During the infection process, plant pathogenic fungi encounter plant-derived oxidative stress, and an appropriate response to this stress is crucial to their survival and establishment of the disease. Plant pathogenic fungi have evolved several mechanisms to eliminate oxidants from the external environment and maintain cellular redox homeostasis. When oxidative stress is perceived, various signaling transduction pathways are triggered and activate the downstream genes responsible for the oxidative stress response. Despite extensive research on antioxidant systems and their regulatory mechanisms in plant pathogenic fungi, the specific functions of individual antioxidants and their impacts on pathogenicity have not recently been systematically summarized. Therefore, our objective is to consolidate previous research on the antioxidant systems of plant pathogenic fungi. In this review, we explore the plant immune responses during fungal infection, with a focus on the generation and function of reactive oxygen species. Furthermore, we delve into the three antioxidant systems, summarizing their functions and regulatory mechanisms involved in oxidative stress response. This comprehensive review provides an integrated overview of the antioxidant mechanisms within plant pathogenic fungi, revealing how the oxidative stress response contributes to their pathogenicity.
Jang, Jae Young;Ahn, Jong Hoon;Jo, Yang Hee;Hwang, Bang Yeon;Lee, Mi Kyeong
Natural Product Sciences
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v.25
no.1
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pp.44-48
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2019
Nelumbo nucifera Gaertn. (Nymphaeaceae) is commonly called lotus and its leaves are widely been used as functional ingredients due to its antioxidant activity. For maximum efficacy, optimized extraction condition was established using response surface methodology. The high F-values, low p-values and insignificant p-value for lack-of-fit supported the fitness of the model and yielded the second-order polynomial regression for the antioxidant activity. The optimized extract was obtained by the extraction of 1 g of lotus leaves with 40 mL of 50% MeOH at $10.0^{\circ}C$, which exerted 70.1% antioxidant activity. Close correlation between phenolic content and antioxidant activity suggested phenolic compounds as active constituents of lotus leaves. In addition, comparison of different parts of lotus demonstrated the most potent antioxidant activity of flowers, followed by leaves and roots. Taken together, these results provide useful information about lotus leaves for the development as antioxidant ingredients. In addition, flowers and roots as well as leaves are suggested as good sources for antioxidant activity.
Kim, Mun Jun;Ahn, Jong Hoon;Kim, Seon Beom;Jo, Yang Hee;Liu, Qing;Hwang, Bang Yeon;Lee, Mi Kyeong
Natural Product Sciences
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v.22
no.4
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pp.270-274
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2016
Green tea, the leaves of Camellia sinsneis (Theaceae), is generally acknowledged as the most consumed beverage with multiple pharmacological functions including antioxidant activity. This study was performed to analyze the effect of extraction conditions of green tea on its antioxidant effects using DPPH assay. Three extraction factors such as extraction solvent (EtOH, 0 - 100%), extraction time (3 - 15 min) and extraction temperature ($10-70^{\circ}C$) were analyzed and optimized extraction condition for antioxidant activity of green tea extract (GTE) was determined using response surface methodology with three-level-three-factor Box-Behnken design (BBD). Regression analysis showed a good fit of data and the optimal conditions of extraction were found to be 57.7% EtOH, 15 min and $70^{\circ}C$. Under this condition, antioxidant activity of experimental data was 88.4% which was almost fit to the ideal value of 88.6%. As epigallocatechin gallate (EGCG) is known for the major ingredient for antioxidant activity of green tea, we investigated the effect of EGCG on antioxidant activity of GTE. EGCG showed antioxidant activity with the $IC_{50}$ value of $4.2{\mu}g/ml$ and a positive correlation was observed between EGCG content and the antioxidant activity of GTE with $R^2=0.7134$. Interestingly, however, GTE with 50 - 70% antioxidant activity contain less than $1.0{\mu}g/ml$ of EGCG, which is much lower than $IC_{50}$ value of EGCG. Therefore, we suppose that EGCG together with other constituents contribute to antioxidant activity of GTE. Taken together, these results suggest that green tea is more beneficial than EGCG alone for antioxidant ability and optimal extraction condition of green tea will be useful for the development of food and pharmaceutical applications
Response surface methodology (RSM) was used for the optimization of antioxidant capacity in gardenia extracts. The antioxidant capacities of gardenia fruit extracts were investigated by ferric reducing ability (FRA) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging activity (RSA) assays. The optimum extraction parameters for the strongest antioxidant capacity were the ethanol concentration (EtOH) of 48.9%, extraction temperature of $72.9^{\circ}C$, and extraction time of 29.9 min. Analysis of variance (ANOVA) showed that the quadratics of EtOH and extraction temperature had highly significant effect on the antioxidant capacity (p<0.001). The antioxidant capacity was correlated with contents of bioactive components [crocin, geniposide, and total phenolic (TP) compounds] in gardenia extracts and mainly attributed to the content of the TP compounds.
Aged garlic has been reported to possess beneficial pharmacological activities, including anti-stress and anti-fatigue properties, and to exert protective effects on the cardiovascular system and liver. Pine needles are widely used in folk medicine and as food additives owing to their pharmacological properties such as anti-aging and anti-inflammatory effects. It has long been known that combining certain phytochemicals with other phenols or organic acids can produce synergistic effects. Therefore, the purpose of this study was to develop an optimal formula of aged garlic with added pine needle powder for improved antioxidant activity using the statistical technique of response surface methodology. The antioxidant activities of aged garlic mixed with pine needle powder were confirmed by measuring oxygen radical absorbance capacity and total polyphenol content. An optimized antioxidant formula was identified that contained 5.08 g aged garlic and 1.97 g pine needle powder. The antioxidant activities of the mixture prepared using this optimal formula were significantly higher than the predicted values according to an additive model. Hence, this study confirms that the addition of pine needle powder to aged garlic can improve its antioxidant activity. This study demonstrated an optimal mixing ratio to produce an aged garlic product with improved functionality through the addition of pine needle powder that could be successfully employed by the food industry to prepare functional foods.
Production of the antioxidant substances by Bacillus polyfermenticus SCD was investigated using shake-flask fermentation. The one-factor-at-a-time method was first employed to determine the key ingredients for optimal medium composition, then further investigation of the medium composition was performed using response surface methodology (RSM). The antioxidant activity was measured using 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl-hydrate (DPPH) assays. After screening various elements, fructose, tryptone, and $MgSO_4\;7H_2O$ were chosen as the main factors for study in the statistical experimental design. Central composite design (CCD) was then used to determine the optimal concentrations of these 3 components. Under the proposed optimized medium containing 2.8% fructose, 1.34% tryptone, 0.015% $MgSO_4\;7H_2O$), 0.5% NaCl, and 0.25% $K_2HPO_4$, the model predicted an antioxidant activity of 80.5% ($R^2=0.9421$. The actual experimental results were in agreement with the prediction.
Lee, Jin Woo;Mo, Eun Jin;Choi, Ji Eun;Jo, Yang Hee;Jang, Hari;Jeong, Ji Yeon;Jin, Qinghao;Chung, Hee Nam;Hwang, Bang Yeon;Lee, Mi Kyeong
Journal of Ginseng Research
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v.40
no.3
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pp.229-236
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2016
Background: Extraction conditions greatly affect composition, as well as biological activity. Therefore, optimization is essential for maximum efficacy. Methods: Korean Red Ginseng (KRG) was extracted under different conditions and antioxidant activity, extraction yield, and ginsenoside Rg1 and phenolic content evaluated. Optimized extraction conditions were suggested using response surface methodology for maximum antioxidant activity and extraction yield. Results: Analysis of KRG extraction conditions using response surface methodology showed a good fit of experimental data as demonstrated by regression analysis. Among extraction factors, such as extraction solvent and extraction time and temperature, ethanol concentration greatly affected antioxidant activity, extraction yield, and ginsenoside Rg1 and phenolic content. The optimal conditions for maximum antioxidant activity and extraction yield were an ethanol concentration of 48.8%, an extraction time 73.3 min, and an extraction temperature of $90^{\circ}C$. The antioxidant activity and extraction yield under optimal conditions were 43.7% and 23.2% of dried KRG, respectively. Conclusion: Ethanol concentration is an important extraction factor for KRG antioxidant activity and extraction yield. Optimized extraction conditions provide useful economic advantages in KRG development for functional products.
To optimize the hydrolysis conditions in the production of antioxidant hydrolysates from tuna cooking juice concentrate (TC) to maximize the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity, TC containing 48.91% protein was hydrolyzed with Alcalase 2.4 L, and response surface methodology (RSM) was applied. The optimum hydrolysis conditions included a 2.2% (w/v) Alcalase concentration and 281 min hydrolysis time, resulting in the highest DPPH radical scavenging activity of 66.49% (0.98 µmol Trolox/mg protein). The analysis of variance for RSM showed that hydrolysis time was an important factor that significantly affected the process (p < 0.05). The effects of different drying methods (freeze drying, hot air drying, and vacuum drying) on the DPPH radical scavenging activity and amino acid (AA) profiles of TC hydrolysate (TCH) were evaluated. Vacuum-dried TCH (VD) exhibited an increase in DPPH radical scavenging activity of 81.28% (1.20 µmol Trolox/mg protein). The VD samples were further fractionated by ultrafiltration. The AA profiles and antioxidant activities in terms of the DPPH radical scavenging activity, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline)-6-sulfonic acid (ABTS) radical scavenging activity, ferric reducing antioxidant power, and ferrous ion chelating activity were investigated. Glutamic acid, glycine, arginine, and cysteine were the major AAs found in the TCH fractions. The highest DPPH radical scavenging activity was found in the VD-1 fraction (< 5 kDa). The VD-3 fraction (> 10 kDa) exhibited the highest ABTS radical scavenging activity and ferric reducing antioxidant power. The ferrous ion chelating activity was the highest in VD-1 and VD-2 (5 to 10 kDa). In conclusion, this study provided the optimal conditions to obtain high antioxidant activities through TCH production, and these conditions could provide a basis for the future application of TCH as a functional food ingredient.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Spirulina, a blue-green alga, is widely produced and commercialized as a dietary supplement with bio- and immune-modulatory functions. We have previously shown that spirulina had favorable effects on lipid profiles, immune functions, and antioxidant capacity in healthy Korean elderly. Despite favorable effect of spirulina supplementation, some sub-populations have shown a poor response to supplementation. Obesity is a factor related to poor-response. Therefore, the purpose of this study was to determine the immuno-modulation, antioxidant capacity, and lipid-lowering effect of spirulina in obese and non-obese Korean elderly. SUBJECTS/METHODS: The subjects were 78 elderly aged 60-87 years. In a randomized double blind, placebo-controlled study, subjects were fed either placebo or spirulina daily, at 8 g for 12 weeks. Subjects were divided into the non-obese group and the obese group based on body mass index (BMI) criteria for Asians suggested by the International Obesity Task Force: $BMI<25kg/m^2$ (non-obese) and $BMI{\geq}25kg/m^2$ (obese). RESULTS: In the non-obese group, spirulina supplementation showed a significant lowering effect on plasma concentration of total cholesterol and LDL-cholesterol, a significant increase in interleukin (IL)-2 concentration (P < 0.01) and a significant increment (P < 0.05) in IL-2/IL-6 ratio, and a significant increase in total antioxidant status level and a significant decrease in thiobarbituric acid reactive substances level. However, these effects were not observed in the obese group. CONCLUSION: These results demonstrated that blood lipid lowering and immune and antioxidant improving response for spirulina supplement was affected by obesity in Korean elderly.
Objectives : In this study, we investigated the immunomodulatory and antioxidant effect of MOK, a pharmacopuncture medicine, in concanavalin A (Con A)-stimulated mouse splenocytes. Methods : Primary splenocytes were isolated from ICR mice. The splenocytes were treated with MOK extract (1.25, 2.5, 5, 10, and 20 mg/mL) for 30 min and then stimulated with Con A (200 ng/mL) for the indicated times. Cell viability of the splenocytes was measured using an MTT assay. The mRNA expression of Th1/Th2 cytokines ($IFN-{\gamma}$, IL-4, IL-10, and Foxp3) and antioxidant enzymes (HO-1 and MnSOD) was measured by RT-PCR. Results : Addition of MOK extract at 2.5, 5, and 10 mg/mL in Con A-stimulated splenocytes significantly decreased the production of $IFN-{\gamma}$ and significantly increased the expression of IL-4, IL-10, and Foxp3 mRNA. MOK extract also increased the mRNA expression of HO-1 and MnSOD in splenocytes. Conclusion : MOK extract modulated the Th1/Th2 immune response via the regulation of cytokine levels in splenocytes and exerted an antioxidant effect via the upregulation of antioxidant proteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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