Hairy root culture of ginseng is industrially prospected because the cultivation period of ginseng is relatively long. In this study, the effect of medium concentration and sucrose concentration on hairy root culture of ginseng was evaluated. The optimization of ginseng hairy roots transformed by Agrobacterium rhizogene were performed liquid medium. The MS(Murashinge & Skoog basal medium) concentration was selected with 1/2 strength MS and the optimal sucrose concentration was determined at 2-3%(w/v). At the optimum culture condition, The yield (the ratio of weight of grown hairy root cultures to weight of fresh ginseng hairy roots) and production rate of ginseng root were 19.42 times and 5.73 g/l-day. The major ginsenosides were Rb group, Re and Rg1. The produced total ginsenoside content in the solid medium was 9.87 (mg/g) and increased 1.34 times in the liquid medium (13.23 mg/g). In solid culture, the contents of ginsenosides Rb, Re and Rg1 were 2.14, 3.65 and 1.87 mg/g, respectively. In liquid culture, the contents of ginsenosides Rb, Re and Rg1 were 3.54, 4.12 and 2.63 mg/g, respectively.

Background : Cirsium plants have been used for perennial edible plants and grow wild in the mountainous regions of Korea, including Cirsium setidens and C. pendulum. In particular, C. setidens is commonly called 'gondre', and it has been used medicinally for diseases such as hematuria, hepatitis and hypertension. Hairy roots cultivation can be used as a method for increasing production through mass culture of medicinal plants, and elicitors such as methyl jasmonate (MeJa) can be treated to increase the content of certain useful ingredients. In this study, the hairy root was derived from the leaf tissues of C. setidens and C. pendulum, and the HPLC pattern was compared by MeJa treatment. Methods and Results : Agrobacterium rhizogenes R1000 was used to induce hairy roots in 1/2× MS medium. In addition, the hairy roots was treated with MeJa for different time (0, 1, 2, 5, 10, 24, 48, 72 h) and with various concentrations (0, 10, 50, 100, 200, 300 μM). The HPLC pattern changes were analyzed by on-line HPLC-ABTS. Four new peaks were observed in both Cirsium setidens and C. pendulum hairy roots, all of which showed antioxidant activity. In the case of C. pendulum, chlorogenic acid content was about 4 times higher than that of leaves. These peaks, including chlorogenic acid, were all affected by MeJa treatment. Conclusion : Four peaks were detected in the hairy roots of C. setidens and C. pendulum not in the leaves, and they were confirmed to be affected by the treatment of MeJa. It is necessary to clarify the structure through the subsequent compound separation.

본 연구는 아그로박테리움을 이용한 기능획득 일일초 모상근의 대량생산을 위한 조건 확립에 대한 것이다. 본 연구에서는, 효율적인 형질전환 일일초 모상근 생산에 있어서의 최적의 일일초 품종의 선발과 최적의 일일초 조직을 결정하였으며, 또한 다양한 배지에 있어서의 모상근 유도를 조사하였다. 최종적으로 약 2,500개의 독립적인 형질전환 일일초 모상근 line을 생산하였으며, 또한 이들을 이용하여, 대사체 연구를 위한 효율적 관리 시스템을 구축하였다. 이들 모상근 line은 일일초 인돌알칼로이드 생합성 관련 유전자의 발굴 및 기능해석에 유용하게 쓰일 것이다.

인삼원료삼의 안정적인 공급을 위하여 인삼의 기내배양에 의하여 생산된 캘루스 및 모상근으로부터 인삼사포닌, 지방산, 산상다당체, 페놀성화합물 및 유기산함량을 조사하였다. 인삼사포닌의 경우에는 캘루스에 비해 모상근에서 훨씬 많았으며 모상근 세포주간에는 약 10mg/g로 유사한 경향을 보였다. 포화지방산은 인삼 캘루스에서 높은 반면 모상근의 경우에는 불포화지방산이 오히려 많거나 비슷한 경향을 보였다. 특히 인삼 캘루스에서는 palmitic acid가 많이 존재하였으며, 인삼 모상근의 경우에는 불포화지방산인 linoleic acid가 캘루스의 5배 이상 많은 검출되었다. 산성 다당체와 페놀성화합물은 기내 배양한 인삼 캘루스 조직에서는 거의 동량으로 존재하였으나, 인삼 모상근의 경우에는 세포주에 따라서 많은 차이를 나타내었다. 특히 HR-2같은 경우에는 산성 다당체보다는 페놀화합물이 2.26%로 산성 다당체보다 2배 이상 많이 존재하였는데 반하여, HR-3 인삼 모상근의 경우에는 산성 다당체가 1.64%로 페놀화합물보다 4배 이상 존재하는 것으로 분석되었다. 인삼 모상근세포주와 캘루스의 유기산은 모상근 세포주가 34.64 mg으로 가장 많이 존재하는 것으로 조사되었다.

미치광이풀의 모상근 뱌양에 의해 의학적으로 중요한 물질인 scopolamine과 hyoscyamine 생산을 증진시키기 위해 3종의 곰팡이와 1종의 효모 유래의 생물학적 elicitor를 supernatant와 homogenate의 형태로 처리하였다. Elicitor 중 Candida albicans는 supernatant와 homogenate 모두 scopolamine 생산성을 증가시켰다. Fusarium solani의 homogenate와 C. albicans의 supernatant 처리로 hyoscyamine 함량이 증가되었다. 그러나 나머지 fungus strain도 대조구에 비해 tropane alkaloids의 생산을 다소 증가시켰다. 본 연구에서는 C. albicans가 tropane alkaloids 생산에 적합한 elicitor임으로 구명되었다. 본 연구 결과는 미치광이풀 모상근 대량배양에 의한 tropane alklaoids 대량생산에 기여할 것이다.

Ginseng(Panax ginseng C. A. Meyer) is important medicinal plant but requires 4-year cultivation for root harvest because of slow growth. In contrast, ginseng hairy roots induced by introducing Ri-plasmid of Agrobacterium rhizogenes into genomic DNA of plant cells show vigorous growth, and the hairy roots produce the same or more saponins than natural ginseng roots. Therefore, hairy roots can be used for commercial purposes. The present study was carried out to induce hairy roots with both active growth and high saponin contents. Numerous hairy roots of Panax ginseng were obtained after root disks of three-year old roots were infected with Agrobacterium rhizogenes R1000 A4T in dark condition after one month of culture. About 3 hundred lines of hairy roots were selected according as morphological characters on medium with carbenicillin. After pre-selection of fifteen lines of hairy roots with active growth, KGHR-l and KGHR-8 lines were finally selected which had characters of high content of ginsenoside-Rd and ginsenoside-Re, respectively. The optimum growth of hairy roots was achieved in the culture of 1/2 MS liquid medium in dark (22 ℃) under 60 rpm gyratory shaking. Hairy roots grew well in 5L Erlenmeyer flasks, lL roller drums, 10L jar-fermenters, and especially in 20L air-lift culture vessels.

기내 배양 과정에서 식물성장조절물질의 처리 없이도 성장속도가 매우 빠르고, 모식물체와 동일한 성분의 대사물질을 생합성하는 화학적 전형성능을 나타내는 형질전환된 뿌리 즉, 모상근을 이용하여 약리물질을 생산하고자 대황 모상근을 유도하고 이로부터 추출한 물질의 세포독성을 조사하였다. 1. 수층과 클로로포름 층으로부터 얻은 대황 모상근 추출물 모두 농도의 증가에 따라 세포에 미치는 독성이 증가하였다. 2. 클로로포름층으로부터 얻은 대황 모상근 추출물이 수층으로부터 얻은 대황 추출물보다 세포에 미치는 독성이 크게 나타났다. 클로로포름층 분획의 MTT50, NR50 SRB50은 각각 289.3μg/ml, 302.7μg/ml, 433.8μg/ml이었고, 수층 분획물의 MTT50, NR50 SRB50은 각각 475.8μg/ml, 428.3μg/ml, 549.5μg/ml 이었다. 3. 세포독성 측정방법에 따라 차이를 보였으며 수층 분획의 경우 NR정량법에서 클로로포름층 분획의 경우 MTT정량법에서 독성 정도가 더 높게 나타났다.