선행 연구에서 형질전환 모상근 대량생산 최적배지 선발을 통해 WPM(Woody Plant basal salt Mixture) 배지가 형질전환 모상근 대량생산의 최적배지임을 확인할 수 있었다(Kim et al., 2012). 이에 당, 탄소원, pH, 무기염, 식물 호르몬 등이 형질전환 모상근의 수량성에 미치는 연구를 통해 최적의 형질 전환 모상근 대량생산 조건을 확립한 결과는 다음과 같다. 1. 형질전환 모상근 대량생산에 적합한 pH는 7.0이었으며, 최적의 탄소원과 농도는 1%의 sucrose임을 확인하였다. 2. 형질전환 모상근 대량생산에 적합한 적정 무기염들 (KH2PO4,NH4NO3, KNO3)의 농도는 KH2PO4 경우 MS배지와같은 농도인 0.94 mM에서 수량성이 303 g으로 가장 높았고, NH4NO3 및 KNO3 농도는 MS배지 농도의 1/4배인 3.87 mM, 3.52 mM 처리가 345 g과 358 g으로 수량성이 가장 높았다. 3. 형질전환 모상근 대량생산에 있어 식물생장조절물질 NAA, IBA의 최적 농도는 무처리 경우가 각각 595 g과 402 g으로 수량성이 가장 높아 대량생산에는 식물생장조절물질 처리가 필요 없을 것으로 판단되었다.

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 : Agastache rugosa (A.rugosa), belongs to the Labiatae family, is a perennial plant distributed in Korea, Japan, Taiwan and China. It is commonly called korean mint and commercially consumed as a medicinal plant in many countries since the crop contains monoterpenes and phenylpropanoids including rosmarinic acid, tilianin and acacetin. Achievement of hairy root cultures (HRCs) through infection of A rhizogenes is a valuable alternative approach, resulting from genetic and biochemical stability, rapid growth rates and synthesis of natural products. Methods and Results : The hairy root, obtained from the explant of A.rugosa, was cultured in the basal half-strength MS (Murashige & Skoog) medium. The dry weights (DW) of hairy roots was measured after 4-days freeze dryer. The highest levels of DW were obtained at hairy roots cultured in the basal medium supplemented with glucose, galactose and sucrose. The lowest weight was recorded after HRCs in the control, meant that the medium did not contain any carbon sources. Sucrose, glucose and galactose are the most suitable for the growth of korean mint hairy roots. the rosmarinic acid contents in the hairy roots varied responding to various carbohydrates. The basal media added with sucrose resulted in the highest value of rosmarinic acid, followed by the basal media with galactose and glucose. The control showed the lowest amount of rosmarinic acid. Conclusion : In this study, carbon source are of importance for growth and accumulation of rosmarinic acid accumulation in korean mint hairy roots. Especially, the accumulation of rosmrinic acid and hairy root growth was the most appropriate carbohydrate. The current study suggests HRCs of korean mint could provide an valuable alternative approaches for the enhanced production of rosmarinic acid.

We developed an efficient protocol for transformation of balloon flower (Platycodon grandiflorum) root cultures by using cotyledon leaf explants that were infected by Agrobacterium rhizogenes. We found that four different strains of A. rhizogenes differed in their ability to transform P. grandiflorum hairy root cultures. We also found correct antibiotics concentration for selection after transformation by Agrobacterium. Our results demonstrate that use of suitable strain of A. rhizogenes and correct level of antibiotics for the hairy root culture, and may allow to study and apply of valuable metabolites like phenolic compounds from P. grandiflorum hairy root culture.

rosmarinic acid 생산에 미치는 영향을 알아보기 위하여 5계통의 strain (13333, 15834, R1000, R1200, R1601)을 이용하여 조사한 결과 A. rhizogenes R1601이 가장 높은 72.9%의 모상근 유도율을 보였다. 모상근 유도시 모상근 발생 수와 길이 신장에 미치는 영향을 조사한 결과도 A. rhizogenes R1601으로 감염시킨 잎 조직에서 평균 5.4개의 모상근이 발생하였으며, 평균 2.0 cm의 길이 신장으로 가장 좋은 결과를 나타냈다. 다섯 계통의 A. rhizogenes감염으로부터 유도된 각각의 모상근의 생육은 서러 다른 양상을 보였으나 경향은 모상근유도 결과와 유사하였다. A. rhizogenes R1601 감염으로 유도된 모상근의 생육은 배양 2주후 건물중을 조사한 결과 13.5 g/l로 다른 계통에서 유도된 모상근 보다 생육이 양호하였으며, Rosmarinic acid 생산량도 22.6 mg/g D.W.로 다른 계통에 비하여 가장 높게 나타났다. A. rhizogenes R1601이 배초향 모상근 유도, 생육과 rosmarinic acid 생산에 가장 좋은 적합한 계통이었음을 알 수 있었다.

콩과식물의 뿌리혹 형성을 조절하는 신호물질의 확인을 위해 신팔달콩2호의 줄기 수액 단백질 중에서 B. japonicum USDA110의 접종 후 2.5일(DAI)에 20 kDa의 SKTI 단백질이 증가하였다가 7 DAI에는 감소되면서 6 kDa의 작은 크기의 단백질이 증가되었다. 이러한 단백질의 차등발현은 조사한 3종의 콩에서 모두 유사하게 나타났으며 특히 대원콩에서 가장 두드러졌다. Western 분석으로 7 DAI에서 증가하는 6 kDa 단백질이 SKTI 항체와 특이적 반응을 하는 것으로 확인하여 SKTI가 절단되어 생긴 펩타이드로 추정되었다. 이러한 결과를 통해 20 KDa의 SKTI단백질이 콩의 뿌리혹 착생 초기단계인 2.5 DAI에 영향을 주고, 7 DAI로 진행되면서 6 kDa의 작은 크기의 단백질로 분해되어 그 양이 감소하는 것으로 생각된다. RNAi를 이용하여 유전자 기능이 억제된 형질전환된 모상근의 뿌리혹을 실제 형질전환이 확인된 모상근에 착생된 뿌리혹의 수를 비교한 결과 비재조합 A. rhizogenes을 접종시킨 대조구에 비해 SKTI RNAi 유전자를 형질전환한 모상근에서 모상근 당 착생된 뿌리혹 수가 감소되었다. 실시간 PCR 방법으로 형질전환된 모상근의 SKTI 전사체 수준에서도 상응하는 차이를 확인하였다. 이에 정확한 기작을 알 수 없지만 SKTI유전자가 뿌리혹 형성 초기에 뿌리혹 형성과정에 직간접적으로 관련하고 있음을 확인하였다. Sesbania rostrata의 뿌리혹 발생과정의 Protease 저해제와 같이 뿌리 혹 내의 감염세포 대 비감염세포의 비율을 조절하는 SKTI 발현 억제는 이러한 균형을 교란하여 뿌리혹의 생성을 억제하는 것으로 추정된다

인삼의 생장에서 염류의 집적은 우량 인삼의 생산에 많은 장애요인이 되고 있다. 본 연구에서는 순계 분리된 인삼의 우수 계통으로부터 NaCl 처리에 따른 생장율 조사와 ginsenoside의 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 선발된 모상근(KGHR-8)으로부터 ginsenosides의 함량에 미치는 NaCl의 최적 농도를 조사하기 위하여 30일간 배양한 결과 NaCl의 농도가 증가함에 따라 모상근의 생장은 감소하였지만, total ginsenoside의 함량은 0.24M NaCl 처리구에서 높은 증가를 가져왔으며 특히 광을 조사하여 배양한 결과 높게 검출되었다. 0.24 M NaCl 농도로 광상태하에서 함량은 61.7% 증가하는 양상을 나타내었다. (Table 1). 또한 모상근의 생장을 최적 상태로 설정하기 위해 two step culture 방법을 조사한 결과, 0.05M, 0.1M NaCl 처리시 모상근의 생장율은 각각 약 62%, 76% 감소한 반면, ginsenoside의 함량은 29%, 48% 각각 향상되었다. 모상근은 방어기작의 일환으로 NaCl을 elicitor로 인지하고 2차대사산물인 사포닌의 생산에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.