• Journal of Ginseng Research
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• 제44권4호
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• pp.563-569
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• 2020

Background: White ginseng consists of the roots and rhizomes of the Panax species, and red ginseng is made by steaming and drying white ginseng. While red ginseng has both polar and nonpolar ginsenosides, previous studies showed white ginseng to have only polar ginsenosides. Because nonpolar ginsenosides are formed through the manufacture of red ginseng from white ginseng, researchers have generally thought that nonpolar ginsenosides do not exist in white ginseng. Methods: We developed a simultaneous quantitative method for six nonpolar ginsenosides in white ginseng using reverse-phase high-performance liquid chromatography coupled with integrated pulsed amperometric detection. The nonpolar ginsenosides of white ginseng were extracted for 4 h under reflux with 50% methanol. Results: Using the gradient elution system, all target components were completely separated within 50 min. Nonpolar ginsenosides were determined in the rhizome head (RH), main root (MR), lateral root, and hairy root (HR) of 6-year-old white ginseng samples obtained from several regions (Geumsan, Punggi, and Kanghwa). The total content in the HR of white ginseng was 37.8-56.8% of that in the HR of red ginseng. The total content in the MR of white ginseng was 5.9-24.3% of that in the MR of red ginseng. In addition, the total content in the RH of white ginseng was 28.5-35.8% of that in the HR of red ginseng Conclusion: It was confirmed that nonpolar ginsenosides known to be specific components of red ginseng were present at substantial concentrations in the HR or RH of white ginseng.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권1호
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• pp.43-47
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• 2006

Ginseng (Panax ginseng CA. Meyer) hairy root cultures, which are established via the infection of ginseng root discs with Rhizobium rhizogenes, have been used to construct profiles of both biomass growth and nutrient consumption in flask cultures. In a 250 mL shake flask culture, the maximum biomass was observed on the 59th day of the culture period, at 216.8 g (fresh wt) per liter or 11.4 g (dry wt) per liter. The hairy roots were determined to have a growth rate of 0.355 g-DW/g cells/day during the exponential growth phase and a maximum specific growth rate on day 7. Total ginseng saponin and phenolic compound contents were noted to have increased within the latter portion of the culture period. Linear correlations between increases in biomass weight and nutrient uptake were used to imply the conductivity yield $2.60g-DW/(L{\cdot}mS)$ and carbon yield 0.45 g-DW/(g sugar) in the 250 mL flask cultures. The biomass yield when two different nitrogen sources were used (ammonia and nitrate) was shown to remain approximately constant. at $0.47g-DW/(L{\cdot}mM\;NH_4$) and $0.33g-DW/(L{\cdot}mM\;NO_3$); it remained at these levels for 16 days with the ammonia. and for 24 days with the nitrate. The biomass yield when a phosphate source was used was also shown to remain approximately constant for 9 days, at $3.17g-DW/(L{\cdot}mM\;PO_4$), with an $R^2$ of 0.99.

• 한국식물학회:학술대회논문집
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• 한국식물학회 2000년도 춘계학술발표대회:발표눈문요지록
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• pp.20-20
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• 2000

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제48권2호
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• pp.100-105
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• 2021

Genetic engineering is a potential approach to improve secondary metabolism in plants. In order to elucidate the effect of production of anthocyanin pigment 1 (PAP1) overexpression on the bioactivity of ginseng, we analyzed its antioxidant, antimicrobial, and anti-elastase activities in this study. Our results showed that PAP1 overexpression increased the production of polyphenolic compounds including anthocyanins. The antioxidant, antimicrobial, and anti-elastase activities were stronger in anthocyanin-overproducing ginseng hairy roots (AOX) than in wild ginseng hairy roots. Using a different solvent system (0, 30, 70, and 100% (v/v) EtOH), we revealed that variations in the contents of the polyphenolic compounds were highly correlated with changes in the antioxidant and antimicrobial activities of AOX. The antioxidant, antimicrobial, and anti-elastase effects of AOX highlight genetic engineering as a powerful approach to enhance the therapeutic properties of plants. Our results show that AOX could potentially have various functional applications in the cosmetic and pharmaceutical industries.

• Journal of Plant Biology
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• 제39권1호
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• pp.63-69
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• 1996

인삼의 모상근 HRB-15 clone을 3L 용량의 생물반응기에서 배양하여 ginsenoside 생산량을 증진시킬 수 있는 방법을 찾고자 본 연구를 수행하였다. 모상근을 광배양하면 암배양에 비해 생장이 30% 정도 억제되지만 ginsenoside 함량(ginsenoside-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -Rg1)은 크게 증가되어 암배양시보다 2배 높은 1.10%로 나타났으며, 이때에는 ginsenoside-Re의 함량이 매우 높은 반면 다른 ginsenoside들의 함량은 암배양시 보다 다소 감소하는 경향이었다. 또한 초기 10일간 암배양한 후 20일간 광배양하는 방법을 기준으로 sodium acetate를 농도별로 처리하여 본 결과, sodium acetate의 농도가 증가할수록 모상근의 생장이 억제되고 ginsenoside 함량도 감소하였으며, 배양배지내 인산의 농도를 변화시켜 본 결과, 1.25 mM $KH_2PO_4$ 처리가 모상근의 생장과 ginsenoside 함량 모두에서 가장 높게 나타났다. 한편 모상근의 생장과 ginsenoside 함량을 증가시키기 위해 yeast elicitation과 ammonium nitrate를 이용한 2단계 배양방법(two-step culture process)을 개발하였다. Elicitor로서 $50\;\mu\textrm{g}/g$ yeast extract를 배양 20일째(광배양 10일째)에 첨가하여 본 결과, 총 ginsenoside 생산 모두에서 상승된 효과를 보여주었다. 따라서 2단계 배양방법은 인삼 모상근의 대량배양을 통해 이차대사산물인 ginsenoside 생산량을 증가시킬수 있는 하나의 좋은 방법으로 생각된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제34권4호
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• pp.285-291
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• 2007

본 연구는 아그로박테리움 공동배양법을 이용한 기능획득 인삼 모상근의 대량생산을 위한 조건 확립에 대한 것이다. 일반적으로, 인삼과 같이 형질전환을 통한종자의 확보가 어려운 식물에서는 loss-of-function을 이용한 기능유전체 연구에 한계가 있다. 한편, 유전자의 기능을 활성화시키는 방법 (gain-of-function)인 activation tagging 기술은 이러한 문제점을 극복할 수 있는 대안이 될 수 있으며, Agrobacterium rhizogenes를 이용한 모상근 생산 시스템은 대량의 돌연변이체를 안정적으로 용이하게 얻을 수 있다는 점에서 최적의 시스템이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 activation-tagging된 효율적인 형질전환 모상근 생산에 있어서의 최적의 아그로박테리움 균주 및 인삼조직, 배지조성 등에 대한 조건을 확립하였으며, 다양한 배지에서의 형질전환 모상근의 생장률 및 분지율, 표현형 등을 조사하였다. 엽병 절편을 activation-tagging vector pKH01을 가지고 있는 A. rhizogenes R1000와 공동배양하였을 때 배양 4주후 85.9%의 빈도로 모상근이 생산되었다. 모상근의 최대 생장과 분지도를 나타내는 배양조건을 조사한 바 엽병절편을 1/2 SH 배지에서 4주 배양하였을 때 왕성하게 생장하였으며 2.6의 분지도를 보여주었다. 최종적으로 1,989개체의 독립적인 형질전환 모상근 line을 생산하였으며, 이들 모상근 line은 인삼 진세노사이드 생합성 관련 유전자의 발굴 및 기능해석에 유용하게 쓰일 것이다.

• 식물조직배양학회지
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• 제27권1호
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• pp.31-37
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• 2000

인삼 (Panax ginseng C.A. Meyer)의 뿌리로부터 유도한 모상근의 proton 방출은 철이온의 결핍 또는 nitrate나 ammonium이온에 의해 증가되었다. 철이온 결핍에 의한 수소이온 방출의 증가는 정단 조직에서 나타나는 반면에 nitrate와 ammonium 이온에 의한 수소이온 방출은 기저부위에서 높게 나타났다. 배지의 pH변화에 따른 무기이온의 흡수는 무기이온의 종류에 따라 다양한 양상을 나타냈다. $Ca^{2＋}$, $Mg^{2＋}$ 그리고 Fe$^{2＋}$ 는 pH 4.8 에서 가장 높은 흡수를 나타냈으며, Mn$^{2＋}$, $Zn^{2＋}$ 그리고 Cu$^{2＋}$ 는 pH 3.8에서 가장 높았다. HPLC를 이용한 유리당 및 ginsenoside분석에서, 인삼모상근 유리당 구성의 주성분은 sucrose, glucose 그리고 fructose 였으며, glucose와 fructose는 pH 6.8에서 sucrose는 pH 4.8 에서 함량이 가장 높았다. 반면에 ginsenosides와 phenolic compound의 함량은 MS 배지의 표준인 pH 5.8 에서 가장 높았다. pH 변화에 대한 인삼모상근의 이러한 생리적 반응은 인삼근의 적변유발과 관련된 무기이온의 mobilization 및 흡수기작의 구명을 위한 모델 시스템으로 이용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제24권2호
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• pp.74-78
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• 2000

인삼모상근의 생장과 ginsenosides의 함량을 높이기 위하여 생장조절제가 첨가되지 않은 1/2 MS 배지에 jasmonic acid와 methyl jasmonate의 농도와 처리시기를 달리하여 인삼모상근 KGHR울 세포주를 배양하였다. 인삼모상근 생장은jasmonic acid와 methyl jasmonate 모두 1$\mu\textrm{m}$ 농도에서 가장 양호하였으며 30$\mu\textrm{m}$ 이상 농도가 증가할수록 모상근생장이 감소하였다. 그러나 생장이 낮았던 jasmonic acid 10$\mu\textrm{m}$ 처리구와 methyl jasmonate 50$\mu\textrm{m}$에서 ginsenosides 함량과 생산성이 더 높았다. 배양시기별로 jasmonic acid와 methyl jasmonate의 처리 효과는 jasmonic acid는 배양 후4주, methyl jasmonate는 3주에 처리하는 것이 ginsenosides의 함량과 생산성을 높이는데 효과적이었다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제23권4호
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• pp.205-210
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• 1999

전자수용체인 DCPIP 처리구에서 모상근의 생장은 광상태에서 대조구 보다 약 $69\%$정도 향상되었으나 7종류의 ginsenosides함량에는 영향을 미치지 않았다. 반면, 전자전달 저해제(electron transport inhibitors) 처리구에서 CCCP와 methylarnine은 광상태에서 모상근의 생장을 각각 $71%,\;22\%$ 감소시켰다. 그러나 traizine 처리구를 제외한 모든 처리구에서 7종류의 ginsenosides함량은 오히려 암 및 광상태에서 대조구보다 $45\%$ 이상 감소하였다. 항산화제 처리구에서 propylgallic acid는 광상태하에서 인삼모상근의 생장을 대조구보다 $68\%$ 증가시켰으며, ascorbic acid와 DMF처리구에서는 각각 $23\~25\%$ 정도 증가하였다. 모든 항산화제 처리구에서는 7종류의 ginsenoside 함량 변화에 영향을 미치지 않았다. 인삼모상근의 생장 및 ginsenosides생산성 향상에 효과적인 ascorbic acid와 DMF의 처리시기는 1/2MS배지에서 4주간 배양한 후 1주간 처리하였을 때 가장 양호하였다. 따라서 인삼모상근으로부터 ginsenosides생산성을 향상을 위해서는 적절한 항산화제의 개발이 요구된다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제21권1호
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• pp.28-34
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• 1997

The effects of light on the pigment production and chloroplast development were examined on ginseng hairy roots cultured in 1/2MS liquid medium. The chlorophyll and carotenoid production were increased from 1,000 to 3,500 lux condition, but decreased drastically in 7,000 lux condition. The anthocyanin production was significantly increased with increment light intensity(1,000∼7,000 lux). The thylakoid membrane of chloroplast was proplastid in dark condition and it began to develop into thylakoid membrane in 1,000 lux condition and then intact thylakoid membrane was developed in 3,500 lux condition. However, the development of thylakoid membrane in 7,000 lux condition was inhibited comparing to 3,500 lux condition. The total chlorophyll production in blue light condition were high comparing to other wavelength and same as 40% of total chlorophyll on white light(3,500 lux) condition. The chlorophyll and carotenoid production by sucrose concentration were high in 3% sucrose condition and anthocyanin production was high in 4% condition. The production of chlorophyll and carotenoid by light periods was high when explants were cultured in dark condition for 1 week and then transferred to light condition for 4 weeks. Our results suggest that pigment production and chloroplast development could be accelerated by light Intensity of specific wavelength in cultures of ginseng hairy root.