Background : Solanum nigrum Lin. is an annual herbaceous plant which belongs to the family Solanaceae as known the important medicinal herb and health-benefiting plant. Phytochemical investigation of whole plant reported that contain total alkaloids, steroid alkaloids, steroidal saponins, flavonoids, tannins, glycosides, proteins, carbohydrates, coumarins and phytosterols, and glycoproteins, exhibiting antitumor activity. Methods and Results : The accumulation of anthocyanin known as synthesis by flavonoid biosynthesis pathway is increased by AtPAP1 transcriptional factor. To identify the effect of AtPAP1 in S. nigrum, we generate AtPAP1-overexpressed S. nigrum and investigate total anthocyanin in these transgenic lines. The transgenic lines resulted in increasing the total anthocyanin amount compared with control line. Thus, the transgenic lines appeared purple colored leave as well as light purple in flower petal and dark purple in flower anther. To identify that AtPAP1 affects the genes profiling of anthocyanin biosynthetic pathway in S. nigrum, we harvested the AtPAP1-overexpressed S. nigrum transgenic lines and proceeded to qRT-PCR analysis. The result indicated that AtPAP1 gene highly induces in transgenic lines and the most upstream pathway genes of flavonoid such as SnPAL, SnC4H, Sn4CL, SnCHI and SnHCT are induced by AtPAP1 overexpression, excepting UGT75C1. According to these results, those functional genes may be regulated by AtPAP1 transcription factor. Thus, the purple color appearing in AtPAP1-overexpressed S. nigrum plants may be regulated by those genes. Conclusion : When AtPAP1 is overexpressing, the most genes in flavonoid pathway upregulate and activate resulting in accumulation of anthocyanin compound in leave and flower organs in S. nigrum. Ultimately, our data will be helpful for further research in S. nigrum molecular and physiology and better strategies for exploiting its phytochemical properties.

현삼의 기내배양에서 낮은 농도의 2,4-D(0.01, 0.1mg/l) 와 TDZ(0.01, 0.1, 2.0mg/l)이 조합처리시 shoot 분화가 좋았으나, 2,4-D의 농도가 높아질수록 TDZ과 조합처리시 shoot 분화가 저조 하였다. 형질전환 확인을 위한 PCR 분석에서 선발표지 유전자로 사용되는 NPT II gene의 확인하였는데 형질전환되지 않은 식물체에서는 나타나지 않는 DNA 절편이 형질전환 식물체에서 나타났으며 kanamycin 50 mg/ l 첨가된 배지에서 선발된 식물체에서 NPT II gene(700bp)이 plant genome 안으로 삽입되었음을 확인하였다. 형질전환 식물체의 항균활성 검정에서는 Asperigillus awamori에 대해 대조구 식물체와 같이 항균성이 없는 것으로 나타났으나 항바이러스성 단백질인 PAP가 도입된 식물체에서는 IC50의 값이 Asperigillus awamori에 대해서 각각 320 μg/ml 과 300μg/ml, C. herbarum에 대해서도 IC50 값이 80μg/ml, 100μg/ml로 높은 항균성을 나타내었다. 형질전환 식물체와 형질전환되지 않은 식물체를 대상으로 SDS-PAGE를 수행하여 본 결과 감염된 형질전환되지 않은 잎과 감염되지 않은 잎에서는 나타나지 않는 30kDa의 분자량을 가지는 새로운 band가 PAP유전자에 의하여 형질전환된 식물체에서 각각 확인되었다. Asperigillus awamori의 경우에 PAP 형질전환체의 단백질을 첨가한 경우 모두 포자가 발아가 억제 되었고 균사생장이 지연되었으며 균사가 생장되더라도 포자와 생장하는 균사가 투명하여졌으며 생장하는 균사의 굵기도 가늘어지는 특성을 나타내었다. 병원균 접종 후 생육조사에 의하면 형질전환 식물체가 초장과 지상부, 지하부의 생체 중에서 모두 형질전환 되지 않은 식물체보다 다소 높게 나타났다. Fusarium에 의한 전형적인 병징인 뿌리썩음 병과 유관속 시들음 증상이 형질전환 되지 않은 식물체에서 병징의 scale은 3.2와 3.0으로 나타나는 반면 형질전환된 식물체에서는 2.0과 2.5으로 비교적 낮게 나타났다.