KR101958078B1 - Method for Increasing the content of Saponin in Kalopanax septemlobus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키기 위한 유도물질 및 이의 최적 조건을 제공한다. 본 발명은 엄나무 내 사포닌 함량의 증가와 관련된 KsbAS 유전자를 규명함으로써, 상기 KsbAS 유전자의 발현을 증가시키는 단계를 포함하는 엄나무 내 사포닌 함량의 증가 방법을 제공한다.The present invention provides a method for increasing the saponin content in the raisins. The method provides an inducer for increasing the saponin content in the rains and their optimum conditions. The present invention provides a method for increasing the saponin content in the rabbit comprising the step of increasing the expression of the KsbAS gene by identifying the KsbAS gene associated with an increase in saponin content in the rabbit .

Description

엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법{Method for Increasing the content of Saponin in Kalopanax septemlobus}Methods for Increasing the Saponin Content in Rice Trees {

본 발명은 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for increasing the saponin content in the rice.

엄나무(음나무, Kalopanax septemlobus 또는 Kalopanax pictus)는 전통적으로 치료제로 사용된 낙엽수이다(Hyun and Kim, 2009; Park et al., 2016). 엄나무의 줄기 수피는 류마티스성 관절염, 신경통 치료에 대한 생약으로 이용되어왔으며, 최근에는 엄나무의 줄기 수피 추출물이 NF-κB(nuclear factor- κB)의 억제제인 IκB-α의 인산화와 분해를 저해시킴으로써 NF-κB의 핵으로의 이동을 제한하며 항염증 활성을 나타나는 것을 확인하였다(Bang et al., 2010). 게다가 엄나무의 추출물에는 사포닌(사포닌), 폴리아세틸린(polyacetylene), 이소퀴놀린 알칼로이드(isoquinoline alkaloid), 리그난(lignan), 페닐프로파노이드 글리코사이드(phenylpropanoid glycoside), 페놀성 글리코사이드(phenolic glycoside) 등 다양한 2차대사 산물이 포함되어 있다고 보고되었으며 항산화, 항미생물, 항당뇨, 항염증, 항암에 대한 다양한 범위의 생리적 활성에 대해서도 보고되었다(Hu et al., 2012; Quang et al., 2013; Salunke et al., 2014; Moon et al., 2015; Park et al., 2016). 엄나무의 생약 또는 건강보조제로서 가능성이 제기되고 있으나 농가에서 재배되고 있는 엄나무나 야생 상태의 식물은 낮은 발아율과 같은 증식의 어려움, 목본류로서 오랜 생육기간 그리고 환경과 유전적인 요인으로 인해 안정적이지 않은 2차대사 산물의 생산과 같은 여러 제한 요소로 인해 경제적으로 유용하지 않다(Moon et al., 2005). 안정적인 2차대사 산물의 생산을 위한 경제적으로 유용하고 환경 친화적인 자원의 개발은 공예작물 산업에서 대두되는 도전이다. Pine ( Kun , Kalopanax septemlobus or Kalopanax pictus ) is a deciduous tree traditionally used as a remedy (Hyun and Kim, 2009; Park et al., 2016). In recent years, extracts of stem stem barks have inhibited the phosphorylation and degradation of IκB-α, an inhibitor of NF-κB (nuclear factor- κB), and have been shown to inhibit the phosphorylation and degradation of NF -KB into the nucleus and showed anti-inflammatory activity (Bang et al., 2010). In addition, extracts of the seedlings include saponin (saponin), polyacetylene, isoquinoline alkaloid, lignan, phenylpropanoid glycoside, phenolic glycoside, etc. It has been reported that a variety of secondary metabolites are contained and a wide range of physiological activities against antioxidant, antimicrobial, antidiabetic, anti-inflammatory, and anti-cancer have been reported (Hu et al., 2012; et al., 2014; Moon et al., 2015; Park et al., 2016). Although the possibility of being a herb medicine or a health supplement of a pine tree is raised, it is difficult to prove that the seedling or wild plants cultivated in a farmhouse have difficulty in proliferating such as low germination rate, a long growing period as a herbaceous tree, And is not economically useful due to a number of limiting factors such as the production of metabolites (Moon et al., 2005). The development of economically viable and environmentally friendly resources for the production of stable secondary metabolites is a challenge in the industrial crop industry.

식물 세포 또는 조직배양을 통해 가치 있는 2차 대사산물을 생산하는 것은 전통적인 방식에 대한 매력적인 대안이 될 것이다(Murthy et al., 2014). 식물 현탁 배양 시스템에서 중요한 이점은 동일한 세포의 동조배양이 가능하다는 것과 공간, 계절 그리고 환경변화에 영향을 받지 않으며 지속적으로 유지, 생산할 수 있다는 것이다(Ochoa-Villarreal et al., 2016). 이러한 장점으로 인해 화장품, 식품, 제약산업에 관련된 천연물질의 생산에서 중요한 시스템이 될 것이다 (Ochoa-Villarreal et al., 2016).Producing valuable secondary metabolites through plant cell or tissue culture will be an attractive alternative to traditional methods (Murthy et al., 2014). An important advantage of the plant suspension culture system is that it allows simultaneous cultivation of the same cells and is capable of sustained maintenance and production without being affected by spatial, seasonal and environmental changes (Ochoa-Villarreal et al., 2016). This advantage will be an important system in the production of natural materials related to the cosmetics, food and pharmaceutical industries (Ochoa-Villarreal et al., 2016).

그러나 2차 대사 산물의 생산을 위한 이 시스템은 유용물질의 낮은 생산수율 및 대량생산이라는 문제점으로 인해 현실 가능한 적용은 제한되고 있다(Wilson and Roberts, 2012). 이러한 한계를 극복하기 위해 유도물질 처리(elicitation) 또는 유전자 변형 기술을 이용한 대사체 공학과 같은 다양한 전략들이 소개되어 왔다.However, this system for the production of secondary metabolites has limited practical applications due to the low production yield and mass production of useful materials (Wilson and Roberts, 2012). To overcome these limitations, various strategies have been introduced, such as elicitation or metabolic engineering using genetic engineering techniques.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 다양한 생리활성을 갖는 엄나무(Kalopanax septemlobus)의 유용한 2차대사산물의 함량을 증가시키기 위한 방법을 찾고자 노력하였다. 그 결과, 유도물질 처리법을 통해 엄나무 세포를 현탁배양하고 코로네틴(coronatine)을 처리하는 경우에 엄나무 세포 내 사포닌의 함량이 증가됨을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have found that a variety of physiological active species, such as Kalopanax septemlobus ) to increase the content of available secondary metabolites. As a result, the present inventors have completed the present invention by confirming that the content of saponin in the intracellular cells is increased when the embryonic cells are subjected to suspension culture and coronatine treatment by the inducible substance treatment method.

따라서, 본 발명의 목적은 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for increasing the saponin content in the raisins.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for increasing the saponin content in a rind comprising the steps of:

(a) 엄나무 세포를 현탁배양하는 단계; 및(a) Suspension culturing of the stem cells; And

(b) 상기 배양물에 코로네틴(coronatine)을 처리하는 단계.(b) treating the culture with coronatine.

본 발명자들은 다양한 생리활성을 갖는 엄나무의 유용한 2차대사산물의 함량을 증가시키기 위한 방법을 찾고자 노력하였다. 그 결과, 유도물질 처리법을 통해 엄나무 세포를 현탁배양하고 코로네틴을 처리하는 경우에 엄나무 세포 내 사포닌의 함량이 증가됨을 확인하였다.The present inventors have sought to find a method for increasing the content of the useful secondary metabolites of a variety of physiologically active rice. As a result, it was confirmed that the content of saponin in the intracytoplasmic chambers was increased when the inducible substance treatment method was used to suspend and cultivate the embryonic cells.

본 발명의 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법을 단계별로 설명한다.The method of increasing the saponin content in the rice according to the present invention will be described step by step.

단계 (a): 엄나무 세포의 배양Step (a): Culture of the ovule cells

먼저, 엄나무 세포를 현탁배양한다.First, the male cells are suspended.

상기 엄나무 세포는 엄나무의 캘러스, 원형질체(protoplast), 배축(hyocotyl), 종자(seed), 자엽(cotyledon), 신초(shoot) 유래일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.The seedling cells may be derived from, but not limited to, callus, protoplast, hyocotyl, seed, cotyledon, shoot of a tree.

구체적으로는, 상기 엄나무 세포는 엄나무 캘러스 유래이다.Specifically, the above-mentioned ommunocyte is derived from calli.

본 명세서에서, 용어 ‘캘러스’는 정상적인 기관형성이나 조직분화를 일으키는 능력을 잃은 무정형의 조직 또는 세포 덩어리로서 대부분 유세포로 되어 있으며, 식물체에서 잘라낸 조직을 다양한 배지, 예컨대, 옥신(auxin) 또는 사이토키닌(cytokinin)을 함유한 조직배양용 배지에서 배양하거나, 식물체에 상처를 내거나 또는 식물체의 상구를 옥신으로 처리하였을 때 생기는 특수한 조직 또는 세포덩어리를 의미한다.As used herein, the term " callus " is an amorphous tissue or cell mass that has lost the ability to induce normal organogenesis or tissue differentiation, and is mostly flowcytosed, and the tissue cut from the plant may be cultured in various media such as auxin or cytokine Refers to a specific tissue or cell mass produced when cultured in a tissue culture medium containing cytokinin, injured in a plant, or treated with auxin of a plant body.

본 발명에 있어서, 상기 캘러스의 유도는 당업계에 공지된 통상의 방법을 통해 수행될 수 있다. 보다 구체적으로 캘러스의 유도는 식물체의 조직 또는 이의 절편체를 조직배양용 배지에서 배양하여 이루어진다. 상기 조직배양용 배지로는 MS(Murashige and Skoog, 1962) 배지, N6(Chu et al., 1975), B5(Gamborg et al., 1968), NN(Nitschand Nitsch, 1967) 배지, WHITE 배지 등 다양한 식물의 기본 배지를 사용할 수 있다. 또한, 상기 조직배양용 배지는 식물 생장조절물질이 첨가된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 식물 생장조절물질은 당업계에 공지된 물질을 이용할 수 있으나, 바람직하게는 2,4-D(2,4-dichlorophenoxyacetic acid), 2,4,5-T(2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid), Dicamba(2-methoxy-3,6-dichlorobenzoic acid), IAA(indole-3-acetic acid), IBA(indole-3-butyric acid), MCPA(2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid), NAA(1-naphthylacetic acid), NOA(2-naphthyloxyacetic acid), Picloram(4-amino-2,5,6-trichloropicolinic acid) 등의 옥신(Auxin)류; BAP(6-benzylaminopurine), 2iP(N6-(2-isopentyl)adenine), Kinetin(6-furfurylaminopurine), Thidiazuron(1-phenyl-3-(1,2,3-thiadiazol-5-yl)urea), Zeatin(4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butenylaminopurine) 등의 사이토키닌(Cytokinin)류 및 이의 유도체를 포함한다. 이외에도 조직배양용 배지에는 세포의 분화 및 증식에 작용하는 알카로이드류, 테르페노이드류, 카로테노이드류, 페놀류 화합물 및 천연 추출물 등을 추가로 첨가할 수 있다.In the present invention, induction of the callus can be carried out through conventional methods known in the art. More specifically, the induction of callus is carried out by culturing a plant tissue or a fragment thereof in a tissue culture medium. As the tissue culture medium, various media such as MS (Murashige and Skoog, 1962), N6 (Chu et al., 1975), B5 (Gamborg et al., 1968), NN (Nitschand Nitsch, 1967) Plant basal medium can be used. It is preferable that the culture medium for tissue culture is one in which a plant growth regulator is added. The plant growth regulator may be selected from the group consisting of 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid), 2,4,5-T (2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid 2-methoxy-3,6-dichlorobenzoic acid, indole-3-acetic acid, indole-3-butyric acid, MCPA (2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid), NAA Auxin such as 1-naphthylacetic acid, 2-naphthyloxyacetic acid and 4-amino-2,5,6-trichloropicolinic acid; Bip (6-benzylaminopurine), 2iP (N6- (2-isopentyl) adenine), Kinetin (6-furfurylaminopurine), Thidiazuron (1-phenyl- 3- (1,2,3-thiadiazol- (4-hydroxy-3-methyl-trans-2-butenylaminopurine), and derivatives thereof. In addition, the tissue culture medium may further contain alkaloids, terpenoids, carotenoids, phenol compounds, and natural extracts that act on differentiation and proliferation of cells.

본 발명에 있어서, 상기 ‘엄나무 캘러스’는 엄나무의 잎, 줄기, 가지, 열매 및 뿌리로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상, 바람직하게는 잎, 줄기, 가지 및 열매로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상, 보다 바람직하게는 잎, 가지 및 열매로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 부위로부터 유도된 캘러스로부터 유래된 것이라면 어느 것이나 가능하다.In the present invention, the 'callus' is any one selected from the group consisting of leaves, stems, branches, fruits and roots, preferably leaves, stems, branches and fruits Or more, and more preferably from a callus derived from any one or more sites selected from the group consisting of leaves, branches and fruits.

하나의 구체적 예로, 본 발명의 엄나무 캘러스는 엄나무의 가지를 분리하여 소독한 후 유기성분(예, 탄수화물, 아미노산 등), 무기양분(예, 질소, 인산, 칼륨 등) 및 식물 호르몬(예, 나프탈렌 아세트산, 옥신 등)이 함유된 한천 배지에 5 내지 8주 동안 배양하여 가지의 세포가 분열하여 세포 덩어리인 캘러스가 형성되면 배지로부터 캘러스를 분리하여 신선한 고체 배지 위에 치상한 다음 일정기간 간격으로 캘러스 상태를 관찰하며 계대배양하여 수득할 수 있다.As one specific example, the calli of the present invention can be obtained by separating and disinfecting the branches of the Japanese apricot, and then disinfecting the branches of the Japanese apricot with an organic component (e.g., carbohydrate, amino acid etc.), inorganic nutrients (e.g. nitrogen, phosphoric acid, potassium, Acetic acid, oxine, etc.) for 5 to 8 weeks to separate the callus, which is a cell mass, from the medium. After the callus is separated from the medium, it is placed on a fresh solid medium, Followed by subculture.

하기 실시예에서 입증된 바와 같이, 엄나무 캘러스 유래의 엄나무 세포를 현탁배양 한 엄나무 세포 배양물을 제조한다.As demonstrated in the following examples, a male cell culture in which the callus-derived male callus cells are suspended and cultured is prepared.

단계 (b): 유도물질의 처리Step (b): Treatment of the Inductive Substance

다음, 상기 배양물에 코로네틴(coronatine)을 처리한다.Next, the culture is treated with coronatine.

상기 단계 (b)는 엄나무 캘러스의 지수생장기에 실시될 수 있다.The step (b) may be carried out on the exponential growth stage of the callus of the callus.

구체적으로는, 상기 단계 (b)는 단계 (a)의 배양 1-15일째에 실시한다. 보다 구체적으로는, 상기 단계 (b)는 단계 (a)의 배양 2-13일째에 실시한다. 보다 더 구체적으로는, 상기 단계 (b)는 단계 (a)의 배양 3-10일째에 실시한다. 보다 더욱 더 구체적으로는, 상기 단계 (b)는 단계 (a)의 배양 4-8일째 실시한다.Specifically, the step (b) is carried out on days 1-15 of culturing in step (a). More specifically, the step (b) is carried out at 2 to 13 days in culture of step (a). More specifically, the step (b) is performed on the 3rd to 10th days of culturing in step (a). More particularly still, the step (b) is carried out 4-8 days after the culturing of step (a).

상기 코로네틴(COR)은 슈도모나스 시린개(Pseudomonas syringae)에 의해 생산된 비기주(non-host) 식물독소이며 식물 호르몬인 자스몬산 이소류신(Jasmonic acid isoleucine)의 화학적인 구조를 모방하고 있다. 다음의 화학식 1로 표시된다.The coronetin (COR) mimics the chemical structure of the plant hormone Jasmonic acid isoleucine, a non-host plant toxin produced by Pseudomonas syringae. Is represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112017033513658-pat00001
Figure 112017033513658-pat00001

구체적으로는, 상기 코로네틴은 0.1-3.0 μM 농도로 처리된다. 보다 구체적으로는 상기 코로네틴은 0.2-2.8 μM 농도로 처리된다. 보다 더 구체적으로는 상기 코로네틴은 0.3-2.6 μM 농도로 처리된다.Concretely, the coronetin is treated at a concentration of 0.1-3.0 μM. More specifically, the coronetin is treated at a concentration of 0.2-2.8 [mu] M. More specifically, the coronetin is treated at a concentration of 0.3-2.6 μM.

하기 실시예에서 입증된 바와 같이, 상기 코로네틴을 0.5 μM, 1.0 μM 및 2.5 μM 농도로 처리하는 경우 코로네틴을 처리하지 않은 경우와 비교하여 사포닌 함량이 각각 159%, 160% 및 133% 증가하였다.As demonstrated in the following examples, when the coronetin was treated at a concentration of 0.5 μM, 1.0 μM and 2.5 μM, the saponin content was 159%, 160% and 133%, respectively, as compared to the case without co- Respectively.

상기 유도물질의 처리는 엄나무 캘러스의 사포닌 생산능이 높게 유지되는 기간 동안에 실시하는 것이 바람직하다.It is preferable that the treatment of the inducer is performed during a period in which the saponin-producing ability of the callus is high.

구체적으로는, 상기 단계 (b)는 2 내지 8일 동안 실시한다. 보다 구체적으로는, 상기 단계 (b)는 2.5 내지 7.5일 동안 실시한다. 보다 구체적으로는 3 내지 7일 동안 실시한다.Specifically, the step (b) is carried out for 2 to 8 days. More specifically, the step (b) is carried out for 2.5 to 7.5 days. More specifically, for 3 to 7 days.

본 발명의 방법에 의해 증가된 엄나무 내 사포닌은 올레아놀산이다. 상기 올레아놀산은 다음의 화학식 2로 표시된다.The saponin in the rachis increased by the method of the present invention is oleic acid. The oleanolic acid is represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

Figure 112017033513658-pat00002
Figure 112017033513658-pat00002

사포닌은 그 구조에 따라 스테로이드(steroid) 또는 트리테르페노이드(triterpenoid) 사포닌으로 구분되는데 MEP(methyl-erythritol phosphate) 경로 및 메발론 산염(mevalonate) 경로에 의해 생산된 IPP(isopentenyl diphosphate)로부터 생합성된다. 트리테르페노이드 및 스테로이드 아글리콘 백본, 둘 다 선형의 탄소수 30인 전구체 스쿠알렌으로부터 합성되어지며 스쿠알렌 에폭시데이즈(squalene epoxidase, SQE)에 의해 2,3-옥시도스쿠알렌(2,3-oxidosqualene)으로 산화된다(Moses et al., 2014a). 그 다음, cycloartenol synthase(CAS)에 의해 2,3-옥시도스쿠알렌에서 시클로아르테놀(cycloartenol, 스테로이드 사포닌의 전구체)이 합성되어지며 β-아미린 합성효소(β-amyrin synthase, bAS)와 루페올 합성효소(lupeol synthase)와 같은 산화환원효소에 의해 2,3-옥시도스쿠알렌에서 β-아미린(오리난형(oleanane-type) 사포닌의 기본 전구체) 또는 α-아미린(우르산형(ursane-type) 사포닌의 기본 전구체)이 합성되어진다(Moses et al., 2014b). 엄나무부터 생산된 트리테르페노이드 사포닌의 대부분은 오리난형의 사포닌으로 알려져 있다(Quang et al., 2011). 이것은 CAS, SQE, bAS가 엄나무에서 사포닌 생합성에 연관된 중요한 효소들이라는 것을 나타낸다. 그러므로 사포닌 생합성에서 COR의 작용기작을 알아보기 위해 우리는 비배발생 엄나무 캘러스의 전사체 염기서열의 SRA 데이터세트로부터 3개의 SQEs 그리고 하나의 bAS로 추정되는 4개의 유니진(unigene)을 찾아냈다. 그러나 CAS의 시퀀스의 정보는 어셈블리된 유니진으로부터 찾을 수 없었는데 이는 비배발생 캘러스에서 CAS의 낮은 발현수준 때문일 것이라 추정된다. Saponins are classified according to their structure into steroids or triterpenoid saponins, which are biosynthesized from IPP (isopentenyl diphosphate) produced by the methyl-erythritol phosphate (MEP) pathway and the mevalonate pathway . Both triterpenoids and steroidal aglycone backbones are synthesized from a linear C30 precursor squalene and are oxidized by 2,3-oxydosqualene by squalene epoxidase (SQE) (Moses et al., 2014a). Next, cycloartenol (a precursor of steroid saponin) is synthesized from 2,3-oxydosqualene by cycloartenol synthase (CAS), and β-amyrin synthase (bAS) Amylin (a basic precursor of oleanane-type saponin) or? -Amyrin (a ursane-type?) In 2,3-oxydosqualene by an oxidoreductase such as lupeol synthase ) Saponin) are synthesized (Moses et al., 2014b). Most of the triterpenoid saponins produced from the pomegranate are known as duckish saponins (Quang et al., 2011). This indicates that CAS, SQE and bAS are important enzymes involved in saponin biosynthesis in the wood. Therefore, in order to investigate the mechanism of action of COR in saponin biosynthesis, we have identified three SQEs from the SRA data set of the transcript sequence of the non-conidial calli, and four unigens, estimated as one bAS. However, the information in the CAS sequence could not be found from the assembled Uniin, which is presumably due to the low expression level of CAS in the non-vesicular callus.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 KsbAS 유전자의 발현을 증가시키는 단계를 포함하는 엄나무 내 사포닌 함량의 증가 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for increasing the saponin content in the rabbit comprising the step of increasing the expression of the KsbAS gene.

상기 엄나무 내 KsbAS 유전자의 발현을 증가는 엄나무 세포에 유도물질을 처리하여 실시할 수 있다.Increasing the expression of the KsbAS gene in the rice can be carried out by treating the inducer in the oocyte .

상기 유도물질은 다양한 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 유도물질은 화학물질, 단백질, 펩타이드, 항체, 핵산 및 천연 추출물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 방법에 의해 분석되는 유도물질은 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물(예컨대, 천연 추출물 또는 세포 또는 조직 배양물)일 수 있다. 후보물질은 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있다. 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(영국), Comgenex(미국), Brandon Associates(미국), Microsource(미국) 및 Sigma-Aldrich(미국)에서 상업적으로 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(미국) 및 MycoSearch(미국)에서 상업적으로 구입가능하다. 시료는 당업계에 공지된 다양한 조합 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있으며, 예를 들어, 생물학적 라이브러리, 공간 어드레서블 패러럴 고상 또는 액상 라이브러리(spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries), 디컨볼루션이 요구되는 합성 라이브러리 방법, “1-비드 1-화합물” 라이브러리 방법, 그리고 친화성 크로마토그래피 선별을 이용하는 합성 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있다. 분자 라이브러리의 합성 방법은, DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994 등에 개시되어 있다.The inductive material includes various materials. For example, the inducer includes, but is not limited to, chemicals, proteins, peptides, antibodies, nucleic acids and natural extracts. The inductive material analyzed by the method of the present invention may be a single compound or a mixture of compounds (e.g., a natural extract or a cell or tissue culture). Candidate materials can be obtained from libraries of synthetic or natural compounds. Methods for obtaining libraries of such compounds are known in the art. Synthetic compound libraries are commercially available from Maybridge Chemical Co. (UK), Comgenex (USA), Brandon Associates (USA), Microsource (USA) and Sigma-Aldrich (USA), and libraries of natural compounds are available from Pan Laboratories ) And MycoSearch (USA). Samples can be obtained by various combinatorial library methods known in the art and include, for example, biological libraries, spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries, , The " 1-bead 1-compound " library method, and the synthetic library method using affinity chromatography screening. Methods for synthesis of molecular libraries are described in DeWitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med. Chem. 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33,2059,1994; Carell et al., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33, 2061; Gallop et al., J. Med. Chem. 37, 1233, 1994, and the like.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키기 위한 유도물질 및 이의 최적 조건을 제공한다.(a) The present invention provides a method for increasing the saponin content in the raisins. The method provides an inducer for increasing the saponin content in the rains and their optimum conditions.

(c) 본 발명은 엄나무 내 사포닌 함량의 증가와 관련된 KsbAS 유전자를 규명함으로써, 상기 유전자의 발현을 증가시켜 엄나무 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법을 제공한다.(c) The present invention provides a method of increasing the expression of the gene and increasing the saponin content in the rabbit by identifying the KsbAS gene associated with an increase in saponin content in the rabbit .

도 1A 및 1B는 엄나무 세포 현탁 배양 시간 별 생체중 변화(A) 및 표현형(B)을 나타낸다.
도 2A 및 2B는 엄나무 세포 현탁 배양 시간 별 총 사포닌 함량(A) 및 생산력(B)의 변화를 나타낸다.
도 3A 및 3B는 유도물질의 농도별 처리에 대한 엄나무 세포중(A) 및 총 사포닌 함량(B)의 변화를 나타낸다.
도 4는 유도물질의 처리예 따른 트리테르페노이드 사포닌 생합성 관련 유전자인 KsSE1, KsSE2, KsSE3KsbAS의 발현 정도를 나타낸다.
Figures 1A and 1B show changes in live body weight (A) and phenotype (B) by incubation time of the oocyte cell suspension.
2A and 2B show changes in the total saponin content (A) and the productivity (B) by incubation time of the oocyte cell suspension.
Figures 3A and 3B show the changes in the intramuscular (A) and total saponin content (B) for treatment of the concentration of the inductant.
FIG. 4 shows the expression levels of KsSE1 , KsSE2 , KsSE3 and KsbAS , genes related to triterpenoid saponin biosynthesis according to the treatment example of the inducer .

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%“는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다Throughout this specification, "%" used to denote the concentration of a particular substance is intended to include solids / solids (wt / wt), solid / liquid (wt / Liquid / liquid is (volume / volume)%

실시예Example

1. 실험방법1. Experimental Method

1.1 식물 재료와 배양 조건1.1 Plant material and culture conditions

엄나무(K. septemlobus)의 캘러스는 Kim and Moon(2009)을 따라 Murashige and skoog(MS), 1.0 ㎎/L 2,4-디클로로페녹시아세트산(2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-D), 3% 수크로오즈 그리고 0.8% 식물 아가를 포함한 캘러스 유도 배지에서 유도되었으며, 24℃ 암조건에서 유지되었다. 유연한 형태의 캘러스는 캘러스 유도 배지에 4주마다 계대배양 되었으며, 세포 현탁배양에 이용되었다.The callus of K. septemlobus was grown in Murashige and skoog (MS), 1.0 ㎎ / L 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) according to Kim and Moon (2009) , 3% sucrose and 0.8% plant agar, and maintained at 24 ℃ in dark conditions. The flexible callus was subcultured into callus induction medium every 4 weeks and used for cell suspension culture.

1.2 1.2 식물세포Plant cell 현탁suspension 배양 체계 확립 Establish culture system

엄나무 세포의 현탁배양을 확립하기 위해 유연한 캘러스를 300 ㎖의 삼각플라스크에 1.0 ㎎/L 2,4-D 그리고 3% 수크로오즈가 포함된 MS 액체배지(50 ㎖)로 옮겨주었다. 모든 배양 플라스크는 암조건, 120 rpm 그리고 24℃의 회전식 셰이커에서 배양되었다. 2,4-D는 현탁배양 된 세포의 생체중과 성장을 증진시킴에도 불구하고, 세포의 비정상적 성장을 유도하였다. 안정화 된 세포생장을 위해 2,4-D의 함량을 점차 감소시키며 배양하다가 2,4-D가 포함되지 않은 배지에서 세포생장을 유도하면서 현탁배양을 확립하였다. 현탁배양된 식물세포 10 ㎖은 50 ㎖의 3% 수크로오즈가 포함된 MS 액체배지가 들어있는 삼각플라스크에 옮겨주었으며 계대배양은 1주일 주기로 하였다.In order to establish suspension cultivation of the oocyte, the flexible callus was transferred to a 300 ml Erlenmeyer flask and MS liquid medium (50 ml) containing 1.0 mg / L 2,4-D and 3% sucrose. All culture flasks were incubated under rock conditions, 120 rpm and 24 ° C rotary shaker. 2,4-D induced abnormal growth of the cells, despite increasing live weight and growth of the suspension-cultured cells. For stabilized cell growth, the content of 2,4-D was gradually decreased and cultured, and suspension cultivation was induced while inducing cell growth in a medium containing no 2,4-D. Suspension Cultured plant cells (10 ml) were transferred to an Erlenmeyer flask containing 50 ml of MS liquid medium containing 3% sucrose, and subculture was carried out once a week.

1.3 세포 1.3 cells 생장에 대한 분석과 유도물질의Analysis of growth and induction 처리 process

현탁배양된 세포의 생장 곡선을 확인하기 위해 배양 후 15일이 될 때까지 시간 별로 채취하여 분석하였다. 배양 후 7일이 된 세포의 대략 0.7 g(fresh weight, FW)을 배양되고 있던 배지와 함께 10 ㎖ 계대배양 하였고 시간 별로 진공 여과를 실시하여 채취된 세포의 생체중을 확인하였다. 그 후 수확된 세포들을 동결 시킨 뒤 -80℃에서 분석할 때까지 저장하였다.Suspension cultures were harvested at different times until 15 days after culture to determine the growth curve of the cells. Approximately 0.7 g (fresh weight, FW) of cells 7 days after culture were cultured in a 10 ml subculture with the culture medium, and the fresh weight of the collected cells was checked by vacuum filtration over time. The harvested cells were then frozen and stored at -80 ° C until analysis.

유도물질의 처리를 위해 배양 6일차 현탁배양 세포에 각기 다른 농도의 MeJA(methyl jasmonate) 50, 100 또는 250 μM(in 에탄올), 및 코로네틴(coronatine) 0.5, 1 또는 2.5 μM(in 에탄올), 또는 대조군(mock control)은 에탄올을 처리하고 4일 더 배양하였다. 세포는 진공 여과기를 이용하여 수확하였고 액체질소로 동결시켰다.For the treatment of the inducible substance, the cells were cultured in 6-day suspension culture at different concentrations of MeJA (methyl jasmonate) 50, 100 or 250 μM (in ethanol) and coronatine 0.5, 1 or 2.5 μM (in ethanol) , Or the control (mock control) was treated with ethanol and cultured for another 4 days. Cells were harvested using a vacuum filter and frozen in liquid nitrogen.

1.4 총 사포닌의 양 측정1.4 Measurement of total saponin amount

총 사포닌의 양을 측정하기 위해 Vador et al.(2012)의 방법을 변형한 아니스 알데히드(Anisaldehyde) 시약을 이용하여 측정하였다. 50 ㎎(FW)의 시료를 지방층 분리를 위해 헥산(Hexane)에 침지하였다. 그 후 탈지된 시료에서 용매를 휘발시킨 후 2 ㎖의 메탄올을 이용해 3회에 걸쳐 사포닌을 추출하였다(6h×3 times). 메탄올 추출물은 감압 농축시켰다. 농축된 사포닌을 1 ㎖의 에틸 아세테이트(ethyl acetate)에 용해하였다. 500 ㎕의 시료에 250 ㎕의 A 시약 (0.5 % (v/v) p-아니스알데히드 in ethyl acetate)과 250 ㎕의 B 시약 (50% (v/v) H2SO4 in ethyl acetate)과 혼합하였다. 발색반응을 위하여 60℃에서 10분 동안 반응시킨 후 상온에서 식혀준 뒤 430 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 사포닌 표준물질인 디오스게닌(diosgenin)의 표준곡선에 따라 총 사포닌의 양을 정량하였다.To determine the amount of total saponin, anisaldehyde reagent, modified by Vador et al. (2012), was used. A sample of 50 mg (FW) was immersed in hexane for lipid separation. Subsequently, the solvent was volatilized in the degreased sample, and saponin was extracted three times (6 h × 3 times) using 2 mL of methanol. The methanol extract was concentrated under reduced pressure. The concentrated saponin was dissolved in 1 ml of ethyl acetate. 500 μl of the sample was mixed with 250 μl of reagent A (0.5% (v / v) p-anisaldehyde in ethyl acetate) and 250 μl of reagent B (50% (v / v) H 2 SO 4 in ethyl acetate) Respectively. After incubation at 60 ℃ for 10 min, the solution was cooled at room temperature and absorbance was measured at 430 ㎚. The amount of total saponin was determined according to a standard curve of diosgenin, a saponin standard substance.

1.5 올레아놀산 함량 측정1.5 Measurement of oleanolic acid content

트리테르페노이드 사포닌의 일종인 올레아놀산을 측정하였다. 동결 건조한 세포(1 g)를 메탄올에 (1:15 건물중량 대비 MeOH (㎖)) 1시간 동안 침지하였고 초음파수조(DAIHAN-Sci, Wonju-si, South Korea)를 이용해 10분 동안 더 추출하였다. 추출물에서 올레아놀산(oleanolic acid)의 농도를 측정하기 위해 다이오드어레이형 검출기가 있는 Agilent 1200 chromatograph(Agilent Technologies, Waldbronn, Germany)를 이용하여 HPLC 분석을 수행하였다. 분리는 Shiseido CAPCELL PAK-C18 column(4.6 × 150 ㎜, 입경 5.0 ㎛)을 이용하였고 MeOH/H2O(95:5,v/v)의 이동상을 이용하여 0.4 ㎖/분의 이동률에서 진행되었고 Xu et al. 의 방법(2012)을 참고하여 215 ㎚에서 측정되었다. 올레아놀산의 표준물질의 교정 곡선 100 ng에서 10 ㎍의 범위에서 측정하였다(y = 159.09x - 5.8357, R² = 0.9999).The oleanolic acid, a kind of triterpenoid saponin, was measured. The lyophilized cells (1 g) were immersed in methanol (MeOH (ml) at a weight of 1:15) for 1 hour and further extracted with an ultrasonic bath (DAIHAN-Sci, Wonju-si, South Korea) for 10 minutes. HPLC analysis was performed using an Agilent 1200 chromatograph (Agilent Technologies, Waldbronn, Germany) with a diode array-type detector to measure the concentration of oleanolic acid in the extract. The separation was carried out using a Shiseido CAPCELL PAK-C18 column (4.6 × 150 mm, particle diameter 5.0 μm) and a mobile phase of MeOH / H 2 O (95: 5, v / v) at a flow rate of 0.4 ml / et al. ≪ / RTI > method (2012). Calibration curves of oleanolic acid standards were measured in the range of 100 ng to 10 μg (y = 159.09x - 5.8357, R² = 0.9999).

1.6 사포닌 생합성에 관련된 유전자의 발현 분석1.6 Expression Analysis of Gene Related to Saponin Biosynthesis

사포닌 생합성에 관련된 유전자를 알아내기 위해서, 우리는 엄나무의 비배발생 캘러스의 전사체 시퀀싱을 위한 SRA(sequence Read Archive) 데이터 세트를 다운로드 하였다. 그리고 Local-BLAST 데이터베이스의 생성과 어셈블리를 위해 CLC Genomics workbench 및 Main Workbench(Insilicogen, Yongin-si, South Korea)를 이용하였다. 인산(Panax ginseng)의 스쿠알렌 에폭시데이즈(squalene epoxidase, FJ393274), 시클로아르테놀 신타아제(cycloartenol synthase, AB009029) 및 beta-아미린 신타아제(beta-amyrin synthase, AB014057)의 단백질과 mRNA 서열을 엄나무 전사체 데이터 세트에 대한 쿼리(query)로서 이용하였다. 전체 RNA는 FavorPrepTM plant total RNA purification mini kit(FAVORGEN Biotech Corporation, Ping-Tung, Taiwan)를 이용해 포함되어있는 매뉴얼에 따라 추출하였다. cDNA는 ReverTra Ace® qPCR RT Master Mix with qDNA Remover(TOYOBO, Co., Ltd, Osaka, Japan)를 이용해 포함되어있는 매뉴얼에 따라 합성하였다. qRT-PCR은 SYBR® Green Real time PCR Master Mix(TOYOBO, Co., Ltd, Osaka, Japan)를 이용해 CFX96TMReal-time system(BIO-RAD)에서 default parameter와 함께 실행하였다. 각 유전자의 발현 수준은 내인성 스탠다드인 액틴 유전자의 발현 양에 각 실험은 3회 반복하였다. qRT-PCR에 이용된 프라이머 목록은 표 1에 있다.In order to identify genes involved in saponin biosynthesis, we downloaded the sequence read archive (SRA) dataset for transcript sequencing of non-primitive calli of the female. CLC Genomics workbench and Main Workbench (Insilicogen, Yongin-si, South Korea) were used for the creation and assembly of Local-BLAST database. Protein and mRNA sequences of squalene epoxidase (FJ393274), cycloartenol synthase (AB009029), and beta- amyrin synthase (AB014057) in Panax ginseng were determined by immunoassay And used as a query on the corpus data set. Total RNA was extracted according to the manual included with the FavorPrep plant total RNA purification mini kit (FAVORGEN Biotech Corporation, Ping-Tung, Taiwan). cDNA was synthesized according to the manual included with ReverTra Ace ® qPCR RT Master Mix with qDNA Remover (TOYOBO, Co., Ltd, Osaka, Japan). qRT-PCR was performed with the default parameter in the SYBR ® Green Real time PCR Master Mix (TOYOBO, Co., Ltd, Osaka, Japan) for CFX96 TM Real-time system (BIO -RAD) use. The level of expression of each gene was repeated three times in each experiment on the expression level of the actin gene, an endogenous standard. Table 1 lists the primers used for qRT-PCR.

프라이머 명Primer name 서열(5´ to 3´)Sequence (5 'to 3') 서열목록Sequence List KsSQE1-FKsSQE1-F CAAAGGTGGATGTGCCTTCTCAAAGGTGGATGTGCCTTCT 제1서열First sequence KsSQE1-RKsSQE1-R GGGTGATGGGTCTGCTAAGAGGGTGATGGGTCTGCTAAGA 제2서열Second sequence KsSQE2-FKsSQE2-F GCGATCTCCATGACTCATCAGCGATCTCCATGACTCATCA 제3서열Third sequence KsSQE2-RKsSQE2-R TAAAGTGCACCTGCCAATGTTAAAGTGCACCTGCCAATGT 제4서열Fourth sequence KsSQE3-FKsSQE3-F GTGTGAATGAAATCGATGCGGTGTGAATGAAATCGATGCG 제5서열Fifth sequence KsSQE3-RKsSQE3-R AGCTTCTGCCTGCTACATCCAGCTTCTGCCTGCTACATCC 제6서열6th sequence KsbAS-FKsbAS-F TAAGCAGCCGATACCTTTGCTAAGCAGCCGATACCTTTGC 제7서열Seventh sequence KsbAS-RKsbAS-R TAATCAGGAATTCGGGCAAGTAATCAGGAATTCGGGCAAG 제8서열Eighth sequence Act-FAct-F ATCATGAAGTGCGATGTGGAATCATGAAGTGCGATGTGGA 제9서열Ninth sequence Act-RAct-R TGCTCATACGATCCGCAATATGCTCATACGATCCGCAATA 제10서열Tenth sequence

2. 결과2. Results

2.1. 세포 배양2.1. Cell culture

세포 현탁배양은 캘러스 유도배지에서 자란 유연한 형태의 캘러스로부터 시작되었다. 현탁배양 된 세포는 노란빛을 띄며 흩어지는 세포의 형태를 가졌고, 그 결과 덩어리지지 않으며 개별적으로 자라는 세포 현탁액을 얻을 수 있었다(도 1). 3%의 수크로오즈가 포함된 MS 배지에서 세포의 성장은 3일 간격으로 생체중으로 측정되었다. 도 1에서 보여지듯이 생체중은 0.7 g에서 배양 후 15일이 되었을 때 4 g 증가하였다. 배양 후 3일까지 성장이 지체되는 유도기를 보이다가 3일째부터 12일까지 급격한 성장곡선을 보이는 지수성장기를 가지는 전형적인 성장 곡선을 나타내었다(도 1A). 생체중은 배양 15일 까지 계속 증가하였으나 세포노화나 죽음으로 인하여 갈변하였다(도 1B).Cell suspension cultures were initiated from a callus-shaped callus grown on callus induction medium. Suspension cultured cells had a yellowish, scattering cell morphology, which resulted in cell suspensions that did not agglomerate and grow individually (Fig. 1). Cell growth on MS medium containing 3% sucrose was measured in live weight at 3 day intervals. As shown in Fig. 1, fresh weight was increased from 0.7 g to 4 g after 15 days of incubation. The growth curve was delayed until day 3 after the incubation, showing a typical growth curve with an exponential growth period showing a rapid growth curve from day 3 to day 12 (FIG. 1A). Fresh weight continued to increase until the 15th day of culture, but it was browned due to cell senescence or death (Fig. 1B).

2.2 엄나무 2.2 Pomegranate 현탁배양에서In suspension culture 사포닌의 생산 Production of saponin

엄나무 현탁 배양에서 사포닌 생합성 능력을 조사하기 위해 배양 기간 동안 총 사포닌의 양의 변화를 분석하였다. 엄나무의 총 사포닌의 양은 배양 기간에 따라 유의하게 증가하였고, 총 사포닌의 양은 배양 15일에서 가장 높았다(1.56 ㎎/60 ㎖ 현탁물)(표 2 및 도 2A).In order to investigate the ability of saponin biosynthesis in the seed suspension culture, the total saponin content was analyzed during the incubation period. The total amount of saponin in the rum was significantly increased with the incubation period, and the total amount of saponin was the highest at the 15th day of culture (1.56 mg / 60 ml suspension) (Table 2 and Fig. 2A).

일(day)Day 1 One 3 3 66 99 1212 1515 사포닌 양
(㎎/60㎖)
Saponin amount
(Mg / 60 ml)
0.27±0.060.27 ± 0.06 0.49±0.070.49 + 0.07 0.83±0.060.83 0.06 1.03±0.011.03 + - 0.01 1.41±0.031.41 + 0.03 1.57±0.121.57 + - 0.12

사포닌의 생산량은 배양의 마지막 단계에서 처음에 비해 대략 6배 증가하였다. 그러나 세포에서 총 사포닌 생산력이 가장 높은 것은 배양 6일 이후로 관찰되었고(0.42 ㎍/㎎ FW) 배양 9일 이후에 감소하였다(0.37 ㎍/㎎ FW)(표 3 및 도 2B).The amount of saponin production was increased about 6 times in the last stage of culture compared to the first. However, the highest total saponin productivity in the cells was observed after 6 days of culture (0.42 ㎍ / ㎎ FW) and decreased after 9 days of culture (0.37 ㎍ / ㎎ FW) (Table 3 and Fig. 2B).

일(day)Day 1 One 3 3 66 99 1212 1515 사포닌 양
(㎎/60㎖)
Saponin amount
(Mg / 60 ml)
0.31±0.060.31 ± 0.06 0.41±0.020.41 + 0.02 0.43±0.020.43 + 0.02 0.37±0.000.37 ± 0.00 0.37±0.0030.37 ± 0.003 0.37±0.030.37 + 0.03

이를 통해 생체중의 증가가 배양 기간에 따른 사포닌의 축적과 관련이 있음을 나타내고 있으나 세포에서 사포닌의 생산력은 세포 생장과 관련되지 않을 수도 있음을 나타낸다. 유도물질을 처리하기 위한 세포의 생리적 상태는 2차대사의 축적을 조절하는데 중요한 영향을 미친다. 대부분의 경우 세포 생장이 지수성장기의 후기 또는 정상기 초기의 곡선을 그리고 있을 때 자극이 주어지면 세포에서 최대의 반응이 관찰된다(Ramirez-Estrada et al., 2016). 엄나무 현탁배양의 경우에 세포의 색이 노란색에서 어두운 갈색으로 변하기 시작 할 때가 배양 12일 즉 세포 수가 일정하게 유지되는 정상기가 시작하는 시기로 관찰되었다. 그러므로 지수성장기가 활발한 배양 6일째 세포에서 가장 높은 사포닌 생산되는 것을 확인하였고 이것을 분석을 위해 사용하였다.This indicates that the increase in the body weight is related to the accumulation of saponin in the culture period, but the productivity of saponin in the cells may not be related to cell growth. The physiological state of the cells for the treatment of the inducer has an important influence on the regulation of the accumulation of secondary metabolites. In most cases, when cell growth is on the late or steady-state curve of the exponential growth phase, stimulation is the most likely response in the cell (Ramirez-Estrada et al., 2016). In the case of embryo culture, when the color of the cells began to change from yellow to dark brown, it was observed that the culturing was started for 12 days, that is, the period in which the cell number was kept constant. Therefore, it was confirmed that the highest saponin production was observed in the cells at the 6th day after the exponential growth phase, and this was used for the analysis.

2.2 사포닌 생산에서 2.2 In the production of saponin 코로네틴Coronetin  And MeJA의MeJA's 영향 effect

엄나무 현탁배양에서 사포닌의 생산 수율에 대한 MeJA 및 COR이 미치는 영향에 대해 조사하기 위해 배양 6일 세포에 다른 농도의 MeJA 및 COR을 처리하였다. 각각의 유도물질의 처리 후 4일이 되었을 때 건물중과 총 사포닌 양을 분석하였다. 도 3A에서 보이듯이 MeJA 또는 COR이 처리된 모든 농도에서 세포생장을 억제하지 않았으며 COR이 세포에 처리됐을 때 사포닌 양의 증가한 것을 관찰 할 수 있었다(표 4 및 도 3B).To investigate the effects of MeJA and COR on the production yield of saponin in the oocyte suspension culture, different concentrations of MeJA and COR were treated with 6 days cultured cells. The total amount of saponin in the building was analyzed at 4 days after treatment with each inducer. As shown in FIG. 3A, MeJA or COR did not inhibit cell growth at all treated concentrations, and it was observed that the amount of saponin was increased when COR was treated on the cells (Table 4 and FIG. 3B).

-- 코로네틴(COR, μM))Coronetin (COR, mu M)) MeJA(μM)MeJA ([mu] M) 대조군Control group 0.50.5 1One 2.52.5 5050 100100 250250 3.77±0.643.77 ± 0.64 3.86±0.213.86 ± 0.21 3.82±0.133.82 ± 0.13 4.19±0.404.19 + 0.40 3.98±0.193.98 ± 0.19 4.10±0.24.10 ± 0.2 4.34±0.034.34 ± 0.03

총 사포닌 양은 대조군과 비교했을 때 COR 처리농도 0.5 μM 와 1 μM에서 각각 159% 그리고 160% 증가하였다. 그러나 COR 처리량을 2.5 μM로 높였을 때 1 μM COR 처리와 비교했을 때 총 사포닌 생산량은 감소하였다.Total saponin levels were increased by 159% and 160% at 0.5 μM and 1 μM COR treatment concentrations, respectively, as compared with the control group. However, when the COR throughput was increased to 2.5 μM, the total saponin production decreased compared to 1 μM COR treatment.

MeJA의 경우에는 COR에 비교했을 때 MeJA의 처리가 총 사포닌 생산량에 거의 영향을 미치지 않았으며 MeJA를 처리한 세포배양에서 총 사포닌 생산량이 최대 115%까지 증가하였다(표 5 및 도 3B). 이러한 결과들은 COR이 엄나무 현탁배양에서 사포닌 생산을 향상시키는 데 더 강력한 유도물질임을 나타낸다. In the case of MeJA, the treatment of MeJA had little effect on total saponin production as compared to COR, and the total saponin production was increased up to 115% in MeJA-treated cell cultures (Table 5 and FIG. 3B). These results indicate that COR is a more potent inducer to improve saponin production in a finned suspension culture.

-- 코로네틴(COR, μM))Coronetin (COR, mu M)) MeJA(μM)MeJA ([mu] M) 대조군Control group 0.50.5 1One 2.52.5 5050 100100 250250 100100 158.98
±7.29
158.98
± 7.29
159.89
±6.64
159.89
± 6.64
133.13
±22.66
133.13
± 22.66
115.36
±16.25
115.36
± 16.25
100.73
±16.29
100.73
± 16.29
100.31
±14.04
100.31
± 14.04

2.3 생합성에 관련된 유전자의 발현에서 코로네틴의 영향2.3 Effect of chorotatin on the expression of genes involved in biosynthesis

유도물질 처리된 세포배양에서의 KsSQEKsbAS의 발현 경향을 qRT-PCR로 분석하였다. MeJA 또는 COR가 처리된 세포배양에서 KsSQE의 유전자의 발현이 상당히 낮거나 거의 발현하지 않았다(도 4). 그러나 COR 처리가 된 세포 배양에서 KsbAS의 전사수준은 대조군에 비해 5.9배 더 높아졌고 반면에 MeJA가 처리된 배양에서 KsbAS 유전자는 유의하게 발현하지 않았다. 이들 유전자의 발현 분석을 통해 엄나무에서 사포닌이 축적을 하는데 KsbAS 유전자의 발현이 요구된다는 것을 제안하였다. COR의 유도물질 처리에 의해서 오리난형 사포닌의 축적된다는 것을 가설하였고 이 가설을 증명하기 위해 우리는 오리난형 트리테르펜 사포닌인 올레아놀산(oleanolic acid)의 축적하는데 유도물질 처리가 미치는 영향을 분석하였다. COR의 처리에 의해 추출물 ㎎ 당 2.3 ㎍의 올레아놀산을 생산하였고, 반면에 대조군과 MeJA가 처리된 세포배양에서는 올레아놀산이 발견되지 않았거나 매우 적은 양이 검출되었다(표 6). 이는 KsbAS와 올레아놀산 생산과의 발현 패턴 사이의 분명한 관계를 나타낸다. 결과적으로 COR은 엄나무 세포배양에서 사포닌 생합성에서 특히 오리난형 트리테르펜 사포닌 생합성에 강력한 유도물질라고 사료된다.The expression patterns of KsSQE and KsbAS in inducible cell cultures were analyzed by qRT-PCR. Expression of the gene of KsSQE was significantly low or scarcely expressed in MeJA or COR treated cell cultures (FIG. 4). However, in the COR cultured cell culture, the transcription level of KsbAS was 5.9 times higher than that of the control, whereas in MeJA treated cultures, KsbAS The genes were not significantly expressed. The expression of these genes is responsible for the accumulation of saponins in the seedlings . KsbAS Suggesting that expression of the gene is required. In order to prove this hypothesis, we analyzed the effect of inducer treatment on the accumulation of oleanolic acid, an oleaginous triterpene saponin. COR treatment produced 2.3 ㎍ of oleanolic acid per mg of extract, while no or little oleanolic acid was detected in cell cultures treated with control and MeJA (Table 6). Indicating a clear relationship between the expression pattern of KsbAS and the production of oleanolic acid. As a result, COR is considered to be a strong inducer in the saponin biosynthesis in the oocyte culture, especially in the biotin of Oriental triterpen saponin.

유도물질Inducing substance 올레아놀산(μg/mg of extract)Oleanolic acid (μg / mg of extract) 코로나틴Coronatin 2.369 ± 0.98 2.369 ± 0.98 MeJAMeJA - a - a 대조군Control group - a - a

상기 표 2의 ‘a’는 ‘검출되지 않음’을 의미한다.' A ' in Table 2 means 'not detected'.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

<110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Method for Increasing the content of Saponin in Kalopanax septemlobus <130> PN170056 <160> 10 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE1-F <400> 1 caaaggtgga tgtgccttct 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE1-R <400> 2 gggtgatggg tctgctaaga 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE2-F <400> 3 gcgatctcca tgactcatca 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE2-R <400> 4 taaagtgcac ctgccaatgt 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE3-F <400> 5 gtgtgaatga aatcgatgcg 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE3-R <400> 6 agcttctgcc tgctacatcc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsbAS-F <400> 7 taagcagccg atacctttgc 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsbAS-R <400> 8 taatcaggaa ttcgggcaag 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Act-F <400> 9 atcatgaagt gcgatgtgga 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Act-R <400> 10 tgctcatacg atccgcaata 20 <110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Method for Increasing the Content of Saponin in Kalopanax          septemlobus <130> PN170056 <160> 10 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE1-F <400> 1 caaaggtgga tgtgccttct 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE1-R <400> 2 gggtgatggg tctgctaaga 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE2-F <400> 3 gcgatctcca tgactcatca 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE2-R <400> 4 taaagtgcac ctgccaatgt 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE3-F <400> 5 gtgtgaatga aatcgatgcg 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsSQE3-R <400> 6 agcttctgcc tgctacatcc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsbAS-F <400> 7 taagcagccg atacctttgc 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KsbAS-R <400> 8 taatcaggaa ttcgggcaag 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Act-F <400> 9 atcatgaagt gcgatgtgga 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Act-R <400> 10 tgctcatacg atccgcaata 20

Claims (7)

다음의 단계를 포함하는 엄나무(Kalopanax septemlobus) 내 사포닌 함량을 증가시키는 방법:
(a) 2,4-디클로로페녹시아세트산(2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-D)을 포함하지 않은 배지를 이용하여 엄나무 캘러스 유래의 세포를 현탁배양하는 단계; 및
(b) 상기 배양물에 코로네틴(coronatine)을 처리하는 단계.
A method for increasing the saponin content in a stem ( Kalopanax septemlobus ) comprising the steps of:
(a) Suspension culturing of callus-derived cells using a medium containing no 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D); And
(b) treating the culture with coronatine.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)는 단계 (a)의 배양 1-15일째에 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the step (b) is carried out on days 1-15 of culture of step (a).
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)의 코로네틴은 0.1-3.0 μM 농도로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the step (b) of coronetin is treated at a concentration of 0.1-3.0 [mu] M.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)는 1 내지 8일 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein step (b) is performed for 1 to 8 days.
제 1 항에 있어서, 상기 사포닌은 올레아놀산(oleanolic acid)인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the saponin is oleanolic acid.
삭제delete
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