신속 분석방법을 이용한 토마토 육성계통 내 카로티노이드 함량 변이 평가

조정수 ( Jung Su Jo ),최학순 ( Hak Soon Choi ),이준구 ( Jun Gu Lee ) 전북대학교 농업과학기술연구소 2014 농업생명과학연구 Vol.45 No.1

최근 기능성이 향상된 채소에 대한 소비자의 관심이 증대되면서 국내 종묘회사에서는 카로티노이드 함량이 향상된 토마토 품종 개발이 시도되고 있으나, 토마토 유전자원에 존재하는 주요 카로티노이드의 함량변이에 대한 연구는 제한적인 상태이다. 본 연구는 100점의 토마토 육성계통과 유전자원에 대하여 과실 내 주요 카로티노이드 함량을 분석하고 변이를 평가함으로써 품질육종을 위한 기초 정보의 구축을 목적으로 수행되었다. 토마토 완숙 과실에서 3종의 주요 카로티노이드인 lycopene, β-carotene 및 xanthophyll이 UPLC를 이용하여 동정·분석되었다. 또한 450nm에서의 추출액의 흡광도와 과실표면의 색도색차 측정치를 실 정량분석 결과와 상관분석하여 개별 함량의 신속분석 가능성을 검토하였다. 100점의 분석 자원에 대하여 최초로 분리되었던 xanthophyll은 0.004∼0.051mg·g-1·DW의 함량변이를 보였으며, 최고의 함량을 보인 품종은 ‘Delice’(no. 90)로 나타났다. Lycopene의 함량은 0.086∼3.730mg·g-1·DW의 변이폭을 보였다. 최종적으로 개별 카로티노이드 함량이 높았던 11종의 자원을 고함유 계통으로서 선발하였다. 450nm 에서의 추출액의 흡광분석 결과, lycopene (r2=0.442)과 xanthophyll (r2=0.272) 함량에 있어서는 유의적인 상관관계를 보인 반면, β-carotene (r2=0.056)은 유의성이 없는 것으로 나타났다. Hunter’s a*로 측정한 색도색차 역시 lycopene 과 xanthophyll에서 유의적 상관관계가 확인되었다. 본 연구를 통해 개별 카로티노이드 고함유 계통들을 선발하였으며 신속분석을 위한 기초기술이 검토되었다. 선발된 고함유계통들은 향후 토마토 품질육종 및 카로티노이드 대사과정의 구명을 위한 재료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. Recently, domestic seed companies have been attempting to develop functional tomato cultivars, especially focusing on high carotenoind contents in fruits, due to the change of consumer preference toward enhanced phytochemicals in vegetables. However, the basic scientific knowledge on the content variations of main carotenoids among tomato germplasm is still limited. This study evaluated the content variation of three key carotenoids using 104 tomato breeding lines to accumulate the basic data for the quality breeding of tomato. Three individual carotenoids, lycopene, xanthophyll, and β-carotene were quantified using fully matured tomato fruits at harvest using UPLC. The correlations between the carotenoid contents and absorbance at 450 nm wavelength or colorimetric characteristics in the fruits were also analyzed. Three carotenoids were clearly identified on UPLC chromatogram compared to the retention time of individual standard materials (xanthophyll 0.553, lycopene 2.814, and β-carotene 3.547 min). The content of xanthophyll, the first eluted carotenoid, showed a variation ranging from 0.004 to 0.051 mg·g-1·DW among 104 breeding lines. The highest xanthophyll content was shown in the line No. 90 (0.051 mg·g-1·DW), while the rest of the lines were confirmed as below 0.027 mg·g-1·DW. The lycopene contents were varied from 0.086 to 3.730 mg·g-1·DW. The content of β-carotene was evaluated as relatively high in only four lines (No. 65, 69, 70, and 90), while the most of lines exhibited low content ranges from 0.440 to 1.148 mg·g-1·DW. The 11 lines could be selected as potential high-lycopene resources. The absorbance values at 450nm wavelength significantly correlated with quantification values of UPLC for lycopene (r2=0.442) and xanthophyll (r2=0.272), whereas the β-carotene (r2=0.056) showed low correlation coefficients. The Hunters a values were also relatively significantly correlated with lycopene and xanthophyll content. Thus, some of primary resources could be selected as potential high-carotenoid germplasm for quality breeding of tomato in this study, and further research is supposed to be needed for the elucidation of the genetic and biosynthetic backgrounds of these germplasm.

배무채(xBrassicoraphanus)의 생육단계 및 부위별 Desulfo-glucosinolate 함량 평가

조정수(Jung Su Jo),이루지(Ru Ji Lee),곽정호(Jung-Ho Kwak),반다리 시바 람(Shiva Ram Bhandari),이준구(Jun Gu Lee) 한국원예학회 2014 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2014 No.10

적색/원적색광 조사 비율에 따른 3종 배추과 채소 새싹의 Glucosinolate 함량 및 항산화 기능성 평가

조정수(Jung Su Jo),이준구(Jun Gu Lee) (사)한국생물환경조절학회 2018 생물환경조절학회지 Vol.27 No.4

본 연구의 목적은 3가지의 배추과 작물의 새싹에서 적색(R)과 원적외선(FR)광에 초점을 맞추어서 glucosinolate(GSL), 총 페놀, 총 플라보노이드, 비타민 C 함량, 항산화 활성을 평가하는 것이다. 제한된 환경조건에서 5일된 새싹에 3가지의 R/FR비율을 2일동안 24시간 노출시켜 식물화학물질과 항산화활성을 대조군[형광등, R:B(8:2), 암조건]과 비교하였다. 총 GSL 함량은 각 처리 기간 동안 3가지의 작물 중 브로콜리에서 가장 높았으며, 브로콜리 새싹에서 R/FR 비율이 증가함에 따라 총 GSL 함량이 감소하는 반면 배추와 무의 새싹에서는 유의하지 않은 결과를 보여주었다. 배추 및 브로콜리의 주요 GSL인 progointrin은 대조군에 비해 R/FR 비율이 감소함에 따라 최대 38%, 69%까지 감소하였다. 3가지 배추과 새싹에서 페놀, 플라보노이드 및 비타민 C의 함량 모두 암조건에서 가장 낮았다. 총 페놀 및 항산화 활성은 3가지 배추과 새싹에서 R/FR 비율이 감소할수록 증가하는 반면, 총 플라보노이드와 비타민 C 함량은 작물 간 다른 양상을 보였다. 이러한 결과는 FR의 보광에 따라 배추과 새싹의 기능적 품질을 향상시킬 것으로 기대된다. The aim of this study was to evaluate the individual glucosinolate (GSL), total phenol, total flavonoid, and vitamin C content, and antioxidant activity under various light quality condition, mainly focusing on red (R) to farred (FR) light ratios in three Brassica sprouts (radish, Chinese cabbage, and broccoli). Three R/FR ratio of 0.6, 1.3, and 2.0 were exposed to 5-day old sprouts for 48 h in a controlled environment, and the targeted phytochemical contents and antioxidant activities were compared with three separate control plot of dark, fluorescent, and red:blue 8:2 conditions. Total GSL content was highest in broccoli among the cultivars throughout the respective treatments, and increased with the increasing of R/FR ratio in the broccoli sprouts, while the content showed non-significant results in the Chinese cabbage sprouts. The progoitrin, a major GSL in Chinese Cabbage and broccoli, content decreased by upto 38% and 69%, respectively, with decreasing the R/FR ratio compared to the control plots (fluorescent, red:blue 8:2, and dark condition). The contents of phenol, flavonoid, and vitamin C were lowest in dark condition in all the three Brassica sprouts. The total phenol content and antioxidant activities increased with decreasing the R/FR ratio in all the Brassica sprouts, while total flavonoid and vitamin C content showed different patterns depending upon the Brassica sprouts. These results suggest that additional use of FR is expected to improve the functional quality of Brassica sprouts in different ways.

엽록소형광 매개변수를 이용한 토마토 유전자원의 유묘 단계 염류 스트레스 수준 평가

신유경(Yu Kyeong Shin),조정수(Jung Su Jo),조명철(Myeong-Cheoul Cho),양은영(Eun-Young Yang),안율균(Yul Kyun Ahn),황인덕(In deok Hwang),이준구(Jun Gu Lee) (사)한국생물환경조절학회 2021 생물환경조절학회지 Vol.30 No.2

본 연구에서는 토마토 유전자원 49점을 대상으로 엽록소형광 측정 프로토콜인 Quenching act 2를 이용하여 염류 스트레스 수준을 구분할 수 있는 엽록소형광 매개변수를 선발하기 위해 수행되었다. 염류 스트레스 평가는 3엽기 유묘 단계의 토마토 유전자원 49점을 대상으로, 1일 1회 NaCl 400mM로 저면관수를 처리하였다. 염류 스트레스 처리 4일차에 토마토 유묘의 지상부 생체중, 엽록소 및 프롤린 함량 분석을 실시하였다. 토마토 유전자원 49점의 지상부 생체중 및 엽록소 함량은 대부분 감소하였으며, 프롤린 함량 증가율은 유전자원 별로 유사하였다. 대표적인 12개의 엽록소형광 매개변수는 염류 스트레스에 노출되는 기간이 길어질수록 증감하는 경향을 보였으며, 염류 스트레스에 노출될수록 Y(NO)는 증가하였다. 본 연구결과에서 유전자원 49점의 광계Ⅱ의 비조절 에너지 소산의 양자 수율[Y(NO)]은 염류 스트레스 하에 차이를 보였으며, 염류 스트레스에 저항성을 지닌 염류 저항성 유전자원과 염류 스트레스에 감수성 유전자원 간의 차이를 확인할 수 있는 엽록소형광 매개변수로 판단되며, 토마토 유전자원에 대해 염류 스트레스 수준을 평가할 수 있는 보완적인 도구로 활용 가능하다고 판단된다. To evaluate the possibility of a non-destructive diagnosis of salinity stress in the tomato genetic resources using chlorophyll fluorescence (CF) imaging technique, 49 tomato genetic resources at 3-leaf stages were used in this study. The seedlings were irrigated once a day with tap water and 400 mM NaCl for control and salinity stress treatment, respectively and the CF parameters were assessed during four days of the experimental period. The shoots were collected and used for the measurement of growth parameters, chlorophyll and proline contents at the end of the treatment. The chlorophyll content (a and b) and fresh weight showed differential changes (%) among the susceptible, moderately resistant, and resistant genetic resources, while changes in the proline content were similar in all the genetic resources. All the CF parameters showed a positive or negative response to the salinity stress in which the quantum yield of non-regulated energy dissipation in PSII [Y(NO)] continuously increased regardless of the treatment time in the resistant, moderately resistant and susceptible genetic resources. Y(NO) was used for the screening of the 49 genetic resources and the result showed that the clear differences in Y(NO) among the susceptible, moderately resistant, and resistant genetic resources. It is concluded that the Y(NO) can be used as a CF parameter index for the screening of salinity stress tolerance in tomato genetic resources.

양액 내 KNO₃ 농도 조절이 식물공장 잎상추의 생육 및 무기성분 함량에 미치는 영향

이루지(Ru Ji Lee),조정수(Jung Su Jo),이준구(Jun Gu Lee) 한국원예학회 2014 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2014 No.10

균일한 광 분포 증대를 위한 최적 LEDs 배열 및 식물공장형육묘시스템에서 오이 접수/대목의 생장 평가

이혜진(Hye Jin Lee),조원준(Won Jun Jo),심하선(Ha Seon Sim),문유현(Yu Hyun Moon),우의정(Ui Jeong Woo),정수빈(Soo Bin Jung),안수란(Su Ran Ahn),조정수(Jung Su Jo),안세웅(Se Woong An),김성겸(Sung Kyeom Kim) 한국원예학회 2021 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2021 No.10

균일한 크기(하배축의 길이 및 경경 등)의 과채류 접수/대목 생산을 위해서는 식물공장형육묘시스템 육묘 모듈의 광량 분포가 균일하여야 한다. 특히, 광은 광형태형성, 광합성과 같은 작물의 생육에 큰 영향을 미치는 요인 중 하나이기 때문에 육묘 재배 상 내 균일한 광 분포는 중요하다. 본 연구의 목적은 육묘 재배 상에서 균일한 광량 분포를 위한 LEDs 배열 구명 및 식물공장형육묘시스템에서 육묘한 오이의 접수/대목 생장 평가이다. 백색LEDs를 이용하였고, 5개 LEDs를 배열(LEDs 바의 배치 간격)에 따라 7가지 시나리오를 설정하였다. 각 시나리오별로 육묘 재배 모듈(1200 × 600 × 300mm) 내 총 45지점(150 × 150mm 간격)에서 광량을 측정하였으며, 가장 낮은 표준편차 값의 광원 배치 시나리오로 선정하였다. 오이 접목묘 생산을 위하여 접수/대목은 각 8일간 육묘하였으며, 기온 25/20°C(주/야), 상대습도 70/85%(주/야), 광량 200μmol·m<SUP>-2</SUP>·s<SUP>-1</SUP>, 광주기 16h 조건이었다. 관수 개시 시점은 배지 수분 함량 60%일 때를 기준으로 접수는 5와 7일 차, 대목은 5와 6일 차에 80%까지 관수 해 주었다. 오이 접수(‘베테랑’)는 초장, 경경, 엽면적, 생체중 및 건물중은 각각 6 ± 0.9cm, 2 ± 0.2mm, 18 ± 1.7㎠, 0.8 ± 0.1g, 0.2 ± 0.01g이었으며, 초장과 경경의 변이계수는 15 및 8%였다. 오이 대목(‘신토좌’)의 초장, 경경, 엽면적, 생체중 및 건물중은 각각 7 ± 0.9cm, 3 ± 0.2mm, 37 ± 3.7㎠, 3 ± 0.3g, 1 ± 0.1g였으며, 초장과 경경의 변이계수는 13 및 7%로 매우 균일한 규격의 오이 접수/대목의 생산이 가능하였다. 본 실험에서 선정한 광량 균일도가 가장 높았던 LEDs 배열을 이용하여 식물공장형육묘시스템 육묘 모듈의 광원부를 설계한다면, 오이의 접목묘 생산을 위한 접수/대목이 연중 균일하게 생산되어 자동 접목 로봇의 활용도가 증가할 것으로 기대된다.

Glucosinolate Content Varies and Transcriptome Analysis in Different Kale Cultivars (Brassica oleracea var. acephala) Grown in a Vertical Farm

Thi Kim Loan Nguyen(응웬티김로안),Ga Oun Lee(이가운),Jung Su Jo(조정수),Jun Gu Lee(이준구),Shin-Woo Lee(이신우),Ki-Ho Son(손기호) (사)한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.4

토마토 접수 및 대목 생산을 위한 식물공장형육묘시스템 내 광 프로파일

문유현(Yu Hyun Moon),우의정(Ui Jeong Woo),조원준(Won Jun Jo),심하선(Ha Seon Sim),이태연(Tae Yeon Lee),조정수(Jung Su Jo),김성겸(Sung Kyeom Kim) 한국원예학회 2022 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2022 No.5

식물공장 인공광원이 케일의 생육 및 글루코시놀레이트 함량에 미치는 영향

이광재(Guang-Jae Lee),허정욱(Jeong-Wook Heo),정충렬(Chung-Ryul Jung),김현환(Hyun-Hwan Kim),조정수(Jung-Su Jo),이준구(Jun-Gu Lee),이경자(Gyeong-Ja Lee),남상영(Sang-Young Nam),홍의연(Eui-Yon Hong) (사)한국생물환경조절학회 2016 생물환경조절학회지 Vol.25 No.2

본 연구는 식물공장 인공광원이 수경재배 케일의 생육, 수량 및 글루코시놀레이트(GLS) 함량에 미치는 영향을 구명코자 수행하였다. 인공광원으로 LED B:W(1:1, BW), R:B:W(2:1:3, RBW), BW+형광등(1:1+FL, BW+FL) 등 3 처리를 하였다. 수확 엽수와 엽중은 BW+FL이 BW와 RBW보다 우수하였다. 엽장은 BW+FL에서, 엽폭은 RBW가 우수하여 다른 처리와 통계적인 유의성을 나타냈다. 엽록소 함량과 ‘L’ 값은 처리간에 유의성이 없었으며, ‘a’ 값과 ‘b’ 값은 BW+FL에서 가장 낮았다. GLS 함량은 모든 처리에서 glucobrassicin, glucoiberin, gluconasturtiin, sinigrin, progoitrin, glucoraphamin, epiprogoitrin 순으로 많았으며, 총 GLS 함량은 RBW에서 가장 높았다. 잎의 수분 함량, 조단백질, 조지방 함량, 회분 함량은 처리간에 유의성을 나타내지 않았다. 결론적으로 광은 생육과 2차 대사산물의 합성에 차이가 나타내며, 기능성 향상을 위해 후속 연구가 필요하다고 판단된다. This study was carried out to investigate the effects of artificial light sources on growth, yield, and glucosinolate content of hydoroponically grown Peucedanum japonicum in plant factory. Treatments were given with LED Blue:White(1:1, B:W), LED Red:Blue:White(2:1:3, RBW), and LED Blue:White(1:1)+Florescent lamp(BW+FL). Number of harvested leaves and leaf weight of BW+FL were higher than BW and RBW. BW+FL in leaf length and RBW in leaf width were significant difference with other treatments. Chlorophyll content and ‘L’ value were not significant difference among the treatments. The ‘a’ and ‘b’ value is the lowest in BW+FL. Glucosinolate content was high in order of glucobrassicin, glucoiberin, sinigrin, gluconasturtiin, progoitrin, glucoraphamin, and epiprogoitrin in all treatments, and total glucosinolate content was the highest in RBW treatment. Moisture, crude protein, crude fat, and ash content of leaves were not different among the treatments. In conclusion, this study showed that light caused growth and secondary metabolites synthesis, and we recommend to further study between light and secondary metabolites for increasing functionality.

생육도일과 저온요구시간으로 딸기 품종 별 개화일 예측 재배맵 개발

이태연(Tae Yeon Lee),심하선(Ha Seon Sim),문유현(Yu Hyun Moon),우의정(Ui Jeong Woo),신하랑(Ha Rang Shin),조정수(Jung Su Jo),김성겸(Sung Kyeom Kim) 한국원예학회 2022 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2022 No.11