현재, ‘마약류 관리에 관한 법률’에 의해 규제되고 있는 대마는 “대마초와 그 수지 및 이를 원료로 제조된 제품 일체”에 대한 판매 및 유통이 엄격히 금지되어있다. 예외로, “대마초의 종자·뿌리 및 성숙한 대마초의 줄기와 그 제품”은 규정예외 되어있지만, 이를 식품 및 화장품 등의 산업재료로 활용하기 위해서는 대마의 새싹 및 근경부의 생산량과 안전성이 확보되어야만 한다. 그러므로, 본 연구에서는 동일 생육조건하에 LED광원에 따른 대마(Cannabis sativa L.)의 생육 및 생산량 차이를 확인하였다. 또한, LED광원 별 새싹대마의 독성을 확인하기 위해 대식세포인 RAW 264.7에 추출물을 처리하여 세포독성을 평가하였다. 실험결과, 청색광 처리 새싹대마가 생체 중 12.8 g로 가장 높았다 (적색광 10.8 g, 차광 8.8 g). 광원 별 세포독성은 모든 광원별 새싹대마 추출물에서 0.1 ~ 1 mg/ml까지 농도에서 독성이 없음을 확인하였다. 결과적으로, 빛을 처리한 조건의 새싹대마가 차광된 조건의 새싹대마보다 생산량이 증대되었으며, 광원별 새싹대마에서 세포독성이 없음을 확인하였다. 그러므로, 본 연구를 통해 대마 새싹이 식품 및 산업적 소재로서의 경쟁성과 안전성을 가지고 인체에 유익한 소재로 활용될 수 있는 가능성을 보였다.
대마(Cannabis sativa)는 카나비노이드(cannabinoids) 계열의 성분으로 인한 약리효능 뿐만 아니라 섬유, 식품 등의 분야에서도 식물소재로 활용도가 높은 것으로 알려져 있다. 최근 의료용 대마의 경우 규제완화가 예정됨에 따라 관련 산업분야에서도 안정적 원료 소재 생산에 대한 연구가 요구되고 있다. 대마는 실생번식이 가능한 종이나, 의료용 등 소재의 안정적 공급을 위해서는 균일한 cannabidiol(CBD) 성분의 확보가 가능한 영양증식 방법이 대안으로 사용될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 영양증식 방법 중 조직배양 기술을 이용한 대마 품종별(Cherry Blossom, Queen Dream과 Hot Blonde) 증식법 구명을 위하여 식물생장조절제의 종류 및 농도에 따른 기내생육특성을 조사하였다. 세 품종 모두 1 mg l-1 thidiazuron (TDZ) 단독처리 시 신초(> 2cm)가 가장 많이 유도되었다. 단 Queen Dream 품종은 0.5 mg l-1 와 TDZ 0.2 mg l-1 NAA 혼용처리구에서 많은 수의 신초가 유도되었으나 상대적으로 신초의 길이(< 2cm)는 짧은 것으로 확인할 수 있었다. 발생된 신초는 MS 기본배지에서 발근을 유도한 후 토양에 순화하여 정상적인 식물체로 발달되었다. 이와 같은 식물생장조절제 처리를 포함한 식물조직배양 방법은 유용 개체·품종의 증식 및 의료·산업용 원료 소재의 안정적 생산에 활용될 수 있다.
Lipophilic glandular trichomes form secretory vesicles that accumulate in a distended noncellular secretory cavity . Imidazole-buffered osmium tetroxide solution was used to visualize unsaturated lipids in glands of Cannabis sativa. This method of staining revealed two kinds of secretory vesicles in the cavity of glands. Some smaller and rounded vesicles in the secretory cavity and secretory cells were positively stained with the imidazole, and they appeared electron-dense. The other type of vesicles which have bigger sizes more or less were not reacted, however, they appeared transparent. A high contrast of the cuticles which cover the gland was also strongly reacted with that processing. Those result suggest that the dark vesicles in the cavity may contribute to enlarge the subcuticular wall and cuticle when contents of these vesicles are dispersed into wall.
헴프종자는 보통 길이 2~6 mm, 직경 2~4mm의 크기를 갖는 무배유종자로서 두껍고 단단한 외종피와 얇은 녹색의 내종피에 의해 둘러싸여 있었다. 외종피의 외부는 과피가 이를 전체적으로 둘러싸고 있었으며 과피의 표면은 부분적으로 목화된 각두가 덮고 있었다. 파편상의 각두는 과경의 부착흔적인 함몰된 기부쪽에서 합쳐있었다. 종피의 내부에는 2장의 자엽과 하배축-유근 주축으로 구성된 U자형의 구부러진 배가 발달하였다. 배의 표피조직은 크기가 다른 장방형 세포들로 구성되어 있었으며 자엽을 이루는 세포는 $1.8{\sim}5.0{\mu}m$의 단백질과립과 $0.8{\sim}3.0{\mu}m$의 지질과립이 분포하였다. 단백질과립의 중심부에는 전자밀도가 높은 globoid crystal 구조가 형성되어 있었고, 내부는 격자구조를 이루고 있었다. 한편, 단백질과립의 가장자리는 전자밀도가 낮은 이질적인 matrix로 구성되어 있었다. Globoid의 단백질과립은 이후 주변부로부터 분해되는 양상이 나타났다. 단백질과립이 분해가 일어난 뒤 지질과립은 불규칙한 형태로 분해, 소실되었다. 이들은 이후 단백질 과립과 융합되어 큰 액포를 형성하였다.
본 연구에서는 국내산 대마로부터 추출된 순도 99% 이상 칸나비디올(cannabidiol, CBD)을 1% 함유한 크림의 안정성을 평가하였다. 12 주간 온도별 저장조건(4 ℃, 25 ℃, 37 ℃, 45 ℃)에서 2 주 간격으로 pH, 경도, 함량, 색도를 측정하였다. CBD를 1% 함유한 실험군 의 pH는 대조군보다 더 감소하는 경향을 나타내었다. HPLC를 이용하여 온도별로 12 주 동안 실험군 내 CBD의 함량 변화를 확인한 결과, 온도에 따른 감소량의 차이를 확인하였다. 분광측색계를 이용하여 색차를 확인한 결과, 저장 기간 및 온도 증가에 따라 대조군에 비해 실험군 황색도가 증가함을 확인하였다. 이상의 결과로부터 pH 5 ~ 6의 실험군 제형의 온도에 따른 함량 감소 및 색상 변화를 확인하였다. CBD를 향후 의약품 및 화장품에 적용 시 온도에 따른 CBD의 역가 및 이화학적 품질변화를 고려한 연구개발이 수행되어야 할 것으로 판단된다.
종자 수확 후 버려지는 산업용 대마를 이용한 목질 펠릿제조 가능성과 제조된 펠릿의 특성을 살펴보았다. 산업용 대마의 성분 분석 결과 활엽수와 비슷한 리그닌 함량과 당구성을 보였으며, 회분 분석 결과 무기물 함량이 0.5% 정도이어서 연료로 사용할 경우 재의 생산량은 크지 않을 것이다. 원소 분석 결과 대기 오염을 유발할 수 있는 질소와 황 함량을 분석한 결과, 황 성분은 전혀 포함하지 않고 있으며, 약간의 질소 성분을 포함하고 있는데 이는 현사시나무와 비슷한 수준이었다. 고위발열량 측정 결과 대마 목부는 현사시나무보다 다소 낮은 값을 나타내었다. 바이오매스 생산량이 큰 대마 목부를 이용하여 제조한 펠릿은 활엽수로 제조한 펠릿과 비슷한 화학적 성질과 발열 특성을 가질 것으로 기대되어 고체연료로서의 이용이 가능할 것으로 사료되었다.
Hemp (Cannabis sativa L.) is a dioecious plant, although monoecious plants are bred in some cultivars for fiber or seed production. Recently, hemp has received attention for medicinal use with some cannabinoids, including cannabidiol. Self-fertilization for breeding inbred lines is difficult because of dioeciousness and anemophily in hemp. This experiment was conducted to develop a self-fertilization method by forming female flowers and seeds from male plants of dioecious hemp. To induce the formation of female flowers on male plants, 500 mg L-1 of ethephon was sprayed on plants at soon, seven and fourteen days after primordia formation. The plant ratio of female flowers formation and the number of harvested seeds were increased by ethephon treatment. Female flowers of male plants have 5 stigmas in contrast to the dual stigma of female 1plants. Male plant seeds were lighter and smaller than those from female plants. Although the germination rate was lower than that of normal seeds from female plants, the seeds from male plants germinated to grow seedlings. Thus, we suggest that hemp plants should be treated with ethephon at soon after primordia formation to induce the formation of more female flowers on the male plants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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