• Journal of Plant Biology
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• 제39권1호
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• pp.63-69
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• 1996

인삼의 모상근 HRB-15 clone을 3L 용량의 생물반응기에서 배양하여 ginsenoside 생산량을 증진시킬 수 있는 방법을 찾고자 본 연구를 수행하였다. 모상근을 광배양하면 암배양에 비해 생장이 30% 정도 억제되지만 ginsenoside 함량(ginsenoside-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -Rg1)은 크게 증가되어 암배양시보다 2배 높은 1.10%로 나타났으며, 이때에는 ginsenoside-Re의 함량이 매우 높은 반면 다른 ginsenoside들의 함량은 암배양시 보다 다소 감소하는 경향이었다. 또한 초기 10일간 암배양한 후 20일간 광배양하는 방법을 기준으로 sodium acetate를 농도별로 처리하여 본 결과, sodium acetate의 농도가 증가할수록 모상근의 생장이 억제되고 ginsenoside 함량도 감소하였으며, 배양배지내 인산의 농도를 변화시켜 본 결과, 1.25 mM $KH_2PO_4$ 처리가 모상근의 생장과 ginsenoside 함량 모두에서 가장 높게 나타났다. 한편 모상근의 생장과 ginsenoside 함량을 증가시키기 위해 yeast elicitation과 ammonium nitrate를 이용한 2단계 배양방법(two-step culture process)을 개발하였다. Elicitor로서 $50\;\mu\textrm{g}/g$ yeast extract를 배양 20일째(광배양 10일째)에 첨가하여 본 결과, 총 ginsenoside 생산 모두에서 상승된 효과를 보여주었다. 따라서 2단계 배양방법은 인삼 모상근의 대량배양을 통해 이차대사산물인 ginsenoside 생산량을 증가시킬수 있는 하나의 좋은 방법으로 생각된다.

• KSBB Journal
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• 제17권6호
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• pp.525-530
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• 2002

멸종위기의 자생식물인 미치광이풀로부터 중요 의약품인 tropane alkaloid를 대량 생산하기 위한 연구의 일환으로 모상근의 최적 배양조건 및 XAD를 이용한 물질 생산 최적 조건을 확립하였다. 모상근은 표면 살균된 지하경을 1.0 mg/1 IBA가 첨가된 B5배지에 배양하여 유도하였으며, 다양한 배양조건에서 생장된 모상근의 hyoscyamine과 scopolamine 함량은 HPLC로 분석하였다. 모상근의 생장에 적합한 배지로는 SH배지로 구명되었고, tropane alkaloid 생산을 위한 최적 배지로는 l/2B5배지로 나타났다. 모상근 생장에 가장 좋은 생장조절제로는 NAA로 나타났으며, 물질생산에는 생장조절제가 첨가되지 않은 배지에서 좋았다. 모상근 생장에 적합한 탄소원으로는 3% sucrose였으며, 물질생산에는 5% scurose가 가장 좋았다. 모상근의 생장에 가장 양호한 접종농도는 0.5 g 였으며, 물질생산에는 1 g 처리구에서 좋았다. XAD 처리는 tropans alkaloid 생산성을 증가시켰으며, 배지내 물질방출을 유도하였으며, 총생산 물질의 50-80%를 회수하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 미치광이풀 모상근 배양을 통한 tropane alkaloid 생산을 위한 생물공정 발전에 기여할 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제9권6호
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• pp.716-721
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• 1999

It has been known that continuous cultivation of hairy root is difficult to maintain for a long period of time compared to the microbial and callus cultures. Chemostat cultivation was successfully carried out in order to economically produce a plant-based colorant, betacyanin, from red beet hairy root for more than 85 days in a 14-1 fermentor. The result from the chemostat cultivation was compared to those of the batch and fed-batch cultivations of red beet hairy roots. It was shown that hairy root reached its steady state within 50 days of the cultivation, and then maintained for about 25-30 days in a wide range of dilution rates. Total betacyanin production from the continuous process was also calculated to be 2.65g at 0.28(l/d) of dilution rate, compared to 0.196g from fed-batch cultivation. It was found that betacyanin production was a partially growth related process, yielding 0.376 mg/g-fresh wt. cell and $1.89{\times}10^{-5}$ mg/g-fresh wt. cell/d, with 0.92 of correlation factor in a partial growth-product model. It was also shown that the cell growth required was relatively large for maintenance amount of energy at a low dilution rate. The growth of hairy root was inhibited by high light intensity in following a photo-inhibition model. The growth parameters were estimated to be 0.3(l/d), $10.56kcal/\textrm{m}^2/h$,{\;}and{\;}35.81kcal/\textrm{m}^2/h$ for the maximum specific growth rate, half saturation light intensity, and inhibition light intensity, respectively.

• 한국자원식물학회지
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• 제23권1호
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• pp.14-18
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• 2010

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.

• Journal of Ginseng Research
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• 제21권1호
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• pp.28-34
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• 1997

The effects of light on the pigment production and chloroplast development were examined on ginseng hairy roots cultured in 1/2MS liquid medium. The chlorophyll and carotenoid production were increased from 1,000 to 3,500 lux condition, but decreased drastically in 7,000 lux condition. The anthocyanin production was significantly increased with increment light intensity(1,000∼7,000 lux). The thylakoid membrane of chloroplast was proplastid in dark condition and it began to develop into thylakoid membrane in 1,000 lux condition and then intact thylakoid membrane was developed in 3,500 lux condition. However, the development of thylakoid membrane in 7,000 lux condition was inhibited comparing to 3,500 lux condition. The total chlorophyll production in blue light condition were high comparing to other wavelength and same as 40% of total chlorophyll on white light(3,500 lux) condition. The chlorophyll and carotenoid production by sucrose concentration were high in 3% sucrose condition and anthocyanin production was high in 4% condition. The production of chlorophyll and carotenoid by light periods was high when explants were cultured in dark condition for 1 week and then transferred to light condition for 4 weeks. Our results suggest that pigment production and chloroplast development could be accelerated by light Intensity of specific wavelength in cultures of ginseng hairy root.

• 식물조직배양학회지
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• 제27권6호
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• pp.461-468
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• 2000

인삼 (Panax ginseng C.A. Meyer)의 뿌리로부터 유도 인삼모상근을 이용한 무기이온 흡수과정의 상승 및 길항작용에서 phosphorus (P $O_{4}$$^{-}$)와 nitrogen source (N $H_{4}$$^{+}$, N $O_{3}$$^{-}$)의 증가는 조직 내에 $Mg^{2+}$ 및 F $e^{2+}$ 의 흡수를 증가시키는 원인으로 확인되었다 특히, ammonium의 농도를 4배 높일 경우 F $e^{2+}$의 흡수는 13 mg/L, C $u^{2+}$의 흡수는 0.32mg/L이 증가하여 각각 47.5%와 123.1%로 현저한 이온흡수의 상승효과를 초래하였다. 이러한 결과는 인삼포장에서 인산과 질소원의 과도한 시비는 생장을 다소 증가시키고 뿌리의 철이온과 2가 무기이온 흡수도 증가시킴을 알 수 있다 유리당의 함량은 유리당의 종류에 따라 인산과 질소원의 최적 농도가 다르게 나타났다. 반면에 ginsenoside함량은 인산과 질소원 모두 가장 낮은 농도에서 가장 높았다. 인산의 경우에는 1/2 MS배지의 농도 (0.62 mM)보다 낮은 0.31 mM에서 R $b_2$는 44.7%, Rc는 29.9%가 높았다. Ammonium은 1/2 MS 배지 (10.30 mM)보다 낮은 5.15 mM에서 R $b_2$와 Rc를 각각 21.7%와 31.9% 그리고 nitrate 역시 1/2 MS배지 (9.4mM)보다 낮은 4.70 mM 에서 각각 17.6%와 25.5%의 뚜렷한 함량증가를 나타냈다. 질소원에 따른 ginsenoside 함량 증가에서는 N $H_{4}$$^{+}$가 N $O_{3}$$^{-}$보다 다소 효과적이었다. 따라서 인삼모상근의 ginsenoside생산을 높이기 위해서는 인산과 질소원의 농도를 조절한 새로운 배지가 적합한 것으로 확인되었다.

• 식물조직배양학회지
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• 제26권2호
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• pp.77-83
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• 1999

Agrobacterium tumefaciens $A_4$T에 의해 형질전환된 사리풀 (Hyoscyamus niger L.)의 모상근으로부터 tropane alkaloids (scopolamine, hyoscyamine)의 생산성 향상을 위한 최적배지, 배양기간 및 탄수화물의 영향을 조사하였다. Tropane alkaloids의 생산성이 우수한 모상근 (HNl8, HN57)의 최적 배지는 SH배지이며, 모상근의 생장, tropane alkaloids 함량 및 생산성에서 조사한 6가지 배지보다 높게 나타났다. Tropane alkaloids생산을 위한 최적 배양기간은 HNl8 clone이 6주, HN57 clone은 5주로 나타났으며, 배양기간에 따라 scopolamine의 함량은 계속적으로 증가하는데 반하여 hyoscyamine의 함량은 일정 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 두 세포주는 sucrose농도가 7%까지 증가할수록 생장률이 증가하는 반면, tropane alkaloids 함량은 감소하였으며, tropane alkaloids생산성은 3% sucrose처리구에서 가장 높게 나타났다. HN18 clone의 경우 최적 sucrose(3%)및 dextrose (2%)에서 유사한 tropane alkaloids 생산성을 나타내었다. 하지만 HN57 clone은 sucrose 처리구에 비하여 dextrose 처리구에서 매우 낮은 tropane alkaloids생산성을 나타내었다.

• 한국약용작물학회지
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• 제9권1호
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• pp.8-14
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• 2001

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 $MTT_{50},\;NR_{50}\;SRB_{50}$은 각각 $289.3{\mu}g/ml,\;302.7{\mu}g/ml,\;433.8{\mu}g/ml$이었고, 수층 분획물의 $MTT_{50},\;NR_{50}\;SRB_{50}$은 각각 $475.8{\mu}g/ml,\;428.3{\mu}g/ml,\; 549.5{\mu}g/ml$ 이었다. 3. 세포독성 측정방법에 따라 차이를 보였으며 수층 분획의 경우 NR정량법에서 클로로포름층 분획의 경우 MTT정량법에서 독성 정도가 더 높게 나타났다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.483-486
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• 2001

Growth and tropane alkaloids(hyoscyamine and scopolamine) contents were studied in root cultures from Scopolia paruiflora. All excised roots grew well, even without an addition of a growth regulators. Scopolia roots could be divided scopolamine-rich species. Among the culture media, SH medium was the best for tropane alkaloids production from the hairy roots, whereas the growth increased in SH medium. In precusor experiments, feeding of hyoscyamine was promotive for scopolamine formation. Abiotic elicitors made a slightly production promotion effect.

• KSBB Journal
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• 제8권2호
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• pp.110-114
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• 1993

Vinblastine, an anticancer agent was produced by chemical coupling of two different monomeric indole alkaloids, vinblastine and catharanthine in the presence of ferric ion. Vindoline was efficiently extracted from the leaves of vinca (Cafharanthus roseus) by using supercritical carbon dioxide, whereas catharanthine was chemically extracted from the in vitro cultured hairy roots. The extracted crude monomeric precursors were purified by a two-step preparative TLC. The coupling reaction was carried out in the 0.1M glycine buffer(pH 2.0, 5ml) containing 40mM FeC13 with purified vindoline(0.3mg) and catharanthine(0.3mg) at 4$^{\circ}C$. The production yields (weight %) of vinblastine and 3', 4'-anhy-drovinblastine in the products were 23.2 and 26.0, respectively. The produced vinblastine was confirmed by FAB-MS.