벼의 Lipoxygenase-3 (LOX-3)는 벼의 저장 후 종자 수명과 고미취 발생에 관련이 있다. LOX-3 결핍은 저장 후 종자수명 향상과 고미취 발생 저감에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 국내 대면적 재배 품종인 새누리의 근동질계통으로 LOX-3가 결핍된 전주624호의 고온 저장 후 종자 수명과 고미취 관련 특성을 분석함으로써 LOX-3 결핍 대립유전자 도입에 따른 저장 후 효과를 구명하고자 수행되었다.
건열 처리 및 고온 저장 후 발아율 검정에서 LOX-3 결핍 자원인 다우담과 전주624호가 LOX-3 보유 품종인 남평과 새누리에 비해 발아율이 높았다.
고온 저장 후 지방산가 함량은 저장 전후 모두 전주624호가 가장 낮았고, 함량 차이는 다우담(2.0 KOH mg/100g), 전주624호(2.2), 남평(4.0), 새누리(4.2) 순으로 LOX-3 결핍 자원이 LOX-3 보유 품종에 비해 적었다.
고온 저장 후 LOX 효소 활성은 저장 전후 모두 다우담이 가장 낮았고, 활성 차이는 다우담(4.8 unit/mg protein), 전주 624호(8.9), 남평(20.30), 새누리(22.72) 순으로 LOX-3 결핍자원이 LOX-3 보유 품종에 비해 적었다.
고온 저장 후 hexanal 함량은 저장 전후 모두 전주624호가 가장 낮았고, 함량 차이는 전주624호(1,333 peak), 다우담(1,839), 새누리(5,238), 남평(36,427) 순으로 LOX-3 결핍 자 원이 LOX-3 보유 품종에 비해 적었다.
전주624호는 새누리 유전 배경에 LOX-3가 결핍된 근동질계통으로 저장 후 종자 수명 향상과 고미취 저감효과가 확인되었다. 이를 통해 LOX-3 결핍 대립유전자의 도입은 저장 후 종자 수명 향상과 고미취 저감에 효과가 있을 것으로 판단되었다.
Lipoxygenase(LOX) 결핍 콩(05C4 및 LS, LOX2,3-free)과 일반콩(태광, LOX1,2,3-present)으로 제조된 된장의 급이가 고지방-콜레스테롤 식이성 흰쥐의 체내 지질성분 및 항산화 효소계에 미치는 영 향을 알아보고자 하였다. SD계 흰쥐는 정상군, 고지방-콜레스테롤 급이군(HFC), 고지방-콜레스테롤 식이+5% 된장 분말 급이군[HFC+D1, 태광된장; HFC+D2, 05C4된장; HFC+D3, LS된장)으로 구분하여 5주간 사육되었다. In vitro에서 된장의 콜레스테롤 흡착활성은 4mg/mL 농도에서 LS된장이 태광된장 에 비해 1.5배 높았다. 식이효율은 정상군에 비해 대조군에서 유의적으로 높았으며, LS된장 급이군 (HFC+D3)은 대조군에 비해 유의적으로 감소되는 경향이었다. Rö hrer 및 T.M.지수와 체지방 함량은 대조군에 비해 된장 급이군에서 모두 유의적으로 감소되었으며, 특히 Lee지수 및 BMI는 LOX 결핍콩 된장 급이군에서 유의적으로 감소되었다. 혈청 총 지질 및 중성지방 함량은 대조군에 비해 된장 급이군 에서 유의적으로 감소되었으나, 총 콜레스테롤, HDL-, LDL-콜레스테롤 및 심혈관질환 위험지수는 LS 된장 급이군만 유의적인 감소를 보였다. 혈청 AST 및 ALT 활성은 HFC+D1 및 HFC+D2간에는 유의차 가 없었고, HFC+D3은 HFC+D1 및 HFC+D2에 비해 유의적으로 낮은 수준이었다. 간 조직에서 총 지 질 함량은 HFC+D3이 대조군에 비해 약 25.2%의 감소되었으며(p<0.05), 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량은 HFC+D2 및 HFC+D3이 대조군에 비해 유의적인 감소를 보였다. 분변 중의 중성지방 함량은 된 장 급이군 모두 대조군에 비해 26.2~40.3%의 증가를 보였으며(p<0.05), 총 콜레스테롤 함량은 LS된장 급이군만 유의적으로 증가하였다. 간 조직 중 SOD 활성은 대조군에 비해 05C4 및 LS된장 급이군에서 유의적으로 증가하였으며, catalase 및 GSH-px 활성은 된장 급이군 모두 대조군에 비해 유의적으로 증가하였다. UDPGT 활성은 된장의 급이 시 정상군과 유사한 수준으로 증가되었으며, 특히 LS된장 급 이군은 정상군에 비해 유의적으로 증가하였다. 따라서 LOX 결핍 콩으로 제조된 된장은 체내 지질 개선 및 항비만 활성에 긍정적인 도움이 될 것으로 판단된다.
Lipoxygenase(LOX) 결여 콩으로 제조한 두부의 급이가 5주간의 고지방-콜레스테롤 식이성 흰쥐에서 간 조직과 분변 지질 함량 및 생체 내 항산화계에 미치는 영향을 평가하였다. 실험군은 정상군, 고지방-콜레스테롤 급이군(HFC), 고지방-콜레스테롤 식이+두부 급이군(태광 두부 급이군, HFC-T1; 개척#1 두부 급이군, HFC-T2; 진양 두부 급이군, HFC-T3)으로 구분하였다. 두부의 콜레스테롤 흡착활성은 개척#1 두부가 타 시료에 비해 유의적으로 높았다. 두부 급이군의 비만지수는 대조군에 비해 통계적인 유의차는 없었으나, 개척#1 두부 급이군(HFC-T2)의 비만지수가 가장 낮았다. 간 조직의 총 지질 함량은 정상군에 비해 대조군이 5.9배 증가되었으며, 개척#1 두부 급이군(HFC-T2)은 대조군에 비해 유의적으로 감소되었다. 대조군에 비해 중성지방 함량은 개척#1, 진양 두부 급이군에서 유의적으로 낮았으며, 총 콜레스테롤 함량은 두부 급이군에서 모두 유의적으로 감소되었다. 두부 급이군의 분변 중 총 지질 함량은 대조군에 비해 유의적으로 증가되었으나, 두부의 종류에 따른 유의차는 없었다. 중성지방 함량은 개척#1 두부 급이군에서 가장 많았고, 총 콜레스테롤의 배출량은 대조군에 비해 두부 급이군에서 다소 증가되었으나, 통계적인 유의차는 없었다. 지질과산화물 함량은 대조군에 비해 HFC-T2 및 HFC-T3군에서 유의적으로 감소되었다. DPPH 라디칼 소거활성은 HFC-T2군에서 정상군과 유사한 수준까지 상승하였다. 간 조직에서 SOD 활성은 대조군에 비해 두부 급이군에서 1.4~2.2배 증가되었으며, HFC-T3군에서 활성이 가장 높았다. Catalase, GSH-Px 및 UDPGT 활성은 개척#1 두부 급이군에서 유의적으로 높았다. LOX 결여 콩으로 제조한 두부의 섭취는 고지방-콜레스테롤 식이에 대해 체내 지질 수준 저하 및 항산화 활성에 긍정적인 효과를 가질 것으로 생각된다.
Lipoxygenase(LOX)와 kunitz trypsin inhibitor(KTI) 단백질이 결핍된 non-GM콩(개척#2, 진양콩 및 CJ#1)의 가공적성을 알아보기 위하여 일반콩(태광콩)을 대조로 하여 간장을 제조하여 이화학적 특성 및 항산화 활성을 비교하였다. 원료콩의 일반성분은 시료간에 비슷한 조성을 보였으나, 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 태광콩에 비해 LOX와 KTI 단백질 결핍콩에서 유의적으로 높았다. 간장 중 총당 및 환원당 함량은 태광콩 간장이 가장 높았으며, 총 질소 및 아미노태 질소 함량은 진양콩 간장이 가장 높았다. 무기물은 진양콩 및 CJ#1 간장, 아미노산은 3종의 LOX 및 KTI 단백질 결핍콩 간장이 태광콩 간장에 비해 높은 함량이었다. 간장의 갈색도는 진양콩 간장이 가장 높았으며, 황색도는 진양콩 간장이 태광콩 간장과 비슷한 수준이었다. 간장의 종합적인 기호도는 단맛과 구수한 맛이 높았던 진양콩 간장의 점수가 가장 높았다. 간장의 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 LOX와 KTI 단백질 결핍콩 간장이 태광콩 간장에 비해 유의적으로 높았다. ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성은 총 페놀 함량에 의존적이었으며, FRAP법에 의한 환원력은 개척#2 및 CJ#1 간장이 태광콩에 비해 유의적으로 높았으며, Fe2+ 킬레이트 활성은 태광콩 간장이 여타 간장의 활성에 비해 높았으나, 진양콩 간장과 비슷한 수준이었다. 따라서 LOX와 KTI 단백질 결핍콩으로 제조한 간장은 일반콩 간장에 비해 영양적 성분 및 항산화 활성이 높아 기능성 가공식품 소재로써 활용 가능성이 있는 것으로 판단된다.
Lipoxygenase (LOX) is considered to be a key enzyme in the biosynthetic pathways of the most important mushroom aroma, 1-octen-3-ol. In previous work, we purified and characterized a LOX from Pleurotus ostreatus (probably H1 strain) fruit bodies [1] and also determined its partial amino acid sequence. In this study, to clarify the biosynthetic mechanism of 1-octen-3-ol, we isolated cDNA and genomic DNA corresponding to a LOX (Polox1) gene of P. ostreatus H1, and analyzed the expression of the gene in the fruit bodies. A commercial P. ostreatus H1 strain (Onuki kinjin, Utsunomiya, Japan) was used in this study. To isolate the Polox1 cDNA, RT-PCR was done using degenerate primers designed from the partial amino acid sequence. This approach generated a single DNA band of approximately 1.1 kbp, which was cloned and sequenced. The deduced amino acid sequence showed high similarity to LOXs of some ascomycetes fungi. To obtain the full-length cDNA of Polox1, clones corresponding to the Polox1 gene were isolated by plaque hybridization from a cDNA library of the P. ostreatus H1 fruit body. DNA sequences of all clones were determined. The 5’ end of the Polox1 cDNA was amplified by the 5’ RACE method and cloned. The full-length cDNA of Polox1 is 2,031 bp long and contains 640 amino acid residues. The deduced amino acid sequence contains LOX iron-binding catalytic domain signature sequences. Next, to determine the genomic DNA sequence of the Polox1 gene, inverse PCR and PCR was done with P. ostreatus H1 genomic DNA. After inverse PCR and PCR, 3.3 and 1.9 kbp DNA fragments, respectively, were amplified and sequenced. Sequence comparison between cDNA and genomic DNA showed that Polox1 gene contained one intron. To investigate expression of the Polox1 gene, northern blot analysis and measurement of LOX activity were performed. P. ostreatus fruit bodies were produced in a sawdust medium containing beech sawdust and rice bran and separated into pileus and stipe. Two transcripts were detected by northern blot analysis in both pileus and stipe. The band intensities were relatively higher in the stipe than in the pileus. The level of LOX activity in the stipe was 3.8 times higher than that in the pileus. By Southern blot analysis, several major bands were detected after the digestion of 4 restriction enzymes. These blot analyses suggest that the Polox1 gene is probably a member of a small gene family. [1] T. Kuribayashi et al., J. Agric. Food Chem., 50, 1247 (2002).
콩은 식물성 단백질 및 지방의 주요 공급원이고 콩 종실에는 기능성 성분이 많이 함유되어져 있어 소비 가 점차 증가하고 있지만 Lipoxygenase, Kunitz Trypsin inhibitor, 7S α′-subunit 단백질과 같은 성 분들이 존재하는데 이는 품질과 영양가치를 떨어뜨리고 섭취시 알러지를 일으키기도 한다. 콩에서 유전적 으로 이러한 성분이 결핍되어져 있는 유전자형의 선발은 품질이 우수한 콩 육종의 기초단계이다. “개척2 호”와 PI506876의 교배로부터 434개의 F2 종자를 얻어 F2 종자의 일부를 사용하여 SDS-PAGE로 각각 의 종자를 분석한 결과 Lipoxygenase와 Kunitz Trypsin inhibitor 및 7S의 α′-subunit 단백질이 모두 결핍되어져 있는 lx1lx1lx2lx2lx3lx3titicgy1cgy1 유전자형을 가진 종자를 선발하여 F2 식물체로 길러 성 숙 후 F3 종자를 수확하였다. F3 종자로부터 Lipoxygenase, Kunitz Trypsin inhibitor, 7S α′-subunit 단백질이 모두 결핍되어져 있음을 재확인하였으며 선발된 종자는 고품질 콩 품종 육성에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
본 실험은 LOX 결핍 콩인 진품콩(L-2, 3 결핍)과 진품콩 2호(L-1, 2, 3 결핍) 및 정상인 황금콩에 대한 콩비린내 성분을 살펴봄으로써 이의 식품학적 이용 가능성과 계속적인 LOX 결핍 콩의 품종개발 자료를 제공하고자 실시하였다. DHS-GC-MSD 방법에 의한 휘발성 냄새 성분의 분석시 전지콩분말에서는 3 품종 모두에서 hexanal과 hexanol이 확인되었고, 탈지콩분말에서는 황금콩에서 다소 많은 종류의 화합물이 확인되었다. 두유에서는 hexanal과 acetic acid가 3품종에서 모두 확인되었으며 전반적으로 황금콩에서 진품콩과 진품콩 2호보다 많은 양의 휘발성 화합물이 확인되었다. 콩나물에서는 다량의 화합물들이 검출되었으며 품종간 차이는 확인할 수 없었다. SHS-GC-MSD 방법에 의한 경우에는 3 품종 모두가 함량은 달라도 거의 유사한 종류의 휘발성 화합물들이 확인되었다. 가장 많은 것으로 확인된 화합물은 hexanal, acetic acid. 1-hexanol, 1-octen-3-ol 등이었는데 acetic acid의 함량이 거의 유사한 것에 비하여 LOX의 반응물이라고 알려진 hexanal은 진품콩 2호가 가장 적은 것으로 확인되었다. GC-FID를 사용하여 분석한 결과에서도 진품콩 2호의 hexanl과 pentanol함량이 황금콩에 비하여 상대적으로 적은 것으로 나타났는데, GC-FID에 의한 분석법은 lopoxygenase 결핍 콩의 중요한 휘발성 성분의 손쉬운 분석 방법인 것으로 확인되었다. 이상의 결과에서 LOX가 결핍된 콩이 일반적으로 황금코에 비햐여 hexanal, pentanol등의 휘발성 화합물들이 다소 적게 나타나 식품이용 가능성을 보여주었으나 차이가 그렇게 현저하지는 않았다. 따라서 더 효과적인 차이가 그렇게 현저하지는 않았다. 따라서 더 효과적인 비린내 개선을 위해서는 LOX 각 동질효소의 특성과 콩비린내 성분의 생성기작에 대한 이해, 그리고 비린내 제거를 위한 여러 가지 방법과의 병행에 대한 계속적인 연구가 필요한 것으로 여겨진다.
본 연구는 고추가 함유한 효소들이 식품이 가공과 저장시에 어떠한 영향을 미칠 것인가를 추정하고자 pectinesterase(PE), polygalacturonase(PG), lipoxygenase(LOX) and peroxidase(POD)의 특성을 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. PE는 pH 7.5에서 최대활성을 보였으며 pH 5.5이하에서는 활성이 거의 나타나지 않았다. NaCl과 CaCl_2첨가의 경우 각각 0.2M과 0.05M에서 최대활성을 보였으며, NaCl과 CaCl_2가 PE의 활성촉진제로 작용하였다. 2. PG는 pH 6.0에서 최대활성을 보였으며 알칼리성에서보다 산성에서 활성이 컸다. NaCl과 CaCl_2첨가의 경우 각각 0.3M과 0.2mM에서 최대활성을 보였으며 이후 점차 감소하여 이들 염을 첨가하지 않았을 때보다도 활성이 감소하였다. 3. LOX는 pH 7.0과 pH 8.5에서 최대활성을 보였다. 4. POD는 pH 6.0에서 최대활성을 보였고 대체로 약산성과 중성 사이에서 활성이 크게나타났다. NaCl과 CaCl_2 같은 염은 POD활성에 약간의 저해제로 사용되었다.
Lipoxygenase is an enzyme, mainly produced by plants, capable of converting unsaturated fatty acids to fatty acids. It has vast application potential in the food, pharmaceutical and agricultural industries. The aim of this study was to isolate novel lipoxygenase-producing bacteria from the environment and to investigate the lipoxygenase enzymatic properties for industrial production. The strain, NC1, isolated from cultivation soils, was identified as Bacillus subtilis based on the phenotypic characteristics and 16S rRNA gene sequencing. This strain formed a pink color around the colony when cultured on indamine dye formation plates. The production of lipoxygenase by B. subtilis NC1 was influenced by the composition of the medium and linoleic acid concentrations. The optimum temperature and pH for lipoxygenase activity was determined to be 40 °C and pH 6, respectively. The enzyme showed relatively high stability at temperatures ranging from 20–50 °C and acid-neutral regions. In addition, the lipoxygenase produced by B. subtilis NC1 was able to degrade commercially available oils including sunflower seed oil and Perilla oil. In this study, a useful indigenous bacterium was isolated, and the fundamental physicochemical data of bacterial lipoxygenase giving it industrial potential are presented.
Soybean [Glycine max (L.) Merr.] is an important source for protein, oil, carbohydrates, isoflavones, and many other nutrients to humans and animals. Lipoxygenase protein is the main antinutritional factor in mature soybean seed. Soybean cultivar, "Choseon" with yellow medium seed size and free of lipoxygenase 2,3 protein was developed. "Choseon" was selected from the population derived from the cross between cultivar, "Jinpum 2" and germplasm, PI408155. "Choseon" has purple flowers, tawny pubescence, a determinate growth habit, and light yellow pods at maturity. The seed of "Choseon" has yellow hilum and yellow seed coat color. Seed protein and oil content on a dry weight basis were 34.2 and 16.9%, respectively. "Choseon" has shown a resistant reaction to soybean necrosis, soybean mosaic virus, Cercospora leaf spot and blight, black root rot, pod and stem blight, and bacterial pustule. "Choseon" matured in 5 October with plant height of 51 cm and a 100-seed weight of 15.1 g. Average yield of "Choseon" was 2.66 (Ton/ha) on the regional yield trials of 2013 at 4 locations. "Choseon" has been registered as a soybean cultivar (registration number: 5985, registration date: April 11, 2016) by Korea Seed & Variety Service, Republic of Korea.
In plants, lipoxygenases (LOXs) are involved in various physiological processes, including defense responses to biotic and abiotic stresses. Our previous study has shown that pepper 9-LOX gene, CaLOX1, plays a crucial role in cell death due to pathogen infection. Here, the function of CaLOX1 in response to osmotic, drought, and high salinity was examined using CaLOX1-overexpressing (CaLOX1-OX) Arabidopsis plants. Changes in the temporal expression pattern of the CaLOX1 gene were observed when pepper leaves were treated with drought and high salinity, but not with abscisic acid (ABA), the primary hormone in response to drought stress. During seed germination and seedling development, CaLOX1-OX plants were more tolerant to ABA, mannitol, and high salinity than wild-type plants. In contrast, expression of the ABA-responsive marker genes RAB18 and RD29B was higher in CaLOX1-OX Arabidopsis plants than in wild-type plants. In response to high salinity, CaLOX1-OX plants exhibited enhanced tolerance, compared with wild-type, which is accompanied by decreased accumulation of H2O2 and high levels of RD20, RD29A, RD29B, and P5CS gene expressions. Similarly, CaLOX1-OX plants were also more tolerant than wild-type plants to severe drought stress. H2O2 production and relative increase of lipid peroxidation were lower, and the expression of COR15A, DREB2A, RD20, RD29A, and RD29B was higher in CaLOX1-OX plants, relative to those of wild-type plants. Taken together, our results indicate that CaLOX1 plays a crucial role in plant stress responses by modulating the expression of ABA- and stress-responsive marker genes, lipid peroxidation, and H2O2 production.
Soybean is the main source of protein and oil for human and animal nutrition. However, antinutritional factors in the raw mature soybean are exist. Lipoxygenase protein is the main antinutritional factor in mature soybean seed. A new soybean cultivar, ‘Jinyang’ with yellow seed coat and free of lipoxygenase 1,2,3 protein was developed. It was selected from the population derived from the cross between ‘Jinpumkong2ho’ and GS301. ‘Jinyang’ has purple flowers, tawny pubescence, a determinate growth habit, oval leaflet shape, and light brown pods at maturity. The seed has yellow hilum and yellow seed coat color. Seed protein and oil content on a dry weight basis were 33.5% and 16.6%, respectively. It has shown a resistant reaction to soybean necrosis, soybean mosaic virus, cercospora leaf spot and blight, black root rot, pod and stem blight, and soybean pod borer. ‘Jinyang’ matured in 1 October with plant height of 65cm and a 100-seed weight of 21 g. Average yield of ‘Jinyang’ was 300 - 330 kg/10a in 2010 - 2012. ‘Jinyang’ has been registered as a new soybean cultivar (registration number: 4279, registration date: Dec. 28, 2012) by Korea Seed & Variety Service, Republic of Korea.
LOX 결여 콩(개척#1, 개척#2 및 진양)과 일반콩(태광)으로 만든 두부의 이화학적 특성 및 항산화 활성을 비교하였다. 두부의 무기물 함량은 대조구에 비해 진양 두부에서 훨씬 높은 함량이었다. 경도 및 검성은 대조구에 비해 LOX 결여 콩 두부에서 유의적으로 높았다. 두부의 맛, 풍미를 포함한 전체적인 기호도는 개척#2 두부가 다소 높게 평가 되었다. 두부의 이소플라본 함량은 대조구에 비해 LOX 결여 콩 두부에서 높았다. 두부의 총 페놀 함량은 대조구와 개척#1 및 개척#2 두부에서 비슷한 수준이었으며, 플라보노이드 함량은 대조구에 비해 개척#1 두부는 2.6배, 개척#2 두부는 1.4배 높았다. 두부의 항산화 활성은 개척#1 두부에서 가장 높았으며, 다음으로 개척#2 두부였다. 4℃에서 15일 저장하는 동안 두부 침지액의 탁도는 점차 증가하였는데, 저장 15일 경과 후 개척#1 및 #2 두부는 태광 두부에 비해 유의적으로 낮았다. LOX가 결여된 개척#1 및 #2 두부는 이소플라본 및 총 페놀 함량이 태광 두부에 비해 높아 항산화 활성 및 저장 안정성에 효과적이었으며, 특히 개척#2 두부는 전체적인 기호도가 높아 LOX 결여 콩 품종이 두부 가공에 적합할 것으로 판단된다.
Soybean [Glycine max (L.) Merr.] protein is excellent nutritional factors and is widely used for human and animal feed in the world. Glycinin(11S globulin) and ß-conglycinin(7S globulin) account for storage protein from 70% to 80% in soybean seed. ß-conglycinin is composed of α’, α and ß subunits, encoded by the genes Cgy1, Cgy2, and Cgy3, respectively. β-conglycinin protein exhibits poor nutritional and food processing properties. Lipoxygenase is responsible for the beany flavor and is responsible for the inferior nutritional quality of unheated or incompletely heated soybean meal. The objective of this research was to select F2 seeds with lipoxygenase-free and low content of ß-conglycinin for breeding of high quality soybean cultivar. A total of 582 F2 seeds were obtained from the cross of 10F1(lipoxygenase-free, normal content of 7S protein) and T311(lipoxygenase-present, low content of 7S protein). Lipoxygenase and 7S proteins in mature seeds were detected by SDS-PAGE. The segregation ratio of 3 : 1 for Shr locus (418 Shr_ : 164 shrshr) were observed. This result shows that the Shr locus is controlled by a single gene. Among 164 shriveled seeds, 6 F2 seeds with lipoxygenase-free, α’ subunit-free, and low content of α and ß subunit were selected. Among 418 normal seeds, 6 F2 seeds with lipoxygenase-free, α’ subunit-free, and low content of α and ß subunit were selected. These results will be used in breeding program for improving high quality soybean cultivar.