out to develop methods to increase ginsenoside production; crude saponins were treated with mushroom mycelia to induce growth of panax ginseng adventitious roots. The type, shape, concentration, and treatment time of mushroom mycelia were sequentially determined to identify factors that would yield the most effective results in terms of ginseng adventitious root growth; the results were compared with those of methyl jasmonate, which has been used in previous studies.
The Phellinus linteus mushroom mycelia were found to be the most effective mycelia, and yielded 1.3 times higher ginsenoside content than the controls. The highest ginsenoside content was obtained when 100 mg/g of live mycelia was used for treatment. Following a 72-hour treatment, ginsenoside content was 2.1 times that of the non-treated controls. However, 90 hours after mycelia treatment, signs of contamination, such as odor, turbidity and foam in the culture medium were substantially increased, and ginsenoside content declined.
Methyl jasmonate (MeJA) and mushroom mycelia, which represent the two most effective methods of obtaining ginseng adventitious roots, were compared. Mushroom mycelia treated with MeJA first resulted in 9.1 times more ginsenoside than that in controls; this was a 25% increase in ginsenoid content over that with MeJA treatment alone. In contrast, it was confirmed that MeJA treatment following mushroom mycelial treatment had little effect. If initial treatment occurred with mushroom mycelia, the vitality of the ginseng adventitious roots was reduced due to contamination. Therefore, MeJA treatment was not sufficiently effective.
The optimal type, shape, concentration, and treatment time of mushroom mycelia were investigated under conditions of use to induce growth of ginseng adventitious roots. Treatments using MeJA and mushroom mycelia were performed, and their abilities to enhance ginsenoside content was investigated. Our study indicated that secondary metabolite content can be increased with mushroom mycelia. This can be especially useful in the industry during mass production via tissue culture to enhance the content of useful ingredients.
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