Cloning, Expression, and Functional Characterization of a Prx Gene from Ginseng

Ju-Sun Shim(심주선),Yu-Jin Kim,Dea-Young Jung,Jung-Hye Lee,Deok-Chun Yang 고려인삼학회 2009 고려인삼학회 학술대회 Vol.2009 No.12

Comparison of Antioxidant Ability between Transgenic Adventitious Root and Non-Transgenic Adventitious Roots of Panax ginseng

Ju Sun Shim(심주선),Yu Jin Kim,Jung Hye Lee,Dae Yung Jung,Rama Krishna Pulla,Deok Chun Yang 고려인삼학회 2009 고려인삼학회 학술대회 Vol.2009 No.5

고려인삼 유래 Cytochrome P450 유전자의 동정 및 형질전환에 의한 특성검정

심주선(Ju-Sun Shim),김유진(Yu-Jin Kim),정석규(Seok-kyu Jung),권우생(Woo-Saeng Kwon),김세영(Se-Young Kim),양덕춘(Deok Chun Yang) 고려인삼학회 2009 Journal of Ginseng Research Vol.33 No.3

인삼으로부터 뽑은 PgCYP 유전자와 표지유전자인 NPTⅡ 유전자를 함유하고 있는 Agrobacterium tumefaciens GV3101 균주를 이용하여 담배 잎절편과 공동배양한 후 MS 기본배지에 kanamycin 100 μg/ml, cefotaxime 500 ㎍/ℓ, BA 2 ㎎/ℓ와 NAA 0.2 ㎎/ℓ가 첨가된 선발배지에 치상하여 4주 후 항생제가 첨가된 기본배지에서 발근시켰다. 생존한 선발체의 잎을 이용하여 PCR 반응으로 도입유전자의 삽입여부를 확인하였다. 또한 선발된 형질전환체를 이용하여 RT-PCR을 실시하여 PgCYP 유전자가 담배식물에 안정적으로 도입되어 전사되고 있음을 확인하였다. Triterpenoid saponins were synthesized in Panax ginseng C.A. Meyer via the isoprenoid pathway by cyclization of 2,3-oxidosqualene to give primarily oleanane (beta-amyrin) or dammarane triterpenoid skeletons. The triterpenoids are backbone and undergoes various modifications (oxidation, substitution and glycosylation), mediated by cytochrome P450 (CYP)-dependent monooxygenases, glycosyltransferase and other enzymes. This is likely to be due in part to the complexity of the molecules and the lack of pathway intermediates for biochemical studies. A cDNA clone encoding a putative CYP gene was isolated from flower bud of ginseng and transformed into the plant(Nicotiana tabacum cv. Xanthi) and confirmed by PCR analysis. The CYP gene (PgCYP) contained an open reading frame(ORF) encoding mature protein of 500 amino acids. The expression of PgCYP were investigated in transgenic tobacco by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR).

인삼 토양 미생물 Cellulosimicrobium sp. Gsoil 235의 배지조성에 따른 Ginsenoside Rb1 전환

나주련 ( Ju Ryun Na ),김유진 ( Yu Jin Kim ),김세화 ( Se Hwa Kim ),김호빈 ( Ho Bin Kim ),심주선 ( Ju Sun Shim ),김세영 ( Se Young Kim ),양덕춘 ( Deok Chun Yang ) 한국미생물생명공학회 2009 한국미생물·생명공학회지 Vol.37 No.1

인삼으로부터 Cysteine Proteinase 유전자의 분리 및 환경 스트레스에 대한 반응

정대영(Dae-Young Jeong),김유진(Yu-Jin Kim),심주선(Ju-Sun Shim),이정혜(Jung-Bye Lee),인준교(Jun-Gyo In),이범수(Bum-Soo Lee),양덕춘(Deok-Chun Yang) 고려인삼학회 2008 Journal of Ginseng Research Vol.32 No.4

14년생 인삼의 뿌리로부터 cDNA library를 제작한 후 무작위로 뽑은 EST clone 중에 서 cysteine proteinase(CP) 유전자에 높은 상동성을 나타내는 clone 6개를 선발하였고 이를 바탕으로 PgCysP1을 제작하였다. 인삼의 CP 유전자는 전장의 길이가 1,398bp로 366개의 아미노산을 코딩하는 1,101bp의 ORF를 가지고 있다. PgCysP1의 아미노산 서열과 이차구조를 분석한 결과, 기존에 보고된 식물들과 높은 상동성을 나타내었으며 PgCysP1는 papain family에 속하는 것으로 확인되었다. RT-PCR 분석결과, 인삼의 PgCysP1는 NaCl, 저온, wound, salicylic acid에 대해 그 발현 양상이 상동성을 나타내는 다른식물의 CP 유전자 발현과 유사한 양성을 보였고, 이에 PgCysP1은 CP gene으로 사료되며, 앞으로 인삼 식물체의 환경 스트레스에 대한 내성 연구가 요구된다. Cysteine proteinases play an essential role in plant growth and development but also in senescence and programmed cell death. They panicipate in both anabolic and catabolic processes. In addition, they are involved in signalling pathways and in the response to biotic and abiotic stresses. A cDNA clone encoding cysteine proteinase (CP) gene, designated PgCysP1, was isolated from Panax ginseng C. A. Meyer. Reverse transcriptase (RT)-PCR results showed that PgCysP1 expressed at different level in P. ginseng hairy root. Different stresses such as biotic as well as abiotic stresses triggered a significant induction of PgCysP1. The positive responses of PgCysP1 to the various stimuli suggested that PgCysP1 may help to protect the plant against reactive environmental stresses.

인삼 모상근의 생장과 Ginsenoside 생합성에 미치는 석결명의 영향

정대영(Dae-Young Jeong),김유진(Yu-Jin Kim),심주선(Ju-Sun Shim),이정혜(Jung-Hye Lee),정석규(Seok-Kyu Jung),김세영(Se-Young Kim),인준교(Jun-Gyo In),이범수(Bum-Soo Lee),양덕춘(Deok-Chun Yang) 고려인삼학회 2009 Journal of Ginseng Research Vol.33 No.3

인삼 모상근의 생장과 ginsenosides의 함량을 증가시키기 위하여 생장조절제가 첨가되지 않은 1/2 MS 배지에 석결명의 농도와 처리시기를 달리하여 인삼 모상근 KGHR-8 세포주를 30일간 배양하였다. 실험 결과, 고체배양에서 10 ㎎/L 석결명을 첨가하였을 때 생장량이 가장 높으며, 300 ㎎/L 이상 처리구는 대조군에 비해 생장이 낮았다. 액체배양시 10, 15 ㎎/L 석결명을 첨가하였을 때 생장량이 증가하였고 ginsenoside 함량은 10, 15 ㎎/L 처리구에서 각각 8.8%, 11.8% 증가를 보였다. 석결명의 최적 처리시점을 구명하고자 첨가시점을 달리하여 인삼 모상근의 생장량을 조사한 결과, 대조군보다 14일 후 10 ㎎/L 석결명을 접종한 처리구에서 생체중량 22.9%, 건조중량 20.7%으로 가장 높은 인삼 모상근의 생장 증가를 보였다. 또한, 광조사 효과를 조사하기 위해 암실과 광조사 처리구로 나누어 30일간 배양한 결과, 대조군과 비교하여 광조사 처리구에서는 18% 정도 생장량이 증가하였고 암실 처리구에서 거의 차이가 없었다. RT-PCR 결과에서는 10, 20 ㎎/L 석결명 처리구가 대조군에 비해 사포닌 생합성 관련 유전자인 squalene synthase, squalene epoxidase, dammarenediol synthase, cycloartenol synthase 및 β-amyrin synthase의 전사량이 증가하였다. Bioreactor(2L)를 이용하여 인삼 모상근을 배양한 결과 처리구가 대조군에 비해 5% 증가를 보였으며, ginsenosides 함량도 2.63 g으로 대조군에 비해 증가하였다. 따라서 석결명은 이차 대사산물인 사포닌의 생산에 영향을 미치는 elicitor로써 역할을 하는 것으로 판단된다. In order to investigate the effects of elicitors on the growth and ginsenoside biosynthesis of ginseng hairy roots, we treated Panax ginseng hairy root with various concentrations of Haliotidis concha according to different time course. Haliotidis concha supplement increased the biomass and ginsenoside accumulation at 10 ㎎/L concentration. The growth rate of hairy root under a lighter concentration was greater than hairy root treated with a denser concentration. The highest content and productivity of ginsenosides appeared at 2 weeks after the treatment of 10 ㎎/L Haliotidis concha. The gene expression of squalene synthase, squalene epoxidase, dammarenediol synthase, cycloartenol synthase, β-amyrin synthase in hairy roots of ginseng were examined by RT-PCR. The Haliotidis concha treatment resulted in the obvious accumulation of the mRNA of triterpene biosynthesis in Panax ginseng hairy root as compared with the control. In this study, Haliotidis concha acts as a kind of elicitor for the production of ginsenosides.

더덕의 효율적인 재분화 및 뿌리발달

심주선,조숙녀,손화,김무성,노영덕,김세영,양덕춘 경희대학교식량자원개발연구소 2005 硏究論文集 Vol.24 No.-

더덕은 식용, 관상용, 생약재료로 쓰이는 방향성 식물이다. 본 연구는, 종자의 기내배양을 통하여 식물체 재분화와 뿌리발달을 실험했다. 종자의 발아는 GA_(3) 100 mg·L(-1)처리와 저온처리 시 매우 양호하였다. 더덕의 기내에서 shoot의 형성은 2 mg·L^(-1) BA, 2 mg·L(-1) NAA가 첨가된 MS 기본배지에서 가장 양호하였으며, 줄기의 절편체와 비교하여 잎 절편체에서 재분화가 잘되었다. 또한 뿌리의 발육은 계속적인 계대배양에 의해서 양호하였는데 shoot의 길이를 1 cm 정도 남긴 뿌리를 연속적으로 4회 계대배양에서 뿌리가 주근으로 발육하였으며 길이는 약 3 cm 및 직경은 0.5 cm의 정상적인 뿌리를 얻을 수 있었다. Codonopsis lanceolata is widely used as edibles, ornamental plant and crude drug material. This study was carried out to confirm the ratio of germination and efficient differentiation of shoot and root in vitro. The germination of Codonopsis lanceolata seed was excellent in the medium with GA_(3) 100 mg·L(-1) and chilling treatment. The shoot formation of Codonopsis lanceolata was good at the MS medium with 2 mg·L(-1) BA and 2 mg·L(-1) NAA. According to inoculum part, ratio of re-differentiation was higher from the leaf explant compared with the stem explant. For root development, successive subculture with 1 cm shoot of upper part from root was efficient. Roots of Codonopsis lanceolata cultured in vitro system was grown like normal root with length of 3 cm and thickness of 0.5 cm at the 4 successive subcultures.

인삼 Peroxidase(PgPrx3) 유전자의 분리 및 연초의 형질전환

손화,심주선,김세영,노영덕,김무성,양덕춘 경희대학교식량자원개발연구소 2005 硏究論文集 Vol.24 No.-

Peroxidase는 항산화에 관련된 효소이며 식물의 환경스트레스와 성장에 관련되는 중요한 유전자이다. 본 실험에서 사용된 Peroxidase Ⅲ의 cDNA는 Panax ginseng C.A. Meyer 잎에서 추출하였으며 PgPrx3라 명명하였다. 이 gene의 ORF영역은 1,065 bP이고 355개의 아미노산을 가지고 있다. BioEdit 프로그램을 이용하여 PgPrx3와 다른 식물의 peroxidase gene과 비교한 결과 상동성을 가지고 있었으며, Spinacia oleracea(70%), Vigna angulais(71%), Nicotiana tabacum(69%) and Linum usitatissimum(65%). 그중 Vigna angularis의 상동성이 가장 높았다. 담배에 본 유전자를 형질전환시켜 유전자의 특성을 검정하기 위하여 35S/35S/AMV/peroxidas/Tnos를 벡터 pRD400에 재조합 후 아그로박테리아를 이용하여 담배에 도입시켰다. 그리고 PCR를 이용하여 유전자 PgPrx3가 담배에 도입된 것을 확인하였으며, RT-PCR로 정상적으로 PgPrx3 유전자가 전사되어 RNA를 생성하고 있음을 확인하였다. A peroxidase (E.C. 1.11.1.7) is very important enzyme as antioxidants. The function of this gene is connected with growth and environmental stress of plant. A class Ⅲ peroxidase cDNA was isolated from the leaf of Panax ginseng C.A. Meyer and named as PgPrx3 which is consisted of an ORF (open reading frame) of 1,065 bp and an amino acid of 355 residues. BioEdit software was used to compare the PgPrx3 amino acid sequence with other plants that showed homologies with Spinacia oleracea (70%), Vigna angularis (71%), Nicotiana tabacum (69%) and Linum usitatissimum (65%). The peroxidase of Vigna angulatis was the most homologous with ginseng. The chimeric PgPrx3 gene, 35S/35S/AMV/peroxidas/ Tnos, was constructed in the binary vector pRD400. Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 harboring disarmed Ti-plasmid was used to transform Nicotiana tabacum L. using the leaf disc. Incorporation of the chimeric gene PgPrx3 into plants were confirmed by PCR analysis of genomic DNA and RT-PCR analysis of mRNA from transgenic tobacco. The PgPrx3 gene from ginseng was stably expressed in transgenic tobacco plants.