Kale (Brassica oleracea var. acephala) is one of the most frequently consumed leafy vegetables globally, as it contains numerous nutrients; essential amino acids, phenolics, vitamins, and minerals, and is particularly rich in glucosinolates. However, the differences in the biosynthesis of glucosinolates and related gene expression among kale cultivars has been poorly reported. In this study, we investigated glucosinolates profile and content in three different kale cultivars, including green (‘Man-Choo’ and ‘Mat-Jjang’) and red kale (‘Red-Curled’) cultivars grown in a vertical farm, using transcriptomic and metabolomic analyses. The growth and development of the green kale cultivars were higher than those of the red kale cultivar at 6 weeks after cultivation. High-performance liquid chromatography (HPLC) analysis revealed five glucosinolates in the ‘Man-Choo’ cultivar, and four glucosinolates in the ‘Mat-Jjang’ and ‘Red-Curled’ cultivars. Glucobrassicin was the most predominant glucosinolate followed by gluconastrutiin in all the cultivars. In contrast, other glucosinolates were highly dependent to the genotypes. The highest total glucosinolates was found in the ‘Red-Curled’ cultivar, which followed by ‘Man-Choo’ and ‘Mat-Jjang’. Based on transcriptome analysis, eight genes were involved in glucosinolate biosynthesis. The overall results suggest that the glucosinolate content and accumulation patterns differ according to the kale cultivar and differential expression of glucosinolate biosynthetic genes.

최근 급속하게 발전하고 있는 유전자교정기술은 식물이 생산하는 특정 이차 대사산물의 집적을 유도하기 위한 식물대사공학연구에 아주 유용하게 이용되고 있다. 특히 이들 기술 들을 이용하여 만든 유전자교정 작물 중에 일부는 외래 DNA 단편이 잔존 하지 않기 때문에 기존의 유전자변형작물의 안전 관리규정에 적용되지 않을 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 리뷰는 phenylpropanoid 대사과정에 의하여 합성되는 다양한 종류의 이차대사산물을 집적시키기 위한 유전자교정 기술의 적용 연구결과 들을 조사하였다. 먼저, phenylpropanoid 생합성 대사과정에 관여하는 다양한 효소를 암호하는 유전자들을 목표로 하여 식물의 종에 따라 특이하게 집적되는 flavonoids, anthocyanin, 수용성 tannins, 로즈마린산 등의 집적을 유도하거나 화색을 변경하는 등의 성공적인 연구결과들을 검토하였다. 또한, phenylpropanoid 대사과정의 조절에 최종조절 스위치 역할을 하는 수많은 종류의 MYB 전사인자를 암호 하는 유전자를 목표로 하여 CRISPR 유전자교정을 시도한 연구결과들로부터 식물의 이차세포벽 형성에 관여하는 lignin, 물관부, cellulose 등의 생합성 조절 기작을 이해하고 MYB family에 속하는 수많은 종류의 유전자에 대한 개별적인 기능 분석 연구결과들을 조사 분석하여, 문제점 및 향후 연구 방향 등을 검토하였다.

표본기반 초해상도(Super Resolution) 기법은 데이터베이스에 저장된 고해상도 영상의 패치와 저해상도 영상 의 패치 사이에 대응관계를 이용하여, 저해상도의 입력영상에 가장 유사한 고해상도 패치를 덧붙여서 고해상도를 구 성하는 방식이다. 이러한 방식은 한 장의 영상만으로 고해상도 영상을 얻을 수 있고, 위의 과정을 반복하여 2배 이상 의 확대된 영상을 얻을 수 있어서 기존의 고전적 초해상도 기법의 문제점을 해결할 수 있다. 표본기반 초해상도 방법 들중 네이버 임베딩(Neighbor Embedding 이하 NE) 기법의 기본 원리는 지역적 선형 임베딩(locally linear embedding) 이라는 매니폴드 학습 방법의 개념과 같다. 그러나, NE의 국부 학습 데이터 집합의 크기가 너무 작아서 빈약한 일반화 능력으로 인하여 알고리즘의 성능을 크게 저하시킨다. 또한, NE는 신뢰할 수 있는 성능을 위해 커다란 크기의 학습 데이타가 요구되어, 메모리 비용뿐만 아니라 연산 부담이 요구된다. 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 효율적으로 구축된 딕셔너리(dictionary)를 이용하였고, NE의 국부 학습 데이터 집합의 크기가 너무 작은데에 기인한 빈약한 일반화 능력을 보완하기 위해 각 시험 패치와 딕셔너리들 간의 평균거리 이내에 있는 데이터 들을 국부 학습 데이타들로 이용하였다. 또한, 본 논문에서는 NE의 부족한 일반화 능력을 보완하기 위해 일반화 능력 이 뛰어난 Support Vector Regression(이하 SVR)을 이용하여 훈련하였으며 훈련된 SVR을 이용하여 고해상도의 해당 화소 값을 예측하였다. 실험을 통하여 제안된 기법이 bicubic 보간법 및 NE 기법 등에 비해 정량적인 척도 및 시각적 으로도 향상된 결과를 보여 주었다.

우수한 고구마 종순 생산을 위해 식물생장조절제인 BA, kinetin, 2,4-D를 농도별 조합한 처리용액에서 고구마를 생육시켰다. 연구의 결과, 고구마 종순의 초장 길이는 BA 3 mg·L-1 처리구에서 53.5 cm로 가장 길었고, 2,4-D 1 mg·L-1 처리구에서 9.00 cm로 가장 짧았다. 고구마 종순의 절수는 BA 3mg·L-1 처리구에서 20개로 가장 많았고, 2,4-D 1 mg·L-1 처리구에서 9개로 가장 적었다. 고구마 종순 5엽의 크기는 2,4-D가 첨가된 모든 처리구들에서 대조구보다 작았지만, 엽의 길이는 kinetin 1mg·L-1에서 6.00 cm로 다른 처리구보다 길이가 길었고, 엽의 넓이는 kinetin 2 mg·L-1처리구에서 대조구와 비슷한 수준을 보였다. 고구마 종순의 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째 절간들의 직경을 측정했을 때, 첫 번째 절간에서는 BA 2 mg·L-1 처리구와 BA 2 mg·L-1과 2,4-D 1 mg·L-1이 첨가된 혼용처리구에서 2.4 mm로 가장 두꺼웠고, 세 번째와 다섯 번째 절간들에서는 BA 1 mg·L-1 처리구에서 각각 3.72 mm, 4.32 mm로 가장 두꺼웠다. 따라서 시토키닌류의 식물생장조절제인 BA를 처리했을 때 고구마 종순 생육이 비교적 우수한 것을 확인할 수 있었다.

In South Korea, the total root production volume of Platycodon grandiflorum was 5,255ton in 1991 but it rapidly decreased to about 50% (2,697 ton) in 2002. From 2006, however, it has beengradually increased and reached to 6,759 ton in 2011. Meantime, the imported root of Platycodon grandi-florum for the pharmaceutical purpose was 429 ton in 2001 but it has been dramatically decreased to 36ton in 2011. Instead, the imported volume of dried or fresh one for food was 11,652 ton in 2008 andremained at similar level up to now. Although the volume was very little (less than 23 ton), Platycodongrandiflorum's root cultivated in South Korea has also been exported to China, Japan and several coun-tries. Gyeongnam province in South Korea produced 1,100 ton of Platycodon grandiflorum's root in 2010and Geochang gun produced the largest volume (743 ton). Recently, the cultivation area is continuallyincreased in Hapcheon and Sancheong-Gun. We predict that the total production volume of Platycodongrandiflorum's root in South Korea will be continually increased in future due to consumer's continuousdemands and a rising unit price.

본 실험은 저온처리기간과 발아온도에 따른 도라지 종자가 발아율에 미치는 영향을 알아보고자 수행한 결과를 요약하면 아래와 같다. 저온처리 기간별 발아율은 1주, 2주 처리구에서 82.3%로 높 게 나타났으나, 무처리구에서는 62.3%로 저온 1주, 2주 처리 구에 비해 20% 낮게 나타났다. 하지만 저온처리간에는 유의 성을 보이지 않았으며, 온도처리별 발아율 및 발아속도지수에 서는 발아온도별 변화에서는 25oC에서 발아속도지수가 464.3 로 가장 높게 나타났으며, 저온처리기간 발아속도지수는 저온 처리기간에는 유의성을 보이지 않았지만, 무처리 303.9에 비 해 141% 높게 나타났다. 저온 +건조처리구의 처리 온도별 발아율은 20oC에서 78.9% 가장 높게 나타났으며, 저온처리 기간별 발아율은 1주 처리구 에서 82.6%로 무처리구에 비하여 27% 높게 나타났다. 발아속 도지수에서는 발아온도별 변화에서는 25oC에서 발아속도지수 가 448.0로 가장 높게 나타났다.

도라지는 세계적으로 1속1종만 알려져 있는 식물로 관상용으로 도 가치가 있는 대표적인 약용 및 식용식물이다. 경상남도에서 제 정된 토종농산물 보존·육성에 관한 조례에 도라지가 포함되는 등 국내에 자생하는 토종 도라지에 관한 관심이 증대되고 있으며 여기 에 최근 국내 도라지 최대 수출국이던 중국의 자국 내 도라지 수요 증가로 수출물량의 감소로 인해 국내의 재배면적 및 생산량이 증가 하고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 발 맞춰 장백도라지의 대량 증식을 위한 조직배양 및 순화 조건, 도라지 재배로 인한 토양의 화 학적 특성변화, 뿌리 썩음 방제, 수확 후 저장 및 가공과정에 관한 연 구결과가 보고되고 있다. 한편, 국내산 토종도라지는 지표물질로 알려진 platycodin D 가 중국산에 비해 현저히 적다는 것이 다수의 연구결과에 의해 입증되고 있다. 하지만 기존 발표된 연구결과를 종합 해 볼 때 도라지의 다양한 약리작용을 platycodin D 가 대표하 지는 않는다는 점이 뒷받침 되므로 국내산 도라지의 고유성분에 대 한 연구와 이를 증가시킬 수 있는 재배방법 및 가공방법에 대한 체 계적인 연구가 시급한 실정이다. 따라서 본 고 에서는 도라지의 기 원, 재배, 가공, 효능에 대해 분야별로 최근 보고된 연구결과를 종합 하여 다음과 같이 국내도라지 연구에 대한 방향을 제안하고자 한 다. 첫째, 외래종에 비해 토종 도라지는 사포닌이 platycodin D에 편중되지 않고 재배기간이 길어질수록, 측근이 발달할수록 극성이 큰 사포닌 생성이 되므로 이러한 사포닌에 대한 생체이용률을 높이 기 위해서는 발효 또는 가열처리에 대한 연구가 필요하다. 둘째, platycodin D가 항암연구에 집중되어 있다면 platycodin D 이외 의 국내산 도라지에 함유된 다양한 사포닌으로 콜레스테롤 감소효 과, 면역조절작용 및 기억력개선작용에 대한 연구가 필요하다. 셋 째, 도라지의 뿌리 이외에 지상부에 함유된 페놀성 화합물의 항산 화작용을 이용한 연구가 필요하다고 결론지을 수 있다.

There are many evidences that carotenoids may act as antioxidants and protect humans from serious disorders such as skin degeneration and aging, cardiovascular disease, certain types of cancer, and age-related diseases of the eye. Carrots (Daucus carota L.) are consumed as an important dietary source of b-carotene, a-carotene and lutein. Astaxanthin, a keto-carotenoid has been used to raise red color of fish body and to improve immune activity in fish-breeding industry. In this study, transgenic carrot plants were generated to overproduce carotenoids including astaxanthin, a non-natural ketocarotenoid in this plant, using an efficient storage root-expression system. Among the nineteen transgenic carrot plants, transformed by a storage root-specific (ibMads) or a storage root (ibAGP1) or the constitutive CaMV35S promoters with three genes involved in carotenoid synthesis [Psy (Phytoen synthase), Crtl (Lycopen-β-cyclase), CrtO (β-carotene ketolase)], transgenic plants with ibAGP1 promoter, an amyloplast targeting sequence (TP1) and a single CrtO gene gave high content of keto-carotenoids and b-carotene. For fish body coloration, carotenoid extract or astaxanthin significantly made the body color of red seabreams more reddish than those of normal diet-fish in the 3 weeks feeding. In addition, the serum lysozyme activity in carotene-treated fish was significantly higher than that in normal diet-fed fish (P<0.05) in the 6 weeks feeding. In these cases, neither carotenoid extract- nor astaxanthin-contained diet did influence on growth rate and food utilization in red seabreams. These results suggested that carotenoid extract prepared in the present study may be useful in the body coloration and the enhancement of nonspecific immune response of red seabreams. Meanwhile, b-carotene (50 mM) up-regulated peroxisome proliferator-activated receptor a expression (PPAR-a) by about two fold in CV-1 cells, while the carotenoid extracts and astaxanthin failed to affect on the expression. Carotenoid extracts (250 mg/ml) from wild type carrot or transgenic carrots showed moderate DPPH scavenging activity.