IBA 및 elicitor 처리에 따른 백수오 기내 생산 부정근 및 표준품의 FT-IR 스펙트럼 기반 대사체 비교 분석

Metabolic comparison between standard medicinal parts and their adventitious roots of Cynanchum wilfordii (Maxim.) Hemsl. using FT-IR spectroscopy after IBA and elicitor treatment

한약자원 약용부위와 대사체 수준에서 동등성이 규명된다면 식물조직배양을 통한 약용자원의 대량증식은 한약자원 약용부위의 보다 안전하고, 지속적인 대체 공급수단으로 활용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 기원 검증이 이루어진 백수오 약용부위와 동일조직에서 유래된 부정근으로부터 전세포추출물의 FT-IR스펙트럼 분석을 통해 대사체 수준에서의 동등성을 비교분석함으로써 한약자원 약용부위의 대체 공급수단으로 활용 가능성을 검증하고자 하였다. 식물생장조절제인 IBA 농도별 백수오 부정근의 생장률 분석 결과 5 mg/L IBA 첨가 배지에서 백수오 부정근 증식이 가장 우수하였다. SA 처리의 경우 처리 농도가 증가함에도 불구하고 백수오 부정근의 생장에는 차이가 없었지만, MeJA 처리시 농도가 높아질수록 부정근이 갈변되고 생장이 감소하였다. Elicitor 처리된 백수오 부정근 및 표준 약용부위 시료로부터 FT-IR 스펙트럼 데이터의 PCA 와 PLS-DA 분석결과 $400{\mu}M$ MeJA를 제외한 모든 처리구에서 백수오 기내 생산 부정근과 표준 약용부위 시료들 사이에서 전체 대사체 패턴이 매우 유사함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 확립된 FT-IR 스펙트럼기반 다변량통계분석 기술은 다양한 한약자원 약용부위 시료들의 대사체 수준 동등성을 신속하게 식별하는 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.

To determine whether metabolite fingerprinting for whole cell extracts based on Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) can be used to discriminate and compare metabolic equivalence, standard medicinal parts of Cynanchum wilfordii (Maxim.) Hemsl. and their adventitious roots were subjected to FT-IR. The principal component analysis (PCA) and partial least square discriminant analysis (PLS-DA) from FT-IR spectral data showed that whole metabolic pattern from the adventitious root of Cynanchum wilfordii was highly similar to its standard medicinal parts. These results clearly showed that mass proliferation of adventitious roots could be applied for the novel supply of standard medicinal parts of medicinal plants. Furthermore, FT-IR spectroscopy combined with multivariate analysis established in this study could be applied as an alternative tool for discriminating of whole metabolic equivalence from standard medicinal parts. Thus, it is proposed that these metabolic discrimination systems from the adventitious root of Cynanchum wilfordii could be applied for metabolic standardization of in vitro grown Cynanchum wilfordii.