• 제목/요약/키워드: Ipomoea batatas L. Lam.

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Use of Single-leaf Cutting in the Study of the Expression of Starch Synthesis and Modification Genes in Sweetpotato

  • Kim Sun-Hyung;Hamada Tatsuro;Otani Matoyasu;Koga Hironori;Shimada Takiko
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제7권2호
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    • pp.123-127
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    • 2005
  • The evaluation of source potential and sink strength is the generally large and laborious sample size required to adequately assess anyone of the parameters in field-grown sweetpotato. For this purpose we used the rooted single-leaf cuttings with petioles, because the source and sink organs are restricted in this system. The rooted single-leaf cutting of sweetpotato provides a unique source-sink model system, and is established within about 50 days after planting. In this study, the sink potential of sweetpotato tubers was examined based on the expression of genes for starch synthesis (AGPase) and modification (SBEII and GBSSI) in single rooted leaf plant. The gene expression patterns of GBSSI, SBEII and AGPase at various developmental stages and in different types of root tissues presented. These results suggest that the rooted single-rooted method can be used an ideal model system to study physiological and biochemical mechanisms in sweetpotato.

Molecular identification of sweet potato accessions using ARMS-PCR based on SNPs

  • Park, Hyungjun;Kim, Sujung;Nie, Hualin;Kim, Jiseong;Lee, Jeongeun;Kim, Sunhyung
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제47권2호
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    • pp.124-130
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    • 2020
  • The sweet potato (Ipomoea batatas [L.] Lam.) is the sixth-most important crop in the world following rice, wheat, potato, maize, and cassava. Four varieties ('Beniharuka', 'Annobeni', 'Pungwonmi', 'Hogammi') and their Japanese cultivars are broadly distributed in South Korea. In the Korean marketplace, sweet potatoes are classified by color and shape, not by variety, making it necessary to differentiate varieties for uniform production and consumption. In this study, molecular markers were developed to distinguish the four varieties of sweet potato using SNPs and genotyping-by-sequencing (GBS) analysis via a tetra-primer amplification refractory mutation system (ARMS)-PCR. The results revealed that three variety-specific fragments (164 bp and 241 bp of SNP 04-27457768 and 292 bp of SNP 03-16195623) were amplified in the 'Beniharuka', 'Pungwonmi', and 'Annobeni' sweet potato varieties. There were instances where some varieties produced three bands within the gel electrophoresis, indicating heterozygosity at the given SNPs loci. DNA sequencing analysis also confirmed the results of electrophoresis at the SNPs loci. Overall, these molecular markers would provide a useful, rapid, and, simple evaluation method for the Korean sweet potato marketplace, where the mixing of varieties is a serious issue.

Modification of amylose content of sweetpotato starch by RNAi technique

  • Shimada, Takiko;Otani, Motoyasu;Hamada, Tatsurou;Kim, Sun-Hyung
    • 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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    • 한국식물생명공학회 2005년도 추계학술대회 및 한일 식물생명공학 심포지엄
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    • pp.351-355
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    • 2005
  • In the storage roots of sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Kokei 14), 10 to 20% of starch is essentially unbranched linear amylose and the other major component is branched amylopectin. Amylose is produced by the enzyme GBSSI (granule bound starch synthase I), whereas amylopectin is produced by a concerted action of soluble starch synthase and starch branching enzymes (SBEI and SBEII). We constructed double-stranded RNA (dsRNA) interference vectors of GBSSI and IbSBEII and introduced them into sweetpotato genome via Agrobacterium-mediated gene transformation. The endogenous GBSSI expression was inhibited by dsRNA of GBSSI in 73 % of transgenic plants giving rise to the storage tubers containing amylopectin but not amylose. On the other hand, all sweetpotato plants transformed with dsRNA of IbSBEII contained a larger amount of amylose than the non-transgenic control (up to 25% compared to 10% in the controls). The RNA interference (RNAi) is effectively inhibited the gene expression in thestarch metabolic pathway and modified the characteristics of starch in sweetpotato.

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Characterization of full-length enriched expressed sequence tags of dehydration-treated white fibrous roots of sweetpotato

  • Kim, Sun-Hyung;Song, Wan-Keun;Kim, Yun-Hee;Kwon, Suk-Yun;Lee, Haeng-Soon;Lee, In-Chul;Kwak, Sang-Soo
    • BMB Reports
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    • 제42권5호
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    • pp.271-276
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    • 2009
  • Sweetpotato (Ipomoea batatas (L). Lam.) is relatively tolerant to unfavorable growth conditions such as drought, yet has not been exploited to provide a better understanding of the molecular basis of drought stress tolerance. We obtained 983 high-quality expressed sequence tags of 100 bp or longer (average length of 700 bp) from cDNA libraries of detached white fibrous root tissues by subjecting them to dehydration for 6 h. The 431 cDNAs were each assigned a function by alignment using the BLASTX algorithm. Among them, three genes associated with various abiotic stresses and nine genes not previously associated with drought stress were selected for expression pattern analysis through detailed reverse transcription-polymerase chain reaction. The direct and indirect relationships of the 12 genes with drought tolerance mechanisms were ascertained at different developmental stages and under various stress conditions.

고구마 연작장해 경감을 위한 바이러스 무병묘 재배와 심토반전 효과 (Effect of Virus-free Plant and Subsoiling Reversion Soil for Reduction of Injury by Continuous Cropping of Sweet Potato)

  • 송해안;김갑철;이승엽
    • 한국작물학회지
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    • 제57권3호
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    • pp.254-261
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    • 2012
  • 고구마의 연작장해를 경감시키기 위하여, 연작지 토양과 심토반전 토양에서 농가묘와 바이러스 무병묘를 $70{\times}25cm$ 간격으로 재배하였다. 연작지 토양의 시비량은 $N-P_2O_5-K_2O$ = 55-63-156$kg\;ha^{-1}$과 우분퇴비 10$ton\;ha^{-1}$으로 표준시비를 하였고, 심토반전 토양은 질소비료와 퇴비만을 50% 증시하였다. 삽식 30, 120일째의 생육과 수량 및 품질특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 삽식 30일경부터 농가묘에서는 바이러스 병징이 뚜렷하였으나, 무병묘에서는 나타나지 않았다. 2. 무병묘의 수량성은 농가묘보다 심토반전 토양 15.0%, 연작지 10.5%의 증가를 보였다. 3. 심토반전 토양에서의 수량성은 연작지보다 농가묘 8.8%, 무병묘 3.2%의 증가를 보였으며, 심토반전 토양에서 바이러스 무병묘 재배는 상저비율이 농가묘(60.1%) 대비 80%로 높아져 경제성이 있었다. 4. 무병묘에서 수확한 고구마의 품질은 농가묘보다 피색이 선명하고, 고구마 모양이 좋아져 외관 품질향상에도 유리하였다. 5. 심토반전 토양 및 무병묘에서 수량증가는 30일째 엽수와 120일째 분지수와 정의 상관관계(p=0.05)가 인정되었으며, 이는 고구마 괴근형성에 초기생육이 중요하다는 것을 보여주었다.

고구마 바이러스 무병묘와 농가묘의 만기재배에서 품종 간 생육 및 수량특성 (Growth Characteristics and Yield of Sweet Potato Cultivars between Virus-free and Farmer's Slips in Late Season Cultivation)

  • 유경란;이승엽
    • 한국작물학회지
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    • 제58권1호
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    • pp.43-49
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    • 2013
  • 바이러스 무병묘의 만기재배를 통한 우량 씨고구마의 안정적 생산과 적응품종 선발을 위하여, 9 품종의 바이러스 무병묘와 농가묘를 7월 10일 $75{\times}25cm$로 정식하여 흑색비닐로 멀칭재배를 한 다음, 생육특성 및 수량 등을 조사하였다. 1. 정식 30일째의 초기생육은 농가묘보다 무병묘에서 줄기 길이, 줄기 직경, 마디수, 곁가지수 등이 유의하게 증가하였고, 품종 간에도 유의한 차이를 보였으며, '고건미', '신천미', '신황미', '신율미', '연황미' 등에서 초기생육이 양호하였다. 2. 정식 110일째의 지상부 생육에서 줄기 길이, 줄기 직경, 마디수, 분지수 및 생체중 등은 품종간에 유의한 차이를 보였으나, 무병묘와 농가묘간에는 마디수 외에 다른 형질들은 유의한 차이를 보이지 않았다. 3. 만기재배에 따른 무병묘 수량은 품종에 따라 농가묘보다 12-49% 증수되었으며, 무병묘와 농가묘간 평균수량은 각각 1,625 kg/10a과 1,230 kg/10a 으로 무병묘에서 유의하게 증가하였다. 4. 씨고구마로 이용할 수 있는 40 g 이상의 상저비율은 무병묘 65.6%, 농가묘 57.8%로 무병묘에서 유의하게 증가하였으며, 무병묘와 농가묘간 상저수량은 각각 1,067 kg/10a과 710 kg/10a 이었다. 5. 공시된 9품종 중에서 1,300 kg/10a 이상의 상저수량을 보인 '신자미', '신천미', '신율미' 등 3품종의 만기재배 적응성이 높았다.

장기저장을 위해 제조한 동결건조 산채 블록의 항산화 활성 변화 (Change of Antioxidant Activities in Preparing Freeze Dried Wild Vegetable Block for the Long-term Storage)

  • 유진균;정미자;김대중;최면
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권12호
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    • pp.1649-1655
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    • 2009
  • 곰취(Ligularia fischeri, GC), 고추잎(Capsicum annuum L., GCY), 취나물(Aster scaber, CNM), 머위대(Petasites japonicus S. et Z. Max, MYD) 및 고구마순(Ipomoea batatas L. (Lam), GGM)과 같은 산채들의 물 추출물의 항산화능력을 평가하고 이들 동결건조 블록 물 추출물들의 항산화력과 비교하였다. 산채 물 추출물들과 그들의 동결건조 블록물 추출물들의 항산화력 측정은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거작용, hydroxyl radical 소거작용 및 아질산염 소거작용과 같은 방법에 의해 알아보았다. 산채 물 추출물은 그들의 동결건조 물 추출물보다 총 페놀함량이 더 높았다. GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물추출물들의 총 페놀 함량은 각각 $471.66{\pm}3.52\;{\mu}g/mg,\;141.33{\pm}2.51\;{\mu}g/mg,\;177.33{\pm}2.88\;{\mu}g/mg,\;238.66{\pm}9.50\;\mu}g/mg\;그리고\;122.67{\pm}3.51\;{\mu}g/mg$이었다. 1000 ppm GC, GCY, CNM 그리고 GGM 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 그들의 동결건조 블록 물 추출물보다 더 높았고, 1000 ppm CNM, GC, GCY, MYD 그리고 GGM의 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 각각 90.9%, 89.9%, 76.6%, 71.1% 그리고 57.4%였다. 10000 ppm GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물 추출물들은 hydroxyl radical 소거작용을 각각 38.8%, 33.4%, 35.9%, 34.3% 그리고 33.8%까지 증가시켰고, GCY, CNM 그리고 GGM의 물 추출물은 동결건조 블록 물 추출물과 유사한 활성을 나타내었으나 GC와 MYD의 물 추출물이이들 동결건조 블록들의 물 추출물의 hydroxyl radical 소거작용보다 약간 더 영향력이 있었다. 산채 물 추출물들과 이들 동결건조 블록 물 추출물들은 실험된 모든 농도에서 DPPH radical 소거작용 및 hydroxyl radical 소거작용을 나타내었다. GC 물 추출물의 아질산염 소거작용은 현저하게 농도 의존적으로 증가하였고, GC 물 추출물의 아질산염 소거작용이 그것의 동결건조 블록 물 추출물의 아질산염 소거작용보다 높았다. 이상의 결과들로부터 동결건조블록이 산채와 비교하여 산채가 가지고 있는 항산화력을 유지하고 있다는 것을 알수 있었다.

제주 재래식된장의 생리적 특성 (Physiological Properties of Jeju Traditional Doenjang)

  • 황준호;오유성;임자훈;박지은;김미보;윤훈석;임상빈
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권12호
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    • pp.1656-1663
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    • 2009
  • 곰취(Ligularia fischeri, GC), 고추잎(Capsicum annuum L., GCY), 취나물(Aster scaber, CNM), 머위대(Petasites japonicus S. et Z. Max, MYD) 및 고구마순(Ipomoea batatas L. (Lam), GGM)과 같은 산채들의 물 추출물의 항산화능력을 평가하고 이들 동결건조 블록 물 추출물들의 항산화력과 비교하였다. 산채 물 추출물들과 그들의 동결건조 블록물 추출물들의 항산화력 측정은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거작용, hydroxyl radical 소거작용 및 아질산염 소거작용과 같은 방법에 의해 알아보았다. 산채 물 추출물은 그들의 동결건조 물 추출물보다 총 페놀함량이 더 높았다. GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물추출물들의 총 페놀 함량은 각각 $471.66{\pm}3.52\;{\mu}g/mg,\;141.33{\pm}2.51\;{\mu}g/mg,\;177.33{\pm}2.88\;{\mu}g/mg,\;238.66{\pm}9.50\;\mu}g/mg\;그리고\;122.67{\pm}3.51\;{\mu}g/mg$이었다. 1000 ppm GC, GCY, CNM 그리고 GGM 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 그들의 동결건조 블록 물 추출물보다 더 높았고, 1000 ppm CNM, GC, GCY, MYD 그리고 GGM의 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 각각 90.9%, 89.9%, 76.6%, 71.1% 그리고 57.4%였다. 10000 ppm GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물 추출물들은 hydroxyl radical 소거작용을 각각 38.8%, 33.4%, 35.9%, 34.3% 그리고 33.8%까지 증가시켰고, GCY, CNM 그리고 GGM의 물 추출물은 동결건조 블록 물 추출물과 유사한 활성을 나타내었으나 GC와 MYD의 물 추출물이이들 동결건조 블록들의 물 추출물의 hydroxyl radical 소거작용보다 약간 더 영향력이 있었다. 산채 물 추출물들과 이들 동결건조 블록 물 추출물들은 실험된 모든 농도에서 DPPH radical 소거작용 및 hydroxyl radical 소거작용을 나타내었다. GC 물 추출물의 아질산염 소거작용은 현저하게 농도 의존적으로 증가하였고, GC 물 추출물의 아질산염 소거작용이 그것의 동결건조 블록 물 추출물의 아질산염 소거작용보다 높았다. 이상의 결과들로부터 동결건조블록이 산채와 비교하여 산채가 가지고 있는 항산화력을 유지하고 있다는 것을 알수 있었다.

분자육종을 통한 조건불리지역 친환경 산업용 고구마 개발 전략 (Strategies of development of environmentally friendly industrial sweetpotato on marginal lands by molecular breeding)

  • 김명덕;안영옥;김윤희;김차영;이증주;정재철;이행순;목일진;곽상수
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권3호
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    • pp.197-201
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    • 2009
  • The food self-support rate on the basis of cereals in Korea is approximately 27%, which will threaten the national food security. The dramatic increase in population accompanied by rapid industrialization in developing countries has caused imbalances in the supply of food and energy. To cope with these global crises over food and energy supplies as well as environmental problems, it is urgently required to develop new environmentally friendly industrial crop varieties to be grown on marginal lands including desertification areas for sustainable development. Sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ranks seventh in annual production among food crops in the world. Its wide adaptability on marginal lands and rich nutritional content provide a high potential for preventing malnutrition and enhancing food security in the developing countries. In addition, sweetpotato can be developed as a bioreactor to produce valuable industrial materials including bio-ethanol, functional feed and antioxidants by molecular breeding. In this respect, we focus on the molecular breeding of sweetpotato with multi-function on marginal lands. The strategies for development of environmentally friendly industrial sweetpotato will be introduced and discussed.

고구마 전분 대사공학 연구 동향 (Current status on metabolic engineering of starch in sweetpotato)

  • 안영옥;양경실;김선형;곽상수;이행순
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권3호
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    • pp.207-213
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    • 2009
  • Starch serves not only as an energy source for plants, animals, and humans but also as an environmentally friendly alternative for fossil fuels. Progress in understanding of starch biosynthesis, and the isolation of many genes involved in this process have enabled the genetic modification of crops in a rational manner to produce novel starches with improved functionality. Starch is composed of two glucose polymers, amylose and amylopectin. The amylose and amylopectin ratio in starch affects its physical and physicochemical properties. Alteration in starch structure can be achieved by modifying genes encoding the enzymes responsible for starch biosynthesis and starch hydrolysis. Here, we describe recent findings concerning the starch modification in sweetpotato. Sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam] ranks seventh in annual production among food crops in the world as an important starch source. To develop transgenic sweetpotato plants with modifying starch composition, we constructed transformation vectors overexpressing granule bound starch synthase I and inhibiting amylopectin synthesis genes such as starch branching enzyme and isoamylase under the control of 35S promoter, respectively. Transformation of sweetpotato (cv. Yulmi) is in progress.