Hairy roots were induced from Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) root explants and studied for their gene expression. A total of 3,000 ESTs (expressed sequence tags) from ginseng hairy root were determined and about 2,700 ESTs have a length of readable sequence, which result in 1,352 unique ESTs sequences. The 879 ESTs showed significant similarities to known nucleotide or amino acid sequences in other plant species, which were divided into eleven categories depending upon gene function. The remaining 473 sequences showed no significant matches, which are likely to be transcripts or to be matched to other organisms. The results indicated that the analysis of the ginseng hairy root ESTs by partial sequencing of random cDNA clones may be an efficient approach to isolate genes that are functional in ginseng root in a large scale. Our extensive EST analysis of genes expressed in ginseng hairy root not only contributes to the understanding of the dynamics of genome expression patterns in root organ but also adds data to the repertoire of all genomic genes.

인삼 부정근의 생장과 ginsenosides 함량에 미치는 elicitor의 영향을 조사한 결과 chitosan처리구의 생장량은 10 mg/L에서 가장 양호하였으며, ginsenosides의 함량은 5 mg/L처리농도에서 14.48 mg/g . DW로 대조구에 비해 약9%의 함량증대를 가져왔다. 세포내에서 이차대사계를 활성화시키는 중간 신호전달 물질(signal transducer)로 알려진 jasmonic acid를 인삼 부정근 배양에 처리한 결과 부정근의 생장량은 10 uM 처리구에서 ginsenosides함량이 가장 양호하였으나, 인삼 부정근의 생장은 다소 억제되었다.

본 연구는 고려인삼 재래종의 유전적 차이를 RAPD marker로 평가하였다. 재래종은 우리나라 주요 인삼재배 단지인 괴산, 금산, 남원, 포천, 양주, 연천, 영주로부터 수집한 인삼에서 10개체를 임의 선발하여 사용하였다. 9개 지역의 90개체를 대상으로 RAPD분석을 한 결과 48개의 primer 중 OPA 7, OPA 13, URP 2, URP 3, UBC 3의 5개 primer가 재현성이 있고 재래종 내 개체간에도 다형성인 band를 보였다. 재래종 집단간보다 재래종 내에서 유전적 다양성이 낮았다. 재래종 집단 간 또는 재래종 집단내의 유전적 차이가 있다는 것은 이 집단들이 헤테로라는 것을 의미한다. 이러한 결과는 우리나라에서 재배중인 고려 인삼은 유전 자원의 혼합으로 헤테로라는 것을 암시한다. 선발된 5개의 primer를 이용하여 90개체를 집괴분석한 결과 국내 재래종 인삼은 5개군으로 그리고 3개의 아군으로 구분되었다. 국내 재래종 인삼은 유전적 변이가 크므로 인삼 육종을 위한 재료로 이용될 수 있을 것이다.

묘삼 재배시 원야토와 약토의 적정 혼합비율을 설정하고 해가림 시설 설치시 기존관행 방법의 문제점을 개선하고 작업효율을 높이기 위하여 시험을 수행 한 결과는 다음과 같다. (1) 상토조제시 약토의 적정 구성비율 설정시험에서 약토함량이 증가할수록 고상은 감소하고, 공극율과 기상, 토양중 OM과 P2O5 함량이 증가하는 경향이었다. (2) 약토함량별 지상부 생육은 약토함량 증가에 따라 엽면적, 엽록소는 증가하였으며, 지하부 생육중 근경과 근중이 증가하였다. (3) 약토조성별 규격묘 생산량은 백마사 약토비율이 10:1처리에서 사용가능 묘삼은 750개/칸 수준으로 양호하였다. 2. 해가림 (일복) 전주목 적정높이를 설정하기 위한 시험에서 (4) 전주높이별 광량은 전주높이가 높을수록 광량이 많았으며 평균지온은 전주높이가 150 cm에서 낮아 광량과 지온은 비례하였다. (5) 해가림 시설 전주목 높이가 낮을수록 엽록소 함량과 근중이 증가하는 경향이었고, 사용가능 묘삼수는 처리간 유의성은 없었으며, 또한 관행보다는 그 수가 적었지만 전주높이 150 cm에서 740개/칸로 높았다.

Ginseng(Panax ginseng C.A. Meyer) is a perennial herbaceous plant which grows very slowly. It takes about 3 to 4 years from seeding to collecting the ripe seeds and the ginseng propagation is very difficult. and so, it is very difficult to breed ginseng plant. Ginseng tissue culture was started from at 1960, and ginseng commercial product by in vitro callus culture was saled, however upto now, regenerants were not planted to soil normally. Recently, plant genetic engineering to produce transgenic plants by introducing useful genes has been advanced greatly. In a present paper, transformation of ginseng plants was achieved by co-cultivation with Agrobacterium harboring the binary vector coding Proteinase-II gene, which confer resistant or tolerant to insect pests, The binary vector for transformation was constructed with disarmed Ti-plasmid and with double 35S promoter. The NPT II gene and introduced genes of the transgenic ginseng plants were successfully identified by the PCR. Especially the transgenic ginseng plants were regenerated using new techniques such as repetitive single somatic embryogenesis.

본 연구는 고려인삼의 집단내의 유전적 변이를 작물학적 특성 및 DNA수준에서 비교하여 인삼품종육성을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1.개화기는 5월 16일부터 24일 까지 일주일에 걸쳐 개화하였고, 19일과 22일에 개화율이 가장 빈도가 높았다. 2. 줄기 색은 녹색이 13개체, 연자색이 429개체, 자색이 229개체, 진자색이 38개체로 연자색이 가장 많은 분포를 보였으며 한 집단 내에서 다양한 분포를 나타냈다. 3. 초장은 22­68cm의 넓은 범위에 분포하였으며, 20­27cm가 31개체 , 27­34cm가 88개 체, 34­41cm가 219개체 , 41­48cm가 291개체, 48­55cm가 63개체, 55­62cm가 10개체, 62­69cm가 5개체로 다양한 분포를 나타냈다. 4. 뿌리무게는 16­26g이 53개체, 26­36g이 137개체, 36­46g이 385개체, 46­56g이 94개체, 56­66g이 27개체, 66­76g이 9개체, 76­86g이 4개체, 36­46g범위에서 385(57.7%)개체로 가장 많은 분포를 나타내었으며, 16­86g의 범위로 변이 정도가 매우 컸다. 5.662개체를 대상으로 RAPD를 실시한 결과 32개의 프라이머 중 10개 가 재현성이고 다형성인 밴드를 보였다. 10개의 프라이머에서 나타난 전체 밴드수는 109개였으며 이중 103개가 다형성을 보여 다형성 비율은 94.5%였다. 6. URP5 프라이머를 이용하여 662개체를 군집 분석한 결과 밴드의 유무에 따라 16개의 그룹으로 구분하였으며, 개화기, 초장, 줄기색, 뿌리직경, 뿌리무게에 다른 분류와 일치하지 않았다.

한국산 백삼으로부터 온도 및 에탄올 함유 비율을 달리하여 조제된 추출물들에 대한 angiotensin converting enzyme (ACE) 저해활성을 검정하고 항산화 활성을 비교하기 위해 본 연구를 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. 10가지 조건에서 얻어진 추출물의 인삼분말에 대한 수율과 총 페놀함량은 85℃에서 50% 에탄올로 추출했을 때 42.25% 및 0.82%로 가장 높았으며 대체적으로 가온조건이 상온조건보다 높았다. 상온 50% 에탄을 추출물로부터 조제된 분획물의 수율은 물 분획이 72.08%로 가장 높았고, 총 페놀함량은 에틸아세테이트 분획이 6.59%로 가장 높았다. 2. 10가지 추출물의 ACE 저해활성을 실험한 결과 4000μg/ml의 농도에서 상온 50% 에탄올 추출물이 93.8%로 가장 우수한 효과를 보였으며 이 값은 시판 ACE inhibitor의 85.2%보다도 월등하게 높은 수치였으며 분획물은 핵산(201%) 〉 에텔 (105%) 〉 에틸아세테이트 (67%) 〉 부탄올 (46%) 〈 물 분획 (19%)의 순으로 효과가 높았다. 3. 사람 LDL에 대한 산화저해효과 실험에서는 85℃에서 얻어진 50% 에탄올 추출물이 200μg/ml의 농도에서 78.2%로 가장 효과적으로 항산화력을 보였으며 모든 추출물들이 60%이상의 높은 산화저해효과를 나타내었다. 분획물에 대한 LDL산화저해효과 검정 실험에서는 에텔 분획물 및 에틸아세테이트 분획물이 10~200 μg/ml의 농도에서 34.38%~78.13%로 높은 활성을 보였다. 4. 각 에탄올 추출물의 linoleic acid 과산화저해 및 DPPH라디칼 소거효과는 그다지 높지 않았으며 비교 실험된 시판 천연 항산화제인 α-tocopherol보다 매우 낮았다. 5 상관분석의 결과 총 페놀함량과 ACE 저해활성은 P〈0.05의 수준에서 0.6353의 유의적인 상관성을 나타내었다. 이상의 실험결과로부터 인삼이 ACE 저해 및 LDL산화 저해작용을 효과적으로 나타내고 총 페놀함량이 많이 추출될 수 있으며 수율을 높일 수 있는 가장 적합한 조건은 상온 혹은 가온의 50% 에탄올 추출조건이었으며 인삼은 이러한 활성에 의해 항고혈압 및 동맥경화예방의 효과를 발휘 할 수 있을 것으로 기대되었다.

임간의 자연 방임 상태 하에서 인삼의 종자 및 묘삼을 직파 또는 1년근 묘삼으로 이식했을 때와 묘령별로 이식했을 때 년차별 생존율 및 생육 변화를 일반재배 인삼의 생육과 비교 관찰한 결과는 다음과 같다. 가. 5년 동안 년차별 인삼의 생존율은 직파재배의 경우 파종 이듬해에는 침엽수림과 일반재매에서는 높았으나, 활엽수림에서는 낮았으며, 년차별로 급격히 감소하였다. 그러나 1년생 묘삼을 이식 재배한 경우는 일반재배보다 오히려 생존율이 좋았고, 이식 후 시간이 경과하면서 어느 정도 생존율이 감소하고는 있으나, 직파재배에 비해 상대적으로 감소되는 폭이 적었다. 나. 인삼 직파 및 1년근 묘삼 이식재배 시 지상부 및 지하부 생육은 임간의 직파재배, 이식재배 모두 일반재배에 비하여 생육이 크게 저조하였고, 침엽수림과 활엽수림 간에는 차이가 없었다. 다. 임간에서 인삼 묘령별 생존율은 1~6년근 모두 일반재배와 비슷하거나 우수하였지 만 4~5년근은 1~3년근에 비해 이식당년부터 생존율이 낮았고, 년차별로 생존율이 급격히 떨어지는 경향을 보였다. 라. 묘령별 지상부 및 지하부 생육은 1, 2년근의 경우 임간에서 일반재배에 비해 발육속도는 느리지만 임간재배와 일반재배 모두 생육이 양호하였으나, 3~6년근까지는 발육이 정지하거나 오히려 줄어들었고, 묘령이 많을수록 생육이 불량하였으며, 특히 일반재배에서는 임간재배보다 생육이 더욱 불량하였다.

순계 분리된 인삼의 우수 계통으로부터 염류내성 계통을 선발하기 위하여 배배양으로부터 유기된 인삼 개체를 염류 종류와 농도별 차이에 따라 엽병의 생장율과 생존율을 조사한 결과 N, P, K 그리고 Na와 Fe의 복합처리구에서는 10배 이상의 농도로 첨가된 처리구 모두에서 엽병의 생장과 개체의 생존율이 전혀 이뤄지지 않는 것으로 나타났으나 K 처리구에서만 다수의 생존개체를 확인할 수 있었다. 또한 Ca 10배 처리구와 Mg 20배 처리구까지는 비교적 엽병의 생장과 개체의 생존이 유지되는 것으로 나타났다. 7가지 염류 모두를 복합처리한 결과에서도 1.25와 2.5배 처리구에서만 약간의 생장을 보였을 뿐 5배 이상 처리한 고농도에서는 생장과 생존을 모두 불가능한 것으로 나타나 인삼의 염류내성 계통을 선발하기 위한 종합염류 농도는 2.5배 수준으로 처리하는 것이 적절하리라 사료된다.

인삼 종자로부터 적출한 embryo로부터 multi-shoot를 얻기 위하여 CPA와 BA를 단독 및 복합처리 하여 각각의 유기 양상을 알아본 결과 CPA 0.5mg/ t 에 BA 1.0 mg/ t 복합처리가 multi-shoot를 얻는데 가장 효과적인 것으로 나타났으며, 식물호르몬 종류를 달리한 처리구에서는 특히, 2,4-D 1mg/ t 와 kinetin 0.5mg/ t 처리구에서 한 개의 embryo 당 4∼6개의 shoot를 유기시킬 수 있었다. 또한 인삼의 형질전환을 위해 인삼 자엽으로부터 pre-embryoid를 유기하기 위한 가장 최적의 조건은 2,4-D 1mg/ t 과 kinetin 0.5mg/ t 복합처리구에서 가장 효과적이었다. 기내배양에 의해 형성된 shoot로부터 잎의 포함여부에 따른 petiole, 그리고 embryo에서 kanamycin 내성정도를 조사한 결과 잎을 포함한 petiole과 embryo는 kanamycin 100μg/ m1 농도에서도 다소간 생존하는 것으로 나타나 매우 높은 농도의 항생제를 사용해야 할 것으로 판단되었으며, 잎을 포함하지 않은 petiole의 적정 농도는 100μg/ m1 정도인 것으로 판단되었다 또한 배배양에 의한 embryo로부터 유기된 자엽 을 2,4-D 1mg/ t 과 kinetin 0.5mg/ t 복합 처리구에서 선발할 경우와 인삼 자엽으로 부터 직접 somatic embryo를 유기하여 인삼의 형질전환을 유도하기 위해서 가장 적합한 kanamycin 농도로는 75∼100μg/ m1이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

인삼조직배양에서 배양환경 조절방법의 필요성을 검토코자 생장조절물질 IBA, BA, GA 각 3mg/ l 첨가한 MS 배지에 CO2(2500ppm)를 강제 통기방식에 의해 기내에 처리하여 기관분화 유형별로 특성을 조사하였던 바 결과를 요약하면 다음과 같다. 저장종자의 분화능은 저온처리 60일 종자에서 적출한 배에 비하여 80일정도 저온처리한 성숙된 배의 자엽조직이 양호하였다. 기관발생 유형에서 CO2처리 효과는 부정아 형성보다 shoot primordium 의 생장과 발달에 현저한 효과가 있었고 1개의 배로부터 shoot primordium 을 통해 수백 개의 신초분화가 가능하였다. 배발생 유형에서 CO2처리는 무처리에 비해 indirect somatic embryo 분화 모두에 효과가 있었다. Indirect somatic embryo는 대체로 유관속 중심주와 상배축이 미분화된 관계로 신초가 분화 생장하지 못하였다. 그리고 direct somatic embryo는 자엽 이변의 하단부에서 분화 발달하였고 지상부와 지하부 그리고 잠아를 갖는 완전한 식물체로 생장하였다.

단기.다수확을 목표로 하는 인삼의 직파재배는 육묘와 이식을 결합한 재배방법으로서 생산비의 절감과 생산성의 향상을 위한 재배양식이다. 직파 재배의 문제점을 구명하고 직파재배 기술체계의 수립을 위한 기초를 확립하고자 본 조사 연구를 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 직파재배 인삼포 예정지의 전작물로는 벼, 옥수수 및 호밀이 주로 재배되었고 예정지 관리시에 사용하는 유기물로로는 볏짚, 계분 및 호밀 짚이 많이 이용되고 있다. 예정지관리 후 직판시에는 토직묘포의 직판과 같은 방법으로 돌과 흙덩이만 골라 내고 이랑을 만들었으며 두둑의 흙을 체로 친 경우는 전혀 없었다. 2. 직파재배 인삼포의 파종밀도는 간당 196-210립으로 밀식된 상태였으며 발아율은 67%였다. 4년생의 생존율은 51%로서 이식재배 76%에 비해 현저히 낮았으나 간당 생존본수는 100본 이상으로 이식재배보다 많았다. 3. 이식재배에서와는 달리 직파재배 인삼포에서 많이 발생되었던 병은 회색곰팡이병, 모잘록병 및 줄기반점병을 위시한 줄기를 침해하는 병들이었다. 4, 3년생에서는 이식재배에 비해 직파재배한 인삼 엽장이 길었으나 4년생에서는 직파재배한 인삼의 엽장이 오히려 짧았으며, 경의 생육도 3년생에서는 직파재배 인삼이 좋았으나 4년생에서는 직파재배 인삼이 이식재배에 비해 저조하였다. 5. 전체적인 생육상은 이식재배 인삼과 대등하였으나 포장간의 생육차이가 큰 경향이었다. 직파재배 인삼은 비교적 뿌리가 짧았고 뿌리의 크기도 이식재배 인삼에 비해 약간 작은 경향이었으나 간당 뿌리 수확량은 이식재배에 비해 많았다.

인삼 조직배양에 있어 multi-shoot 대량번식을 통한 이차대사산물의 이용가능성을 조사코자 강제통기방식에 의해 CO2를 기내에 공급하여 배배양하였던 바 multi-shoot 분화특성 및 사포닌 함량에 미치는 CO2의 효과는 다음과 같다. 부정아 수와 부정아 유래의 신초수는 무처리와 CO2 2처리구간에 차이가 적었고 분화율은 50%내외이었고 부정아에서 분화한 신초는 경엽의 전개가 빠르고 생장량이 높은것이 특징이었다. 한 개의 자엽에서 분화되는 shoot primordium의 수는 대체로 15.4개-23.9개로 CO2 2, 500ppm처리구가 가장 양호하였고 CO2 10, 000ppm의 고농도는 오히려 shoot primordium수 뿐만 아니라 신초 분화율도 저하시켰다. 무처리의 건물율은 7,50%이었던데 반하여 CO2 2, 500ppm처리구는 건물율이 8.59%로 여타 CO2 처리구에 비하여 가장 높았다. 기내개화율은 무처리가 7.6%이었으나 CO2, 2, 500-5, 000ppm처리구는 16.3-15.7%로 무처리에 비하여 2배 가량 높았다. 그러나 1개의 치상 배에서 얻어지는 개화수는 1.2-1.3개로 CO2 처리농도에 따른 차이가 없었다. 조사포닌 함량은 CO2 2, 500ppm처리구의 경우, 캘러스와 신초가 혼재되어 있는 소식물체는 5.80%이었던데 비하여 multi-shoot가 8.32%로 높았고 ginsenoside함량은 multi-shoot의 경우, ginsenosid Rd, Re 그리고Rg1이 특히 많았다.

인삼포의 관행해가림 (볏짚피복, 투광율 3％)과 개량해가림(P.E. 차광망피복, 투광율 10％)의 해가림간 인삼 개체군의 군낙구조를 비교하기 위해서 년근별 (2, 4, 6년근), 재식위치별, 높이별로 엽면적, 비엽중(S.L.W,), 경엽의 건물중 및 조도의 분포를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 투광률(지상 40cm부위)은 2년근에서 관행해가림은 전행이 3％, 중간행이 2％, 후행이 1.5％였으며 평균 2.2％로 행간에 차이가 심했으나, 개량해가림에서는 전행이 12％, 중간행이 10％, 후행이 8％였으며 평균 10％로 투광률이 증가되어 행간의 차이가 근소하였다. 4, 6년근에서는 관행해가림의 광환경이 더욱 악화되었으나 개량해가림에서는 수광량이 행간의 차이가 근소하였다. 2. 2년근에서 재식위치별로 엽면적, 비엽중, 경 및 잎의 건물중 분포는 관행해가림과 개량해가림간에 차이가 근소하였다. 3. 4년근에서 재식위치별로 엽면적, 경, 엽의 건물중 분포가 관행해가림에서는 전행 및 중간행부분에 많이 분포되고 후행쪽은 적은 반면, 개량해가림에서는 행간에 차이가 적고 고루 분포되었으며 이러한 경향은 6년근시에 더욱 심하여 통로쪽의 지상부 건물중이 관행해가림은 개량해가림보다 현저히 증가하였다. 4. 근수량은 개량해가림이 관행해가림에 비해 28％증가되었으며, 재식위치별 근수량 지수는 관행해가림은 전행인 1∼2행이 높은 반면 개량해가림은 5행을 제외하고는 각행 고르게 분포되었다.