본 연구를 통해 헛개나무의 기내유묘의 조직절편으로부터 배발생캘러스의 유기 및 2차 배형성, 그리고 배발생캘러스의 현탁배양계로부터 체세포배를 대량생산하여 식물체로 재분화시키는 시스템을 확립하였다. 현탁배양을 통해 배발생세포의 유도 및 증식에는 모두 30℃의 고온이 효과적이었는데 이와 같은 온도조건에서 배발생캘러스 유도율과 배발생캘러스의 생장량은 각각 100%와 894.6 mg로 25℃에 비해 1.53배와 9.19배로 높게 나타났다. 배발생세포를 18℃에서 배양할 경우 체세포배로 전환되었고 배양 5주후 체세포배로 발달하였으며 25℃ 이상의 배양온도에서는 배발생세포는 증식만 할뿐 체세포배는 형성되지 않았다. 체세포배로부터 식물체의 형성은 18℃ 저온에서만 가능하였다. 배지에 0.1과 0.5 mg/l BA를 첨가할 경우 식물체 재분화율은 37%와 28%로 생장조절물질을 처리하지 않은 배지에 비해 2.2배와 1.7배로 높게 나타났다 재분화된 식물체의 성장에 주는 무기염의 영향을 조사하기 위하여 유식물체를 MS와 1/3MS 고체배지에 옮겨 배양한 결과 1/3MS배지가 줄기신장과 뿌리의 유도에 적합하였다.

가시오갈피 유식물체의 함유성분을 밝히고, 분리된 화합물들을 대상으로 DPPH를 이용한 항산화활성을 측정하여 대체 약용자원으로서의 사용 가능성을 검토하기 위하여 가시오갈피 유식물체를 MeOH로 추출, 농축하고 Hexane, EtOAc 및 BuOH순으로 분획하여 얻은 각각의 분획을 대상으로 성분연구에 착수하였다. 각종 column chromatography를 이용하여 성분을 분리한 결과 EtOAc분획으로부터 1종의 화합물을 분리하였고, BuOH 분획으로부터 1종의 화합물을 분리하였다. 이들 화합물에 대하여 UV, IR, Mass, 1H-NMR 및 13C-NMR spectrum과 문헌치를 대조하여 그 구조를 동정한 결과그 구조는 각각 Chlorogenic acld (1)과 1,4-di-O-caffeoyl-quinic acid (2)이였다. DPPH (1,1-diphenyl-2-picry-hydrazyl) free radical scavenging activity를 이용하여 측정한 항산화활성의 RC50 value는 각각 1.2 및 0.4 μg/ml였다. 이상의 결과로부터 가시오갈피 유식물체 (Eleutherococcus senticosus Max.)는 천연 항산화제로서의 개발가능성이 높다고 사료된다.

가시오갈피 체세포 배를 이용한 우량종묘의 대량생산체계를 확립할 목적으로 체세포 배의 생물반응기 배양을 통해 얻은 식물체의 순화에 관한 기초시험을 수행하였다. 가시오갈피 기내배양 식물체의 토양활착은 밀폐된 공간보다 비가림 하지 않은 차광막조건에서 양호하였고 순화에는 Klasmann 상토와 원예용상토가 좋았다. 배양실 10도와 차광막에서 3월20일 순화한 기내식물체의 순화 율은 모두 90% 이상으로 양호하였다. 배양실조건에서는 26℃의 순화온도에서는 10% 이하의 극히 저조한 순화 생존율을 보였으나 포장 차광막조건에서는 최고 온도가 30℃를 넘는 5월20일 순화 처리구에서도 68%의 높은 순화생존율을 보여 불리한 환경조건에서 차광막순화가 순화에 더욱 적합하였다. 차광조건으로는 50% 차광망 처리가 적합하였다. 차광막에서 순화한 식물체의 묘 소질은 3월10일 순화를 시작한 식물체가 가장 좋았다.

체세포배발생을 이용한 가시오갈피 대량증식체계 확립을 위하여 저온처리에 의한 체세포배의 장기저장 실험을 수행하였다. 현탁배양 체세포배의 4℃에서의 저온저장에는 구형배 이전의 조기단계의 체세포배가 적합하였고 2 g/l 이하의 낮은 접종밀도에서는 36개월 이상 저장이 가능하였다. 장기간 저온 저장한 체세포배는 상온에 옮긴 후 2,4-D를 첨가한 배지에서만 성장을 회복하여 배발생캘러스를 형성하였으며 배발생캘러스의 증식속도는 배양온도를 32℃로 높였을 때에 가장 효율적이였다.

한국에 분포하고 있는 82종의 약용식물에 대하여 환경내성 및 기능성 소재의 개발을 위한 탐색을 위하여 항산화효소와 관련된 첫 번째 방어기작인 SOD 효소활성과 Phenol 화합물의 함량정도를 검정하여 본 결과 SOD 효소활성은 원지 (P. tenuifolia Willd.), 백편두 (D. lablab L.), 백개자 (S. alba L.), 대황 (R. palmatum L.), 감초 (G. uralensis Fisch), 연자육 (N. nucifera Gaertn), 지황 [R. glutinosa (Gaertner) Liboshitz], 현삼 (S. buergeriana Miq.), 인진 (A. capillaris Thb.)등에서 다른 약용작물보다 비교적 높은 SOD 효소 활성 능력을 나타냈다. Total phenol함량은 (3~249.731 μg/g)의 범위를 보였으며 지유(S. officinalis L.), 대황 (R. palmatum L.), 복분자 (R. chingii Hu)에서 각각 249.731 μg/g, 209.546 μg/g, 170.333 μg/g으로 가장 높은 함량을 나타냈다. 16종의 phenol 화합물의 경우에서는 82종의 약용식물이 각기 매우 상이한 농도의 분포를 나타내었다. 앞으로의 연구에서는, 항산화 효소 및 phenol 화합물이 많이 함유하여 우수한 기능성을 가지고 있는 것을 확인된 약용식물에 대해 그들의 이용성을 증대시킬 수 있는 구체적인 연구가 수행되어져야 할 것으로 사료된다. 또한 phenol성 물질을 많이 함유하는 약용식물 추출물을 이용한 기능성 식품, 화장품, 천연 보존재 및 의약품 등으로 개발 (Cook & Samman, 1996)할 수 있을 것으로 판단되어진다.

한국산 옻나무속 6종에 대하여 분자식물학적 방법으로 계통유연관계를 확인하기 위하여, nrDNA의 ITS 구간과 cpDNA rbcL 염기서열을 사용하여 계통분석한 결과 ITS 1의 길이는 246~253 bp이었고, ITS 2는 234~244 bp이었다. ITS 1의 길이는 Rhus sylvestris와 R. succedanea에서 246 bp로 가장 작았으며, R. verniciflua에서 253 bp로 가장 긴 것으로 나타났다. ITS 2의 길이는 R. verniciflua가 234 bp로 가장 짧았으며, R. trichocarpr가 244 bp로 가장 길게 나타났다. 이들 분류군의 G+C Content는 ITS 1에서는 58.0~68.13%의 범위를 나타냈고, ITS 2에서는 59.75~68.46%로 나타나 두 구간이 비슷한 비율을 보이고 있었다. ITS 1에서의 G+C content는 R. sylvestris가 58.0%로 가장 낮았으며, 가장 높은 값은 R. ambigua가 68.13%로 확인되었다. ITS 2에서는 외군인 Cotinus coggygria가 59.75%로 가장 낮았으며, R. ambigua가 68.46%로 가장 높게 나타났다. 한국산 옻나무 속에서 ITS 염기서열은 일반적으로 피자식물이 갖는 G+C content 범위 안에 포함되는 것으로 확인되었다. 한편, rbcL의 길이는 1,428 bp로 모든 종에서 동일하였다. 또한 rbcL의 G+C content는 43.56%~43.77%로 나타나 종간에 거의 차이가 없음을 확인하였다. 연구결과 rbcL gene은 옻나무속의 종간 계통유연관계를 해석하는데 유용하지 않았으며, ITS 1 구간의 염기서열 변이는 향후 옻나무속을 분류할 때 신속하게 분류할 수 있는 분류 marker로 이용할 수 있다고 판단되었다.

가시오갈피종자의 적정파종기를 구명하기 위하여 개갑종자의 저온처리기간에 따른 발아율을 조사하고 파종시기에 따른 묘목의 생존율과 생육정황을 조사하였다. 1. 채종하여 15℃에서 140여일 간 모래로 층적저장한 종자는 냉장온도 (5℃)에서 10일부터 발아하기 시작하여 85일까지 개갑종자는 93.7%, 비개갑종자는 26.1%가 발아하였다. 개갑종자와 비개갑종자 모두에서 85일 이후에 는 발아율의 증가가 둔화되었다 2. 유묘출현율, 생존율, 묘소질을 비교한 결과 5월 11일 이전에 저온에서 발아한 종자를 포트에 가식하는 것이 적정하였다. 3. 저온처리중 발아종자 길이 에 따른 생존율을 조사한 결과는 하배축이 0.5~2 cm 신장하였을 때 파종한 처리구의 생존율이 가장 높았다. 4. 발아종자의 생존율은 50%차광처리에서 30% 차광보다 10배 높게 나타났다. 5. 4월 10일과 5월 11일 사이에 파종하는 것이 묘의 생육에 가장 좋으며 적정 파종시기를 지나치더라도 적절한 관리대책만 따라가면 4월부터 8월까지 거의 모든 생육기간중에 발아종자 파종이 가능하였다.

가시오갈피의 종자번식에서 가장 큰 문제점 중의 하나인 종자의 불량과 발아가 동시에 이루어지지 않는 문제를 해결하고 최대한 많은 묘목을 얻기 위해서는 파종시기의 선택이 중요하다. 파종 전 종자처리를 통하여 성숙정도가 다른 가시오갈피의 파종 후 유묘출현율과 최종생존율을 높이기 위한 기초자료를 얻기 위해 본 연구를 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 15℃에서 145일 충적 저장한 가시오갈피 성숙종자의 개갑율은 16.6%로 매우 저조하였다. 2. 개갑종자의 기내발아실험에서 GA3처리는 최고로 26.6%의 발아율을 보였으나 발아는 동시기에 이루어지지 않았다. 3. 후숙처리후 10일간 저온 처리한 개갑종자에서 파종 전 GA3처리는 유묘출현율을 높이는 효과가 있었으나 저온처리는 대체하지 못하였다. 4. 휴면타파를 위한 저온 충적저장전의 종자의 GA3처리는 파종 시 개갑종자의 유묘출현율에 영향을 주지 못하였다. 5. 저온저장 40일 경과한 후 파종 전 GA3처리는 비개갑종자에서는 유묘출현율과 생존율을 높였다. 개갑종자에서는 유묘출현율은 14.6% 증가하였지만 최종생존율은 오히려 9.4% 감소하였다.

엉겅퀴 부위별 메탄을 추출 수율을 구한 결과 뿌리 및 잎 추출물은 10% 정도의 수율을 보였으나 줄기 추출물은 2.8%의 낮은 수율을 보였다. 항산화활성 실험 결과 부위별 ethyl acetate 분획물과 butanol분획물에서 강한 항산화 활성을 보였으며, 특히 뿌리의 ethyl acetate 분획물(RC50:11μg/ml)과 butanol 분획물(RC50:14μg/ml), 잎의 butanol 분획물(RC50:15μg/ml)에서 대조구인 α-tocopherol(RC50:12μg/ml)이나 BHA(RC50:14μg/ml)정도의 항산화활성을 보였다. 곰팡이에 대한 포자발아 억제시험에서는 전반적으로 물분획물에서 우수한 활성을 나타냈다. Yeasts에 대한 실험에서는 ethyl acetate 분획물에서 대조구와 유사한 활성을 나타냈다. 박테리아에 대한 항균시험은 역시 ethyl acetate 분획물에서 활성을 나타냈다. Ames test결과 MNNG(0.4μg/plate)의 경우 S. typhimurium TA100 균주에서 시료농도 1000μg/plate에서 핵산 분획물이 88.18%로 가장 높은 억제효과가 나타났다. 4NQO(0.15μg/plate)에 대한 S. typhymurium TA98 균주에서 시료농도 1000μg/plate에서는 엉겅퀴 뿌리 추출물 및 에칠아세테이트 분획물이 77, 75.8%의 억제효과를 나타냈으며, TA100 균주에서도 엉겅퀴 뿌리 추출물 및 에칠아세테이트 분획물이 72.5, 74.3%의 억제효과를 나타냈다. Trp-P-1(0.15μg/plate)을 사용한 S. typhimurium TA98 균주에서는 시료농도 1000μg/plate에서 엉겅퀴 뿌리 추출물(1000μg/plate)에서 82.25%의 가장 높은 억제효과를 보였으며, TA100균주의 경우, 시료농도 1000μg/plate에서 부탄을 분획물에서 77.75%의 가장 높은 억제효과를 보였다. 엉겅퀴 뿌리 추출물 및 용매 극성을 이용한 분획물을 대상으로 암세포주에 대한 증식 억제 효과를 실험한 결과, A549, Hep3B, MCF-7 세포주에서 메탄올 추출물이 가장 우수한 억제효과를 나타내었으며 인간유래의 정상 간세포 293에 대하여 시료농도에 따른 세포독성 효과는1000μg/ml 시료 첨가 시 암세포에 대하여 대부분 60% 전후의 억제율을 보이는데 반해 293에 대해서는 25% 이하의 생육억제율을 보였다. 이는 암세포에 대한 높은 억제효과에 비해 정상세포에 대해서는 비교적 낮은 독성효과를 나타냄을 알 수 있었다.

씀바귀 뿌리 추출물 및 분획물에 대한 DPPH free radical 소거법에 의한 항산화활성을 검색한 결과 에칠아세테이트 분획물(RC50=12μg/ml)이 대조구인 BHA(RC50=14μg/ml)나 α-tocopherol(RC50=12μg/ml)과 유사한 활성을 나타내었다. 항미생물 활성을 측정한 결과 곰팡이 균주에 대해서는 물 분획물이 대체적으로 우수한 활성을 나타내었다. Hypocrea nigricans에서는 대조구인 Cyclohexamide(13μg/ml)보다 우수한 활성(8μg/ml)을 나타냈으며, Cladosporium herbarum에서는 부탄올 분획물(8μg/ml)과 메탄올 추출물(16μg/ml)에서 대조구(25μg/ml)보다 우수한 활성을 나타내었다. 반면에 세균 균주중 Bacillus subtilis 균주에 대해서는 물층 분획물(32μg/ml)과 에칠아세테이트 분획물(125μg/ml)이 우수하였으며, Candida lypolytica 균주에 대해서는 핵산 분획물 (32μg/ml)과 물충 분획물(63μg/ml)이 우수하였고, Escherichia coli 균주에 대해서는 에칠아세테이트 분획물(125μg/ml)과 메탄올 추출물(250μg/ml)이 우수한 활성을 나타내었다. 돌연변이원성 억제작용을 검토하기 위하여 Ames test 에서 양성반응을 나타내며, 물질 그 자체로서 돌연변이를 유발하는 직접 변이원물질로 MNNG와 4NQO 그리고 대사활성을 필요로 하는 간접 변이원 물질인 B(a)P을 사용하여 각각의 농도에 따른 돌연변이원성 억제활성 결과 MNNG(0.4μg/plate)의 경우 S. typhimurium TA100 균주에서 시료농도 (100μg/plate)에서 메탄올 추출물이 79.94%로 가장 높은 억제효과가 나타났다 4NQO(0.15μg/plate)에 대한 S. typhimurium TA98 균주에서 메탄올 추출물이 89.99%로 가장 높은 억제효과를 나타냈으며, TA100 균주의 경우에서도 메탄올 추출물에서 84.56% 로 가장 높은 억제 효과를 나타내었다. B(a)P(10μg/plate)에서는 TA98 균주에서 (100μg/plate)의 시료농도에서는 부탄올 분획물이 89.92%로 가장 높은 억제효과를 보였으며 TA100 균주에서는 메탄올 추출물이 77.47%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 암세포주(A549, Hep3B, MCF-7)에 대한 씀바귀 뿌리추출물의 세포독성을 알아보기 위하여 실험한 결과, 페암세포주인 A549세포에서는 에칠아세테이트 분획물(250μg/ml)이 91.67%로 가장 높은 억제효과를 나타내었고, 간암세포주인 Hep3B에서는 에칠아세테이트 분획물 (500μg/ml)이 75.01%로 가장 높은 억제효과를 나타냈으며, 유방암 세포주인 MCF-7에서도 에칠아세테이트 분획물(500μg/ml)이 84%로 가장 높은 억제효과를 보였다. 정상 간세포주인 293에 대하여 시료농도에 따른 세포독성 효과를 나타낸 것으로 (500μg/ml) 시료 첨가시 암세포에 대하여 대부분 50% 전후(물 분획물 제외)의 억제율을 보이는데 반해 293세포에 대해서는 29% 이하의 생육억제율을 보였다. 이는 암세포주에 대한 높은 억제효과에 비해 정상세포에 대해서는 비교적 낮은 독성효과를 나타냄을 알 수 있었다.

일일초의 vinblastine 함량과 항산화 및 항미생물의 품종별, 부위별 활성을 조사하였다. vinblastine은 식물체내에 극소량 존재하며 9매품종의 잎에서 대부분 검출이 되었다. 특히 Cooler Coconut의 잎에서의 검출량이 134.08μg/ml로 다른 분획물에 비해 10배 가량 높은 수치를 보였다. 항산화 활성 검증에서는 Stardust Orchid의 잎과 Cooler Rose의 잎의 추출물이 각각 RC50=17, 18 μg/ml로 항산화 효과가 높음을 알 수 있었다. 부위별로는 대체적으로 잎, 꽃, 뿌리의 순으로 나타났다. 항미생물 활성 검증에서는 모든 품종의 잎이 꽃보다 높은 활성을 보였으며, 특히 Cooler Rose와 Cooler Strawberry가 활성이 좋게 나타났다. 이상의 시험 결과 항산화 활성이 높은 품종이 항미생물 활성에서도 좋은 결과를 보여주었다. 항산화 활성과 항미생물 활성이 높은 품종을 이용하여 앞으로 이를 이용한 여러 약품이나 식품의 개발이 기대된다.

각 균주에 대하여 씀바귀 분말 시료들이 독성을 나타내지 않는 범위에서 강력한 발암물질로써 직접 변이원으로 사용된 MNNG(0.4μg/plate)의 경우 S. typhymurium TA100 균주에서 시료농도 100μg/plate에서 메탄올 추출물이 84.51%로 가장 높은 억제효과가 나타났으며, 4NQO(0.15μg/plate)에 대한 S. typhymurium TA98 균주에서 시료농도 100μg/plate에서는 물 분획물이 86.73%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다 또한, TA100균주의 경우에는 부탄올 분획물에서 88.93%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 간접변이원인 B(a)P를 사용한 실험에서 TA98 균주에서는 메탄올 추출물이 86.98%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, TA100 균주에서는 부탄올 분획물이 75.35%로 가장 높은 억제효과를 나타냈다. 암세포주(A549, Hep3B, MCF-7)에 대한 씀바귀 분말의 증식 억제효과를 알아보기 위하여 실험한 결과, 폐암세포주인 A549세포에서는 핵산 분획물(500μg/ml)이 87.91%로 가장 높은 억제효과를 나타내었으며, 간암 세포주인 Hep3B 에서는 핵산 분획물(375μg/ml)이 70.64%로 가장 높은 억제효과를 나타냈다. 유방암 세포주인 MCF-7에서도 핵산 분획물(375μg/ml)이 82.89%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, 인간 정상 간세포 293에 대해서는 24% 이하의 생육억제율을 보였다. 이는 암세포주에 대한 높은 억제효과에 비해 정상세포에 대해서는 비교적 낮은 증식 억제효과를 나타냄을 알 수 있었다.

본 실험은 돌연변이원성 억제작용을 검토하기 위하여 Ames test에서 양성반응을 나타내며, 물질 그 자체로서 돌연변이를 유발하는 직접 변이원물질로 MNNG와 4NQO 그리고 대사활성을 필요로 하는 간접 변이원 물질인 B(a)P를 사용하여 각각의 농도에 따른 돌연변이원성 억제효과를 검토하였다. 그 결과 직접 변이원으로 사용된 MNNG(0.4μg/plate)의 경우 S. typhimurium TA100 균주에서 시료농도 100μg/plate에서 메탄올 추출물이 89.3%로 가장 높은 억제효과가 나타났다. 또한, 핵산, 부탄올 분획물에서도 각각 75.53, 72.68%로 높은 억제효과를 보였다. 4NQO(0.15μg/plate)에 대한 S. typhimurium TA98 균주에서 시료농도 100μg/plate에서 메탄올 추출물이 79.29%로 가장 높은 억제효과를 나타냈으며, TA100 균주의 경우에서는 핵산 분획물에서 79.49%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 또한, B(a)P(10μg/plate)에서는 TA98, TA100 두 균주에서 모두, 75μg/plate의 시료농도에서 메탄올 추출물이 75.38, 68.85%로 가장 높은 억제효과를 보였다. 암세포주(A549, Hep3B, MCF-7)에 대한 음나무 내피 추출물의 세포독성을 알아보기 위하여 실험한 결과 폐암세포주인 A549에서는 핵산 분획물(1000μg/ml)이 81.54%로 가장 높은 억제효과를 나타내었으며, 간암 세포주인 Hep3B에서도 핵산 분획물(1000μg/ml)이 78.57%로 가장 높은 억제효과를 나타냈다. 유방암 세포주인 MCF-7에서도 핵산 분획물(1000μg/ml)이 81.92%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, 에칠아세테이트 분획물에서도 우수한 성장 저해효과를 나타냈다. 정상 간세포주인 293에 대한 시료농도에 따른 세포독성 효과를 보면 1000μg/ml 시료 첨가시 암세포주에 대하여 대부분 50% 이상의 억제율을 보이는데 반해 293세포에 대해서는 25% 이하의 성장 저해효과를 보였다. 이는 암세포주에 대한 높은 억제효과에 비해 정상 세포주에 대해서는 비교적 낮은 독성효과를 나타냄을 알 수 있었다.