• Journal of Plant Biotechnology
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• 제5권1호
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• pp.1-6
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• 2003

The adventitious root of Panax ginseng C.A. Meyer is regarded as an efficient alternative to cell culture or hairy root culture for biomass production due to its fast growth and stable metabolite production. To determine optimal culture conditions for the bioreactor culture of ginseng roots, experiments have been conducted on physical and chemical factors such as bioreactor type, dissolved oxygen, gas supply, aeration, medium type, macro- and micro-elements, medium supplement during culture period, sucrose concentration, osmotic agents, medium pH and light. Elicitation is a key step to increase ginsenoside accumulation in the adventitious roots but biomass growth is severely inhibited by elicitor treatment. To obtain high ginsenoside content with avoiding biomass decrease, we applied two-stage bioreactor culture system. Ginseng adventitious roots were cultured for 40 days to maximize biomass increase followed by elicitation for 7 days to enhance ginsenoside accumulation. We also experimented on types and concentrations of jasmonate to determine optimal elicitation methods. In this paper, we discussed several factors affecting the root propagation and ginsenoside accumulation. Based on the results obtained from previous experiments we have established large-scale bioreactor system (1 ton-10 ton) for the efficient production of ginseng adventitious roots and bioactive compounds including ginsenoside. Still, experiments are on going in our laboratory to determine other bioactive compounds having effects on diet, high blood pressure, DPPH elimination and increasing memories.

• 식물조직배양학회지
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• 제25권2호
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• pp.75-80
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• 1998

부정근발생에 관한 도립 및 직립배양의 영향을 구명하기 위하여 6일간 자란 팥의 유경 절편을 사용하였다. $2\times10$^{-4}M$ IAA 용액을 48시간 처리할 때에 절편의 위치를 직립 또는 도립으로 배양 후 96시간 직립으로 배양하였다. 48시간 처리시 직립배양하면 부정근의 형성은 형태학적 기부에서만 발생하지만, 도립 전처리 배양을 하면 유경절편의 양끝에서 부정근이 발생하였다. IAA 전처리는 절편의 방향과 관계없이 부정근 형성을 촉진시켰다. 부정근 발생시기에 유경절편내의 생화학적 변화를 구명하기 위하여 직립배양 및 도립배양을 한 후 부정근 발생 단계별로 24시간, 48시간, 148시간 후 절편을 상부, 중부, 하부로 등분하여 부정근 발생에 수반되는 효소활성, 절편의 길이 신장 및 생중량을 측정하였다. 절편의 길이 신장은 절편의 상부에서 높게 나타났고 생중량은 발근부위에서 높게 나타났다. peroxidase을 catalase 활성은 부정근원기의 형성단계인 24시간에 절편의 발근부위에서 높게 나타났고 이에 비해 IAA oxidase는 양쪽 기부에서 낮았다. 그리고 IAA oxidase와 peroxidase 활성은 48시간 배양인 부정근의 형성동안 발근 부위에서 감소하였다. 도립전처리 유경 절편에 따라서 효소활성의 변화가 일어났으며 peroxidase의 활성은 부정근원기형성과 밀접한 관계를 나타내었다. 따라서 생화학적인 변화는 유경의 발근영역에서 IAA의 수준의 변화와 밀접하게 관련되어 특정부위에서의 부정근 형성을 유도하는 것으로 판단된 것이다.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제4권2호
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• pp.109-116
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• 2010

Morinda citrifolia adventitious roots were cultured in shake flasks using Murashige and Skoog medium with different types and concentrations of auxin and cytokinin. Root (fresh weight and dry weight) accumulation was enhanced at 5 $mg\;l^{-1}$ indole butyric acid (IBA) and at 7 and 9 $mg\;l^{-1}$ naphthalene acetic acid (NAA). On the other hand, 9 $mg\;l^{-1}$ NAA decreased the anthraquinone, phenolic and flavonoid contents more severely than 9 $mg\;l^{-1}$ IBA. When adventitious roots were treated with kinetin (0.1, 0.3 and 0.5 $mg\;l^{-1}$) and thidiazuron (TDZ; 0.1, 0.3 and 0.5 $mg\;l^{-1}$) in combination with 5 $mg\;l^{-1}$ IBA, fresh weight and dry weight decreased but secondary metabolite content increased. The secondary metabolite content (including 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl activity) increased more in TDZ-treated than in kinetin-treated roots. Antioxidative enzymes such as catalase (CAT) and guaiacol peroxidase (G-POD), which play important roles in plant defense, also increased. A strong decrease in ascorbate peroxidase activity resulted in a high accumulation of hydrogen peroxide. This indicates that adventitious roots can grow under stress conditions with induced CAT and G-POD activities and higher accumulations of secondary metabolites. These results suggest that 5 $mg\;l^{-1}$ IBA supplementation is useful for growth and secondary metabolite production in adventitious roots of M. citrifolia.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제30권2호
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• pp.161-165
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• 2003

The effect of NAA and Benzyladenine(BA) for determination times on the formation of adventitious shoots, roots trichmoes and calli in MS basal medium was investigated in leaf segments from ecotype 'Nosses' of Arabidopsis thalliana. Adventitious shoots, roots, trichomes and calli were formed fromed from leaf segments in a wede range of NAA and BA. The optimal combination of hormones for adventitious shoots formation, 20mg/L NAA for trichome formation, 100mg/L for callus formation. Inductive times for formation of adventitious shoots, roots, trichomes and calli were determined at 14, 4, 6 and 18 days respectively by periodical transfer of leaf segments from hormines containing media to hormone free medium.

• 한국자원식물학회지
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• 제22권5호
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• pp.454-460
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• 2009

본 실험은 여우구슬의 기내 부정근 유도 및 증식조건의 확립을 목적으로 수행되었다. 우선 여우구슬의 기내 발아체로부터 부위를 달리하여 부정근을 유도한 결과 줄기부위는 뿌리보다 양호한 부정근의 유도를 보였다. 또한 유도된 부정근을 이용하여 옥신의 종류(IAA, IBA, NAA와 2.4-D)에 따른 부정근 유도율을 조사한 결과 IBA와 NAA는 IAA와 2.4-D보다 높은 유도율을 보였다. IBA의 농도에 따른 유도율과 증식효율은 IBA가 0.5 mg/L첨가되었을 때 가장 높은 유도 및 증식효율을 보였다. 최적의 액체배지조건을 확인하고자 IBA의 농도는 0.5 mg/L로 첨가하고 sucrose의 농도를 달리하여 실험한 결과 sucrose는 30 g/L 첨가 되었을 때 가장 높은 생중량과 건중량을 나타냈다. 액체배양된 여우구슬의 부정근을 각각 MS, 1/2MS, 1/3MS배지에 30 g/L sucrose, 0.5 mg/L IBA가 첨가된 5 L 용량의 생물반응기에 4주간 배양한 결과 1/2MS 배지에서 양호한 생장을 보였다. 본 실험에서는 여우구슬의 종자발아체를 이용하여 부정근의 유도 및 증식조건에 필요한 기내배양조건과 2차적으로 유도된 부정근을 이용하여 플라스크와 생물반응기 배양을 통한 효율적인 증식조건을 확립하였다.

• 한국자원식물학회지
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• 제35권4호
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• pp.502-507
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• 2022

본 연구는 약용식물자원인 땅꽈리 유식물의 하배축 절편으로부터 부정아 형성을 통한 재분화를 조사하여 효율적인 재분화 조건을 확립하고자 하였다. 신초는 저농도 BAP를 함유하는 MS 배지에서 효과적으로 유도되었다. 신초 유도는 BAP 0.5~1.0 mg/L를 단독으로 또는 NAA 0.1~0.5 mg/L와 함께 처리한 MS 배지에서 활발히 이루어졌으며, 특히 BAP 1.0 mg/L가 포함된 MS 배지가 가장 효과적이어서 다발성 신초가 왕성하게 형성되었다. 유도된 신초를 뿌리 유도 배지로 옮겼을 때, 저농도의 NAA, IBA, IAA에서 뿌리가 잘형성되어 재분화 식물체를 만들어 내기에 적절하였다. 발근 수와 뿌리의 길이는 각각평균 2.0개, 8.0 cm 이상으로 높게 나타났다. 특히, 0.03 mg/L의 NAA, IBA, IAA를 포함한 MS 배지에서 뿌리가 더잘 성장하고, 뿌리의 전체적인 형태도 양호하였다. 그리고, 저농도의 NAA, IBA, IAA를 함유하는 MS 배지에서 새로운 신초의 형성도 잘 이루어져서, 줄기의 수가 2개 이상으로 많이, 그리고 길이는 6.0 cm 이상으로 길게 신장하였다. 배양토에 이식한 재분화 식물체는 100%의 생존율을 보였으며, 모두 정상적인 성체로 생장하였다. 따라서 땅꽈리의 부정아 형성을 이용한 재분화 식물체의 생산은 개체들을 대량 증식할 수 있어 균질한 조원료를 안정적으로 공급하는데 주요 수단이 될 것으로 보인다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.37-37
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• 2021

Calystegia soldanella L. is a perennial herbaceous halophyte belonging to the convolvulaceae family, which mainly grows in coastal sand dunes in Korea. Shoots and rhizomes are edible, and roots called 'Hyoseon Chogeun' are known to have medicinal effects such as antipyretic, sterilization, and diuretic. In addition, physiological activities of antioxidant, anti-inflammatory, antiviral, antifungal and PTP-1B (protein tyrosine phosphate-1B) inhibition have been reported. In this study, in vitro induction cell lines of C. soldanella L. collected from the coastal sand dunes in Jeju island was redifferentiated into adventitious roots that can be used as medicinal resources. Also the biomass of mass-proliferated adventitious roots using a bioreactor were evaluated. Plants of C. soldanella L. were collected from the crevice of the seashore in the coastal area of Taeheung 2-ri, Namwon-eup, Seogwipo-si. Then, it was separated into leaves, stems, rhizomes, and roots, and surface sterilized with 70% ethyl alcohol and 2% NaOCl (sodium hypochlorite). After washing with sterilized water, each organ section was cultured in Hormone-free MS medium (Murashige & Skoog Medium). As a result, the induction response rates were evaluated at 85% and 55%, respectively, in terms of callus formation and shoot generation in the rhizome segment. In the case of the adventitious roots morphological characteristics induced by single-use treatment of auxin-based plant growth regulators IBA and NAA from redifferentiated shoots were compared. Most efficient adventitious root culture method as a rooting rate, number, length, and biomass proliferation in the bioreactor system was confirmed when treated by culturing in MS salts, Sucrose 30 g·L^-1, and IBA 1mg·L^-1 for 4 weeks. In this study, the medium composition and culture period were confirmed using a bioreactor system to mass-proliferate adventitious roots derived from C. soldanella L. in Jeju island. Also this adventitious root line developed a new medicinal material could increase value of the bio-industry ingredient through quantitative and qualitative screening of phyto-bioactive compounds.

• 한국자원식물학회지
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• 제25권2호
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• pp.277-284
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• 2012

본 연구는 기내에서 발아된 까마중 유식물체의 조직별로 신초 및 뿌리 유도를 통해 효율적인 재분화 조건을 확립하고자 실시하였다. 신초 형성은 식물체 부위별로 서로 달랐으며, 잎에서의 신초 형성빈도가 자엽이나 하백축 그리고 상배축보다 높았다. 절편체당 신초의 수는 잎과 자엽에서 다소 많았으며, 신초의 길이도 다른 부위에 비해 잎과 자엽에서 빠른 증식과 신장을 나타내었다. 특히, 2.0 mg $L^{-1}$ BAP가 첨가된 배지에서 재분화율, 신초의 수와 길이가 증가하여 2.0 mg $L^{-1}$ BAP가 고빈도 신초의 유도 및 생장에 효율적인 것으로 판단되었다. 뿌리분화는 IBA와 IAA가 NAA보다 더 효과적인 것으로 나타났으며, 0.05 mg $L^{-1}$ IAA가 첨가된 배지에서 뿌리 형성율이 90%이며, 뿌리의 갯수와 길이도 각각 평균 4.0개와 7.82 cm로 가장 양호하게 나타났다. 더욱이 배양토에 이식한 재분화체는 100%의 생존율을 보였으며 정상적인 식물체로 생장하였다. 이러한 결과를 토대로 2.0 mg $L^{-1}$ BAP 조건에서의 잎 절편에서 다발성 신초 유도, 그리고 0.05 mg $L^{-1}$ IAA 조건에서의 뿌리형성 유도가 까마중의 대량번식을 위한 최적의 조건임을 알 수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권3호
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• pp.207-212
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• 2022

작약 뿌리 절편으로부터 유도된 캘러스 클론으로부터 부정근 발생에 대한 최적의 배양조건을 조사하기 위하여 뿌리 절편으로부터 캘러스 유도를 위해서 먼저 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 mg/L 농도의 오옥신(IAA, NAA, IBA, 2,4-D)과 0, 0.5, 1.0, 2.0 mg/L 농도의 싸이토카닌(kinetin, zeatin, BAP)를 조합한 MS 배지에서 배양하였다. 캘러스 클론으로부터 부정근 유도와 길이 생장은 0.1, 0.5, 1.0 mg/L 농도의 오옥신(IAA, NAA, IBA) 또는 싸이토카닌(kinetin, zeatin, BAP)을 단독으로 첨가한 배지에서 암 조건으로 그리고 0.1, 0.5, 1.0 mg/L 농도의 IBA와 zeatin을 각각 조합 첨가한 배지에서 명/암 조건으로 6주 동안 배양하였다. 캘러스 형성은 다른 조합 처리보다 1.0 mg/L 농도의 NAA와 zeatin을 조합 첨가한 배지에서 가장 효과적이었으며, 캘러스 클론으로부터 부정근 발생 수와 부정근의 길이 생장은 IBA 단독처리의 경우 각각 6.66개와 4.82 cm, zeatin 단독 처리의 경우 2.32개와 0.92 cm로 다른 호르몬에 비해 우수하였다. 특히 0.1 mg/L IBA와 0.5 mg/L zeatin을 조합 첨가한 배지에서 광 조건으로 배양할 경우 가장 많은 부정근이(14.06) 형성되었으며, 동일배지에서 암 조건으로 배양할 경우 부정근의 길이가 가장 긴 5.45 cm로 측정되어 가장 효과적인 농도와 조합임을 알 수 있었다. 이러한 작약의 기내 배양에 대한 최적의 배양 조건은 기내배양을 통해 작약 부정근의 대량 생산을 위한 배지로 사용할 수 있음을 보여 주었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.151-162
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• 2001

산삼은 고유의 생약으로 민간 또는 한방에서 효능을 인정받아 왔으나 산삼의 희귀성으로 인하여 산삼에 대한 연구가 활발하지 못하였다. 따라서 본 실험은 식물 조직 배양 기술을 이용하여 산삼 부정근을 대량으로 배양하고 추출하여 화장품 원료로서의 적용 가능성을 연구하였다.