Background: Rhizospheric fungi play an essential role in the plantesoil ecosystem, affecting plant growth and health. In this study, we evaluated the fungal diversity in the rhizosphere soil of 2-yr-old healthy Panax notoginseng cultivated in Wenshan, China. Methods: Culture-independent Illumina MiSeq and culture-dependent techniques, combining molecular and morphological characteristics, were used to analyze the rhizospheric fungal diversity. A diffusion test was used to challenge the phytopathogens of P. notoginseng. Results: A total of 16,130 paired-end reads of the nuclear ribosomal internal transcribed spacer 2 were generated and clustered into 860 operational taxonomic units at 97% sequence similarity. All the operational taxonomic units were assigned to five phyla and 79 genera. Zygomycota (46.2%) and Ascomycota (37.8%) were the dominant taxa; Mortierella and unclassified Mortierellales accounted for a large proportion (44.9%) at genus level. The relative abundance of Fusarium and Phoma sequenceswas high, accounting for 12.9% and 5.5%, respectively. In total,113 fungal isolates were isolated from rhizosphere soil. They were assigned to five classes, eight orders (except for an Incertae sedis), 26 genera, and 43 species based on morphological characteristics and phylogenetic analysis of the internal transcribed spacer. Fusarium was the most isolated genus with six species (24 isolates, 21.2%). The abundance of Phoma was also relatively high (8.0%). Thirteen isolates displayed antimicrobial activity against at least one test fungus. Conclusion: Our results suggest that diverse fungi including potential pathogenic ones exist in the rhizosphere soil of 2-yr-old P. notoginseng and that antagonistic isolates may be useful for biological control of pathogens.
Park, Young-Hwan;Lee, Soon-Gu;Ahn, Doek-Jong;Kwon, Tae-Ryong;Park, Sang-Un;Lim, Hyoun-Sub;Bae, Han-Hong
Journal of Ginseng Research
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v.36
no.2
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pp.211-217
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2012
Endophytic fungi were isolated from various tissues (root, stem, petiole, leaf, and flower stalk) of 3- and 4-year-old ginseng plants (Panax ginseng Meyer) cultivated in Korea. The isolated endophytic fungi were identified based on the sequence analysis of the internal transcribed spacer (ITS), 1-5.8-ITS 2. A morphological characterization was also conducted using microscopic observations. According to the identification, 127 fungal isolates were assigned to 27 taxa. The genera of Phoma, Alternaria and Colletotrichum were the most frequent isolates, followed by Fusarium, Entrophospora and Xylaria. Although 19 of the 27 taxa were identified at the species level, the remainder were classified at the genus level (6 isolates), phylum level (Ascomycota, 1 isolate), and unknown fungal species (1 isolate). Endophytic fungi of 13 and 19 species were isolated from 3- and 4-year-old ginseng plants, respectively, and Phoma radicina and Fusarium solani were the most frequently isolated species colonizing the tissues of the 3- and 4-year-old ginseng plants, respectively. The colonization frequency (CF%) was dependant on the age and tissue examined: the CFs of the roots and stems in the 3-year-old ginseng were higher than the CF of tissues in the 4-year-old plants. In contrast, higher CFs were observed in the leaves and petioles of 4-year-old plants, and endophytic fungi in the flower stalks were only detected in the 4-year-old plants. In conclusion, we detected diverse endophytic fungi in ginseng plants, which were distributed differently depending on the age and tissue examined.
Background: Inflammation is widespread in the clinical pathology and closely associated to the progress of many diseases. Triterpenoid saponins as a key group of active ingredients in Panax notoginseng (Burk.) F.H. Chen were demonstrated to show antiinflammatory effects. However, the chemical structures of saponins in the leaves and stems of Panax notoginseng (PNLS) are still not fully clear. Herein, the isolation, purification and further evaluation of the antiinflammatory activity of dammarane-type triterpenoid saponins from PNLS were conducted. Methods: Silica gel and reversed-phase C8 column chromatography were used. Furthermore, preparative HPLC was used as a final purification technique to obtain minor saponins with high purities. MS, NMR experiments, and chemical methods were used in the structural identifications. The antiinflammatory activities of the isolated saponins were assessed by measuring the nitric oxide production in RAW 264.7 cells stimulated by lipopolysaccharides. Real-time reverse transcription polymerase chain reaction was used to measure the gene expressions of inflammation-related gene. Results: Eight new minor dammarane-type triterpene oligoglycosides, namely notoginsenosides LK1-LK8 (1-8) were obtained from PNLS, along with seven known ones. Among the isolated saponins, gypenoside IX significantly suppressed the nitric oxide production and inflammatory cytokines including tumor necrosis $factor-{\alpha}$, interleukin 10, interferon-inducible protein 10 and $interleukin-1{\beta}$. Conclusion: The eight saponins may enrich and expand the chemical library of saponins in Panax genus. Moreover, it is reported for the first time that gypenoside IX showed moderate antiinflammatory activity.
국내에서 분리한 20종의 Alternaria 277개 균주를 사용하여 Alternaria 진균소독인 altenuene(ALT), altertoxin-I(ATX-I) 및 tenuazonic acid(TA)의 in vitro에서의 생성능과 그 분포를 조사하였다. 각 사용균주를 200g의 살균된 쌀배지에 접종하여 $25^{\circ}C$에서 3주간 배양하였다. Alternaria 배양체들을 methanol로 추출하고 용매분획과 TLC 및 HPLC분석을 통하여 순화하였다. A. alternata와 그와 형태적으로 유사한 A. kikuchiana, A. longipes 및 A. mail는 비록 종간 및 종내의 균주간에 생성량의 차이는 매우 다양하였지만 TA를 비롯한 5종의 진균독소를 모두 생성하였다. A sesami와 A. sesamicola는 4종의 진균독소(AOH, AME, ALT, ATX-I)를 생성하였고 A. cucumerina, A. dauci, A. macrospora, A. porri, A. solani, A. tagetica와 A. zinniae와 같은 대형분생포자와 긴 beak를 형성하는 7종의 Alternaria균들은 AOH와 AME만을 생성하였다. A. brassicicola, A. helianthi, A. panax, A. radicina 및 A. raphani등 5종의 Alternaria는 5종의 진균 독소를 모두 생성하지 않았다.
Background: Rhizobacteria play an important role in plant defense and could be promising sources of biocontrol agents. This study aimed to screen antagonistic bacteria and develop a biocontrol system for root rot complex of Panax notoginseng. Methods: Pure-culture methods were used to isolate bacteria from the rhizosphere soil of notoginseng plants. The identification of isolates was based on the analysis of 16S ribosomal RNA (rRNA) sequences. Results: A total of 279 bacteria were obtained from rhizosphere soils of healthy and root-rot notoginseng plants, and uncultivated soil. Among all the isolates, 88 showed antagonistic activity to at least one of three phytopathogenic fungi, Fusarium oxysporum, Fusarium solani, and Phoma herbarum mainly causing root rot disease of P. notoginseng. Based on the 16S rRNA sequencing, the antagonistic bacteria were characterized into four clusters, Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria, and Bacteroidetesi. The genus Bacillus was the most frequently isolated, and Bacillus siamensis (Hs02), Bacillus atrophaeus (Hs09) showed strong antagonistic activity to the three pathogens. The distribution pattern differed in soil types, genera Achromobacter, Acidovorax, Brevibacterium, Brevundimonas, Flavimonas, and Streptomyces were only found in rhizosphere of healthy plants, while Delftia, Leclercia, Brevibacillus, Microbacterium, Pantoea, Rhizobium, and Stenotrophomonas only exist in soil of diseased plant, and Acinetobacter only exist in uncultivated soil. Conclusion: The results suggest that diverse bacteria exist in the P. notoginseng rhizosphere soil, with differences in community in the same field, and antagonistic isolates may be good potential biological control agent for the notoginseng root-rot diseases caused by F. oxysporum, Fusarium solani, and Panax herbarum.
Seo, Mun Won;Song, Jeong Young;Kim, Sun Ick;Oh, Sang Keun;Kim, Hong Gi
Korean Journal of Medicinal Crop Science
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v.26
no.4
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pp.302-307
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2018
Background: A soil-borne pathogenic fungus, Ilyonectria radicicola (Cylindrocarpon destructans) causes root rot on ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) and is known to attack many other plants. The Nectria/Neonectria radicicola complex has been renamed as the I. radicicola complex after analysis of its multi-gene relatedness and morphological characteristics. The fungi in this complex have been reclassified into 16 species under the genus Ilyonectria based on characteristics analysis Methods and Results: To obtain useful data from the Korean ginseng root rot, I. radicicola was isolated from the rhizosphere soils of the chestnut tree. They were identified through a pathogenicity test and a survey of the morphological features. The existence of I. radicicola in soil samples was confirmed by PCR detections using nested PCR with species-specific primer sets. These were subsequenctly isolated on semi-selective media from PCR-positive soils. Genetic analysis of the I. radicicola complex containing these pathogens was done by comparing the DNA sequences of the histone h3 region. These isolates originating from the rhizosphere soils of chestnut constituted a clade with other closely related species or I. radicicola isolates originating from ginseng or other host plants, respectively. Additionally, the pathogenicity tests to analyze the characteristics of these I. radicicola isolates revealed that they caused weakly virulent root rot on ginseng. Conclusions: This is the first study reporting that I. radicicola isolates from chestnut rhizosphere soils can attack ginseng plant in Korea. Thus, these results are expected to provide informations in the selection of suitable fields for ginseng cultivation.
Yun-Seok Lee;Hye-Young Yu;Mijin Kwon;Seung-Ho Lee;Ji-In Park;Jiho Seo;Sang-Kyu Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.33
no.4
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pp.519-526
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2023
Panax ginseng is one of the most important herbal medicinal plants consumed as health functional food and can be fermented to achieve better efficacy. Lacticaseibacillus, one of the representative genera among lactic acid bacteria (LAB), has also been used as a probiotic material for health functional foods due to its beneficial effects on the human body. To achieve a synergistic effect by using these excellent dietary supplement ingredients together, a novel LAB strain was isolated from the root of 6-year-old ginseng. Through similarity analysis of 16S rRNAs and whole-genome sequences, the strain was confirmed as belonging to the genus Lacticaseibacillus and was named L. casei KGC1201. KGC1201 not only met all safety standards as food, but also showed excellent probiotic properties such as acid resistance, bile salt resistance, and intestinal adhesion. In particular, KGC1201 exhibited superior acid resistance through morphological observation identifying that the cell surface damage of KGC1201 was less than that of the L. casei type strain KCTC3109. Gene expression studies were conducted to elucidate the molecular mechanisms of KGC1201's acid resistance, and the expression of the glycosyltransferase gene was found to be significantly elevated under acidic conditions. Exopolysaccharides (EPSs) biosynthesized by glycosyltransferase were also increased in KGC1201 compared to KCTC3109, which may contribute to better protection of KGC1201 cells from strong acidity. Therefore, KGC1201, with its increased acid resistance through molecular mechanisms and excellent probiotic properties, can be used in health functional foods to provide greater benefit to overall human health and well-being.
Most Araliaceae plant species distributed in Korea are economically important because of their high medicinal values. This study was conducted to develop barcode markers from sequence analysis of chloroplast DNA in 14 taxa of Araliaceae species grown in South Korea. Sequencing of seven chloroplast DNA regions was performed to establish the DNA barcode markers, as suggested by the Consortium for the Barcode of Life (CBOL). From the sequence analysis of chloroplast DNA, we identified specific sequences and nucleotides that allowed us to discriminate among each other 14 Korean Araliaceae species. The sequence in the region of psbA-trnH revealed the most frequent DNA indels and substitutions of all 7 regions studied. This psbA-trnH marker alone can discriminate among all 14 species. There are no differences between Korean and Chinese Panax ginseng in all seven sequenced chloroplast DNA regions. A phylogenetic tree constructed using the seven chloroplast DNA regions revealed that Tetrapanax papyriferus should be classified as an independent clade. The Aralia and Panax genera showed a close phylogenetic relationship. Five species in the Eleutherococcus genus were more closely related to Kalopanax septemlobus than to any Panax species.
Inflammation is an innate immune response that protects the body from pathogens, toxins, and other dangers and is initiated by recognizing pathogen-associated molecular patterns or danger-associated molecular patterns by pattern-recognition receptors expressing on or in immune cells. Intracellular pattern-recognition receptors, including nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors (NLRs), absent in melanoma 2, and cysteine aspartate-specific protease (caspase)-4/5/11 recognize various pathogen-associated molecular patterns and danger-associated molecular patterns and assemble protein complexes called "inflammasomes." These complexes induce inflammatory responses by activating a downstream effector, caspase-1, leading to gasdermin D-mediated pyroptosis and the secretion of proinflammatory cytokines, such as interleukin $(IL)-1{\beta}$ and IL-18. Ginsenosides are natural steroid glycosides and triterpene saponins found exclusively in the plant genus Panax. Various ginsenosides have been identified, and their abilities to regulate inflammatory responses have been evaluated. These studies have suggested a link between ginsenosides and inflammasome activation in inflammatory responses. Some types of ginsenosides, including Rh1, Rg3, Rb1, compound K, chikusetsu saponin IVa, Rg5, and Rg1, have been clearly demonstrated to inhibit inflammatory responses by suppressing the activation of various inflammasomes, including the NLRP3, NLRP1, and absent in melanoma 2 inflammasomes. Ginsenosides have also been shown to inhibit caspase-1 and to decrease the expression of $IL-1{\beta}$ and IL-18. Given this body of evidence, the functional relationship between ginsenosides and inflammasome activation provides new insight into the understanding of the molecular mechanisms of ginsenoside-mediated antiinflammatory actions. This relationship also has applications regarding the development of antiinflammatory remedies by ginsenoside-mediated targeting of inflammasomes, which could be used to prevent and treat inflammatory diseases.
Background: The leaves and roots of Panax ginseng are rich in ginsenosides. However, the chemical compositions of the leaves and roots of P. ginseng differ, resulting in different medicinal functions. In recent years, the aerial parts of members of the Panax genus have received great attention from natural product chemists as producers of bioactive ginsenosides. The aim of this study was the isolation and structural elucidation of novel, minor ginsenosides in the leaves of P. ginseng and evaluation of their antiinflammatory activity in vitro. Methods: Various chromatographic techniques were applied to obtain pure individual compounds, and their structures were determined by nuclear magnetic resonance and high-resolution mass spectrometry, as well as chemical methods. The antiinflammatory effect of the new compounds was evaluated on lipopolysaccharide-stimulated RAW 264.7 cells. Results and conclusions: Two novel, minor triterpenoid saponins, ginsenoside $LS_1$ (1) and 5,6-didehydroginsenoside $Rg_3$ (2), were isolated from the leaves of P. ginseng. The isolated compounds 1 and 2 were assayed for their inhibitory effect on nitric oxide production in LPS-stimulated RAW 264.7 cells, and Compound 2 showed a significant inhibitory effect with $IC_{50}$ of $37.38{\mu}M$ compared with that of NG-monomethyl-L-arginine ($IC_{50}=90.76{\mu}M$). Moreover, Compound 2 significantly decreased secretion of cytokines such as prostaglandin $E_2$ and tumor necrosis factor-${\alpha}$. In addition, Compound 2 significantly suppressed protein expression of inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2. These results suggested that Compound 2 could be used as a valuable candidate for medicinal use or functional food, and the mechanism is warranted for further exploration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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