Background : Medicinal crops the importance of good agricultural practice (GAP) cultivation is increasing, but the number of GAP-certified farms is decreasing because of the decrease and undeveloped application of medicinal crops. In the case of Artemisia capillaris Thunb., GAP cultivation is difficult because there is no registered application agricultural pesticides. The insect pests that occur mainly in apples are Aphis gossypii. Especially, if the high temperature is continued as in this year, the incidence rate increases rapidly, which greatly affects the growth delay. Therefore, this study was conducted to select the application agricultural pesticides of A. gossypii for the stable production of GAP in A. capillaris. Methods and Results : Three-years-old (Jangsu, Jinan) A. capillaris were used as test materials. The treated medicines (2,000-fold dilution) were acetamiprid wet table powder (WP), clothianidin suspension concentrate (SC), imidacloprid WP and thiacloprid SC. To investigate the phytotoxicity, 2 times of medicine (1,000-fold dilution) was treated. The medicinal effect was confirmed at 3 and 7 days after the treatment of the medicinal stuff, and the phytotoxicity was investigated from symptoms appearing in the stem and leaf. As a result of treatment, in Jinan area, the treatment rate was more than 80% in all treatment chemicals on the 3 day after treatment, but on the 7 day, acetamiprid WP and clothianidin SC remained more than 80%. In the jangsu area, only the imidacloprid WP was less than 80% on the 3 day of treatment, but on the 7 day, acetamiprid WP and imidacloprid WP were maintained more than 80%. In particular, thiacloprid SC had a high control rate of 93% on the 3 day, but as the fell rapidly to 32% on the 7 day, It is considered that the persistence of medicinal effect is low. Conclusion : The results of medicines treatment for A. gossypii control showed that the control efficacy was higher than 80% until the 3 day of treatment, but the efficacy decreased at 7 day. The medicines with high control rate were acetamiprid WP, and the control rate was maintained more than 80% from 3 day to 7 day. Therefore, appropriate conclusions were obtained for the applied medicine.

Randomly Amplified Polymorphic DNA (RAPD) was performed to define the genetic variation and relationships of Artemisia capillaris. Fifteen populations by the distributions and habitat were collected to conduct RAPD analysis. RAPD markers were observed mainly between 300bp and 1600bp. Total 72 scorable markers from 7 primers were applied to generate the genetic matrix, and 69 bands were polymorphic and only 3 bands were monomorphic. The genetic dissimilarity matrix by Nei's genetic distance (1972) and UPGMA phenogram were produced from the data matrix. Populations of Artemisia capillaris were clustered with high genetic affinities and cluster patterns were correlated with distributional patterns. Two big groups were clustered as southern area group and middle area group. The closest OTUs were GW2 and GG1 in middle area group, and GB1 from southern area group was clustered with OTUs in middle area group. RAPD data was useful to define the genetic variations and relationships of A. capillaris.

본 실험은 전자공여능에 따른 IC50을 살펴본 것으로 ethylacetate로 추출한 사철쑥 잎추출물에서 1.74μg/ml, 잎과 줄기추출물에서 2.24μg/ml, 더위지기 잎추출물에서 1.81μg/ml, 잎과 줄기추출물에서 1.56μg/ml로 가장 낮은 농도를 나타내었 으며 다음으로 ether추출물, methanol추출물, water추출물 순이었으며 hexane추출물에서는 전자공여능이 뚜렷이 나타나지 않았다. ethylacetate와 ether 추출물의 DPPH free radical 소거능을 기준으로 더위지기가 사철쑥에 비하여 높은 항산화활성을 나타내었다. 각 pH 조건에서 아질산염 소거능은 전반적으로 비극성 용매의 추출물보다는 극성 용매인 methanol추출물과 ethylacetate 추출물에서 높은 소거능을 보였다. pH 1.2에서 ethylacetate추출물은 53.75~84.25%로 가장 높은 소거능을 나타내었으며 methanol추출물과 hexane추출물에서도 비교적 양호한 소거능을 보였고, water추출물과 ether추출물에서는 소거능이 확실히 나타나지 않았다. 3일간 저장한 linoleic acid 기질에 대한 추출물별 항산화활성은 ethylacetate추출물에서 367~423meq/kg로 가장 높게 나타났으며, hexane, methanol, water, ether추출물순이었고 더위지기가 사철쑥에 비하여 조금 높은 활성을 보였으며 잎추출물과 잎과 줄기추출물사이의 차이는 유의적이지 않았다.

사철쑥 (Artemisia capillaris Thunb.) 재배년수별 생육과 약리성분 함량을 조사한 결과 월동률은 1년생은 95.3%이었으나 2년생은 64.2%로 매우 저조하였다. 초장의 경우 2년생은 123.8 cm로 가장 높았다. 그러나 경수와 분지수는 재배년수에 따른 차이가 크게 나타나 3년생에서 높았다. 3년생은 2년생에 비해 분지수는 많은 반면 초장은 낮았는데 이는 분지의 발달에 따라 영양분이 분산되어 사용되었기 때문으로 추측되었다. 생체중은 3년생에서 200.0 g으로 가장 높았다. 그러나 유효성분인 scoparone이 많이 함유되어 있는 종실의 무게는 2년생에서 109.6g로 높은 반면 3년생은 96.4g으로 낮았다. 일반성분의 경우 1년생은 조단백과 조회분이 많고 2, 3년생은 조지방과 조섬유가 많았으며 특히 줄기의 조섬유 함량이 3년생에서 높았다. 약리성분 함량은 2년생 종실에서 가장 높았는데 scoparone은 6.5mg/g DW, capillarisin은 1.65mg/g DW이 함유되어 있었다.

자연산 인진호와 조직 배양체의 유용 생리활성을 살펴 보았다. 우선, 항암 효과를 살펴보기 위하여 인간 폐암세포(A549)와 위암세포(AGS), 인간 간암세포(Hep3B)와 유방암 세포(MCF7) 4가지 암세포주를 이용하여 세포 생육 저해능을 측정하였다. MTT assay의 경우 1.0g/l 의 농도에서 캘러스가 A549와 ACS에 대해 각각 약 45%와 42%로 모상근과 기내배양에 비해 높은 세포 생육 저해능을 나타내었고, 자연산 인진호는 약 45%와 38%로 캘러스와 비슷한 항암 활성을 나타내었다. SRB assay의 경우도 캘러스가 가장 높은 항암 효과를 나타내었는데 대체적으로 약 55% 이상의 암세포 저해율을 나타내었으며, 자연산 인진호의 항암 활성에 비해서도 높은 수치를 나타내었다. 면역세포를 이용한 생육도와 cytokine의 분비량을 측정한 결과 B 세포의 생육도는 6일째까지 계속적인 증가를 가져왔고, 이에 따라 cytokine의 분비량 또한 TNF-α와 IL-6 모두 6일째까지 증가하는 경향을 나타내었다. 면역세포의 생육도의 경우는 자연산 인진호가 가장 높은 생육도를 나타내었고, 인진호의 기내배양, 모상근, 캘러스 중에서는 모상근에서 가장 높은 생육도를 나타내었다. Ctyokine의 경우도 TNF-α에서 자연산 인진호의 분비량이 가장 많았고, 배양 방법에 따른 인진호의 경우 캘러스가 가장 많은 분비량을 나타내었다. IL-6의 경우는 모든 sample에서 control에 비해 높은 분비량을 나타내었고, 자연산 인진호와 기내배양, 모상근, 캘러스와 비교했을 때 큰 차이를 나타내지 않았다. HPLC 분석을 통한 추출물의 물질 비교 분석 결과 기내배양과 모상근에서는 자연산 인진호에 비해 주요 성분 peak인 artemisidin 면적이 모두 낮은 경향을 나타내었고, 캘러스의 경우는 일반 인진호에 비해 peak의 면적이 비슷한 경향을 나타법으로서, 캘러스가 다른 조직 배양체보다 인진호의 주요 성분인 artemisidin 성분의 함량이 더 높은 것으로 나타나 캘러스가 기내배양이나 모상근 보다 높은 항암 효과를 나타낸 것으로 사료되어진다. 이와 같이 자연산 인진호와 조직 배양체의 항암 효과나 면역활성에서 큰 차이를 나타내지 않았기 때문에, 이러한 조직배양체가 자연산 인진호를 대체 할 수 있는 하나의 방법으로서 환경적인 측면과 자원 보존적인 측면에서 볼 때 가치있는 결과라고 사료된다.

사철쑥의 종자특성과 온도 및 명암에 따른 발아율, 파종 방법 및 시기에 따른 출현율, 직파재배시 파종시기별 생육 및 수량성 등을 구명하고자 시험을 수행한 결과는 다음과 같다. 1. 사철쑥 종자는 길이 0.79 mm, 너비 0.39 mm, 천립중 0.054 g 밖에 안되는 극히 미세한 종자로 모양은 진한갈색의 장타원형이고, 종자표면에 세로로 가는 줄무늬가 있는게 특징이며, 종자 성숙기 는 9~10월이다. 2. 온도 및 명암에 따른 발아율은 20~25℃ 명조건에서 90% 이상으로 발아율이 좋았고, 온도가 높을수록 발아일수가 짧아지는 경향이고, 낮은 온도에서는 명조건보다 암조건에서 발아일수가 1~2일 지연되었다. 3. 파종당년의 직파재배시 파종시기별 출현율은 3월 30일 파종에서 61.7%로 가장 좋았고, 파종기가 늦어질수록 출현소요일수가 단축되는 경향이었다. 초장, 경태, 엽수 등 지상부 생육은 파종시기가 늦을수록 작고, 건물률은 평균 30% 정도로 10a당 수량으로 환산한 결과 3월 20일 파종에서 생체수량 1,738 kg/10a, 건물수량 578 kg/10a로 가장 높게 나타났으며, 파종시기가 빠를수록 수량이 증수되었다. 4. 파종 2년차의 파종시기별 생육은 시기별로 큰 차이가 없었고, 파종시기별 생체수량은 처리간에 유의성은 없었으나, 3월 30일 파종에서 2,387 kg/10a로 약간 높았다. 또한 1년차에 비해서는 수량이 높은 경향이며, 특히 건물률이 40% 정도로 건물 수량은 약 2배 이상 높았다.

한국산 생약재인 가시오갈피 , 마황, 복분자, 인진쑥을 이용하여 추출과정 중 40℃, 60℃, 100℃로 온도를 달리 하여 기존의 열수 추출방법과 초음파를 범행한 추출로 인해 면역 활성 증진이 다르게 나타나는 효과를 비교 실험하였다. 실험 결과 여러 조건 중 복분자 60℃, 40 kHz의 초음파 병행 추출물이 가장 좋은 항암활성 증진 효과를 나타내었다. 추출시 모든 열수 추출물들에 비해 초음파 병행 추출물의 추출 수율이 높게 나타났다. 이는 추출시 열수 추출에서 미쳐 빠져나오지 않았던 여러 활성 물질이 초음파 처리에 의해 공동화현상과 더불어 액체간의 상호 탈기 작용에 의해 추출 수율의 상승효과를 가져온 것으로 사료된다. Apoptosis 실험에서는 5일 동안 인간 폐암 세포인 A549의 세포를 이용하여 활성이 좋았던 마황과 복분자의 60℃ 열수 추출물과 초음파 추출을 병행한 추출물을 이용하여 관찰한 결과 apoptotic이 열수 추출물보다는 초음파 병행 추출물을 투여한 군에서 더 많이 관찰되는 것을 볼 수 있었다. 이와 마찬가지로 HL-60 세포분화능 실험에서도 열수 추출물보다는 초음파를 병행한 추출물들이 높은 세포 분화 활성도를 나타냈다. 또한 모든 조건 중에서 생약재들이 60℃, 40 kHz 초음파 병행 추출물에서 가장 높은 세포 분화 활성도를 나타냈다. 이러한 결과로 보아, 앞으로 한국산 생약재의 고부가가치 창출을 위해 더 많은 실험을 통하여 초음파의 병행 처리에 따른 효과와 이를 통한 기능성 소재 및 기능성 식품으로의 이용을 위해 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 생각되어진다.

사철쑥 추출물은 정상폐세포인 HEL299 세포주에 0.5 g/l 이하의 농도로 투여시는 정상세포 생존율을 80% 이상으로 유지시켜 정상세포에 대한 안정성이 유지되었으며, 암세포 생육억제활성은 증류수 및 에탄올 추출물 모두 0.5 mg/ml 이상의 농도에서 유방암세포주인 MCF7에 대하여 88%이상, 폐암세포주인 A549에 대하여서는 모든 추출물에서 0.5 mg/ml의 농도 이상에서 65%이상의 저해를 나타내었다. 또한 간암세포주인 Hep3B에 대하여는, 에탄올 추출물이 87% 이상, 위암세포주인 AGS에 대하여 증류수 추출물이 약 85% 이상의 높은 암세포 생육억제활성을 나타내었다. 또한 정상세포독성에 대한 암세포의 억제율을 나타내는 selectivity에 있어서 각 추출물이 0.1 mg/ml에서 1.0 mg/ml의 농도에서 1.5 이상의 수치를 나타내었다. B와 T 세포주의 생육촉진 실험 결과 배양 기간이 증가함에 따라 세포의 생육이 촉진되었으며, 배양 5일째 0.5 mg/ml의 농도에서 B세포의 생장을 최고 1.2배 이상 증가, T-cell을 1.2~1.5배 이상 생장을 증가시켰으며, 배양 6일째 에탄올 추출물이 IL-6를 67 pg/ml, TNF-α를 물 추출물이 68 pg/ml의 분비 하였다.