• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권12호
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• pp.1624-1631
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• 2021

Prodigiosin as a high-valued compound, which is a microbial secondary metabolite, has the potential for antioxidant and anticancer effects. However, the large-scale production of functionally active Hahella chejuensis-derived prodigiosin by fermentation in a cost-effective manner has yet to be achieved. In the present study, we established carbon source-optimized medium conditions, as well as a procedure for producing prodigiosin by fermentation by culturing H. chejuensis using 10 L and 200 L bioreactors. Our results showed that prodigiosin productivity using 250 ml flasks was higher in the presence of glucose than other carbon sources, including mannose, sucrose, galactose, and fructose, and could be scaled up to 10 L and 200 L batches. Productivity in the glucose (2.5 g/l) culture while maintaining the medium at pH 6.89 during 10 days of cultivation in the 200 L bioreactor was measured and increased more than productivity in the basal culture medium in the absence of glucose. Prodigiosin production from 10 L and 200 L fermentation cultures of H. chejuensis was confirmed by high-performance liquid chromatography (HPLC) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analyses for more accurate identification. Finally, the anticancer activity of crude extracted prodigiosin against human cancerous leukemia THP-1 cells was evaluated and confirmed at various concentrations. Conclusively, we demonstrate that culture conditions for H. chejuensis using a bioreactor with various parameters and ethanol-based extraction procedures were optimized to mass-produce the marine bacterium-derived high purity prodigiosin associated with anti-cancer activity.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권6호
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• pp.806-822
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• 2023

In the current study we assessed a new crystallized compound, 5-(1-hydroxybutyl)-4-methoxy-3-methyl-2H-pyran-2-one (C-HMMP), from the endophytic fungus Colletotrichum acutatum residing in the medicinal plant Angelica sinensis for its in vitro antimicrobial, antibiofilm, antioxidant, antimalarial, and anti-proliferative properties. The promising compound was identified as C-HMMP through antimicrobial-guided fraction. The structure of C-HMMP was unambiguously confirmed by 2D NMR and HIRS spectroscopic analysis. Antimicrobial property testing of C-HMMP showed it to be effective against a variety of pathogenic bacteria and fungi with MICs ranging from 3.9 to 31.25 ㎍/ml. The compound displayed excellent antibiofilm activity against C. albicans, S. aureus, and K. pneumonia. Furthermore, the antimalarial and radical scavenging activities of C-HMMP were clearly dosedependent, with IC50 values of 0.15 and 131.2 ㎍/ml. The anti-proliferative activity of C-HMMP against the HepG-2, HeLa, and MCF-7 cell lines in vitro was investigated by MTT assay, revealing notable anti-proliferative activity with IC50 values of 114.1, 90, and 133.6 ㎍/ml, respectively. Moreover, CHMMP successfully targets topoisomerase I and demonstrated beneficial anti-mutagenicity in the Ames test against the reactive carcinogenic mutagen, 2-aminofluorene (2-AF). Finally, the compound inhibited the activity of α-glucosidase and α-amylase with IC50 values of 144.7 and 118.6 ㎍/ml, respectively. To the best of our knowledge, the identified compound C-HMMP was obtained for the first time from C. acutatum of A. sinensis, and this study demonstrated that C-HMMP has relevant biological significance and could provide better therapeutic targets against disease.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.289-289
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• 2022

Waterlogging tolerance of corn is one of the important factor for cultivate in paddy soil condition to increase cultivation area and self-sufficiency of corn in Korea. In order to develop elite waterlogging tolerance corn, the new corn lines bred by crossing wild corn, Teosinte, and cultivated corn inbred lines. Five accessions among the 2 species, Zea mays sub spp. mexicana and Zea mays spp. parviglumis, of 81 Teosinte were selected through the waterlogging treatment. The waterlogging treatments were implemented for 7 days at the seedling(V3) stage. The inbred lines were developed by crossing 5 teosinte accessions and cultivated corn lines and they were estimated waterlogging tolerance. It was screened and analyzed the metabolites extracted from roots of 19KT-32(KS141 × teosinte) that was treated waterlogging. We selected 8 of 180 metabolites like as γ-aminobutyric acid(GABA), putrescine, citrulline, Gly, and Ala that expression was remarkably changed over 2.5-times, 7 metabolites increased and 1 metabolite decreased in waterlogging, respectively. Glutamate decarboxylase(GAD) catalyzing GABA accumulation gene have 10 haplotypes, and exon1 was highly conserved, but identified to 135 SNPs after the first intron. Among the 135 SNPs, the number of transversion mutations (52) surpassed the number of transition mutations (38). Most of metabolites were related to abiotic stress in plant that it regulated to pH, osmotic pressure K⁺/Ca⁺⁺ and ATPase activity. We are analyzing the association using these results for increase breeding efficiency.

• 한국약용작물학회지
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• 제15권4호
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• pp.246-250
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• 2007

대량 원소의 종류 및 적정 농도의 규명은 식물의 생장뿐 아니라 유용한 2차 대사산물의 생합성량 증가를 위해 필수적이다. 참돌꽃 배양조직에서 salidroside의 생산성을 높이기 위해 기본 배지의 대량 원소의 농도를 달리하였을 때 $KNO_3$는 98.92 mM, $(NH_4)_2SO_4$는 1.01 mM, $NaH_2PO_4{\cdot}2H_2O$는 2.18 mM, $CaCl_2{\cdot}2H_2O$는 2.04 mM, 그리고 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$는 1.01 mM 일 때, salidroside의 생산량이 가장 높았다. 또한 이와 같은 무기이온의 농도를 조합한 $S4B_5$배지에서 기본배지인 $2XB_5$배지에 비해 2.5배 salidroside 함량 증가를 확인할 수 있었다.

• The Plant Pathology Journal
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• 제33권5호
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• pp.499-507
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• 2017

In an attempt to develop a biological control agent against mycotoxigenic Fusarium species, we isolated Bacillus amyloliquefaciens strain DA12 from soil and explored its antimicrobial activities. DA12 was active against the growth of mycotoxigenic F. asiaticum, F. graminearum, F. proliferatum, and F. verticillioides both in vitro and in planta (maize). Further screening using dual culture extended the activity range of strain DA12 against other fungal pathogens including Botrytis cinerea, Colletotrichum coccodes, Endothia parasitica, Fusarium oxysporum, Raffaelea quercus-mongolicae, and Rhizoctonia solani. The butanol extract of the culture filtrate of B. amyloliquefaciens DA12 highly inhibited the germination of F. graminearum macroconidia with inhibition rate 83% at a concentration of $31.3{\mu}g/ml$ and 100% at a concentration of $250{\mu}g/ml$. The antifungal metabolite from the butanol extract was identified as iturin A by thin layer chromatography-bioautography. In addition, volatile organic compounds produced by DA12 were able to inhibit mycelial growth of various phytopathogenic fungi. The volatile compounds were identified as 2-heptanone, 5-methyl heptanone and 6-methyl heptanone by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis. These results indicate that the antagonistic activity of Bacillus amyloliquefaciens DA12 was attributable to iturin A and volatile heptanones, and the strain could be used as a biocontrol agent to reduce the development of Fusarium diseases and mycotoxin contamination of crops.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권3호
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• pp.231-237
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• 2004

Oxycarotenoids는 녹색식물, 곰팡이, 효모, 버섯 및 세균 등이 만들어 내는 황색, 적색 또는 자색의 polyene계 색소로 분자내에 산소를 함유하며 생체내에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 본 실험에서는 Oxycarotenoids의 생합성 경로상에 존재하는 $\beta$-carotene hydroxylase 유전자 (Chyb)가 재조합된 Ti-plasmid (pGCHYB)를 A. tumerfacience GV3101에 의해 Arabidopsis thaliana (cv. Columbia)에 형질전환하였다. 50 mg/L hygromycin 함유한 MS 배지에서 선발된 개체를 이용하여 Chyb 유전자의 도입여부를 PCR로 분석한 결과, 대조구에서는 Chyb 유전자의 증폭 되지 않았으나 형질전환체에서는 증폭 산물을 확인 할 수 있었다. 또한 형질전환체의 발현여부를 RT-PCR분석한 결과 도입된 Chyb 유전자가 안정적으로 발현되었다. 형질전환체의 carotenoids를 HPLC 분석한 결과 xanthophyll cycle carotenoids (violaxanthin과 zeaxanthin)의 함량 및 $\beta$-carotene 함량은 감소되었으며, 대조구 Arabidopsis에는 생합성되지 않는 astaxanthin이 생합성되었다. 따라서 본 실험에서 육성된 형질전환체를 이용하여 oxycarotenoids 생합성 과정상의 중간대사물질의 표지, 관여된 transcript 및 metabolite 분석 등을 통해 carotenoids 대사계의 연구소재로 활용 할 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권3호
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• pp.186-195
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• 2015

Anthranilate synthase (AS)는 트립토판(Trp)과 indole-3-acetic acid, indole alkaloids의 생합성 경로에서 중요한 효소로 작용한다. 트립토판 생합성 상에서 feedback inhibition에 민감하게 반응하는 AS alpha-subunit 관련 OASA2 유전자 영역의 single (F124V) 및 double (S126F/L530D) 점돌연변이로 변형된 유전자의 재조합운반체를 작성하고 이들 유전자들을 Agrobacterium 방법으로 동진벼에 도입하여 형질전환체를 육성하였다. Single 및 double 돌연변이 OsASA2 유전자가 도입된 형질전환 벼 계통들은 nos gene probe를 이용한 TaqMan PCR 방법으로 single copy를 선발하였고, intergenic 계통을 선발하기 위해서 Bfa I 제한효소를 이용하여 RB와 LB 인접서열로부터 IPCR을 통한 FST 분석을 수행하여 4 개의 intergenic 계통을 선발하였다. 도입된 유전자의 발현으로 형질전환 벼는 Trp, IAN 및 IAA가 잎에 가장 많이 축적되었고, 종자의 트립토판 함량도 증가되었다. 후대에서 tryptophan 함량이 높은 S-TG와 D-TG의 두 호모 이벤트 계통을 육성하여 트립토판 함량을 분석한 결과 대조구에 비하여 13~30배 이상 높게 나타났으며, 유리아미노산의 함량도 증가하였다. 이벤트 계통을 이용하여 microarray 분석을 수행한 결과 세포 내 이온 수송, 영양분 공급 등에 영향을 주는 유전자군들이 up-regulation 되었고, 세포 내 기능유전자의 역할을 담당하는 조효소 등이 down-regulation 된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 선발된 두개의 상동성 이벤트 계통들이 고함량의 유리 트립토판 생산 벼의 육종에 효과적으로 이용될 수 있음을 보여준 결과로 생각된다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제51권3호
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• pp.245-253
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• 2012

벤질리덴아세톤(benzylinedeneacetone: BZA)은 두 곤충병원세균인 Xenorhabdus nematophila와 Photorhabdus temperata subsp. temperata에서 유래된 대사산물의 일종이다. 이 물질은 곤충의 세포성 및 체액성 면역반응을 억제하며 또한 다양한 세균이나 곰팡이에 대해 항생효과를 갖고 있다. 그러나 이 물질이 갖는 비교적 높은 약해와 낮은 식물체 침투력은 효과적 농약으로 개발하는 데 어려움을 주고 있다. 본 연구에서는 다섯 개의 서로 다른 BZA 유사체를 스크리닝하여 면역억제 및 항균활성을 유지하면서 비교적 용해도가 높고 약해가 낮은 물질을 선발하였다. BZA의 벤젠 고리에 수산기가 붙은 유도체는 면역억제 및 항균활성이 뚜렷이 낮아졌다. 또한 BZA의 케톤기를 카르복실기로 변형하면 면역억제와 항균활성을 잃게 되었다. 그러나 BZA의 탄화수소 사슬을 짧게 하여 형성된 아세테이트 유도체인 4-hydroxyphenylacetic acid (HPA)는 면역억제와 항균활성을 잃지 않았다. 또한 HPA는 BZA 보다 고추(Capsicum annuum)에 대해 약해가 낮은 것으로 나타났다. 이 연구는 낮은 약해를 유발하면서 높은 곤충면역억제와 식물병원균에 대해 높은 항균활성을 보이는 BZA 유도체를 선발하였다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제22권6호
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• pp.804-810
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• 2015

본 연구에서는 고품질 단삼을 생산하기 위한 재배지대 구분과 수확시기에 따른 단삼의 생산성 및 성분함량에 대한 기초자료를 확보하기 위하여 온도조건별 생리반응과 수확시기별 품질을 조사하였다. 동화산물의 축적과 수분이용 효율에 영향을 미치는 광합성율, 증산율 및 엽록소 형광반응을 조사한 결과 $20^{\circ}C$에서 광합성율, 기공전도도, 수분이용 효율이 가장 좋았고 광보상점이 가장 낮아 약광조건에서도 광합성 효율이 높았으며, 최대광합성속도도와 순양자수율도 가장 높았다. 수확시기에 따른 단삼뿌리의 생육 및 수량은 큰 차이가 없었으나 salvianolic acid B, cryptotanshinone, tanshinone I, tanshinone IIA의 함량은 수확시기가 늦을수록 유의하게 증가하였으며 salvianolic acid B 함량이 가장 많았으며 수확시기별로는 11월 상순에 비해 이듬해 3월 중순 이후에 수확시료에서 약25.5배 증가하였다. Cryprotanshinone, tanshinone I, tanshinone IIA 함량 또한 2015년 3월 20일 수확한 시료에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 따라서 단삼재배에 적합한 온도는 $20^{\circ}C$전후가 적절한 것으로 사료되며 상대적으로 고온조건인 $30^{\circ}C$에서 광합성율, 증산율, 엽록소 형광반응이 크게 저하되므로 서늘한 기후조건인 준고랭지 이상의 지역에서 단삼을 재배하는 것이 유리할 것으로 판단된다. 또한 고품질 단삼 유통을 위한 적정 수확시기는 단삼을 파종한 다음 해 3월 중순 이후에 수확을 하는 것이 합리적인 것으로 사료된다.

• 식물병연구
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• 제24권3호
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• pp.213-220
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• 2018

섬유소 분해 점액세균인 Sorangium cellulosum 균주들 중 Botrytis cinerea에 길항력을 갖는다고 보고한 4균주(Antagonistic to Botrytis, AB 계열)와 Colletotrichum acutatum에 길항력을 갖는다고 보고한 2균주(Antagonistic to Colletotrichum, AC 계열)를 5가지(A-E)의 S. cellulosum 아종(subspecies)으로 분류하였다. 분류 기준 유전자인 xynB1, bglA2, groEL1 세 유전자의 유전자 유무 및 염기서열 분석을 통해 AB 계열은 아종 C, AC 계열은 아종 D로 분류하였다. 또한, 배양추출물을 고효율 액체크로마토그래피(HPLC)로 분석한 아종 분류 결과 AB 계열 4균주는 머무름시간 20-22.5분에 유사한 특징 피크가 나타난 반면, AC 계열인 2균주는 특징 피크가 없으므로 AB 계열은 아종 C, AC 계열은 아종 D임을 재확인하였다. AB 계열 4균주들의 배양여액을 사용하여 방울토마토에 전처리 후 B. cinerea를 접종한 생물검정으로 방제가와 크로마토그램 특징 피크의 상대 면적값과의 상관분석 결과, 피크 면적이 큰 균주일수록 방제가도 높은 양의 상관관계($R^2=0.9652$)를 확인하였다. 아종 분류 결과 AB 계열은 아종 C의 대표 생리활성 물질의 파생물인 epothilone D로 추정되어, 이를 표준시료로 HPLC 분석한 결과 epothilone D의 머무름시간은 9.9분이었던 반면, KYC 3270 특성 피크의 머무름시간은 11.581분으로 달랐다. 따라서 우리는 AB 계열이 분비하는 생리활성 물질은 epothilone의 파생물인 7-ketone epothilone D로 추정하였다.