메틸자스몬산 유도에 따른 만삼(Codonopsis pilosula) 부정근의 페닐프로파노이드?플라보노이드 경로 조절과 지표 대사산물 생산성 분석 = Effects of methyl jasmonate on secondary metabolite accumulation and phenylpropanoid pathway gene expression in Codonopsis pilosula adventitious roots

국문 초록 (Abstract)

Codonopsis pilosula는 페닐프로파노이드 및 기타 생리활성 화합물이 풍부한 전통적인 약용식물이다. 본 연구에서는 메틸자스몬산(methyl jasmonate; MeJA, 100 μM)이 무균 부정근 배양에서 페닐프로파노이드–플라보노이드 경로를 어떻게 조절하는지 평가하였다. 경로 효소 유전자 6종 (PAL, C4H, 4CL, CHS, CHI, F3H)의 발현을 0.5시간부터 336시간까지 역전사-정량 PCR(RT-qPCR)로 정량하고, 대표 대사산물은 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)로 분석하였다.
MeJA는 빠른 전사 반응을 유도했는데, PAL 전사체는 1시간에 약 10배로 정점에 도달한 반면, C4H·CHS·CHI·F3H는 12시간 전후에 약6–10배 증가하였다. 4CL은 변화가 크지 않았다. 대사산물 축적은 유전자 유도 이후에 뒤따랐다. p-쿠마르산과 카페인산은 수 시간 내 증가했으며, 플라바논 계열의 나린제닌은 0.5–24시간에 약6–10배 상승하고 336시간에는 약40–50배까지 지속적으로 증가했다. 플라보놀 축적은 더 느려서 루틴은 24시간에 약 3배로 정점에 도달했고, 퀘르세틴은 12시간과 336시간에서 두 번의 증가(이상성(二相性) 패턴)를 보였다. 다른 플라보노이드는 전반적으로 낮은 수준을 유지했다.
또한MeJA는 Codonopsis pilosula 특이적 배당체도 증가시켰으며, 로베티올린(lobetyolin)과 탕셰노사이드I(tangshenoside I)이 현저히 증가했다. 종합하면, 상위 경로 유전자의 초기 활성화 뒤에 CHS/CHI의 강한 유도가 이어져, 페놀산 및 플라보노이드 가지로의 대사 플럭스가 단계적으로 조정되는 프로그램이 드러났다. 따라서 MeJA로 유도 처리한 부정근은 포장 재배의 느린 생장에 보완적으로, 약리적으로 가치 있는 화합물을 신속히 생산할 수 있는 제어 가능한 플랫폼을 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 3
• 1. 식물 재료 및 부정근 유도(Plant Material and Adventitious Root Induction) 3
• 2. MeJA 처리 및 시료 채취(MeJA Treatment and Sampling) 3
• 3. RNA 분리 및 RT-qPCR 분석(RNA Isolation and RT-qPCR Analysis) 4
• 4. 페놀산 및 플라보노이드 화합물의 HPLC 분석 8
• Ⅲ. 결과 10
• 1. 페닐프로파노이드 경로 유전자 발현 10
• 2. 페놀산 축적 10
• 3. 플라보노이드 축적 13
• 4. Codonopsis 특이 배당체 축적 13
• Ⅳ. 토의 15
• 1. 협동적 전사 활성화 15
• 2. 대사산물 축적은 유전자 유도 이후에 뒤따름 15
• 3. 자연 뿌리와의 비교 16
• 4. MeJA 신호와 경로 맥락 18
• Ⅴ. 결론 19
• 참고문헌 20
• Abstract 22