An efficient regeneration system was developed using leaf, petiole, and internode explants. Highly embryogenic callus was obtained following cultivation on MS basal nutrient supplemented with 2 mg/l 2,4-D. Globular, heart, torpedo and cotyledon shaped somatic embryo were produced from the surface of embryogenic callus. Direct shoot regeneration without intermediate callus formation has been achieved on MS medium supplemented NAA and BAP. The percentage of response varies with different concentration of auxin and cytokinin treated individually or in combination. The best shoot regeneration response (54.28%) and number of shoot per explant (12.67) were achieved on the medium supplemented with 0.1 mg/l NAA and 1 mg/l BAP. The regenerated shoot transformed into young plant when cultured into elongation and root induction medium. More than 90% of in vitro propagated plants could survive when transferred to the greenhouse for acclimation. This optimized regeneration system can be used for rapid shoot proliferation and genetic transformation.

This experiment was conducted on wild vegetables; Gondalbi (Cirsium setidens), Deoduck (Codonopsis lanceolata Trautv.), and Jandae (Adenophora triphylla var. Joponica Hara) seed to study whether priming with deep sea water results in enhancement of seed germination and identify the optimum concentration of the priming solution, and duration of priming. Seeds were primed with 5 various concentrations (5%, 10%, 15%, 20% and 30%) of deep sea water (DSW) in 12 hours, 24 hours, and 48 hours at 24℃. Since Jandae had seed dormancy, it was kept for four weeks in refrigerator at 2℃ after priming treatment. In Deoduck, 5 percentage DSW priming significantly improved the early germination percentage, radicle length, and plumule emergence percentage. Among the priming period of treatments, 24 hours priming showed better performance in this treatment whereas, in Jandae, 12 hours priming with 10 percentages DSW significantly improved the germination percentage and germination rate. This treatment had increased the final germination percentage by 54%, 15% and 40% compared with control, plain water and KNO3 priming respectively. But in Gondalbi, priming did not improve the germination of seed. However, among the priming treatments, 12 hours priming with 3% KNO3 and 20% DSW gave better performance. In both the wild vegetables; Deoduck and Jandae, priming in deep sea water had improved the germination percentage and germination rate as compare to plain water, KNO3, and without priming treatment. Hence the best seed priming treatment on Deoduck and Jandae are 24 hours with 5% DSW and 12 hours with 10% DSW respectively.

Seed of Codonopsis lanceolata exhibits low germination due to impermeable seed coat. Prolonged seed dormancy can be overcome by the application of gibberellins, as it promotes growth of the embryo and weakens the structures surrounding of embryo. The effects of photoperiod, sugar and gibberellin concentration were investigated at constant temperature for 12 days and 22 days in vitro and invivo conditions respectively. The rate of germination of seeds of Codonopsis lanceolata in wet filter paper in both complete dark and light treatments was significantly lower than that of seed treated with GA3. It clearly indicates that there is significant coat imposed dormancy in the seed of Codonopsis lanceolata. The rate of germination in vivo condition was lower than that of the in vitro condition supplemented with GA3 Thus, the physical dormancy due to impermeable seed coat and low level of endogenous gibberellins in the seed was the cause of poor germination rate in Codonopsis lanceolata.

더덕 종자의 파종시 산파에 의한 종자 손실이 클 뿐만 아니라 입모 후 잡초 발생에 의한 제초 관리가 어려워 재배 농가에서 어려움이 많아 발아 미세환경을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 기계화 점파 및 멀칭 재배가 가능하고 제초문제를 해결할 수 있는 더덕 종자 펠렛팅 연구를 실시하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 다양한 피복물질을 이용한 펠렛팅 종자의 발아율은 PID처리가 가장 높았으며 Illite, PIT, Diatomite, BT 순으로 높게 나타났다. 접착물질은 PVP 처리가 가장 발아율이 높았으며 PVA, XG, CMC, AG 순으로 높게 나타났다. 펠렛팅 종자의 피복소재별 성형율, 강도는 PID 가 가장 좋았으며, 발아율에 가장 좋은 물리적 특성은 수분 접촉시 split형의 1/2 균열이 생기고 수분 흡수력은 S자형의 흡수 양상을 보였다. 토양함수량에 따른 발아율은 50% 조건에서 PID처리가 가장 좋았으며, 수분함수량이 높을수록 펠렛팅 종자의 발아율은 증가되는 경향이었다.

더덕의 휘발성 향기성분은 신선더덕의 경우 총 167 종이 확인되었는데 이는 타 연구결과에 비해 상당히 많은 편이었으며, 동일 더덕이라도 저장조건에 따라 종류 및 조성비율에서 매우 큰 차이를 보였다. 조성 비율이 큰 10개의 성분들이 차지하는 비율은 58%였다. 일반재배 더덕을 4가지 조건으로 15일 혹은 30일간 저장하면서 분석한 휘발성 향기성분들 중 1-hexadecene, 2,6-dimethyl-2-octanol, 2-methyl-2-dodecanol, α-cedrene, β-selinene, farnesane, isoledene등 7종이 모든 저장조건에서 확인되었다. 그러나 각 저장조건에서 나타나는 10개의 중요 향기 성분들을 비교한 결과 모든 저장조건 및 저장기일에서 공통적으로 나타난 성분은 없었으며, trans-2-hexen-1-ol이 19.8%~56.0%, 마대포장 후 실온저장 더덕을 제외한 1-hexanol이 51.9%~71.1%를 차지하는 주요 성분이었다. 마대포장 실온저장 더덕의 경우에는 cyclohexanol이 36.4%, trans-2-hexen-1-ol이 19.8%를 차지하였고, 2-hexenal이 12.7%로 높게 나타났다. 또한 모든 저장조건에서 확인되었던 1-hexadecene, 2,6-dimethyl-2-octanol, 2-methyl-2-dodecanol, β-selinene, farnesane, isoledene들은 조성비율이 매우 낮거나 순위에 포함되지 못하는 것들이 대부분이었다. 더덕 향기성분에 대한 관능평가로 더덕의 품질을 판단한다면 항균포장 냉장저장 더덕이 모든 향취가 높았으며, 그 다음이 마대포장 냉장저장, 항균포장 실온저장, 마대포장 실온저장 순으로 향취가 감소하였다. 이는 포장재의 차이보다는 저온보관 여부가 주요 변인으로 작용한다고 할 수 있다. 결론적으로 더덕 고유의 향취에 대한 관능평가를 통해 저장더덕의 상품가치를 판단할 수 있는 기준이 마련될 수 있을 것으로 기대된다.

더덕의 장기 저장 조건을 최적화하기 위한 일련의 과정으로 포장재질과 저장온도를 달리하여 30일간 저장하면서 pH, 수분, 회분 함량, 일부 무기질 및 조사포닌과 codonoposide의 함량 변화를 알아보았다. 신선한 더덕 즙액의 pH는 5.3이었고, 저장조건에 따른 수분 및 회분 함량변화는 항균포장-냉장저장 조건에서는 유의적 차이가 없었으나 다른 조건에서는 저장온도보다는 포장재질의 영향을 더 많이 받았다. ICP로 측정한 무기질 함량은 건조중량 100g당 칼슘 427.3mg, 마그네슘 203.4mg, 나트륨 10.2mg, 칼륨 619mg였으며, 저장기일 경과에 따라 다양한 양상으로 변하였다. 신선 더덕 즙액은 명도 52.5, a값과 b값이 -0.3과 7.9 정도로서 매우 밝고 흰색에 가까운 색깔을 띠었으며, 저장함에 따라 즙액의 명도는 감소하였고 a값과 b값은 증가하여 색탁이 어두워지고 붉은 색과 황색이 진해짐을 알 수 있다. 채취 직후 조사포닌 함량은 Ig당 29.3mg이었고, 30일간 저장시에는 24.9~30.9mg으로 약간 차이가 있었다. 더덕 사포닌 성분 중 하나인 codonoposide는 378mg/건조중량 100g으로, 조사포닌의 약 10%정도였으며, 15일 저장 시 대체적으로 감소하였으나, 30일 저장 더덕에서는 신선더덕과 비슷하였다. 항균포장-냉장저장 시 더덕의 이화학적 성분의 변화가 적었으며, 관능적 품질요소 중 하나인 색도는 저장조건보다는 저장기간에 따라 달라졌고, 특수 성분인 조사포닌과 사포닌계 물질은 저장기간 동안 유의적 차이를 보이지 않았으므로 항균포장-냉장저장이 더덕의 이화학적 성분 변화를 줄이는 좋은 조건으로 여겨진다.

A cytosolic ascorbate peroxidase, hydrogen peroxide-scavenging enzyme, was characterized from Codonopsis lanceolata. The cytosolic ascorbate peroxidase cDNA (CAPX) was 983 nucleotides long and possess an open reading frame of 753 bp with 251 amino acids (MW 27.9 kDa) with pI 5.61. The deduced amino acid sequence of CAPX shows high homology to other known cytosolic APXs (78~83%), but the CAPX was clustered independently from compared ten plant APXs. The CAPX gene was highly expressed in leaf and stem tissues, but not in root. When Codonopsis leaves cut using scalpel were soaked in 1 mM hydorgen peroxide, the expression of CAPX gene was suppressed.

A cinnamoyl CoA reductase (CCR) cDNA (ClCCR) was isolated from tabroot mRNAs of Codonopsis lanceolata by cDNA library construction, and its expression was investigated in relation to abiotic stresses. The ClCCR is 1008 bp in length with an open reading frame (ORF) of 336 amino acids. The deduced amino acid sequence was showed high similarity with cinnamoyl-CoA reductases of P. tremuloides (AAF43141) 87%, F.×aranassa (AAP46143) 83%, L. album (CAD29427) 80%, E. gunnii (CAA66063) 72%, S. tuberosum (AAN71761) 83%. Reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis was revealed that the ClCCR expression was regulated by abiotic stresses.

A thoredoxin (CTRX) gene was cloned and characterized from a full length cDNA library prepared from taproot of three-year old Codonopsis lanceolata. A CTRX was 666 nucleotides long and has an open reading frame of 372 bp with 124 amino acid residues (pI = 4.92). The deduced amino acid sequence of the CTRX matched to the previously reported plant thioredoxin h genes. The deduced amino acid sequence of CTRX exhibited the similarity of 33-67% among previously registered thioredoxin genes. The expression of CTRX in leaves of Codonopsis lanceolata was increased by wounding and 1 mM H2O2, but decreased by 0.1 mM cadmium.

A class I type 2 metallothionein (CMet2) cDNA from taproot of Codonopsis lanceolata was isolated and characterized. A CMet2 cDNA was 572 nucleotides long and had an open reading frame of 234 bp with a deduced amino acid sequence of 78 residues (pI = 4.99). The deduced amino acid sequence of CMet2 matched to the previously reported type 2 metallothionein-like protein genes and showed 74% identity with that of G. max (BAD18377) and C. arietinum (CAA65009). Expression of CMet2 by the RT-PCR was increased at 1 hr after cadmium and hydrogen peroxide treatment, respectively.

더덕 뿌리에서 유래한 EST cDNA library로부터 GST(glutatione S-transferase)유전자와 높은 상동성을 나타내는 full clone cDNA를 얻었다. 더덕의 GST(glutatione S-transferase), CIGST은 761 bp의 cDNA로 173개의 아미노산을 코딩하는 522 bp의 ORF를 가지고 있으며, A. thaliana(AAC63629) 71%, C. chinense(CAI51314) 73%, E. esula(AAE65767) 75%, H. muticus(CAA55039) 70%, N. plumbaginifolia(CAA96431) 77%, S. commersonii(AAB65163) 76%등 다른 식에서 밝혀져 있는 GST(glutatione S-transferase)와 유의한 상동성을 나타내였다.

Calmodulin, a Ca2+-binding protein, has no enzyme activity. It combines with Ca2+ and makes variable proteins to an active form. Calmodulin 2 is a ubiquitous protein in plants. To investigate the defense mechanism against various stresses, a clone encoding a calmodulin 2 protein was isolated from a cDNA library prepared from taproot mRNAs of Codonopsis lanceolata. The cDNA, designated CICAM2, is 719 nucleotides long and has an open reading frame of 450 bp with a deduced amino acid sequence of 149 residues. The deduced amino acid sequence of CICAM2 showed a high similarity with calmodulins of P. x hybrida (P27163) 97%, N. tabacum (BAB61908) 97%, S. tuberosum (AAA74405) 96%, Z. mays (CAA74307) 92%, C. richardii (AF510075) 93%, M. truncatula (AAM81203) 91%, and G. max (P62163) 91%. The transcriptional expression of the CICAM2 gene, was gradually increased by the CaCl2 treatment. Whereas its expression And it was gradually decreased in the cold stress treatment.ent.

To investigate the defense mechanism against the abiotic stress, a cDNA clone encoding a CuZn superoxide dismutase (CuZnSOD) protein was isolated from a cDNA library prepared from tabroot mRNAs of Codonopsis lanceolata. The eDNA, designated ClSODCc, is 799 nucleotides long and has an open reading frame of 459 bp with a deduced amino acid sequence of 152 residues. The deduced amino acid sequence of ClSODCc matched to the previously reported CuZnSODs. Consensus amino acid residues (His-45, -47, -62, -70, -79, -119 and Asp-82) were involved in Cu-, Cu/Zn-, and Zn- binding ligands. The deduced amino acid sequence of ClSODCc showed high homologies (82％-86％) regardless of species. Expression of ClSODCc by oxidative stress was increased up to 1 h after treatment and declined gradually. Much earlier and stronger expression of ClSODCc was observed in the cold stress treatment.

더덕의 뿌리로부터 aluminum스트레스와 관련이 있는 aluminum induce protein(ClAIP)유전자를 분리하였다. ClAIP 유전자의 염기서열를 분석한 결과 906 bp 길이로, 236개의 아미노산으로 번역되는 711bp의 ORF를 가지고 있으며, A. marina(84%), G. hirsutum(84%), V. radiata(83%), A. thaliana(80%), B. hapus(78%), T. aestivum(68%) 등 다른 식물에서 밝혀져 있는 aluminum induce protein과 높은 상동성을 나타내었고, N-terminal에는 Asn synthetase영역이 존재하고 있다. 더덕에서 분리한 aluminum induced protein(ClAIP)을 aluminum처리 농도와 시간에 따른 ClAIP유전자의 발현양상을 알아보고자 50uM Al3+ 를 처리 후 시간대별로 RT-PCR을 수행한 결과 시간이 지남에 따라 ClAIP유전자의 발현이 증가되는 것으로 나타났다 중금속, 염 , 온도에 대한 유전자의 발현양상을 조사하기 위 해 50uM CdCl,2, 20 uM CuSO4, 50uM Fe2O3, 100 uM NaCl를 2일과 42℃에서 4시간 처리 후 발현량을 조사한 결과 카드뮴(Cd)에 대해서 특이적으로 반응하는 것으로 나타났다.

더덕 뿌리에서 유래한 EST cDNA library로부터 cyclophilin 유전자와 높은 상동성을 나타내 는 full clone cDNA를 얻었다. 더덕의 cyclophilin, ClCyP1은 747 bp의 cDNA로 174개의 아미노산을 코딩하는 525 bp의 ORF를 가지고 있다. ClCyP1의 아미노산 서열을 분석한 결과, 기존에 보고된 식물들의 cytosolic cyclophilin들과 높은 상동성을 나타내었으며, 여러 식물의 cytosolic CyP의 공통적인 특징인 7개의 아미노산 잔기(KSGKPLH)를 가지고 있었다. RT-PCR분석 결과, 더덕의 ClCyP1은 식물의 조직 전체에서 발현되며, 저온, 고온, 그리고 염 스트레스에 대해 그 발현량이 증가하였다.

Present studies were carried out to produce tetraploid plants by colchicine treatment using seeds, seedlings and shoot tips of Codonopsis lanceolata. Three tetraploid plants of C. lanceolata were produced from seeds which absorbed 0.1 % colchicine solution for 12 hours, and 0.5% colchicine solution for 1 and 6 hours from seedlings, respectively. But tetraploid was not produced from shoot tips treated by colchicine solution. Compared to diploid, tetraploid plants had larger stomata, but less number of stomata. Fresh weight of tetraploid plants was 1.4∼3.6 times heavier than diploid plants.

더덕 (Codonopsis lanceolata) 재배지에서 발생 빈도와 서식 밀도가 높은 식물기생선충을 파악하기 위하여 3개도 34개 지역 더덕 포장에서 조사한 결과 검출된 식물기생선충은 Meloidogyne(뿌리 혹선충), Pratylenchus(뿌리썩이선충)등 10개 속(genus)이었는데, 그 중 뿌리혹선충은 97%의 포장에서 검출되었고, 검출된 평균 선충수도 1,700마리/토양 300ml 이상으로 대단히 높았다. 또 논 토양보다는 밭 토양에서 검출율이 높았고, 평균 밀도도 2,450마리로 10배정도 많았다.