본 연구는 같은 일적산광량(DLI) 조건에서 각각의 광강도 와 광주기 조합이 십자화과 식물 3종의 생육 및 글루코시놀레 이트(GSLs) 함량에 미치는 영향을 살펴보고자 수행되었다. 갓(Brassica juncea (L.) Czern.), 적겨자(Brassica juncea L.), 케일(Brassica oleracea L. var. acephala (DC.) Alef.) 종자를 암면 배지에 파종하여 3주간 육묘하였다. 육묘 후 DLI 를 10mol·m-2·d-1로 설정하여 10h-280, 14h-200, 18h-155, 22h-127μmol·m-2·s-1 처리 조합으로 3주간 처리하였다. 14h- 200μmol·m-2·s-1 처리한 결과, 적갓과 케일은 지상부 생체중/ 건물중, 엽수, 엽면적이 증가하였지만, 유의적 차이는 관찰되 지 않았다. 적갓의 GSLs 함량에서 14h-200μmol·m-2·s-1 처리 가 10h-280, 18h-155, 22h-127μmol·m-2·s-1 처리보다 각각 유의적으로 139.95, 135.87, 154.03% 증가하였으며, 케일의 경우 14h-200μmol·m-2·s-1 처리가 다른 처리구보다 각각 132.96, 122.06, 131.78% 유의하게 증가하였다. 적겨자는 18h-155μmol·m-2·s-1 처리에서 지상부 생체중/건물중, GSLs 함량이 증가하였으며, 14h-200μmol·m-2·s-1 처리에서 엽수가 10h-280, 18h-155, 22h-127μmol·m-2·s-1 처리보다 각각 15.62, 12.12, 32.14% 유의적으로 증가하였다. 유사한 십자 화과 작물이라도 종에 따라 DLI 반응이 다르기 때문에 최적의 DLI 조건 구명과 최소의 전력 소비량 및 최대 효율을 내기 위 한 광질 연구를 병행하여 더 세밀한 결과를 도출해야 할 것으 로 사료된다.

본 실험은 물냉이 수경재배 시 양액 내 발생 시킨 마이크로버블이 물냉이의 생육과 glucosinolate 축적에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 본엽 4매의 물냉이 유묘(파종 2주 후)를 마이크로 버블과 비-마이크로버블을 발생시킨 오오츠카 배양액을 이용하여 환경조절룸에서 3주간 재배하였다. 물냉이 초장은 대조구처리가 마이크로버 블처리보다 41% 증가하였으며, 유의적으로 높게 나타났다. 그러나, 지상부 생체중과 건물중, 근장, 엽장, 엽폭, SPAD, 량자수율값은 두처리간 유의적 차이는 나타나지 않았다. Glucosinolate 함량을 분석 결과 4-methoxygluco-brassicin을 제외한 glucoiberin, glucobrassicin, gluconapin, gluconasturtiin의 경우 마이크로버블 처리구가 대조구보다 유의적으로 높게 나타났으며, 물냉이 한주 당 총 glucosinolate 함량은 마이크로버블 처리구가 대조구 보다 85%(μmol/g DW)와 65%(μmol/plant) 더 높게 나타났다. 본 연구 결과는 담액재배시 양액 내 마이크로버블 이 물냉이의 glucosinolate 함량을 증가시킬 수 있을 것으로 나타났다.

본 연구는 식물공장 인공광원이 수경재배 케일의 생육, 수량 및 글루코시놀레이트(GLS) 함량에 미치는 영향을 구명코자 수행하였다. 인공광원으로 LED B:W(1:1, BW), R:B:W(2:1:3, RBW), BW+형광등(1:1+FL, BW+FL) 등 3 처리를 하였다. 수확 엽수와 엽중은 BW+FL이 BW와 RBW보다 우수하였다. 엽장은 BW+FL에서, 엽폭은 RBW 가 우수하여 다른 처리와 통계적인 유의성을 나타냈다. 엽록소 함량과 ‘L’ 값은 처리간에 유의성이 없었으며, ‘a’ 값과 ‘b’ 값은 BW+FL에서 가장 낮았다. GLS 함량은 모든 처리에서 glucobrassicin, glucoiberin, gluconasturtiin, sinigrin, progoitrin, glucoraphamin, epiprogoitrin 순으로 많았으며, 총 GLS 함량은 RBW에서 가장 높았다. 잎의 수분 함량, 조단백질, 조지방 함량, 회분 함량은 처리간에 유의성을 나타내지 않았다. 결론적으로 광은 생육과 2차 대사산물의 합성에 차이가 나타내며, 기능성 향상을 위해 후속 연구가 필요하다고 판단된다.

Background : Radish sprouts or young seedlings are important nutritional vegetables in Asian countries. In the present study, we investigated plant growth and levels of glucosinolate accumulation in radish sprouts in response to treatments with different carbon sources. Plant growth and accumulation of glucosinolates were inversely correlated in treatments with different carbon sources. Methods and Results : All the carbon sources used in this study inhibited the growth of shoot and root in radish sprouts and facilitated significantly the accumulation of glucosinolates. Seven different glucosinolate compounds were detected in radish sprouts treated with different carbon sources. The total as well as individual amounts of all the identified glucosinolates increased after treatments with different carbon sources, except for 4-methoxyglucobrassicin and glucoiberin. In particular, the supplementation of sucrose, galactose, and glucose resulted in highest glucosinolate accumulation in radish sprouts. Radish sprouts treated with sucrose showed the highest levels of total glucosinolates, which was 1.22-fold higher than that of untreated sprouts. Furthermore, sucrose treatment resulted in higher production of gluconapoleiferin, glucoerucin, glucoraphasatin, and glucobrassicin compared with that in untreated sprouts, and the treatment of galactose and glucose similarly enhanced glucosinolate production when compared with untreated sprouts. Conclusion : seven glucosinolates were identified by HPLC and great differences in glucosinolates levels were observed in radish sprouts in response to different carbon sources. The glucosinolate production was positively affected by most of the stimuli used in this study. The results presented herein provide information about optimal cultivation conditions, particularly the suitable carbon sources, that will enhance glucosinolate production in radish sprouts.

Background : Nasturtium officinale, belongs to the Brassicaceae, is a perennial plant growing in and around natural watersystem. It is commonly called watercress and commercially consumed as a salad crop in many countries. Hairy root cultures (HRCs), transformed by Agrobacterium rhizogenes (A. rhizogenes), have been noted for an experimental model system in plant metabolic engineering for the synthesis of natural products since hairy roots have fascinating properties including biochemical and genetic stability, high biosynthetic capacity for secondary metabolites and rapid growth rates. Methods and Results : The dry weights (DW) of watercress hairy roots was measured after 4-days freeze dryer. The highest weight was recorded after HRCs in SH and half-strength SH medium, followed by the levels of DW in MS and half-strength medium. However, the level of DW after HRCs in half-strength medium was lowest. SH medium is the most suitable for the growth of watercress hairy roots. Glucosinolate contents in the hairy roots varied responding to the basal media. 1/2 SH basal media resulted in the lowest value of total glucosinolate. MS basal media, however, resulted in the highest value of total glucosinolate, as well as the highest accumulation of each glucosinolate. The hairy roots cultured in 1/2 MS basal media showed the second highest value of total glucosinolate, followed by B5, SH and 1/2 B5. The accumulation of 4-Methoxyglucobrassicin and gluconasturtiin was also secondly higher in the hairy roots in 1/2 MS. In contrast, the level of 4-Hydroxyglucobrassicin and glucobrassicin were the second highest after culturing in SH and B5, respectively. Conclusion : In this study, media played a main role in growth and glucosinolate accumulation in watercress hairy roots. SH and half-strength SH media enabled the rate growth of hairy roots to be highest. In contrast, the highest accumulation of glucosinolate was recorded after HRCs in MS media. The current study suggests HRCs of watercress could be one of an effective alternative approaches for the enhanced production of glucosinolates

Background : Nasturtium officinale L. which is commonly known as watercress is aquatic perennial herb distributed to Europe, Asia, North and South America. It consist of various nutrients and beneficial compounds such as vitamin B and C, provitamin A, folic acid, carotenoids, glucosinolates, and minerals. Recent studies have demonstrated the biological properties that include antidiabets, antiinflammatory, antioxidative, and anticancer. In this study, the effects of light-emitting diodes (LEDs) on growth and development, accumulation of phenolic compounds and glucosinolates were investigated in watercress. Methods and Results : Length of shoot and root, and fresh weight of whole plants were measured every weeks (1 to 3 weeks) after sowing. These were significantly affected by different LED lights. Normally, length of shoot and fresh weight of white- and blue-light-radiated watercress were less than those of red-light-radiated watercress. Contents of phenolic compounds and glucosinolates were investigated in watercress under different LEDs treatment by HPLC analysis. Six phenolic compounds including catechin hydrate, chlorogenic acid, caffeic acid, p-coumaric acid, trans-cinnamic acid, and kaempferol were detected. Also, eight glucosinolates that include four aliphatic glucosinolates (glucoiberin, gluconapoleiferin, glucosiberin, and glucohirsutin), three indolic glucosinolates (4-hydroxyglucobrassicin, glucobrassicin, and 4-methoxyglucobrassicin), and one aromatic glusinolate (gluconasturtiin). Mostly, white light treatment led to the higher production of their compounds than those of red- and blue-radiated. Conclusion : It is concluded that different LED lights have effect on growth rates and secondary metabolites production. Red light caused vigorous growth of shoot and affected their fresh weights. In addition, the accumulation of each compounds was varied depending on light colours and time of harvest.

글루코시놀레이트는 십자화과 채소에 다량으로 함유되어 있으며 병해충 저항성 및 항균 기능을 가지는 식물의 이 차대사산물 중 하나이다. 최근에는 글루코시놀레이트가 가지는 항암 기능이 알려지면서 기능성 물질로써 주목을 모으고 있다. 식물에서 글루코시놀레이트 생합성 조절을 위한 분자생물학적 연구는 애기장대를 중심으로 진행되 었고, 그 결과 글루코시놀레이트 생합성과 관련된 MYB 전사 조절 인자의 기능이 확인된 바 있다. 본 연구에서는 십자화과 채소인 배추에서 글루코시놀레이트 생합성에 관련된 MYB 전사 조절 인자를 탐색하고, 유전자의 발현 을 분석함으로써 글루코시놀레이트 생합성과 관련된 MYB 전사 조절 인자의 발현 기작을 규명하고자 하였다. 배 추 유전체 연구를 통해 밝혀진 정보를 바탕으로 글루코시놀레이트 생합성에 관여하는 것으로 알려진 BrMYB 유 전자 13종이 확인되었다. 전사 조절 인자 13종의 microarray 데이터를 분석한 결과, 식물의 생육 단계별로 다양한 발현 양상이 관찰되었고, 몇몇 전사 조절 인자의 경우 abiotic stress 처리에서 강한 유전자 발현이 관찰되었다. 다양 한 표현형을 가진 배추 유전자원 35 계통을 대상으로 각 전사조절 인자의 발현을 Real-time PCR 방법으로 분석한 결과, 전사 조절 인자 간 유전자 발현양에 유의한 상관관계가 확인되었다. 또한 HPLC 분석을 통하여 확인된 배추 유전자원 35계통의 글루코시놀레이트 성분 분석 결과와 유전자 발현 간에 상관관계를 분석한 결과, 각 전사 조절 인자와 글루코시놀레이트 성분 간 유의한 상관관계가 관찰되었다. 본 실험의 결과 배추의 글루코시놀레이트 생합 성에 관여하는 BrMYB 전사 조절 인자의 발현 분석을 통해 글루코시놀레이트 함량에 관여할 것으로 추정되는 주 요 BrMYB 전사 조절 인자를 확인할 수 있었다.