농작물이 병해충 및 잡초 등에 의하여 피해를 받게 되면 농업생산성은 상당히 저하된다. 따라서 농업생산성을 높이기 위하여 합성농약을 과용해 왔고, 이로 인하여 토양의 질과 농업환경이 파괴되는 결과를 초래하고 있어서 지속적인 농업이 점차 어려워지고 있다. 오늘날의 농업은 농업환경의 파괴를 최소화하고 농산물의 안전성을 확보함과 동시에 생산성을 증대해야하는 복합적인 문제에 직면해 있다. 한편, 식물은 일반적으로 생존하기 위하며 외부의 침입으로부터 자신을 보호하거나 자신의 영역을 확보하기 위하며 다양한 종류의 2차대사물질을 생산하고 방출한다. 병원균이 침입했을 때 식물이 생산하는 항생물질인 phytoalexin으로는 화본과 식물의 경우 flavonoid계와 diterpenoid계의 물질을 생성하고, 쌍자엽 식물은 감염된 병원균의 종류에 상관없이 Leguminosae과는 flavonoids계, Cruciferae과는 indole 유도체, Solanaceae과는 sesquiterpenoid계, Umbelliferae과는 coumarin계 물질들을 생성하여 병원균에 저항성을 가진다. 곤충의 생리작용을 저해하거나 섭생을 싫어하게 하는 기능의 물질로는 terpene계의 pyrethrin, azadirachtin, limonin, cedrelanoid, toosendanin, fraxinellone/dictamnine 등이 있으며, alkaloid계로서는 terpenoid와 alkaloid가 결합된 sesquiterpene pyridine 및 norditerpenoids alkaloids와 azepine계, amide계, loline계, stemofoline계, pyrrolizidine계 alkaloids 등이 있다. 식물은 또한 자신의 영역을 확보하기 위하여 다른 식물의 생장을 저해하는 물질을 생성하는데 여기에는 terpene계의 essential oil 및 sesquiterpene lactone과 이외에 benzoxazinoids, glucosinolate, quassinoid, cyanogenic glycoside, saponin, sorgolennone, juglone 등 다수의 2차 대사물질들이 있다. 이와 같은 기능의 2차 대사물질을 병해충 및 잡초 방제에 직, 간접으로 이용하는 것은 친환경농업의 한 가지 방법일 수 있다. 그러나 천연물질들은 자연계에서 쉽게 분해되어 효율이 떨어지는 경우가 많고 식물을 통하여 생산하는데도 한계가 있다. 따라서 보다 안전성과 효율성이 뛰어난 2차 대사물질을 찾아내는 연구와 아울러 방제기능이 있는 물질의 생합성경로를 구명하고 대사공학적으로 이용하므로 병해충에 저항성이 있고 잡초 방제효과를 갖는 형질전환 식물을 육성하는 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

키토산분해효소(Chitosanases, EC 3.2.1.132)는 당질가수분해효소군의 하나로, 아미노당인 D-glucosamine polymer인 chitosan의 ${\beta}-1,4-glycoside$ 결합을 가수분해하는 효소이며, 세균, 곰팡이, 식물 등에 널리 분포한다. 본 논문에서는 chitosanase의 N-말단 아미노산의 서열과 입체구조에 근거한 family 및 clan 분류, 작용모형, 절단 유형, subclass 분류, 및 family-subclass 상관성을 검토하였다. 아미노산 서열과 입체구조와 기질의 분해패턴 사이에는 깊은 상관이 있음을 확인 제시하였다. 다양한 종 유래 chitosanase의 1차구조의 해명과 진화적 상관 규명, 나아가 보다 정교한 chitosanase의 정의와 다양한 산업적 응용에의 가능성도 검토하였다.

우리나라 농수산 분야의 현 여건을 SWOT 분석을 통해 확인해 보면, 강점 요인으로는 두터운 연구활동인력, 연구시설 등 연구 인프라의 구축, 선진국과 거의 격차가 없는 연구능력과 기술수준 등을 들 수 있다. 반면, 약점 요인으로는 관련 학회 및 연구소의 선도적 역할 부족, 차세대 연구인력의 감소, 특정학교 출신 연구인력 중심의 주류집단화, 국가정책 책임자 및 주요의사결정에 관여하는 경우나 인사 등이 적다는 점을 들 수 있다. 또한, 기회 요인으로는 동물복제연구 등 바이오산업에 대한 사회관심도 증가, 최신분야에서의 국제공동연구의 활발, 미개척분야가 많아 개발할 여지가 많다는 점 등을 들 수 있으며, 위협요인으로는 선진 각국의 농수산물 시장개방 압력 증가로 인한 수입 농산물의 증가, 전업농가수 감소로 인해 산업 존립기반이 위협 받고 있다는 점, 연구 결과의 경제적 사회적 효과 요구의 강화 등으로 볼 수 있다. 따라서 농수산 분야의 연구활동 활성화를 위해서는 중 장기 연구전략계획 수립, 농수산전문인력 DB 구축과 타분야 연구진 또는 농수산 세부분야간의 연계활용, 전략적 연구지원 분야의 도출 및 적정 연구지원단가 산출, 농수산 기초연구 특별프로그램 개발, 학회 내 정책기획 분과 신설, 평가문화의 개선 및 농수산 연구활동의 계량적 성과지표 개발 등에 따르는 본 분야의 연구지원을 위한 시스템의 구축과 활용이 필요하다.

시설원예단지의 재배환경은 고온다습으로 많은 병해가 발생하며, 이를 방제하기위해 과다한 농약을 사용하므로 농약 잔류성에 대한 피해가 심각한 우려를 낳고 있다. 미생물을 이용한 생물학적 방제법 개발로 청정 시설원예작물을 생산할 목적으로 길항균을 분리하였다. 잎들깨 재배토양과 식물체로부터 길항세균 18종을 분리하였으며 분리한 길항세균 중에 AK-17이 가장 활성이 뛰어나 이를 이용하여 주요 식물병원균에 대한 항균스펙트럼을 조사하였다. 그 결과 잿빛곰팡이병원균의 Botrytis cinerea와 균핵병원균의 Sclerotinia sclerotiorum 및 줄기썩음병원균인 Rhizoctonia solani에 대한 항균효과가 뛰어났다. 잎들깨의 주요 병에 대한 생물학적 방제실험은 병발생 억제효과와 병 방제효과를 pot 실험으로 실시했다. 그 결과 균핵병은 55%의 병발생 억제호과와 92%의 방제효과가 있었고, 잿빛곰팡이병은 40%의 병발생 억제효과와 78%의 방제효과를 확인할 수 있었다. AK-17의 식물 생육촉진효과는 신장이 120%, 생체중이 164% 증가되었으며, 엽수와 엽면적은 각각 120%와 220%의 증가효과를 보였다. 그리고 AK-17을 생리 생화학적방법과 유전학적 방법으로 동정한 결과, Burkhoderia sp.로 확인되었다.

진균성식물병을 생물학적으로 방제할 수 있는 미생물제제의 개발을 위하여 경북 지역의 저병해 경작지 토양에서 고추역병균 Phytophthota capsici과 시들음병균 Fusarium oxysporum에 강력한 길항능을 가지며 균주 상호간에 공생이 가능한 AY1, AY6, AB1, BB2, F4, 5종의 균주를 선발하였다. 이들의 P. capsici에 대한 길항기작은 모두 내열성 저분자의 항균성 항생물질 생산에 의한 것이었으며, 이 중 BB2균주는 항생물질 생산능뿐만 아니라 고추역병균의 세포의벽 가수분해효소인 cellulase도 생산하여 다기능 길항기작을 보유하고 있었다. 선발된 5종 균주는 Halobacterium sp. AB1, Xenorhadus sp. AY1, Bacillus sp. AY6, Bacillus sp. BB2, Zymomonas sp. F4로 각각 동정되었으며, 이들은 0.1% galactose, 0.1% $NaNO_2$, 5 mM $Na_2HPO_4$가 포함된 배지에서 pH 5.5의 조건에서 48시간 배양했을 때 길항물질 생산능이 매우 우수하였고, 이 배양액을 1톤 규모의 발효탱크에 접종하고 대량배양 후 복합 미생물제제로 생산하였으며, 생산된 시제품의 액상 미생물제제는 경북 영천지역의 농가의 시험포장에서 3일 간격으로 3회 처리 해 본 포장시험에서 오이덩굴쪼김병, 방울토마토시드름병의 방제와 시금치잘록병의 방제 및 생육촉진에 탁월한 효과가 있었다.

종자발아실험과 뿌리에서의 집락 형성실험으로 고추와 토마토의 근권 토양에서 plant growth promoting rhizobacteria(PGPR) 균주를 선발하였다. 그 중 포트실험에서 종자처리와 토양 관주처리 하였을 때 60% 이상 풋마름병 방제효과를 나타낸 SKU-78 균주에 대해서 포장에서의 방제효과 검증에 의해 생물농약으로의 개발 가능성을 확인하였으며, 생화학적 특성조사와 16S rDNA sequence 분석에 의해 SKU-78 균주를 Bacillus sp. SKU-78로 동정하였다.

동진벼 유묘 뿌리에 환원제인 ascorbic acid, 신호전달물질인 salicylic acid와 methyl jasmonic acid, 중금속인 $NiCl_2$와 $CuSO_4$ 및 NaCl를 다양한 농도로 처리한 후 항산화효소인 glutathione peroxidase(GPX)의 활성과 동위효소의 패턴 변화를 살펴보았다. Ascorbic acid 처리에 의한 GPX의 총활성은 ascorbic acid 농도 증가에 의존적으로 증가하였으며 이러한 GPX활성 증가는 GPX1 동위효소의 현저한 활성증가에 기인하였다. GPX는 신호전달물질인 salicylic acid와 methyl jasmonic acid에 대하여 서로 다른 반응성을 보였다. GPX의 활성은 0.1 mM salicylic acid에 의해 증가하였다가 이후 감소하였다. 이에 비해 GPX는 methyl jasmonic acid의 농도증가에 의존하여 점진적으로 증가하여 1 mM methyl jasmonic acid에 의하여 약 3배의 활성증가를 보였다. 뿐만 아니라 GPX1 동위효소는 salicylic acid 농도가 증가할수록 활성이 감소한 반면 methyl jasmonic acid 농도가 증가할수록 현저하게 증가하였다. GPX의 총활성은 $NiCl_2$ 농도 증가에 따라 점진적으로 증가되었으나, $CuSO_4$ 처리군의 경우 GPX의 총비활성도는 0.5 mM $CuSO_4$에 의하여 약 2배 증가한 이후 점차 감소하였다. $NiCl_2$와 $CuSO_4$ 처리에 의한 GPX 활성증가도 주로 GPX1 동위효소의 활성증가에 기인하였다. NaCl 처리에 의한 GPX 총활성은 300 mM NaCl 처리군에서 약 1.7배 증가되었다가 이후 감소하였다. 특이하게도 NaCl 농도가 증가함에 따라 GPX2 동위효소 활성이 점차 증가하였다.

클로렐라를 첨가한 호상 요구르트의 제조를 위하여 탈지 분유에 Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Streptococcus thermophilus를 혼합한 균주를 접종하여 클로렐라의 첨가가 산의 생성, 젖산균의 생육 및 요구르트의 품질특성에 미치는 영향을 조사하였다. 클로렐라를 $0.2{\sim}1.0%(w/v)$ 첨가한 결과 산의 생성과 젖산균의 증식이 클로렐라를 첨가하지 않은 대조군보다 현저하게 증가되었으며, 12시간 발효시킨 요구르트의 적정 산도는 대조구의 1.02%에서 클로렐라를 1.0% 첨가한 경우 1.33%로 약 30% 증가하였다. 또한 클로렐라의 첨가로 요구르트의 점도는 $4{\sim}14%$ 감소하였다. 요구르트에 설탕을 10% 첨가하고 관능적 특성을 조사한 결과 클로렐라의 첨가가 요구르트의 기호도를 향상시키지는 못하였다. 클로렐라 요구르트의 저장성은 $4^{\circ}C$ 에서 15일간 저장 후 산생성과 pH는 거의 변화가 없었으나 생균수는 감소하였다. 전체적으로 클로렐라의 첨가량은 0.2% 수준이 적당한 것으로 나타났다.

St. John's wort를 성인병 예방을 위한 기능성 식품소재로 이용하기 위하여 추출물의 생리활성효과를 조사하였다. 추출물의 phenol 함량은 열수추출물이 $237.4{\pm}13.2\;{\mu}g/ml$였으며, 알콜추출물은 $246.0{\pm}10.5\;{\mu}g/ml$로 알콜추출물의 phenol 함량이 다소 높게 나타났다. 추출물의 항산화효과는 DPPH가 열수추출물과 알콜추출물이 각각 95.02%, 95.24%로 높게 나타났고, antioxidant protection factor는 알콜추출군이 PF 1.78정도로 지용성물질에 대한 항산화력도 높은 것으로 확인되었으나 열수추출물의 경우 지용성 물질에 대한 항산화력이 거의 없었다. Helicobacter pylori에 대한 추출물의 항균활성은 열수추출물의 경우 clear zone이 나타나지 않았으며 알콜추출물의 경우 $100\;{\mu}g/ml$과 $150\;{\mu}g/ml$의 농도에서 각각 11 mm와 13 mm의 clear zone이 관찰되어 저해활성이 높은 것으로 판단되었다. Angiotensin converting enzyme 저해효과는 열수추출군에서만 19.15%의 angiotensin converting enzyme에 대한 저해력을 나타내어 고혈압의 예방 효과는 비교적 낮았다. Xanthin oxidase에 대한 억제효과는 열수추출물이 84.79%, 알콜추출물이 100%의 완벽한 저해효과를 나타내어 xanthin oxidase에 대한 높은 저해를 관찰할 수 있었다. 이러한 결과로 St. John's wort는 Helicobacter pylori에 대한 항균제, 항산화제 및 anti-gout 소재로의 개발이 기대되었다.

곶감 원료용 떫은감(상주둥시, 고종시, 월하시, 청도반시, 함안수시, 평핵무, 횡야)의 과피로부터 유용성분 및 카로티노이드, 총페놀 등 이화학적 특성을 조사하였다. 감피의 일반성분 조섬유를 제외하고는 품종별로 차이가 없었다. 유리당으로는 glucose, fructose, sucrose가 확인 되었으며, $Myristic\;acid(C_{14:0}),\;palmitic\;acid(C_{16:0}),\;palmitoleic\;acid(C_{16:1})\;oleic\;acid(C_{18:1})$ 및 $linolenic\;acid(C_{18:3})$가 주된 지방산으로 확인되었다. 총아미노산의 함량은 244.84-371.45 mg/100 g이고, 유리아미노산 함량은 3.69-28.31 mg/100 g이었다. 감피의 식이섬유중 불용성 식이섬유가 34.89-50.76 g/100 g으로 가용성 식이섬유(2.44-7.09 g/100 g)보다 월등하게 높게 나타났다. retinol equivalent(R.E.)은 20.02-60.60 mg/100 g이었으며, 비타민 C는 24.69-106.01 mg/100 g으로 품종간에 다소 차이를 보였다. 카로티노이드 함량은 상주둥시가 340.6 mg/100 g으로 가장 높은 함량을 보였으며, 총페놀 함량에서도 44.07-196.98 mg/100 g으로 품종간 차이를 보였다. 따라서 감피는 카로티노이드, 식이섬유, 페놀화합물 등 유용성분의 활용가치가 높을 것으로 생각된다.

GM 콩으로 제조된 두부와 비지 등 콩 가공제품들의 효율적인 모니터링을 위하여 GM 콩이 0%, 1%, 3%, 5%, 100% 함유된 두부와 비지를 제조하여 이들의 삽입유전자인 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase(epsps)를 검출하기 위한 PCR 방법과 EPSPS 발현 단백질 검출을 위한 western blotting과 lateral flow strip을 사용하여 검출 감도를 비교하였다. PCR 결과 산물의 크기가 큰 600 bp의 증폭에서 두부의 경우에는 100% GM으로 제조된 두부에서만 확인이 가능하였고, 비지에서는 5%, 100%에서 확인이 되었다. 크기가 작은 123 bp가 생성되는 실험에서는 0%를 제외한 모든 두부와 비지에서 검출되었다. Western blot 결과는 100% 두부, 비지에서만 검출이 되었고, lateral flow strip test에서는 100% 비지에서만 검출되었다. 이러한 결과로부터 GM 콩 가공식품 검출은 면역학적 방법보다는 PCR이 더 높은 민감도가 나타내는 것을 확인하였고, 또한 가공식품에서 효율적인 GMO 검출을 위해서는 100 bp 정도의 작은 크기의 PCR 산물을 이용해야 민감한 검출 결과를 보여주는 것을 확인하였다.

새로운 2-alkoxyphenyl-3-phenylthioisoindoline-1-one 유도체(A & B)들의 치환기 변화에 따른 저항성(RPC; 95CC7303)과 감수성(SPC; 95CC7105) 고추역병 균주(Phyto pthora capsici)들의 살균활성에 대한 3차원적인 정량적 구조-활성관계(3D-QSAR)를 비교 분자장 분석(CoMFA) 방법으로 연구하였다. 정렬방법에 따라 field fit(FF) 보다는 atom based fit(AF) 정렬시에 양호한(AF>FF) 모델, A3 및 A7을 얻을 수 있었다. AF 정렬시, 부가적 설명인자로서 HOMO 및 LUMO 분자 궤도장이 추가된 H-bond와 standard field에서 유도된 균주별 두 모델의 cross-validated $r^2\;_{cv.}$값$(q^2=0.625{\sim}0.834)$과 non cross-validated 값$(r^2_{ncv.}=0.894{\sim}0.915)$에 근거하여 SPC 균주의 살균활성에 대한 모델, A7이 RPC 균주의 살균활성에 대한 모델, A3보다 양호한 예측성(q2)을 나타내었다. 두 균주에 대한 살균활성은 분자의 입체장$(66.8{\sim}82.8%)$, 정전기장$(10.3{\sim}4.6%)$ 그리고 분자 궤도장(SPC: HOMO, 12.6% 및 RPC: LUMO, 22.9%)이 영향을 미치는 중요한 요소이었다. 두 균주에 대한 선택성은 N-phenyl 고리상 ortho, meta-위치의 양하전과 S-phenyl 고리상 치환기의 친수성의 크기에 의존적이었다.

삼백초 지상부의 추출조건을 설정하고자 추출용매 및 시간에 따른 이화학적 특성을 살펴보았다. 추출용매 조건은 40% 에탄올을 사용하여 추출할 때로 나타났으며, 이때, 총수율, 전자공여능, 총페놀함량, 총플라보노이드 함량은 각각 13.50%, 83.50%, 2.60 mg/ml 및 2.09 mg/ml으로 나타났다. 최적의 추출 시간은 4시간으로 나타났으며, 이때, 총수율, 전자공여능,총폐놀함량, 총플라보노이드 함량은 각각 12.79%, 71.13%, 2.83 mg/ml 및 2.16 mg/ml으로 나타났다. 삼백초 지상부를 40% 에탄을 추출물로 4시간 추출하였을때, quercetin 함량은 360.13 mg/100 g으로 나타났으며, quercetin 함량은 1379.54 mg/100 g으로 나타났다. 삼백초 지상부를 이용하여 추출조건을 설정한 결과 40% 에탄올을 이용하여 4시간 추출하는 것이 가장 적합한 것으로 나타났다.

능이버섯(Sarcodon aspratus) 자실체의 MeOH 추출물을 n-hexane, EtOAc, n-BuOH 및 물로 추출하였다. 이 중 프리라디칼 소거활성을 나타내는 EtOAc 분획을 silica gel 및 Sephadex LH-20 column chromatograpy를 실시한 후 $C_{18}$ HPLC를 통해 프리라디칼 소거활성을 나타내는 3종의 항산화 활성물질 Sa-1, Sa-2 및 Sa-3를 분리하였다. 각 화합물의 구조를 NMR 및 MS 등의 스펙트럼 데이터를 분석하여, diketopiperazine계 화합물들인 cyclo(prolyl-valyl), cyclo(prolyl-leucyl) 및 cyclo(prolyl-isoleucyl)로 동정하였다. 이 화합물들은 능이버섯으로부터 최초로 분리되었으며, 이들의 항산화 활성을 측정한 결과 DPPH radical 소거활성$(EC_{50}\;0.15{\sim}0.18\;mM)$ 및 superoxide radical 소거활성$(EC_{50}\;0.21{\sim}0.24\;mM)$을 나타내었다.

꽃마리를 80% MeOH로 추출하고, 얻어진 추출물을 EtOAc, n-BuOH 및 $H_2O$로 용매 분획하였다. EtOAc와 n-BuOH 분획에 대하여 column chromatography를 반복하여 4종의 flavonol 배당체를 분리하였다. 각각에 대하여 2D-NMR을 포함한 스펙트럼 데이터의 해석과 문헌 자료를 조사하여 $kaempferol-3-O-{\beta}-{D}-glucopyranoside(astragalin),\;kaempferol-3-O-{\alpha}-{L}-rhamnopyranosyl(1{\rightarrow}6)-{\beta}-{D}-glucopyranoside(nicotiflorin),\;quercetin-3-O-{\alpha}-{L}-rhamnopyranosyl(1{\rightarrow}6)-{\beta}-{D}-glucopyranoside(rutin),\;quercetin-3-O-{\beta}-{D}-glucopyranoside(isoquercitrin)$로 구조를 결정하였다. 이 화합물들은 꽃마리에서는 이번에 처음 분리, 보고되었다. 또한 $nicotiflorin(100\;{\mu}g/ml)$은 hACAT1에 대하여 $68.3{\pm}1.2%$ 저해활성을 나타내었다.

${\alpha}-Amylase$ 저해제는 소장에서 전분의 소화를 저해하여 포도당의 흡수를 지연시킴으로써 혈당 조절 목적으로 이용된다. 따라서 본 연구에서는 ${\alpha}-amylase$ 저해제를 탐색할 목적으로 국내 자생 목본류 약 1400여종의 70% ethanol 추출액을 대상으로 ${\alpha}-amylase$ 저해제 분포를 검색하였다. 수종의 목본류에서 ${\alpha}-amylase$ 저해제가 분포하고 있음이 확인되었으며, 그 중 활성이 비교적 높은 말채나무 기원의 저해제를 대상으로 연구를 진행하였다. 기원별 효소에 따른 저해 활성도를 살펴보면 salivary와 pancreatic ${\alpha}-amylase$, 미생물 기원의 ${\alpha}-glucosidase$에는 탁월한 저해 활성을 보인 반면 돼지 기원의 ${\alpha}-glucosidase$ 저해제에 대해서는 매우 낮은 저해 활성을 보였다. ${\alpha}-Amylase$와 ${\alpha}-glucosidase$의 kinetic을 분석하면 salivary와 pancreatic 두 효소에 모두 경쟁적 저해제로, 효모의 ${\alpha}-glucosidase$에는 비경쟁적과 반경쟁적의 혼합형 저해제로 나타났다. 또한 열과 산성에 대한 안정성을 확인한 결과 비교적 안정적인 것으로 나타났다. 본 추출물의 식이 섭취에 따른 혈당 강하 효과와 체중에 미치는 영향에서는 혈당과 체중 상승을 억제하는 효과가 확인되었고, mRNA수준에서 대퇴근 세포에 있어서 GLUT4의 발현이 증가됨을 확인하였다.